La B-thalassémie, qénopathie largement répandue dans le monde, est présente dans le comté de Portneuf, réqion bien circonscrite du Québec. Une étude exhaustive de cette maladie dans Portneuf a été réalisée en 1988 par Kaplan et ses collaborateurs; le présent mémoire s'appuie sur les résultats de cette étude. Deux mutations différentes avaient alors été identifiées dans cette population. Dans le but de rechercher un effet fondateur, un travail de reconstitution généalogique a été effectué pour dix familles de porteurs confirmés. L'analyse des qénéalogies a permis d'identifier 37 fondateurs communs pour une des mutations présentes dans Portneuf (IVS 1-110). L'origine la plus vraisemblable de celte mutation en France est le Languedoc d'où proviennent 2 des 37 fondateurs communs. Nous avons tenté de connaître l'itinéraire de cette mutation à l'aide de données historiques et démographiques.

La déficience en lipoprotéine lipase est une maladie autosomale récessive qui a atteint une forte prévalence dans la population canadienne-française de l'est du Québec. Au Saguenay-Lac-St-Jean, région isolée géographiquement du nord est de la province du Québec, la prévalence est estimée à 1/6382 habitants et le taux de porteurs à 1/46. Cette prévalence élevée semble être le résultat de l'immigration de porteurs venant de Charlevoix couplé à de l'endogamie. Une étude spatiale et généalogique réalisée à partir des patients identifiés au Centre de Recherches sur les maladies lipidiques du Centre Hospitalier de l'Université Laval avait montré qu'il y avait plus d'une mutation dans le génome canadien-français. Depuis lors, deux mutations, M-188 et M-207, ont été décrites dans cette population. Alors que la M-188 est principalement retrouvée dans la région de la Mauricie-Trois-Rivières, la M-207 se rencontre surtout dans la partie nord-est du Québec (Saguenay-Lac-St-Jean, Charlevoix). Ces deux mutations ont été introduites dans le bassin génétique canadien-français par des immigrants venant de France au 17è siècle. L'analyse de ces généalogies montre aussi que la mutation 207 serait vraisemblablement d'origine française et que la mutation 188 serait possiblement d'origine écossaise.

info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le parasite protozoaire Leishmania est transmis à l'homme par la piqûre de la mouche des sables. Suite à son injection, Leishmania est ingéré par une cellule du système immunitaire, le macrophage, dans laquelle il se différencie de la forme promastigote à la forme amastigote. Cette différenciation est essentielle à la survie du parasite dans l'environnement hostile que constitue la cellule du macrophage. Bien que certaines stratégies de survie du parasite aient été décrites, les protéines qui en sont responsables n'ont pas encore été identifiées. L'identification des protéines exprimées spécifiquement au stade amastigote (intracellulaire), ainsi que la compréhension des mécanismes contrôlant leur expression, pourraient permettre de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques et/ou vaccinales contre ce parasite. Les objectifs de cette thèse étaient de (i) identifier un grand nombre de protéines exprimées spécifiquement au stade intracellulaire chez Leishmania (ii) obtenir une meilleure vue d'ensemble de la régulation génique chez ce parasite (iii) caractériser le mécanisme de contrôle de la traduction stade-spécifique d'une grande famille de protéines, les amastines, qui sont potentiellement impliquées dans la survie intracellulaire du parasite. Une approche protéomique a d'abord permis d'identifier un grand nombre de protéines exprimées spécifiquement dans l'un ou l'autre des deux stades du parasite. Par la suite, une étude transcriptomique a été appliquée aux gènes codant pour les protéines identifiées afin de déterminer à quel(s) niveau(x) est exercé le contrôle de leur expression. Les résultats obtenus suggèrent que la régulation aux niveaux traductionnel et post-traductionnel joue un rôle important dans l'expression génique stade-spécifique chez ce parasite. Les travaux effectués au cours de cette thèse ont aussi permis de mieux caractériser le mécanisme de contrôle de la traduction stade-spécifique des protéines amastines. Nous avons démontré que des éléments distincts en 3' de la région codante étaient responsables de la stabilité et de la traduction des transcrits de l'amastine. Nous avons aussi démontré que ces deux mécanismes de régulation étaient activés par des stimuli différents au cours du stade intracellulaire. De plus, nous avons démontré que la région 3' responsable de la traduction stade-spécifique se compose de deux éléments cis indépendants. Une protéine d'environ 22 kDa se liant spécifiquement à l'un de ces éléments a été détecté. / Leishmania parasites alternate between two major developmental stages: extracellular flagellated promastigotes in the alimentary tract of the sandfly vector and intracellular amastigotes residing in macrophage phagolysosomes of the mammalian host. The cytodifferentiation of the promastigote into the amastigote form is characterized by multiple morphological and biochemical changes, which are essential for parasite survival and proliferation within the hostile environment of the phagolysosome. Although several survival strategies of the parasite have been described, few proteins responsible for its intracellular survival have been identified. Identification of proteins expressed specifically in the amastigote (intracellular) stage, as well as comprehension of the mechanisms controlling their expression, could allow development of new strategies of prevention and/or therapies against this parasite. The objectives of this thesis are (i) to identify a large number of proteins expressed specifically in the intracellular stage of Leishmania (ii) to obtain a better global view of gene regulation in this parasite (iii) to characterize the mechanism of stage-specific translational control of a large protein family, the amastins, which are potentially involved in the intracellular survival of the parasite. A proteomic approach first allowed the identification of a large number of differentially expressed proteins in Leishmania. A transcriptomic study was then applied to the genes encoding the proteins identified in order to détermine which level(s) of gene expression is (are) controlled. Our results suggest that translational and post-translational regulatory mechanisms play an important role in stage-specific gene expression in this parasite. The work presented in this thesis also allowed to better characterize the mechanism of stagespecific translational control of the amastin proteins. Our results demonstrated that distinct elements regulate stability and translation of the amastin transcript in response to distinct stimuli encountered during the parasite intracellular stage. We also better characterized the regulatory region responsible for stage-specific translational control and showed that it was composed of two independent m-acting elements. A protein of 22 kDa specifically bound to one of these elements was detected

Alors que les études effectuées sur la biosynthèse de l’amidon ont permis,depuis une vingtaine d’années, une compréhension approfondie de ce mécanisme,les travaux sur la dégradation sont aujourd’hui assez peu développés et restreintsessentiellement au modèle de l’amidon transitoire chez Arabidopsis thaliana chez quiune approche de génétique inverse est mise en oeuvre. Dans ce contexte, nousavons entrepris une démarche complémentaire de génétique formelle chezChlamydomonas reinhardtii, organisme modèle permettant l’étude du métabolismede l’amidon transitoire et de réserve, dans le but d’identifier de nouvelles fonctionsnotamment impliquées dans la régulation du processus catabolique. L’applicationd’un crible à l’iode en deux étapes a permis l’isolement de 62 souchespotentiellement déficientes pour la dégradation de l’amidon parmi plus de 32000transformants. L’identification des gènes touchés a mis en évidence des fonctionsdéjà caractérisées chez le modèle Arabidopsis, telles que les protéines Mex, Bam1et Dpe2, confirmant ainsi la force du crible et validant la démarche entreprise. Lacaractérisation d’autres mutants nous permet d’envisager l’identification de nouvellesfonctions impliquées dans la dégradation de l’amidon ou dans la régulation de ceprocessus chez les végétaux. En parallèle, la caractérisation de la granulométrie desamidons produits par nos mutants augure également de la découverte de fonctionsimpliquées dans le déterminisme de la taille des grains d’amidon. / Starch biosynthesis has been widely studied for more than twenty years andthe understanding of this process is now quite complete. Meanwhile, studies onstarch catabolism have mainly been restricted to one single organism, Arabidopsisthaliana, a plant model for transitory starch metabolism studies through reversegenetics. We then decided to apply a complementary forward genetics approach inthe unicellular microalga Chlamydomonas reinhardtii in order to decipher thecatabolism of both transitory and storage starches. Using random mutagenesis and atwo-step iodine screening, we were able to isolate 62 putative catabolic mutantsamong more than 32000 insertional transformants. The localization of the foreignDNA insertion sites allowed the identification of mutations for key catabolic activitiessuch as Mex, Bam1 and Dpe2, which were already described in Arabidopsis,revealing the strength of our phenotypic screening procedure. The preliminarycharacterizations performed on the other mutants defective for previouslyuncharacterized functions may define new functions affecting starch catabolism orregulation of this process in microalgae. . Some of these mutants are also harboringaltered size distributions of their starch granules and may represent a valuablematerial for understanding the mechanisms controlling the starch granule sizesdetermination in Chlamydomonas reinhardtii.

No description available.

Des études d’association à l’échelle du génome (GWAS) ont permis l’identification de milliers de régions du génome comportant des variants génétiques associés à des traits et qui peuvent être à l’origine de certaines maladies complexes. Cependant faire des tests biologiques pour tous les variants génétiques découverts à l’aide de GWAS est pratiquement impossible. Ainsi, les études de cartographie-fine visent à déterminer un ensemble cible de variants génétiques susceptibles d’être associés à un trait d’intérêt. Les principales difficultés pour les méthodes statistiques pour la cartographie-fine sont la présence de milliers de variants génétiques pour seulement une centaine d’individus et la présence d’une forte structure de corrélation, ou déséquilibre de liaison (LD) entre les variants génétiques. Il existe de nombreuses contributions dans les études de cartographie-fine notamment CAVIAR [19], CAVIAR-Gene [30], PAINTOR [28], fastPAINTOR [27] etc. Ces études se basent sur des méthodes statistiques de sélection d’un ensemble crédible de variants génétiques pour aider à prioriser les variants et à discerner les conséquences fonctionnelles du risque de maladies des variants sélectionnés. Dans ce mémoire, nous proposons un nouveau cadre statistique avec une procédure de sélection de variants génétiques (SNPs). Nous utilisons une méthode conditionnelle ou bayésienne pour identifier les SNPs susceptibles d’être causaux. Ainsi la statistique d’association d’un SNP est réécrite et sa loi asymptotique est déterminée. Notre procédure de sélection est itérative et grâce à une loi a priori, elle calcule les probabilités a posteriori pour qu’un SNP soit significatif pour le trait d’intérêt. À chaque étape les statistiques d’association des SNPs sont calculées et le SNP avec la plus forte probabilité a posteriori est choisi. Dans nos simulations, nous montrons que la correction sur la loi asymptotique de la statistique d’association apporte une amélioration significative dans la sélection des SNPs qui ont un lien avec le trait d’intérêt

Dans le domaine de la recherche de gènes causaux, il est maintenant connu que plusieurs caractères complexes peuvent en fait être influencés par une multitude de gènes. Dans ce mémoire, nous présentons l'adaptation d'une méthode de cartographie génétique fine à la cartographie de caractère polygénique. Nous présentons tout d'abord un aperçu de certains outils statistiques utilisés en génétique. En particulier, certaines mesures d'association généralement employées en cartographie génétique. Puis, nous présentons la méthode de cartographie que nous souhaitons adapter: méthode qui suppose que le caractère est causé par l'effet d'un seul gène. Nous supposons plutôt que le caractère est causé par la combinaison de deux gènes. Après avoir présenté notre modélisation et les aspects théoriques de l'adaptation proposée, nous utilisons des données simulées pour tester nos développements. Nous comparons aussi nos résultats avec ceux obtenus avec une mesure d'association, ainsi qu'avec la méthode de cartographie dont nous proposons une adaptation. Les résultats démontrent la nécessité de développer des méthodes de cartographie génétique adaptées aux caractères polygéniques ; avec quelques améliorations concernant l'inférence des génotypes aux gènes causaux, notre adaptation devrait offrir de meilleurs résultats que les autres méthodes présentées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : statistique génétique, cartographie génétique, caractère polygénique, processus de coalescence, arbre de recombinaison ancestral

Depuis ces vingt dernières années et la démocratisation des technologies de séquençage haut débit de l'ADN, l'accessibilité des données génomiques a permis le développement de nouveaux outils analytiques, notamment dans l'étude des maladies complexes. Au-delà de la simple perspective descriptive, il y a un intérêt croissant des chercheurs à étudier les phénomènes biologiques menant à l'émergence ou au développement de maladies chez l'humain. En effet, la vaste majorité des troubles complexes sont la résultante de la combinaison de variations rares et communes situées dans des régions non codantes du génome, rendant l'interprétation des mécanismes biologiques en jeu difficile. Ce dernier point a été l'occasion pour les chercheurs de caractériser, à travers de nouvelles technologies, certaines régions du génome selon leur profil épigénétique et d'intégrer cette information dans de nouveaux outils statistiques dans une optique de détection de variants impliqués dans les maladies. Premièrement, à l'heure actuelle les modèles existant pour caractériser les régions non codantes et les lier à leur(s) gènes cibles n'intègrent pas la notion de réseaux d'interaction. Ainsi il devient critique de proposer un modèle computationnel, valide biologiquement, capable de capturer les contacts entre gènes et éléments de régulation à travers des réseaux, afin de mettre en lumière les mécanismes biologiques impliqués dans les maladies complexes. D'un autre côté, bien que des modèles permettant de tenir compte de la rareté des variants et de leur implication fonctionnelle dans les maladies ont déjà été proposés, ces derniers ne se limitent qu'aux devis cas-témoins d'individus non apparentés, pouvant nécessiter des tailles d'échantillon souvent élevées pour détecter des associations. Il y a alors un réel besoin méthodologique d'étendre ces approches aux études familiales, lorsque ces dernières sont plus performantes pour identifier des variants rares impliqués dans les maladies. Ainsi, dans cette perspective, nous proposons un nouveau modèle de réseaux intégrant l'information épigénétique au travers des contacts physiques entre gènes et enhancers, appelé pôles de régulation cis. Aussi, parce que cette information peut être exploiter afin de mettre en lumière de nouvelles régions associées avec des maladies, nous proposons un nouveau test d'association de variants rares, appelé RetroFun-RVS, exploitant la structure familiale et permettant l'intégration des annotations fonctionnelles sous forme de réseaux. Enfin, nous avons démontré que notre modèle de pôles de régulation cis en plus d'être biologiquement valide est capable de mieux cerner les mécanismes épigénétiques impliqués dans l'étiologie de maladies complexes. Par ailleurs, RetroFun-RVS en incorporant les pôles de régulation cis, en tant qu'annotations fonctionnelles et l'information familiale, a été démontré une approche puissante pour détecter de nouveaux variants causaux. Dans une perspective mécanistique, proposer des modèles unifiant approches familiales et information fonctionnelle ouvre alors de nouvelles voies dans l'étude des maladies complexes, notamment en permettant de cibler plus précisément les phénomènes de régulation impliqués. / Over the past few years, with the development of whole-genome sequencing technologies, improvements have been made in the understanding of complex diseases. Indeed, most phenotypes are characterized by a combination of common and rare variants, mainly located within noncoding regions, making the underlying biological mechanisms difficult to interpret. The increased availability of genomics data has provided opportunities for researchers to characterize noncoding regions and assess their roles in diseases, by incorporating this information in analytical tools to detect new causal variants involved in diseases. On the one side, to date, methods to detect enhancers and link to their target genes do not integrate complex networks of interactions. Indeed, no network-based model integrating physical contacts between genes and enhancers has been proposed. Thus, it remains crucial to provide a computational model which is biologically relevant and able to capture complex regulatory interactions, in order to gain insights in epigenetics mechanisms involved in the etiology of complex diseases. On the other side, although rare-variant association tests integrating functional information have already been proposed, models currently available suffer from two major limitations. Firstly, they are restricted to case-control designs of unrelated people, where tens or hundreds thousand of individuals are often required to reach sufficient power, limiting their applicability in practice. Secondly, these approaches have been mainly evaluated using continuous scores. Indeed, no functional annotations corresponding to regions with regulatory impacts have been assessed. To overcome these limitations, there is an important need to provide family-based rare-variant association tests, incorporating functional annotations through active noncoding regions. Hence, in this thesis, we are firstly proposing Cis-Regulatory Hubs (CRHs), a new 3D-based model integrating contacts between genes and enhancers within networks of complex interactions. Also, we argue that this information can be used to highlight new risk variants involved in complex diseases. Thus, we have developed a new family-based rare variant association test, called RetroFun-RVS, integrating 3D-based functional annotations, such as CRHs. We have demonstrated that CRHs represent biological relevant structures to gain insights into complex disease etiology, such as schizophrenia. Moreover, RetroFun-RVS incorporating CRHs as functional annotations has been shown to be powerful in detecting new risk variants. We argue that these aspects are crucial to highlighting epigenetics mechanisms involved in complex traits. Finally, by proposing an unified framework combining both family-based studies and functional annotations, progress is made in the understanding of the etiology of complex diseases.

Depuis ces vingt dernières années et la démocratisation des technologies de séquençage haut débit de l'ADN, l'accessibilité des données génomiques a permis le développement de nouveaux outils analytiques, notamment dans l'étude des maladies complexes. Au-delà de la simple perspective descriptive, il y a un intérêt croissant des chercheurs à étudier les phénomènes biologiques menant à l'émergence ou au développement de maladies chez l'humain. En effet, la vaste majorité des troubles complexes sont la résultante de la combinaison de variations rares et communes situées dans des régions non codantes du génome, rendant l'interprétation des mécanismes biologiques en jeu difficile. Ce dernier point a été l'occasion pour les chercheurs de caractériser, à travers de nouvelles technologies, certaines régions du génome selon leur profil épigénétique et d'intégrer cette information dans de nouveaux outils statistiques dans une optique de détection de variants impliqués dans les maladies. Premièrement, à l'heure actuelle les modèles existant pour caractériser les régions non codantes et les lier à leur(s) gènes cibles n'intègrent pas la notion de réseaux d'interaction. Ainsi il devient critique de proposer un modèle computationnel, valide biologiquement, capable de capturer les contacts entre gènes et éléments de régulation à travers des réseaux, afin de mettre en lumière les mécanismes biologiques impliqués dans les maladies complexes. D'un autre côté, bien que des modèles permettant de tenir compte de la rareté des variants et de leur implication fonctionnelle dans les maladies ont déjà été proposés, ces derniers ne se limitent qu'aux devis cas-témoins d'individus non apparentés, pouvant nécessiter des tailles d'échantillon souvent élevées pour détecter des associations. Il y a alors un réel besoin méthodologique d'étendre ces approches aux études familiales, lorsque ces dernières sont plus performantes pour identifier des variants rares impliqués dans les maladies. Ainsi, dans cette perspective, nous proposons un nouveau modèle de réseaux intégrant l'information épigénétique au travers des contacts physiques entre gènes et enhancers, appelé pôles de régulation cis. Aussi, parce que cette information peut être exploiter afin de mettre en lumière de nouvelles régions associées avec des maladies, nous proposons un nouveau test d'association de variants rares, appelé RetroFun-RVS, exploitant la structure familiale et permettant l'intégration des annotations fonctionnelles sous forme de réseaux. Enfin, nous avons démontré que notre modèle de pôles de régulation cis en plus d'être biologiquement valide est capable de mieux cerner les mécanismes épigénétiques impliqués dans l'étiologie de maladies complexes. Par ailleurs, RetroFun-RVS en incorporant les pôles de régulation cis, en tant qu'annotations fonctionnelles et l'information familiale, a été démontré une approche puissante pour détecter de nouveaux variants causaux. Dans une perspective mécanistique, proposer des modèles unifiant approches familiales et information fonctionnelle ouvre alors de nouvelles voies dans l'étude des maladies complexes, notamment en permettant de cibler plus précisément les phénomènes de régulation impliqués. / Over the past few years, with the development of whole-genome sequencing technologies, improvements have been made in the understanding of complex diseases. Indeed, most phenotypes are characterized by a combination of common and rare variants, mainly located within noncoding regions, making the underlying biological mechanisms difficult to interpret. The increased availability of genomics data has provided opportunities for researchers to characterize noncoding regions and assess their roles in diseases, by incorporating this information in analytical tools to detect new causal variants involved in diseases. On the one side, to date, methods to detect enhancers and link to their target genes do not integrate complex networks of interactions. Indeed, no network-based model integrating physical contacts between genes and enhancers has been proposed. Thus, it remains crucial to provide a computational model which is biologically relevant and able to capture complex regulatory interactions, in order to gain insights in epigenetics mechanisms involved in the etiology of complex diseases. On the other side, although rare-variant association tests integrating functional information have already been proposed, models currently available suffer from two major limitations. Firstly, they are restricted to case-control designs of unrelated people, where tens or hundreds thousand of individuals are often required to reach sufficient power, limiting their applicability in practice. Secondly, these approaches have been mainly evaluated using continuous scores. Indeed, no functional annotations corresponding to regions with regulatory impacts have been assessed. To overcome these limitations, there is an important need to provide family-based rare-variant association tests, incorporating functional annotations through active noncoding regions. Hence, in this thesis, we are firstly proposing Cis-Regulatory Hubs (CRHs), a new 3D-based model integrating contacts between genes and enhancers within networks of complex interactions. Also, we argue that this information can be used to highlight new risk variants involved in complex diseases. Thus, we have developed a new family-based rare variant association test, called RetroFun-RVS, integrating 3D-based functional annotations, such as CRHs. We have demonstrated that CRHs represent biological relevant structures to gain insights into complex disease etiology, such as schizophrenia. Moreover, RetroFun-RVS incorporating CRHs as functional annotations has been shown to be powerful in detecting new risk variants. We argue that these aspects are crucial to highlighting epigenetics mechanisms involved in complex traits. Finally, by proposing an unified framework combining both family-based studies and functional annotations, progress is made in the understanding of the etiology of complex diseases.