Le Syndrome d’Impatiences Musculaires de l’Éveil (SIME) est une maladie neurologique caractérisée par un besoin urgent de bouger les jambes. C’est également l’une des causes les plus fréquentes d’insomnie. C’est une maladie très répandue, avec une prévalence de presque 15 % dans la population générale. Les maladies multifactorielles comme le SIME sont souvent le résultat de l’évolution d’une composante génétique et d’une composante environnementale. Dans le cadre du SIME, les études d’association génomique ont permis l’identification de 4 variants à effet modéré ou faible. Cependant, ces quatre variants n’expliquent qu’une faible partie de la composante génétique de la maladie, ce qui confirme que plusieurs nouveaux variants sont encore à identifier. Le rôle des déséquilibres génomiques (Copy Number Variations ou CNVs) dans le mécanisme génétique du SIME est à ce jour inconnu. Cependant, les CNVs se sont récemment positionnés comme une source d’intérêt majeur de variation génétique potentiellement responsable des phénotypes. En collaboration avec une équipe de Munich, nous avons réalisé deux études CNVs à échelle génomique (biopuces à SNP et hybridation génomique comparée (CGH)) sur des patients SIME d’ascendance germanique. À l’aide d’une étude cas-contrôle, nous avons pu identifier des régions avec une occurrence de CNVs différentes pour les patients SIME, comparés à différents groupes contrôles. L’une de ces régions est particulièrement intéressante, car elle est concordante à la fois avec des précédentes études familiales ainsi qu’avec les récentes études d’associations génomiques. / Restless Legs syndrome (RLS) is a neurological disorder characterized by the urge to move one’s limbs. It is also one of the most frequent causes of insomnia. The prevalence of RLS is estimated to be around 15% in the general population. Complexes disorders like RLS are often the result of the evolution of genetic and environmental components. For RLS, recent Genome Wide Association Study (GWAS) have identified four variants with mild to moderate effects. However, those four variants explain only a small part of the disease heritability and thus, we expect that many new variants are still to be found. The impact of Copy-Number Variation (CNV) in the genetic mechanism of RLS is still unknown. However, many studies have recently position the CNVs as a significant source of genetic variation potentially responsible of phenotypes. In collaboration with a team from Munich, we conducted two genome-wide CNVs studies (Genome Wide SNP chips and Comparative Genomic Hybridization (CGH)) on RLS patients from Germany. Using cases-controls studies, we identified regions with a different occurrence of CNVs for RLS patients, compared to different groups of controls. One of these regions is particularly interesting, as it has already been identified by both linkage and association studies.

La malformation de Chiari type 1 (MCI) est une anomalie congénitale de la jonction cranio-cérébrale fréquente avec une incidence de 1:1280. MCI est caractérisée par la descente des amygdales cérébelleuses à travers le foramen magnum et est souvent associée à la syringomyélie. Les causes de cette maladie semblent être multifactorielles incluant des facteurs génétiques. La MCI est similaire à une malformation fréquente chez la race des Griffon Bruxellois (GB) connue sous le nom de Malformation Chiari-like (MCL). Le modèle canin offre l’avantage d’une forte homogénéité génétique réduisant ainsi la complexité de la maladie et facilitant l’identification d’un locus causatif. Une étude d’association du génome entier sur une cohorte de 56 GB suivie d’une cartographie fine sur une cohorte de 217 GB a identifié un locus fortement associé à la MCL sur le chromosome 2 (22 SNPs, valeur P= 7 x 10-8) avec un haplotype de 1.9 Mb plus fréquent chez les non affectés. Une seconde étude d’association du génome entier sur une cohorte de 113 GB a permis d’identifier un 2 ème locus fortement associé à la MCL sur le chromosome 13 (25 SNPs , valeur P= 3 x 10 -7) avec un haplotype de 4 Mb surreprésenté chez les non affectés. Ces régions candidates constituent la première étape vers l’identification de gènes causatifs pour la MCL. Notre étude offre un point d’entrée vers une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires sous-tendant la pathogénèse de la MCI humaine. / Chiari I malformation (CMI) represents a common congenital abnormality of the craniocerebral junction with an estimated incidence of 1 in 1280. CMI is characterized by a descent of the cerebellar tonsils into the foramen magnum, often in association with syringomyelia. The developmental defect in CMI is thought to be the result of an underdeveloped occipital bone and small posterior fossa. The etiology of CMI is thought to be multifactorial involving genetic factors. CMI in humans is similar to a condition in the dog called Chiari-like malformation (CM) that is particularly common in the Griffon Bruxellois (GB) breeds. A genome wide association study on a 56 GB cohort followed by a fine mapping in a 217 GB cohort have identified a locus on chromosome 2 that was strongly associated with CM (22 SNPs, P value= 7 x 10-8). Haploview analysis of this locus identified a haplotype of 1.9 Mb that was more frequent in non-affected dogs. A second genome wide association study in a 113 GB cohort lead to the identification of another locus on chromosome 13 that was strongly associated with CM (25 SNPs , P value= 3 x 10-7). Analysis of this region identified a 4Mb haplotype that was more frequent in non-affected dogs. Our study constitutes the first essential step towards identification of the causative genes in CM. Our study provides an entry point for better understanding of the molecular genetic mechanisms underlying the pathogenesis of human CMI.

La thèse examine les liens entre la vision pluraliste de la science et l’éthique de la médecine tibétaine et les nouvelles pratiques en médecine occidentale, soit la longévité et la recherche sur la génétique amélioratrice. Elle cherche à cerner l’apport que la médecine tibétaine peut apporter aux recherches occidentales sur la longévité et la génétique humaine amélioratrice. Elle traite donc d’un enjeu social clé et du débat qui s’y rattache. La découverte et la description sont centrales à la méthodologie et informent l’analyse. Nous avons examiné dans un premier temps, les travaux de recherche sur la longévité reliée à la génétique amélioratrice (mémoire et muscles). Nous nous sommes penchés également sur les fondements de la médecine tibétaine en tant que système intégré. Pour ce faire, nous avons traité des notions telles que la santé, l’identité, la perfection et l’immortalité. Notre cadre conceptuel repose sur la théorie bouddhiste de l’interdépendance qui se caractérise par la formulation de catégories qui ensuite sont synthétisées dans l’essence; les deux niveaux d’interprétation de la théorie sont décrits en détail avant de passer à une comparaison avec la notion de complexité occidentale. La médecine tibétaine de fait présente un système où l’éthique et la science sont intégrées et se prête bien à une comparaison avec la vision pluraliste de la science à partir d’une perspective éthique/bioéthique. Les commentaires recueillis auprès des experts nous ont permis de cerner comment la science, l’éthique et l’amélioration de la longévité sont définies au sein des deux paradigmes de l’Est et de l’Ouest. Nos résultats montrent six points qui se dégagent au terme de cette recherche permettent de jeter un pont sur la vision pluraliste de ces paradigmes. Ceux-ci transcendent les points de vue doctrinaux individuels de religions ainsi que du monde scientifique occidental. Plus que tout, ils laissent entrevoir un cadre de références novatrices qui contribuera à la prise de décision à l’égard de questionnements bioéthiques. / This thesis identified and examined the links between the pluralist vision of Western science and the ethical studies of Tibetan medicine, and sought to determine how the bridging of pluralistic visions with Tibetan medicine might contribute to Western research on longevity and human genetic enhancement. The investigation focused on the current debate in these latter two fields. Discovery and description were central to the methodology and informed the analysis. Initially, we examined the research on longevity related to human genetic enhancement (memory and muscle), which addresses the limitation of the physical body, and explored its ramifications through such concepts as healthism, identity, perfection and immortality. Then examining the foundation of Tibetan medicine as an integrated system, we contrasted contemporary longevity research with the Eastern model, in which individual existence and experience escape limitations. We further addressed brain science research and the Tibetan medicine continuum, the unique quality of the latter being that the mind is used as a tool and is philosophically linked with Buddhism. Finally, utilizing the Buddhist conceptual framework of the interdependent theory, which is characterized by formulating categories of phenomena that are then synthesized into their essence, the theory’s two levels of the interpretation of phenomenal reality were described in detail before moving to a comparison with notions of Western complexity. Tibetan medicine employs an integrated system in which ethics and science are interwoven, providing the base for a comparison with the pluralist vision of science from an ethics/bioethics perspective. The insights gathered from interviews with experts in various fields highlighted how science, ethics and longevity enhancement can be addressed within these two paradigms. The research findings led to six points that bridge both the Eastern and Western paradigms by transcending the doctrinal standpoints of individual religions, ethical systems and sciences, and laying the basis for an innovative framework by providing concrete reference elements for decision-making in regard to bioethical questionings.

Les connaissances de génétique humaine viennent d’évoluer profondément avec un changement de paradigme majeur : l'émergence de l'épigénétique, en rupture avec l'ère du «tout génétique». L’objectif de notre recherche est d'analyser jusqu'à quel point ces changements se sont opérés dans l’enseignement secondaire en biologie dans 19 pays. Nous interrogeons les relations entre science et société et plus précisément entre connaissances scientifiques, valeurs (par exemple celles qui fondent les idéologies innéistes, sexistes, voire racistes) et pratiques socioculturelles(spécifiques aux pays, à leurs systèmes éducatifs, aux religions). Cette thèse relève de la didactique de la biologie. Sa première partie présente d’une part et de façon succincte quelques connaissances de génétique humaine pour situer ce changement récent de paradigme et d’autre part, le contexte didactique de ce travail fortement lié à l’analyse des conceptions chez les enseignants et dans les manuels scolaires.La seconde partie est consacrée à la méthodologie. Élaborée conjointement avec les différentes équipes du projet BIOHEAD-CITIZEN, elle se compose d’une grille d’analyse pour les manuels scolaires et d’un questionnaire de 10 pages pour analyser les conceptions des enseignants. L’outil statistique des analyses multivariées est présenté de façon simple pour permettre à un lecteur non averti d'en maîtriser le sens.La troisième partie présente et discute les résultats, qui sont de deux types :- Analyse critique des manuels scolaires. Dans la majorité d'entre eux, ont été identifiés des indices montrant un ancrage de conceptions innéistes, souvent implicites. Par exemple, les images de jumeaux monozygotes suggèrent dans tous les pays que leur façon de s'habiller serait déterminée par leurs gènes. D’autres indices, en revanche, différencient les pays entre eux. Par exemple le syntagme programme génétique, aujourd'hui fortement contesté par les scientifiques, reste très présent dans certains pays (France, Finlande, Liban, etc.), alors qu'il a récemment disparu dans les manuels scolaires tunisiens, et qu'il n'est traditionnellement pas utilisé dans d'autres pays (ex-union soviétique).– Analyse des conceptions d'enseignants de 19 pays à propos du déterminisme génétique des performances et traits humains (7050 enseignants du primaire et du secondaire, de lettres et de biologie). Ces conceptions illustrent de fortes interactions entre les valeurs des enseignants et leurs connaissances sur l’hérédité. Il existe des différences importantes entre les pays. Par exemple des pays d’Europe méditerranéenne (France, Italie, Portugal) sont moins innéistes que les pays non européens. En Finlande, les enseignant(e)s sont à la fois plus innéistes qu'en France,mais tout aussi féministes. De façon plus générale, les conceptions des enseignants varient significativement avec leur degré de croyance et de pratique religieuse mais indépendamment de la confession religieuse. Elles varient aussi en fonction de leur âge, de leur sexe et de leur niveau d’étude. Au total, nos analyses mettent en évidence des systèmes de conceptions : les plus innéistes sont en même temps les plus créationnistes quant à l'évolution, et correspondent à certaines opinions politiques, religieuses et sociales.La conclusion insiste sur l'importance pour les enseignants de prendre conscience de la complexité de ce qu'ils enseignent en génétique humaine. La formation des maîtres gagnerait à les familiariser avec une approche critique des manuels qu'ils utilisent, mais aussi de leurs propres conceptions, en particulier en sachant identifier les interactions, fréquentes en génétique humaine,entre valeurs et connaissances scientifiques. / The rise of epigenetics as a major new paradigm for human genetics has profoundly transformed the field, marking a rupture with the “all genetics” era. The aim of our research is to analyze the effect of these changes for biology teaching in secondary education in 19 countries. We examine the relationship between science and society and more specifically between scientific knowledge, values (e.g. those associated with innatist, sexist or racist ideologies) and socio-cultural practices (specific to countries, their educational systems, and religions).This thesis is in the didactics of biology. The first part briefly presents some elements of human genetics to help situate the new paradigm, as well as introducing the educational context of this work, which highlights the analysis of conceptions among teachers and school textbooks.The second part is devoted to methodology. Developed in collaboration by the 19 teams of theBIOHEAD-CITIZEN project, it consists of a framework for analysing textbooks and the useof a 10-page questionnaire to assess teachers' conceptions. The statistical tool of multivariate analysis is then presented in a widely accessible manner. The third part presents and discusses the results, which are of two types:- Critical analysis of school textbooks. The majority of them still contained innatist conceptions, although often only implicit, as with images of monozygotic twins suggesting in all countries that their way of dressing is determined by their genes. However, other elements differed from one country to another. For example, the term "genetic program", now strongly challenged by scientists, is still regularly used in some countries (France, Finland, Lebanon,etc.), while it has recently disappeared from Tunisian textbooks, and has never been widely used in some others (like the former Soviet Union).- Analysis of teachers' conceptions about genetic determinism for human traits and performances in 19 countries (7,050 primary and secondary school teachers, in literature and biology). These conceptions illustrate the close interaction between teachers’ values and their knowledge about heredity. There are important differences between countries; for example,teachers in Southern Europe (France, Italy, Portugal) are less innatist than outside Europe. In Finland, the teachers are more innatist than in France, but not more sexist. More generally ,teachers’ conceptions vary significantly with their degree of belief in God and religious practice, irrespective of religious denomination. Conceptions also vary according to age, sex and level of education. Overall, our analysis highlights the concept of a ‘system of conceptions’: the most innatist groups are also the most creationist, and are characterized by certain political, religious and social features.The conclusion emphasizes the importance for teachers of becoming aware of the complexity of human genetics. Teacher-training needs to include a critical approach not only to textbooks, but also of the teachers’ own conceptions, helping them to identify interactions between values and scientific knowledge.

La malformation de Chiari type 1 (MCI) est une anomalie congénitale de la jonction cranio-cérébrale fréquente avec une incidence de 1:1280. MCI est caractérisée par la descente des amygdales cérébelleuses à travers le foramen magnum et est souvent associée à la syringomyélie. Les causes de cette maladie semblent être multifactorielles incluant des facteurs génétiques. La MCI est similaire à une malformation fréquente chez la race des Griffon Bruxellois (GB) connue sous le nom de Malformation Chiari-like (MCL). Le modèle canin offre l’avantage d’une forte homogénéité génétique réduisant ainsi la complexité de la maladie et facilitant l’identification d’un locus causatif. Une étude d’association du génome entier sur une cohorte de 56 GB suivie d’une cartographie fine sur une cohorte de 217 GB a identifié un locus fortement associé à la MCL sur le chromosome 2 (22 SNPs, valeur P= 7 x 10-8) avec un haplotype de 1.9 Mb plus fréquent chez les non affectés. Une seconde étude d’association du génome entier sur une cohorte de 113 GB a permis d’identifier un 2 ème locus fortement associé à la MCL sur le chromosome 13 (25 SNPs , valeur P= 3 x 10 -7) avec un haplotype de 4 Mb surreprésenté chez les non affectés. Ces régions candidates constituent la première étape vers l’identification de gènes causatifs pour la MCL. Notre étude offre un point d’entrée vers une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires sous-tendant la pathogénèse de la MCI humaine. / Chiari I malformation (CMI) represents a common congenital abnormality of the craniocerebral junction with an estimated incidence of 1 in 1280. CMI is characterized by a descent of the cerebellar tonsils into the foramen magnum, often in association with syringomyelia. The developmental defect in CMI is thought to be the result of an underdeveloped occipital bone and small posterior fossa. The etiology of CMI is thought to be multifactorial involving genetic factors. CMI in humans is similar to a condition in the dog called Chiari-like malformation (CM) that is particularly common in the Griffon Bruxellois (GB) breeds. A genome wide association study on a 56 GB cohort followed by a fine mapping in a 217 GB cohort have identified a locus on chromosome 2 that was strongly associated with CM (22 SNPs, P value= 7 x 10-8). Haploview analysis of this locus identified a haplotype of 1.9 Mb that was more frequent in non-affected dogs. A second genome wide association study in a 113 GB cohort lead to the identification of another locus on chromosome 13 that was strongly associated with CM (25 SNPs , P value= 3 x 10-7). Analysis of this region identified a 4Mb haplotype that was more frequent in non-affected dogs. Our study constitutes the first essential step towards identification of the causative genes in CM. Our study provides an entry point for better understanding of the molecular genetic mechanisms underlying the pathogenesis of human CMI.

La thèse examine les liens entre la vision pluraliste de la science et l’éthique de la médecine tibétaine et les nouvelles pratiques en médecine occidentale, soit la longévité et la recherche sur la génétique amélioratrice. Elle cherche à cerner l’apport que la médecine tibétaine peut apporter aux recherches occidentales sur la longévité et la génétique humaine amélioratrice. Elle traite donc d’un enjeu social clé et du débat qui s’y rattache. La découverte et la description sont centrales à la méthodologie et informent l’analyse. Nous avons examiné dans un premier temps, les travaux de recherche sur la longévité reliée à la génétique amélioratrice (mémoire et muscles). Nous nous sommes penchés également sur les fondements de la médecine tibétaine en tant que système intégré. Pour ce faire, nous avons traité des notions telles que la santé, l’identité, la perfection et l’immortalité. Notre cadre conceptuel repose sur la théorie bouddhiste de l’interdépendance qui se caractérise par la formulation de catégories qui ensuite sont synthétisées dans l’essence; les deux niveaux d’interprétation de la théorie sont décrits en détail avant de passer à une comparaison avec la notion de complexité occidentale. La médecine tibétaine de fait présente un système où l’éthique et la science sont intégrées et se prête bien à une comparaison avec la vision pluraliste de la science à partir d’une perspective éthique/bioéthique. Les commentaires recueillis auprès des experts nous ont permis de cerner comment la science, l’éthique et l’amélioration de la longévité sont définies au sein des deux paradigmes de l’Est et de l’Ouest. Nos résultats montrent six points qui se dégagent au terme de cette recherche permettent de jeter un pont sur la vision pluraliste de ces paradigmes. Ceux-ci transcendent les points de vue doctrinaux individuels de religions ainsi que du monde scientifique occidental. Plus que tout, ils laissent entrevoir un cadre de références novatrices qui contribuera à la prise de décision à l’égard de questionnements bioéthiques. / This thesis identified and examined the links between the pluralist vision of Western science and the ethical studies of Tibetan medicine, and sought to determine how the bridging of pluralistic visions with Tibetan medicine might contribute to Western research on longevity and human genetic enhancement. The investigation focused on the current debate in these latter two fields. Discovery and description were central to the methodology and informed the analysis. Initially, we examined the research on longevity related to human genetic enhancement (memory and muscle), which addresses the limitation of the physical body, and explored its ramifications through such concepts as healthism, identity, perfection and immortality. Then examining the foundation of Tibetan medicine as an integrated system, we contrasted contemporary longevity research with the Eastern model, in which individual existence and experience escape limitations. We further addressed brain science research and the Tibetan medicine continuum, the unique quality of the latter being that the mind is used as a tool and is philosophically linked with Buddhism. Finally, utilizing the Buddhist conceptual framework of the interdependent theory, which is characterized by formulating categories of phenomena that are then synthesized into their essence, the theory’s two levels of the interpretation of phenomenal reality were described in detail before moving to a comparison with notions of Western complexity. Tibetan medicine employs an integrated system in which ethics and science are interwoven, providing the base for a comparison with the pluralist vision of science from an ethics/bioethics perspective. The insights gathered from interviews with experts in various fields highlighted how science, ethics and longevity enhancement can be addressed within these two paradigms. The research findings led to six points that bridge both the Eastern and Western paradigms by transcending the doctrinal standpoints of individual religions, ethical systems and sciences, and laying the basis for an innovative framework by providing concrete reference elements for decision-making in regard to bioethical questionings.

Le Syndrome d’Impatiences Musculaires de l’Éveil (SIME) est une maladie neurologique caractérisée par un besoin urgent de bouger les jambes. C’est également l’une des causes les plus fréquentes d’insomnie. C’est une maladie très répandue, avec une prévalence de presque 15 % dans la population générale. Les maladies multifactorielles comme le SIME sont souvent le résultat de l’évolution d’une composante génétique et d’une composante environnementale. Dans le cadre du SIME, les études d’association génomique ont permis l’identification de 4 variants à effet modéré ou faible. Cependant, ces quatre variants n’expliquent qu’une faible partie de la composante génétique de la maladie, ce qui confirme que plusieurs nouveaux variants sont encore à identifier. Le rôle des déséquilibres génomiques (Copy Number Variations ou CNVs) dans le mécanisme génétique du SIME est à ce jour inconnu. Cependant, les CNVs se sont récemment positionnés comme une source d’intérêt majeur de variation génétique potentiellement responsable des phénotypes. En collaboration avec une équipe de Munich, nous avons réalisé deux études CNVs à échelle génomique (biopuces à SNP et hybridation génomique comparée (CGH)) sur des patients SIME d’ascendance germanique. À l’aide d’une étude cas-contrôle, nous avons pu identifier des régions avec une occurrence de CNVs différentes pour les patients SIME, comparés à différents groupes contrôles. L’une de ces régions est particulièrement intéressante, car elle est concordante à la fois avec des précédentes études familiales ainsi qu’avec les récentes études d’associations génomiques. / Restless Legs syndrome (RLS) is a neurological disorder characterized by the urge to move one’s limbs. It is also one of the most frequent causes of insomnia. The prevalence of RLS is estimated to be around 15% in the general population. Complexes disorders like RLS are often the result of the evolution of genetic and environmental components. For RLS, recent Genome Wide Association Study (GWAS) have identified four variants with mild to moderate effects. However, those four variants explain only a small part of the disease heritability and thus, we expect that many new variants are still to be found. The impact of Copy-Number Variation (CNV) in the genetic mechanism of RLS is still unknown. However, many studies have recently position the CNVs as a significant source of genetic variation potentially responsible of phenotypes. In collaboration with a team from Munich, we conducted two genome-wide CNVs studies (Genome Wide SNP chips and Comparative Genomic Hybridization (CGH)) on RLS patients from Germany. Using cases-controls studies, we identified regions with a different occurrence of CNVs for RLS patients, compared to different groups of controls. One of these regions is particularly interesting, as it has already been identified by both linkage and association studies.

Les hémopathies malignes humaines sont associées à des remaniements chromosomiques récurrents. NUP98 est un gène à multipartenaires, remanié de manière récurrente dans les hémopathies malignes. Il code pour une nucléoporine qui participe au complexe de pore nucléaire. Deux nouveaux partenaires CCDC28A en 6q24 et HMGB3 en Xq28 ont été caractérisés chez deux patients présentant une hémopathie maligne avec remaniement de NUP98. Une fusion NUP98-NDS1 est décrite dans une translocation complexe. Une revue rétrospective des cas publiés indiquent que les remaniements du gène NUP98 sont rares. Ils surviennent essentiellement dans des hémopathies myéloïdes de novo, parfois dans les leucémies lymphoïdes T, jamais dans les leucémies lymphoïdes B. Les gènes partenaires comprennent des gènes à homéboites, des gènes remaniant la chromatine et des gènes codant pour des protéines cytoplasmiques. En proportion, les partenaires les plus fréquemment remaniés sont les gènes HOX. Les hémopathies sont toujours à caryotypes simples. Il existe une corrélation génotype/phénotype. La protéine CCDC28A, de fonction inconnue, est de localisation cytoplasmique. Une protéine analogue, CCDC28B, est impliquée en génétique humaine dans le syndrome de Bardet-Biedl. Le transcrit CCDC28A est exprimé précocement dans l'embryogénèse et dans tous les tissus humains. HMGB3 est un gène de l'hématopoïèse murine et des cellules souches embryonnaires. L'étude fonctionnelle des fusions NUP98-CCDC28A et NUP98-HMGB3, dans des progéniteurs hématopoïétiques murins, greffés chez la souris irradiée, a montré leurs forts pouvoirs transformants. Ces fusions induisent des leucémies aigues rapidement létales. De manière originale, ces fusions dérégulent peu les HOX, et ne dérégulent pas MEIS1, contrairement à plusieurs fusions NUP98, notamment NUP98-HOXA9, suggérant un mécanisme de transformation différent, situé en aval de la voie canonique Hoxa9-Meis1.

En étudiant les variations génétiques au sein d'une population, il est possible d'identifier des polymorphismes génétiques qui confèrent une protection naturelle contre la maladie. Si l'on parvient à comprendre le mécanisme moléculaire qui sous-tend cette protection, par exemple en reliant la variation génétique à la perturbation d'une protéine bien précise, il pourrait être possible de développer des thérapies pharmacologiques qui agissent sur la même cible biologique. Cette relation entre les médicaments et les variations génétiques est une des prémisses centrales de la validation génétique de cibles pharmacologiques qui est un facteur de réussite dans le développement de médicaments. Dans cette thèse, nous utiliserons un modèle génétique pour prédire les effets bénéfiques et indésirables de l'ivabradine, un médicament utilisé afin de réduire la fréquence cardiaque. L'ivabradine est un inhibiteur du canal ionique potassium/sodium hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel 4, encodé par le gène HCN4, dont les bénéfices sont hétérogènes chez différentes populations de patients. Ce médicament est efficace pour le traitement de l'angine et de l'insuffisance cardiaque, mais s'est avéré inefficace en prévention secondaire chez des patients coronariens stables sans dysfonction systolique. La caractérisation des effets de l'ivabradine s'est échelonnée sur une période de 6 ans et trois grands essais de phase III ont été menées. Nous étudierons la possibilité d'avoir prédit ou accéléré ce processus à l'aide de modèles génétiques et nous contrasterons les effets spécifiques à l'ivabradine des effets généraux de la réduction de la fréquence cardiaque par une approche de randomisation mendélienne. Deuxièmement, une approche génétique sera utilisée pour évaluer l'effet de l'inhibition de la cholesteryl ester tranfer protein (CETP), une enzyme responsable du transfert des cholestérols estérifiés et des triglycérides entre différentes lipoprotéines ainsi qu'une cible pharmacologique largement étudiée pour le traitement de la maladie coronarienne. Les études génétiques prédisent un bénéfice à l'inhibition de CETP, mais les essais randomisés ont eu des résultats hétérogènes et décevants. Nous utiliserons un modèle génétique d'inhibition de la CETP pour identifier des variables qui peuvent moduler l'effet de l'inhibition de la CETP sur des biomarqueurs et la maladie ischémique. Les biomarqueurs pris en compte comprennent les taux de cholestérol à lipoprotéines de basse et haute densité, mais aussi la capacité du plasma à absorber le cholestérol, une mesure fonctionnelle importante et sous-étudiée. Le sexe et l'indice de masse corporelle se sont avérés être deux variables qui modifient fortement les effets d'une réduction génétiquement prédite de la concentration de CETP sur les paramètres étudiés. Notre modèle prédit un bénéfice plus important de l'inhibition de la CETP pour les femmes et les individus ayant un indice de masse corporelle normal sur le profil lipidique, mais nous n'avons pas pu démontrer une modulation de l'effet sur la maladie ischémique. Cette étude reste importante sur le plan méthodologique, car elle soulève la possibilité d'utiliser des modèles génétiques de cibles pharmacologiques pour prédire l'hétérogénéité dans la réponse au médicament, une lacune des essais randomisés classiques. Enfin, nous avons adopté une approche centrée sur les gènes pour caractériser l'effet de 19 114 protéines humaines sur 1 210 phénotypes de la UK Biobank. Les résultats de cette étude sont accessibles au public (https://exphewas.statgen.org/) et constituent une ressource précieuse pour cerner rapidement les conséquences phénotypiques associées à un locus. Dans le contexte de validation de cibles pharmacologiques, cette plate-forme web peut aider à rapidement identifier les problèmes de sécurité potentiels ou à découvrir des possibilités de repositionnement du médicament. Un exemple d'utilisation de cette plate-forme est présenté où nous identifions le gène de la myotiline comme un nouvel acteur potentiel dans la pathogénèse de la fibrillation auriculaire. / Using population-level data, it is possible to identify genetic polymorphisms that confer natural protection against disease. If the molecular mechanism underlying this protection can be understood, for example by linking variants to the disruption of a particular protein, it may be possible to develop drugs that act on the same biological target. This link between drugs and variants is a central premise of genetic drug target validation. In this work, a genetic model is used to predict the beneficial and adverse effects of ivabradine, a drug used to lower heart rate. Ivabradine is an inhibitor of the ion channel potassium/sodium hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel 4, encoded by the HCN4 gene, with heterogeneous benefits in different patient populations. This drug is effective in the treatment of angina and heart failure but it is ineffective in patients with stable coronary artery disease without systolic dysfunction. Characterization of the effect of ivabradine has occurred over a 6-year period and three large phase III trials have been conducted. We will investigate whether this process could have been streamlined using genetic models and contrast the ivabradine-specific effect with the general effect of heart rate reduction using a Mendelian Randomization approach. Second, a genetic approach is used to study the effect of inhibiting cholesteryl ester tranfer protein (CETP), an enzyme responsible for the transfer of cholestery esters and triglycerides between different lipoproteins and a widely studied drug target for the treatment of coronary artery disease. Genetic studies predict a benefit of CETP inhibition, but randomized trials yielded heterogeneous and disappointing results. We will use a genetic model of CETP inhibition to identify variables that may modulate the effect of CETP inhibition on biomarkers and ischemic disease. The biomarkers we considered included low- and high-density lipoprotein cholesterol levels but also the plasma cholesterol efflux capacity, an important and understudied functional measure of high density lipoproteins. Sex and body mass index strongly modulated the effect of a genetically predicted lower CETP concentration on the lipid profile. Our model predicts a greater benefit of CETP inhibition in women and individuals with normal body mass index on the lipid profile, but these observations did not translate to changes in the effect on cardiovascular outcomes. This study remains methodologically important because it demonstrates the possibility of using genetic models of drug targets to predict heterogeneity in drug response, a shortcoming of conventional randomized trials. Finally, we adopted a gene-centric approach to characterize the effect of 19,114 human protein-coding genes on 1,210 UK Biobank phenotypes. The results of this study are publicly available (https://exphewas.statgen.org/) and provide a valuable resource to rapidly screen the phenotypic consequences associated with a gene. In the context of drug target validation, this platform can help quickly identify potential safety issues or discover drug repurposing opportunities. An example of the use of this platform is presented where we identify the myotilin gene as a potential atrial fibrillation gene.

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est la maladie des neurones moteurs la plus fréquente, affectant 4-6 individus par 100,000 habitants à l’échelle mondiale. La maladie se caractérise par une faiblesse et une atrophie musculaire suite à la dégénérescence des neurones du cortex moteur, tronc cérébral et moelle épinière. Les personnes atteintes développent les premiers symptômes à l’âge adulte et la maladie progresse sur une période de trois à cinq ans. Il a été répertorié qu’environ 10% des patients ont une histoire familiale de SLA; 90% des gens affectés le sont donc de façon sporadique. La découverte il y a 19 ans de mutations dans le gène zinc/copper superoxide dismutase (SOD1), présentes dans 15-20% des cas familiaux de SLA et environ 2% du total des individus affectés, a été l’événement déclencheur pour la découverte de variations génétiques responsables de la maladie. La recherche sur la génétique de la SLA a connu une progression rapide ces quatre dernières années avec l’identification de mutations dans de nouveaux gènes. Toutefois, même si certains de ces gènes ont été démontrés comme réellement liés à la maladie, la contribution d’autres gènes demeure incertaine puisque les résultats publiés de ceux-ci n’ont pas, à ce jour, été répliqués. Une portion substantielle de cas reste cependant à être génétiquement expliquée, et aucun traitement à ce jour n’a été démontré comme étant efficace pour remédier, atténuer ou prévenir la maladie. Le but du projet de recherche de doctorat était d’identifier de nouveaux gènes mutés dans la SLA, tout en évaluant la contribution de gènes nouvellement identifiés chez une importante cohorte multiethnique de cas familiaux et sporadiques. Les résultats présentés sont organisés en trois sections différentes. Dans un premier temps, la contribution de mutations présentes dans le gène FUS est évaluée chez les patients familiaux, sporadiques et juvéniles de SLA. Précisément, de nouvelles mutations sont rapportées et la proportion de mutations retrouvées chez les cas familiaux et sporadiques de SLA est évaluée. De plus, une nouvelle mutation est rapportée dans un cas juvénile de SLA; cette étude de cas est discutée. Dans un deuxième temps, de nouvelles avenues génétiques sont explorées concernant le gène SOD1. En effet, une nouvelle mutation complexe est rapportée chez une famille française de SLA. De plus, la possibilité qu’une mutation présente dans un autre gène impliqué dans la SLA ait un impact sur l’épissage du gène SOD1 est évaluée. Finalement, la dernière section explique la contribution de nouveaux gènes candidats chez les patients atteints de SLA. Spécifiquement, le rôle des gènes OPTN, SIGMAR1 et SORT1 dans le phénotype de SLA est évalué. Il est souhaité que nos résultats combinés avec les récents développements en génétique et biologie moléculaire permettent une meilleure compréhension du mécanisme pathologique responsable de cette terrible maladie tout en guidant le déploiement de thérapies suite à l’identification des cibles appropriées. / Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is the most common of motor neuron diseases, affecting 4-6 individuals per 100,000 individuals worldwide. ALS is characterized by muscle weakness and atrophy caused by the degeneration of neurons located in the motor cortex, brain stem and spinal cord. This fatal disease generally has an adult onset and progresses over a three to five year period. While 10% of patients affected have a family history of the disease, 90% of cases do not and are considered sporadic. The finding of mutations in the zinc/copper superoxide dismutase gene (SOD1) gene 19 years ago in about 15-20% of familial ALS (FALS) patients and approximately 2% of overall cases developed the interest of identifying rare genetics variants causing the disease. The ALS research field experienced a rapid progression during the last four years as mutations in new genes have been identified. While mutations in some of those new genes have been clearly linked to ALS, the role of others is still questionable and so far has not been positively replicated in other populations. Importantly, a significant portion of cases still need to be genetically explained and, unfortunately, there is still no effective treatment to cure, attenuate or prevent the disease. The aim of this Ph.D research project was to identify new ALS mutated genes while analysing the causative role of other newly identified genes in a large familial and sporadic ALS cohort of different origins. The results presented here are categorized into three different sections. First, the contribution of FUS mutations to familial, sporadic and juvenile ALS is analysed. Specifically, new FUS mutations are reported in ALS cases and the proportions of variants present in the tested familial and sporadic ALS cohorts are assessed. In addition, a new mutation is reported in a juvenile ALS patient, and this interesting case is discussed. Second, new genetic avenues are explored for the SOD1 gene. Precisely, a new and complex SOD1 mutation is reported in a French ALS family. Moreover, the possibility that other ALS mutated genes influence SOD1 splicing events is evaluated. Third, the contribution of new candidate genes is evaluated. Precisely, the contribution of OPTN, SIGMAR1 and SORT1 genes to the ALS phenotype is assessed. Hopefully, our different findings combined with recent developments in genetics and molecular biology will permit a better understanding of the pathological mechanisms involved in the disease and will lead to the identification of the right targets in order to develop appropriate therapeutics for ALS patients.