Le paludisme est l'une des maladies infectieuses les plus dévastatrices qui a affecté environ 214 millions de personnes dans le monde. Elle est causée par l'infection par le parasite plasmodium, dont P. falciparum et P. vivax sont les plus représentés. Le développement asexué du parasite dans le sang provoque la physiopathologie de la maladie dont l'évolution passe du paludisme simple au paludisme grave, notamment le neuropaludisme. Nos travaux ont d'abord porté sur l'analyse du transcriptome, par la technologie des microarrays, des cellules sanguines d'une cohorte constituée au Sénégal. L'analyse des résultats a permis d'identifier un ensemble de gènes dont l'expression permettait de distinguer le profil transcriptomique du neuropaludisme de ceux du paludisme simple et des autres formes de paludisme grave. Ces gènes sont enrichis en voies biologiques impliquées dans l'activation des récepteurs des lymphocytes B et T mais aussi des TLR et des récepteurs Fcgamma. On y trouve aussi plusieurs gènes candidats qui ont déjà été testés pour leur résistance au paludisme, dont RNASE3 et IL18R. Nous avons aussi réalisé, avec une partie de cette même cohorte sénégalaise, une étude d’association cas-contrôles qui n’a pas permis de détecter d’association entre le polymorphisme NCR3-412 et le paludisme sévère. Enfin l’approche basée sur une métaanalyse a permis de confirmer son implication dans le paludisme simple, ainsi que celle du polymorphisme LTA+252 dans le paludisme sévère, contrairement au LTA+80, au TNF-238 et au TNF-308. L’ensemble des travaux contribuent à une meilleure compréhension des facteurs génétiques et génomiques impliqués dans la résistance de l’hôte au paludisme. / Malaria is one of the most devastating infectious diseases that has affected an estimated 214 million people worldwide and caused nearly 600,000 deaths in 2015. It is caused by infection with the plasmodium parasite, P. falciparum and P. vivax are the most represented. The asexual development of the parasite in the blood causes the pathophysiology of the disease which can evolve from mild malaria to severe malaria, including cerebral malaria. Our work first focused on the analysis of the microarray transcriptome of blood cells of a cohort composed in Senegal. The analysis of the results allow to identify a set of genes whose expression permit to distinguish the transcriptomic profile of cerebral malaria from those of mild malaria and other forms of severe malaria. These genes are enriched in biological pathways involved in the activation of B and T lymphocyte receptors also TLRs and Fcgamma receptors. These genes also include several candidate proteins that have already been tested for resistance to malaria, including RNASE3 and IL1RN.

La sévérité du paludisme est influencée par des interactions complexes entre de nombreux facteurs dont la génétique de l’hôte. Plusieurs études de liaison génétique menées dans différentes ethnies africaines ont montré une liaison entre le locus 6p21 et le paludisme simple. De plus, différents variants au sein des gènes TNF et NCR3, retrouvés dans ce locus, ont été indépendamment associés à ce phénotype au Burkina Faso.Ainsi, nous nous sommes tout d’abord intéressés aux polymorphismes du TNF. Nos résultats montrent que les variants TNF-308, TNF-244, et TNF-238 sont associés à la parasitémie maximale ou aux accès simples au Congo. Les approches moléculaires indiquent que le TNF-244 a un effet cis-régulateur avec une activité promotrice réduite en présence du variant A ainsi qu’une fixation altérée de protéines nucléaires en présence de ce même variant. Enfin, nos analyses bio-informatiques suggèrent que le TNF-244 et le TNF-238 agissent en synergie pour modifier le site de fixation d’au moins un facteur de transcription.Nous avons ensuite confirmé l’association du NCR3-412 avec le paludisme simple et le nombre d’accès fébrile au Congo. Les analyses fonctionnelles montrent que ce SNP a aussi un effet cis-régulateur avec une activité promotrice accrue en présence de l’allèle G et une liaison altérée de deux complexes protéiques en présence de l’allèle C. Les approches in silico et in vitro indiquent que les facteurs STAT4 et RUNX3 sont ceux dont la fixation est altérée.NCR3-412 altérant la résistance à la forme simple du paludisme, nous avons souhaité déterminer s’il est aussi impliqué dans la résistance au paludisme sévère mais nous n’avons détecté aucune association. / The severity of malaria is influenced by complex interactions between many factors including host genetics. Numerous genetic studies conducted in different African ethnic groups have shown a significant linkage between the 6p21 locus and mild malaria attack. In addition to their linkage, several polymorphisms found under the linkage peak, and more precisely within TNF and NCR3, were also independently associated with different sub-phenotypes of mild malaria in Burkina Faso.Thus, we first focused on TNF polymorphisms. Among the 4 polymorphisms analyzed, we found associations between TNF-238, TNF-244, TNF-308 and either mild malaria attack or maximum parasitemia. Molecular approaches showed that TNF-244 has a cis-regulatory effect. Indeed, we observe a decreased promoter activity and an altered binding of nuclear proteins in the presence of the A variant. In addition, our bioinformatics analyses suggested a cooperative effect of TNF-244 and TNF-238 in modifying the binding of at least one transcription factor.We then confirmed the association of NCR3-412 with both mild malaria and the number of febrile episodes in Congo. Functional analyses have shown that this SNP has also a cis-regulatory effect with a decreased promoter activity and an altered binding of two nuclear protein complexes in the presence of the C allele. Finally, in silico and in vitro approaches indicated that STAT4 and RUNX3 are the two transcription factors affected.As NCR3-412 is associated with resistance to mild malaria, we therefore investigated whether this SNP is also involved in severe malaria resistance, but we did not detect any association neither with severe anemia nor with cerebral malaria.

Les cellules Natural Killer (NK) sont non, seulement de précieux effecteurs cytotoxiques de la réponse immunitaire innée dirigée contre les tumeurs et les infections, mais aussi d’importants immunorégulateurs. Leur activation dépend d’une balance complexe entre des signaux émanant de multiples récepteurs, tantôt inhibiteurs, tantôt activateurs. Parmi les récepteurs activateurs, NCR3 représente un acteur important de la lyse tumorale et de l’interaction avec les cellules dendritiques. Dans le but de caractériser la variabilité interindividuelle de la réponse NK et d’établir une référence pour des études ultérieures dans un contexte pathologique, nous avons examiné, dans un échantillon de 43 donneurs sains, les corrélations entre la variabilité fonctionnelle des cellules NK en réponse à la stimulation de leur récepteur NKp30 et le niveau d’expression des transcrits de NCR3 ainsi que celui de la protéine correspondante, au regard du polymorphisme génomique. Nous avons mis en évidence une étroite corrélation entre l’expression membranaire de NKp30 et NKp46 et la fonction cytotoxique NK, mais pas avec la sécrétion de cytokines. Nous avons retrouvé l’effet déjà connu du variant rs986475 sur l’expression de l’un des transcrits alternatifs de NCR3, T3. Nous avons également identifié un autre variant, rs11575836, influençant le niveau de transcrits T1, en relation avec la cytotoxicité induite par la signalisation NKp30. Cette étude pointe le doigt sur la spécificité des voies de signalisation des fonctions NK et le réseau complexe de gènes impliqués dans leur régulation. Nous avons par ailleurs évalué la variabilité génétique de NCR3 dans la myasthénie auto-immune où les cellules NK pourraient jouer un rôle. Le re-séquençage du gène NCR3 n’a pas révélé d’association avec un polymorphisme commun mais a permis d’identifier deux mutations rares, « faux-sens », retrouvées uniquement chez des patients myasthéniques. L’une d’elle, L19R, est non-conservative et représente un candidat particulièrement intéressant à examiner en détail du fait de sa localisation dans une région très conservée dans la phylogénie. Même si de nombreux points restent à élucider, ces résultats indiquent qu’il devrait être possible de relier de façon globale et intégrative le polymorphisme de l’ADN, ainsi que l’expression des transcrits et des protéines, à la réponse fonctionnelle des cellules NK / Natural Killer (NK) cells are not just invaluable cytotoxic effectors of innate immune response against tumors and infections but also important immunoregulators. They are activated by an intricate balance between signals provided by their inhibitory and activating receptors. Among activating receptors, NCR3 can mediate tumor lysis and dendritic cell maturation making it a crucial receptor in NK cell function. Furthermore, a recent study showed that alternative splicing of NCR3 can affect NK cell function and patient responses to treatment. In order to characterize interindividual variability of NK cell response and to set up a reference for future investigations in pathologies, we investigated 43 healthy donors and studied correlations between NK cell functional variability in response to NKp30 triggering with NKp30 transcript and membrane expression in light of genomic polymorphism. We showed a tight correlation between membrane expression of NKp30 and NKp46 with the cytotoxic NK cell response but not with cytokine secretion. In addtion, we identified a new variant influencing T1 NCR3 transcripts, rs11575836, which is associated with NKp30-induced cytotoxicity. This study pointed out the specifity of pathways underlying NK cell function and the complexity of gene networks involved in their regulation. NCR3 genetic variability was also assessed in myasthenia gravis, an autoimmune disease where NK cells seem to be implicated. NCR3 re-sequencing did not shown any association with common polymorphisms but disclosed two rare nonsense mutations that were found only in patients. One of them, L19R, a non-conservative amino acid change, is of particular interest because it is located in a highly-conserved region across phylogeny. Although numerous issues remain to be clarified, our results indicate that it should be possible to integrate information of DNA polymorphism, with that of transcript and membrane protein expression to identify functional patterns in NK cell response

Dans cette thèse, nous avons étudié l'influence de plusieurs variants génétiques situés dans les régions chromosomiques 5q31-q33, 6p21, et 17p12, pour lesquelles une liaison génétique avec des phénotypes de paludisme a été montrée.Les gènes NCR3 et TNF, qui sont situés dans la région chromosomique 6p21, ont été associés au paludisme dans une population vivant au Burkina Faso. Nous avons répliqué ces études dans une population congolaise afin deconfirmer les associations des polymorphismes avec les accès palustres simples et la parasitémie symptomatique. Nos résultats montrent que le polymorphismeNCR3-412 est associé avec les accès palustres simples au Congo, et que les polymorphismes TNF-308, TNF-244, et TNF-238 sont associés avec les accès palustres simples ou la parasitémie symptomatique. En outre, nos analyses bioinformatiques suggèrent que les polymorphismes TNF-244 et TNF-238 agissent en synergie pour modifier le site de fixation pour au moins un facteur de transcription.Les deux gènes HS3ST3A1 et HS3ST3B1, qui sont situés dans la région chromosomique 17p12, sont impliqués dans la biosynthèse des heparanes sulfates. Dans cette étude, nous avons étudié l'association d’un polymorphisme situé dans le promoteur de HS3ST3A1 avec les accès palustres simples et la parasitémie symptomatique, et n’avons détecté aucune association. Nous avons étudié en outre le gène NDST1, situé dans la région chromosomique 5q31-q33, et qui code également pour une enzyme impliquée dans la voie héparane sulfate. Des résultats préliminaires encourageants soutiennent l'hypothèse que la variation génétique de NDST1 influence la parasitémie asymptomatique. / In this thesis, we investigated the influence of some genetic variants located within chromosomes 5q31-q33, 6p21, and 17p12, which have been shown to be linked to malaria phenotypes. The genes NCR3 and TNF, which are located in the chromosomal region 6p21, have been reported to be associated with malaria in Burkina Faso population. We have replicated those studies in Congolese population to evaluate the associations of the SNPs in those genes with mild malaria attack and Plasmodium parasitemia. The results showed that the variant NCR3-412 is associated with mild malaria in Congo, and TNF-308, TNF-244, and TNF-238 are associated with mild malaria attack, maximum parasitemia, or both. In addition, bioinformatic studies suggest that TNF-244 and TNF-238 synergise to alter the binding of transcription factors.The two genes HS3ST3A1 and HS3ST3B1, which are located in chromosomal regions 17p12, are involved in the heparan sulfate proteoglycan biosynthesis. In this study, we further investigated the association of the polymorphisms in these genes with mild malaria attack and maximum parasitemia. However no association was found. We further studied the NDST1 gene, which is located within chromosome 5q31-q33, and which encodes the bifunctional enzyme N-deacetylase/ N-sulfotransferase 1, and also participates in the heparan sulfate synthesis . Encouraging results support the hypothesis that NDST1 variation influence controlling parasitemia. Further association and functional studies are needed to validate the role of NDST1 in malaria infection. More generally, the enzymes involved in the heparan sulfate pathway might play a key role in controlling malaria infection.

Les cellules Natural Killer (NK) sont non, seulement de précieux effecteurs cytotoxiques de la réponse immunitaire innée dirigée contre les tumeurs et les infections, mais aussi d'importants immunorégulateurs. Leur activation dépend d'une balance complexe entre des signaux émanant de multiples récepteurs, tantôt inhibiteurs, tantôt activateurs. Parmi les récepteurs activateurs, NCR3 représente un acteur important de la lyse tumorale et de l'interaction avec les cellules dendritiques. Dans le but de caractériser la variabilité interindividuelle de la réponse NK et d'établir une référence pour des études ultérieures dans un contexte pathologique, nous avons examiné, dans un échantillon de 43 donneurs sains, les corrélations entre la variabilité fonctionnelle des cellules NK en réponse à la stimulation de leur récepteur NKp30 et le niveau d'expression des transcrits de NCR3 ainsi que celui de la protéine correspondante, au regard du polymorphisme génomique. Nous avons mis en évidence une étroite corrélation entre l'expression membranaire de NKp30 et NKp46 et la fonction cytotoxique NK, mais pas avec la sécrétion de cytokines. Nous avons retrouvé l'effet déjà connu du variant rs986475 sur l'expression de l'un des transcrits alternatifs de NCR3, T3. Nous avons également identifié un autre variant, rs11575836, influençant le niveau de transcrits T1, en relation avec la cytotoxicité induite par la signalisation NKp30. Cette étude pointe le doigt sur la spécificité des voies de signalisation des fonctions NK et le réseau complexe de gènes impliqués dans leur régulation. Nous avons par ailleurs évalué la variabilité génétique de NCR3 dans la myasthénie auto-immune où les cellules NK pourraient jouer un rôle. Le re-séquençage du gène NCR3 n'a pas révélé d'association avec un polymorphisme commun mais a permis d'identifier deux mutations rares, " faux-sens ", retrouvées uniquement chez des patients myasthéniques. L'une d'elle, L19R, est non-conservative et représente un candidat particulièrement intéressant à examiner en détail du fait de sa localisation dans une région très conservée dans la phylogénie. Même si de nombreux points restent à élucider, ces résultats indiquent qu'il devrait être possible de relier de façon globale et intégrative le polymorphisme de l'ADN, ainsi que l'expression des transcrits et des protéines, à la réponse fonctionnelle des cellules NK