Les cancers du sein et de l’ovaire apparaissent dans 5 à 10% dans un contexte de prédisposition génétique, dont seule une faible part est expliquée par la présence d’un variant pathogène sur les gènes BRCA1, BRCA2 et PALB2. Le séquençage à haut-débit permet d’explorer cette hérédité manquante, mais représente un nouveau défi à la fois informatique, statistique et biologique. Trois approches utilisant cette nouvelle technologie ont été employées pour rechercher de nouveaux facteurs de prédisposition. En premier lieu, les risques associés à 34 gènes connus ou suspectés d’être impliqués dans les prédispositions ont été estimés à partir de l’analyse de 5 131 cas index et le développement d’une nouvelle approche statistique. Aussi la participation des néo-mutations en mosaïque dans le syndrome a été explorée à partir de 1 750 cas index issus de l’étude précédente, avec un logiciel de détection des variants faiblement représentés développé spécifiquement: outLyzer. Enfin, l’exploration par séquençage de l’hérédité manquante a été étendue à un panel de 201 gènes impliqués dans le cancer, à partir de 118 patientes sélectionnées pour la précocité d’apparition de leur maladie, élément fortement évocateur d’un facteur de prédisposition. Les résultats de ces travaux ont permis de valider la pertinence de l’étude de PALB2, RAD51C et RAD51D pour la prise en charge des patients, et suggèrent aussi une implication sous-estimée des variants en mosaïque. Cependant il reste encore très probablement d’autres facteurs génétiques fortement pénétrants à découvrir mais dont la modulation du risque répond à un modèle oligogénique. / Breast and ovarian cancers appear in 5 to 10% of cases in a context of genetic predisposition, of which only a small proportion is explained by the presence of a pathogenic variant on the BRCA1, BRCA2 and PALB2 genes. High throughput sequencing can explore this missing heredity, but represents a new challenge both in computing, statistics and biology. Three approaches using this new technology have been used to investigate new predisposition factors. First, the risks associated with 34 known or suspected genes involved in predispositions were estimated from the analysis of 5,131 index cases and the development of a new statistical approach. Also, the participation of mosaic neo-mutations in the syndrome was explored from 1,750 index cases from the previous study, with a software developed specifically for detecting poorly represented variants: outLyzer. Finally, the exploration by sequencing of the missing heredity was extended to a panel of 201 genes involved in cancer, from 118 patients selected for the early onset of their disease, a highly suggestive element of a predisposition factor. The results of this work validated the relevance of the PALB2, RAD51C and RAD51D study for patient management, and also suggested an underestimated involvement of mosaic variants. However, there are still very likely other highly penetrating genetic factors to be discovered, but whose risk modulation is based on an oligogenic model.

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Le microbiote intestinal est constitué d’un écosystème complexe de microorganismes appartenant à différents règnes. Cependant, la majorité de ces microorganismes sont d’origine bactérienne. Par conséquent, de nombreuses études, y compris la présente, se concentrent sur l’étude des communautés bactériennes. Les microorganismes ont développé une relation mutualiste avec le corps humain et agissent de plusieurs manières sur sa santé. Une perturbation du microbiote intestinal, nommée dysbiose, est reliée au développement d’une multitude de problèmes de santé chez diverses espèces animales. La transplantation de microbiote fécal suscite l’intérêt dans le domaine de la médecine vétérinaire. La préparation et l’entreposage affectent la composition et la viabilité bactérienne des fèces destinées à la transplantation de microbiote fécal (TMF). Jusqu’à présent, il demeure l’absence d’un protocole vétérinaire pour effectuer la préparation et l’entreposage des transplants fécaux canins. Par conséquent, l’objectif de cette étude était de comparer la viabilité bactérienne d’échantillons fécaux en présence et en absence d’oxygène et d’effectuer la congélation à l’aide de deux cryoprotecteurs différents. Les hypothèses de ce projet étaient les suivantes : la préparation des échantillons en absence d’oxygène préservera la viabilité bactérienne, l’utilisation d’un cryoprotecteur contenant des antioxydants pour la congélation générera le meilleur taux de viabilité, et le microbiote de chaque individu n’aura pas la même capacité à résister aux effets de la préparation et de l’entreposage. Les fèces de 10 chiens en santé ont été collectées et immédiatement transférées à l’intérieur d’une chambre anaérobique. Des aliquotes de 1,8 g ont été diluées dans 7,2 ml d’un cryoprotecteur contenant du glycérol à 10% (Gly) ou des antioxydants (Cryo). Les échantillons ont été homogénéisés et filtrés en condition aérobique (Ae) et en condition anaérobique (An) à l’intérieur d’une chambre anaérobique, simulant la préparation de la TMF. Les échantillons ont été congelés à -20 °C durant 90 jours (F) pour l’évaluation des effets de l’entreposage. La viabilité bactérienne des échantillons a été déterminée à l’aide de la cytométrie de flux. L’analyse de la composition bactérienne chez les 10 donneurs de matières fécales a été réalisée par le séquençage de la région V4 du gène de l’ARNr 16S à l’aide de la plateforme Illumina MiSeq. Les échantillons non congelés, préparés en absence d’oxygène et dilués avec Cryo présentaient les plus grands taux de viabilité (66,78 %) par rapport aux autres groupes (p < 0,05). Les échantillons exposés à l’oxygène avaient une viabilité bactérienne inférieure (p < 0,01). Toutefois, les échantillons dilués avec Cryo présentaient une viabilité plus élevée (65,26 %) que les échantillons dilués dans Gly (55,20 % ; p < 0,001) en présence d’oxygène. La viabilité bactérienne a diminué en raison de la congélation des échantillons (p < 0,001). L’ensemble des échantillons frais avaient une viabilité médiane de 62,23 % et, à la suite de la congélation, elle était de 22,68 %. Cependant, les échantillons congelés à l’aide de glycérol avaient une viabilité plus élevée (30,61 % ; p < 0,001). Le genre Prevotella était fortement corrélé à la viabilité (R = 0,731 ; p < 0,05, R = 0,756 ; p < 0,05, R = 0,834 ; p < 0,01, R = 0,752 ; p < 0,05). Ces résultats indiquent que la viabilité bactérienne est optimale lors de l’utilisation de matières fécales en absence d’oxygène et lors d’une dilution à l’aide d’un cryoprotecteur contenant des antioxydants. La congélation a significativement réduit la viabilité bactérienne, mais le glycérol semble mieux préserver les bactéries. La présence de certaines espèces plus résistantes et l’impact de la composition du microbiote sur l’efficacité de la TMF nécessitent une enquête plus approfondie. / The intestinal microbiota is made up of a complex ecosystem of microorganisms belonging to different kingdoms. However, bacterial cells are much more numerous. Therefore, many studies, including the present one, focus on the study of bacterial communities. Microorganisms have developed a mutualistic relationship with the animal body and act in several ways on its health. A disturbance of the intestinal microbiota, called dysbiosis, is linked to the development of a multitude of health problems in various animal species. There is an emerging interest in the transplantation of fecal microbiota in veterinary medicine. Preparation and storage affect the quality of transplants intended for faecal microbiota transplantation (FMT). Considering the absence of a protocol in veterinary medicine, the objective of this study was to optimize bacterial viability during the preparation and storage of canine fecal transplants. The hypotheses of this project were that the preparation of samples in the absence of oxygen will preserve bacterial viability, that the use of a cryoprotectant containing antioxidants for freezing will yield the best viability rate and the microbiota of individuals does not have the same ability to withstand the effects of preparation and storage. Feces from ten healthy dogs were collected, and immediately transferred inside an anaerobic chamber. Aliquots of 1.8 g were diluted in 7.2 ml of a cryoprotectant containing glycerol (Gly) or antioxidants (Cryo). The samples were homogenized and filtered, simulating the TMF preparation. To evaluate the impact of oxygen on bacterial viability, the procedures were performed outside (Ae) and inside (An) the anaerobic chamber. Samples were frozen at -20°C for 90 days (F) to evaluate effect of freezing. The bacterial viability of samples was determined using flow cytometry. Analysis of the bacterial composition was performed by sequencing the V4 region of the 16S rRNA gene, using the Illumina MiSeq platform. Fresh samples prepared under anaerobiosis and diluted with Cryo had the highest viability (66.78%) compared to the other groups (p < 0.05). Bacterial viability was affected by oxygen (p < 0.01) but solutions prepared with Cryo had higher viability (65.26%) than samples diluted in Gly (55.20%; p < 0.001). Freezing decreased bacterial viability from 62.23% to 22.68% (p < 0.001). However, samples frozen using glycerol showed higher viability (30.61%; p < 0.001). The genus Prevotella was strongly correlated with viability (R = 0.731; p < 0.05, R = 0.756; p < 0.05, R = 0.834; p < 0.01, R = 0.752; p < 0.05). These results show that bacterial viability is optimal when preparing feces under anaerobic conditions and using a cryoprotectant containing antioxidants. If freezing is necessary, glycerol seems to preserve the bacteria better. The presence of some more resilient species and the impact of microbiota composition on the efficacy of TMF requires further investigation.

« Myopathie héréditaire » est un terme générique pour les maladies génétiques rares caractérisées par une faiblesse musculaire et une hypotonie avec ou sans atrophie musculaire. Les personnes atteintes d'une forme légère peuvent présenter des contractures, une scoliose, une hyporéflexie ou des caractéristiques dysmorphiques, et les plus sévères peuvent être accompagnées de symptômes cardiaques ou respiratoires pouvant s'avérer mortel. Alors que les méthodes de séquençage de nouvelle génération basées sur l'ADN ont considérablement accéléré la découverte de gènes responsables de maladies rares, de nombreux patients demeurent sans diagnostiques génétiques. L'une des principales raisons de ce problème est le grand nombre de variants de signification inconnue identifiés, où l’impact biologique est peu ou pas connu. Ce mémoire de maîtrise contient trois projets distincts dont l'objectif global est d'augmenter le rendement diagnostique pour les patients atteints de myopathies héréditaires rares. La première étude porte sur trois frères et soeurs atteints d'une dystrophie musculaire non diagnostiquée. Une combinaison de techniques « omic » a été utilisée pour identifier un variant faux-sens dans le gène IARS accompagné d’un déséquilibre allélique spécifique aux tissus musculaires. L’inhibition de iars-1 chez le C. elegans a entraîné une désorganisation progressive du muscle de la paroi corporelle, mais sans perte significative de la motilité. Ainsi, nous avons conclu que iars-1 joue clairement un rôle dans l'organisation des myotubes. La pathogénicité du variant, cependant, nécessite une enquête plus approfondie. La deuxième étude porte sur une femme présentant une myopathie statique congénitale se manifestant par une faiblesse proximale et distale. En utilisant le séquençage de l’ARN, nous avons identifié pour la première fois un profil d'expression génique compatible avec une prédominance des fibres musculaires de type I, focussant l’intérêt sur un variant dans le gène RYR1. La troisième étude englobe une cohorte de vingt-huit patients porteurs de la même mutation RYR1, mais présentant une hétérogénéité clinique significative. Des modèles « knock-in » de C. elegans pour les études deux et trois ont démontrés des changements en transmission synaptique, la durée de vie, la taille corporelle et la locomotion. Ainsi, nous avons conclu que les deux variants identifiés dans RYR1 ont probablement également des conséquences cliniques chez les porteurs humains. En fin de compte, ces études mettent en évidence l'utilité du séquençage de l’ARN en tant qu'outil de diagnostic complémentaire, capable de restreindre la liste de candidats potentiellement pathogéniques, ainsi que le pouvoir du C. elegans en tant que modèles pour des tests rapides et coordonnés de variants candidats. / “Hereditary myopathies” is an umbrella term for rare inherited diseases characterized by muscle weakness and hypotonia with or without muscle atrophy. Individuals with a mild affliction may present with contractures, scoliosis, hyporeflexia or dysmorphic features, while those more severely affected may present cardiac or respiratory involvement that could prove deadly. While traditional DNA-based next-generation sequencing techniques have greatly accelerated discovery of genes causing rare diseases, many patients remain without a known genetic cause. The main reason for this diagnostic shortfall is the vast number of variants of unknown significance identified whose biological functions are unknown. This master’s thesis contains three separate projects with an overarching goal to increase the diagnostic yield of patients with rare hereditary myopathies. The first study focuses on three siblings with an undiagnosed muscular dystrophy. A combination of “omic” techniques were used to identify a missense variant as well as a muscle-specific allelic imbalance in the gene IARS leading to the exclusive expression of the mutant allele. Iars-1 knock-down in C. elegans resulted in progressive disorganization of the body wall muscle but with no significant loss of motility. Thus, we concluded that iars-1 likely plays a role in the organization of myotubes. The pathogenicity of the variant, however, requires further investigation. The second study involves a woman with a congenital static myopathy exhibited as proximal and distal weakness. Using RNA-sequencing, we identified for the first time a gene expression profile consistent with type I fiber predominance in the proband which guided the search for the causative RYR1 variant. The third study encompasses a cohort of twenty-eight patients who carry the same RYR1 mutation but display significant clinical heterogeneity. Knock-in models of C. elegans for both studies demonstrated altered synaptic transmission, lifespan, body size and locomotion. Thus, we concluded that both variants identified in RYR1 likely have consequences for human carriers as well. Ultimately, these studies highlight the utility of RNA-seq as a complimentary diagnostic tool capable of narrowing the search for novel pathogenic mutations as well as the value of C. elegans as models for rapid and coordinated testing of candidate variants.

La pathogenèse de la sacculite anale demeure incomprise. Cette condition semble cependant être plus fréquente chez les chiens atopiques. La sacculite anale se traite principalement avec un antibiotique. Avec la montée de l’antibiorésistance, il est important de mieux comprendre sa pathogenèse afin de prévenir la maladie et trouver des traitements alternatifs aux antibiotiques. Cette étude visait donc à comparer le microbiote bactérien et les cytokines pro-inflammatoires dans les sacs anaux de chiens sains à ceux de chiens atopiques, afin de déterminer si des changements pourraient être à l’origine des sacculites anales chez les chiens atopiques. L’hypothèse de ce projet était que le microbiote bactérien et les cytokines pro-inflammatoires dans les sacs anaux des chiens sains diffèrent de ceux des chiens atopiques traités ou non traités. Les principaux objectifs de cette étude étaient donc de caractériser le microbiote bactérien (MB) des sacs anaux des chiens atopiques recevant ou non un traitement (oclacitinib, cetirizine ou immunothérapie allergénique) et de déterminer si la concentration de certaines cytokines pro-inflammatoires libérées dans les sacs anaux variait entre les chiens sains et les chiens atopiques non traités (CANT) et les chiens atopiques traités (CAT). Des écouvillons floqués ont été utilisés pour échantillonner le rectum et les sécrétions provenant des sacs anaux de 15 chiens sains, six CAT et 14 CANT pour l’analyse du microbiote bactérien. L’extraction de l’acide désoxyribonucléique a été effectuée avec le kit commercial DNeasy PowerSoil. Le séquençage de la région V4 du gène de l’acide ribonucléique ribosomique 16S a ensuite été réalisé avec la plateforme Illumina MiSeq. Pour l’analyse des cytokines, le contenu des sacs anaux de 15 chiens sains, 12 CANT et cinq CAT a été prélevé dans un microtube. Chaque microtube a été mélangé au vortex. Le surnageant a ensuite été prélevé. Les microtubes contenant le surnageant ont ensuite été congelés à -80°C jusqu’à leur analyse. La concentration de l’interféron gamma, des interleukines (IL)-2, 6, 8, 10 et 12/23p40, de la protéine chimiotactique 1 des monocytes, du facteur de croissance des nerfs bêta, du facteur de cellules souches, du facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) et du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire A a été mesurée avec le test multiplex de Luminex. L’appartenance à la communauté était différente entre les sacs anaux des chiens sains et des CANT, des chiens sains et des CAT et des CANT et des CAT (P = 0,002, P = 0,013 et P = 0,012, respectivement). La structure de la communauté était différente entre les chiens sains et les CANT (P = 0,003) et entre les CANT et les CAT (P = 0,017), mais pas entre les chiens sains et les CAT (P = 0,332). Toutes les cytokines pro-inflammatoires évaluées ont été détectées dans les sacs anaux de chiens sains, de CANT et de CAT. Il n’y avait aucune différence significative entre les groupes, excepté pour l’IL-8 et le TNF-α, où l’IL-8 était plus élevée dans les sacs anaux des CANT en comparaison avec ceux des CAT (P = 0,02), et le TNF-α était en concentration plus faible dans les sacs anaux des chiens sains comparativement aux sacs anaux des CAT (P = 0,04). Il y a une dysbiose dans les sacs anaux de chiens atopiques, ce qui pourrait expliquer pourquoi les chiens atopiques semblent prédisposés à développer des sacculites anales bactériennes. Les traitements (oclacitinib, cetirizine et immunothérapie allergénique) semblent également modifier la composition du microbiote bactérien dans les sacs anaux des chiens atopiques pour qu’elle se rapproche de celle des chiens sains. L'IL-8 pourrait également jouer un rôle dans le développement de la sacculite anale. D’autres études évaluant un plus large nombre de cytokines permettraient possiblement de mettre en évidence des cytokines ayant un rôle important lors de sacculite anale chez les chiens atopiques. / The pathogenesis of anal sacculitis is not well understood. However, this condition appears to be more common in atopic dogs. Anal sacculitis is primarily treated with antibiotic therapies. With the rise of antimicrobial resistance, it is important to better understand the pathogenesis of anal sacculitis in order to prevent the disease and find alternative treatments to antibiotics. The present study aimed to compare the bacterial microbiota and pro-inflammatory cytokines in the anal sacs of healthy dogs with those of atopic dogs, in order to determine if there are changes that could explain anal sacculitis in atopic dogs. The hypothesis of this project was that the bacterial microbiota and proinflammatory cytokines in the anal sacs of healthy dogs differ from those of treated and untreated atopic dogs. The main objectives of this study were therefore to characterize the bacterial microbiota of the anal sacs of atopic dogs receiving or not a treatment (oclacitinib, cetirizine or allergen-specific immunotherapy) and to determine if the concentration of certain proinflammatory cytokines released in the anal sacs differed between healthy, untreated atopic dogs (UAD) and treated atopic dogs (TAD). Flocked swabs were used to sample the rectum and secretions from the anal sacs of 15 healthy dogs, six TAD and 14 UAD for bacterial microbiota analysis. Deoxyribonucleic acid extraction was performed with the commercial DNeasy PowerSoil kit. Sequencing of the V4 region of the 16S ribosomal ribonucleic acid gene was then performed with the Illumina MiSeq platform. For cytokine analysis, the contents of the anal sacs of 15 healthy dogs, 12 UAD, and five TAD were collected in a microtube. Each microtube was vortexed before the supernatant was collected. The microtubes containing the supernatant were then frozen at -80°C until analysis. The concentration of interferon gamma, interleukin (IL)-2, 6, 8, 10, and 12/23p40, monocyte chemotactic protein 1, nerve growth factor beta, stem cell factor, tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), and vascular endothelial growth factor-A were measured with the Luminex multiplex assay. Community membership was different between the anal sacs of healthy dogs and UAD, healthy dogs and TAD, and UAD and TAD (P = 0.002, P = 0.013, and P = 0.012, respectively). Community structure was different between healthy dogs and UAD (P = 0.003) and between UAD and TAD (P = 0.017), but not between healthy dogs and TAD (P = 0.332). All proinflammatory cytokines assessed were detected in the anal sacs of healthy dogs, UAD, and TAD. There were no significant differences between groups except for IL-8 and TNF-α. IL-8 was higher in UAD anal sacs compared to TAD anal sacs (P = 0.02) and TNF-α was in lower concentration in healthy dog anal sacs compared to TAD anal sacs (P = 0.04). There is a dysbiosis between the anal sacs of UAD and TAD which might explain why atopic dogs seem predisposed to bacterial anal sacculitis. Treatments received by atopic dogs (oclacitinib, cetirizine and allergen-specific immunotherapy) shift the microbiota of the anal sacs towards that of healthy dogs. IL-8 may also play a role in the development of anal sacculitis. Further studies on a larger number of cytokines may identify cytokines that are important in the pathogenesis of anal sacculitis in atopic dogs.

La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) est une maladie complexe à l’étiologie multifactorielle. Elle représente la forme la plus commune de cancer pédiatrique et malgré une augmentation significative du taux de survie des patients, près de 15% d’entre eux ne répondent pas aux traitements classiques et plus de 2/3 subissent les effets du traitement à long terme. Réduire ces chiffres passe par une meilleure compréhension des causes sous-jacentes de la LAL. À travers l’analyse des données de séquençage de nouvelle génération (SNG) de la cohorte QcALL du CHU Sainte-Justine, je me suis intéressé aux déterminants génomiques contribuant aux différents aspects de la LAL (prédispositions, développement/progression et rechutes). Dans un premier temps, j’ai développé un outil d’analyse (SNooPer) basé sur un algorithme d’apprentissage intégrant les données SNG normales et tumorales des patients, permettant d’identifier les mutations somatiques au sein de données à faible couverture (low-pass). Cet outil, couplé aux analyses prédictives in silico et aux validations fonctionnelles adéquates, nous a permis de caractériser les événements rares ou récurrents impliqués dans le processus leucémogène. En analysant les données de LALs pré-B, j’ai pu mettre en évidence une série de mutations drivers rares au niveau de gènes (ACD, DOT1L, HCFC1) qui n’avaient jamais été associés à la LAL. L’étude fonctionnelle de la mutation identifiée au niveau d’ACD, membre du complexe shelterin, a démontré qu’elle conduit à une réduction de l’apoptose et une augmentation de la taille des télomères. Outre l’intérêt de la découverte de ces nouveaux drivers, je souhaitais démontrer l’importance des mutations somatiques rares afin d'établir la spécificité interindividuelle, généralement sous-estimée, et d’identifier l’ensemble des fonctions cellulaires impliquées. Au cours de ces travaux, j'ai également mis en évidence de nouveaux évènements récurrents de la LAL à cellules T (LAL-T), en particulier au niveau de patients présentant un phénotype immature encore mal caractérisé. J'ai démontré l’influence d'une mutation dans le gène codant pour U2AF1, membre de la machinerie d’épissage (spliceosome), sur l’épissage de gènes d’intérêt et ainsi confirmer l’importance du dysfonctionnement de l’épissage dans le développement de la leucémie. J'ai également identifié deux suppresseurs de tumeurs portés par le chromosome X, MED12 et USP9X, qui n’avaient jamais été associés à la LAL-T auparavant et qui représentent un intérêt particulier étant donné le débalancement de l'incidence en fonction du sexe (ratio garçon:fille =1.22). Enfin, grâce à l’étude longitudinale de patients LAL-B ayant subi une ou plusieurs rechutes, j'ai analysé l'architecture et l'évolution clonales des tumeurs. J’ai ainsi identifié 2 profils évolutifs distincts gouvernant les rechutes précoces et tardives: d'un côté, une dynamique élevée alimentée par un dysfonctionnement des mécanismes de réparation de l'ADN et conduisant à l'émergence rapide de clones mieux adaptés – de l'autre, une dynamique réduite, quasi-inerte, suggérant l'échappement de cellules en dormance épargnée par la chimiothérapie. De manière générale, cette thèse a permis de contribuer à la caractérisation des déterminants génomiques qui constituent la variabilité inter- et intra-tumorale, participent au processus leucémogène et/ou aux mécanismes de résistance au traitement. Ces nouvelles connaissances contribueront à un raffinement de la stratification des patients et leur prise en charge personnalisée. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is a complex disease with a multi-factorial etiology. It represents the most frequent pediatric cancer and despite a significant increase of survival rate, about 15% of the patients still do not respond to current treatment protocols and over 2/3 of survivors experience long-term treatment related side effects. To reduce these numbers, a better understanding of the underlying causes of ALL is needed. Through the analysis of next-generation sequencing (NGS) data obtained from the established Quebec cALL (QcALL) cohort of the Sainte-Justine hospital, I have been particularly concerned about the genomic determinants that contribute to different phases of ALL (predispositions, onset/progress and relapses). First, I developed an analysis tool (SNooPer) based on a machine learning algorithm integrating both normal and tumor NGS data of the patient to identify somatic mutations from low-pass sequencing. This tool, combined to in silico predictive analysis and to adequate functional validations, allowed us to characterize rare or recurrent events involved in the leukemogenesis process. Through the analysis of pre-B ALLs, I have been able to identify several rare driver genes which had never been associated to ALL before (ACD, DOT1L, HCFC1). The functional study of the identified mutation in ACD, a member of the shelterin complex, showed a concomitant lengthening of the telomeres and decreased apoptosis levels in leukemia cells. Besides the interest aroused by the discovery of these new drivers, I wanted to demonstrate the importance of low-frequency somatic events to establish the generally underestimated interindividual specificity and identify all cellular functions involved. During this work, I also identified new recurrent driver events in T-cell ALL (T-ALL), particularly among poorly characterized immature T-ALL patients. For example, I demonstrated the impact of a recurrent mutation in U2AF1, member of the spliceosome, on alternative splicing of cancer-relevant genes, further suggesting the importance of aberrant splicing in leukemogenesis. I also identified two new X-linked tumor suppressors, MED12 and USP9X, never associated to T-ALL before and obtained results supporting a potential role for these genes in the male-biased sex ratio observed in T-ALL (ratio male:female =1.22). Finally, through the longitudinal study of pre-B cALLs who suffered one or multiple relapses, I analyzed the clonal architecture and evolution of the tumors. I identified two distinct evolution patterns governing either early or late relapses: on one hand a highly dynamic pattern, sustained by a defect of DNA repair processes, illustrating the quick emergence of fitter clones - and on the other hand, a quasi-inert evolution pattern suggesting the escape from dormancy of neoplastic stem cells likely spared from initial cytoreductive therapy. Overall, this thesis contributed to the characterization of genomic determinants that constitute the inter- and intra-tumor variability, participate in leukemogenesis and/or in resistance mechanisms. This new knowledge will contribute to refine patient stratification and treatment.

Le système de différenciation entre le « soi » et le « non-soi » des vertébrés permet la détection et le rejet de pathogènes et de cellules allogéniques. Il requiert la surveillance de petits peptides présentés à la surface cellulaire par les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH I). Les molécules du CMH I sont des hétérodimères composés par une chaîne lourde encodée par des gènes du CMH et une chaîne légère encodée par le gène β2-microglobuline. L’ensemble des peptides est appelé l’immunopeptidome du CMH I. Nous avons utilisé des approches en biologie de systèmes pour définir la composition et l’origine cellulaire de l’immunopeptidome du CMH I présenté par des cellules B lymphoblastoïdes dérivés de deux pairs de fratries avec un CMH I identique. Nous avons découvert que l’immunopeptidome du CMH I est spécifique à l’individu et au type cellulaire, qu’il dérive préférentiellement de transcrits abondants, est enrichi en transcrits possédant d’éléments de reconnaissance par les petits ARNs, mais qu’il ne montre aucun biais ni vers les régions génétiques invariables ni vers les régions polymorphiques. Nous avons également développé une nouvelle méthode qui combine la spectrométrie de masse, le séquençage de nouvelle génération et la bioinformatique pour l’identification à grand échelle de peptides du CMH I, dont ceux résultants de polymorphismes nucléotidiques simples non-synonymes (PNS-ns), appelés antigènes mineurs d’histocompatibilité (AMHs), qui sont les cibles de réponses allo-immunitaires. La comparaison de l’origine génomique de l’immunopeptidome de soeurs avec un CMH I identique a révélé que 0,5% des PNS-ns étaient représentés dans l’immunopeptidome et que 0,3% des peptides du CMH I seraient immunogéniques envers une des deux soeurs. En résumé, nous avons découvert des nouveaux facteurs qui modèlent l’immunopeptidome du CMH I et nous présentons une nouvelle stratégie pour l’indentification de ces peptides, laquelle pourrait accélérer énormément le développement d’immunothérapies ciblant les AMHs. / The self/nonself discrimination system of vertebrates allows detection and rejection of pathogens and allogeneic cells. It requires the surveillance of short peptides presented by major histocompatibility class I (MHC I) molecules on the cell surface. MHC I molecules are heterodimers that consist of a heavy chain produced by MHC genes and a light chain encoded by the β2-microglobulin gene. The peptides presented by MHC I molecules are collectively referred to as the MHC I immunopeptidome. We employed systems biology approaches to define the composition and cellular origin of the self MHC I immunopeptidome presented by B lymphoblastoid cells derived from two pairs of MHC-identical siblings. We found that the MHC I immunopeptidome is subject- and cell-specific, derives preferentially from abundant transcripts, is enriched in transcripts bearing microRNA response elements and shows no bias toward invariant vs. polymorphic genomic sequences. We also developed a novel personalized approach combining mass-spectrometry, next-generation sequencing and bioinformatics for high-throughput identification of MHC I peptides including those caused by nonsynonymous single nucleotide polymorphisms (ns-SNPs), termed minor histocompatibility antigens (MiHAs), which are the targets of allo-immune responses. Comparison of the genomic landscape of the immunopeptidome of MHC-identical siblings revealed that 0.5% of ns-SNPs were represented in the immunopeptidome and that 0.3% of the MHC I-peptide repertoire would be immunogenic for one of the siblings. We discovered new factors that shape the self MHC I immunopeptidome and present a novel strategy for the identification of MHC I-associated peptides that could greatly accelerate the development of MiHA-targeted immunotherapy.

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Le système de différenciation entre le « soi » et le « non-soi » des vertébrés permet la détection et le rejet de pathogènes et de cellules allogéniques. Il requiert la surveillance de petits peptides présentés à la surface cellulaire par les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH I). Les molécules du CMH I sont des hétérodimères composés par une chaîne lourde encodée par des gènes du CMH et une chaîne légère encodée par le gène β2-microglobuline. L’ensemble des peptides est appelé l’immunopeptidome du CMH I. Nous avons utilisé des approches en biologie de systèmes pour définir la composition et l’origine cellulaire de l’immunopeptidome du CMH I présenté par des cellules B lymphoblastoïdes dérivés de deux pairs de fratries avec un CMH I identique. Nous avons découvert que l’immunopeptidome du CMH I est spécifique à l’individu et au type cellulaire, qu’il dérive préférentiellement de transcrits abondants, est enrichi en transcrits possédant d’éléments de reconnaissance par les petits ARNs, mais qu’il ne montre aucun biais ni vers les régions génétiques invariables ni vers les régions polymorphiques. Nous avons également développé une nouvelle méthode qui combine la spectrométrie de masse, le séquençage de nouvelle génération et la bioinformatique pour l’identification à grand échelle de peptides du CMH I, dont ceux résultants de polymorphismes nucléotidiques simples non-synonymes (PNS-ns), appelés antigènes mineurs d’histocompatibilité (AMHs), qui sont les cibles de réponses allo-immunitaires. La comparaison de l’origine génomique de l’immunopeptidome de soeurs avec un CMH I identique a révélé que 0,5% des PNS-ns étaient représentés dans l’immunopeptidome et que 0,3% des peptides du CMH I seraient immunogéniques envers une des deux soeurs. En résumé, nous avons découvert des nouveaux facteurs qui modèlent l’immunopeptidome du CMH I et nous présentons une nouvelle stratégie pour l’indentification de ces peptides, laquelle pourrait accélérer énormément le développement d’immunothérapies ciblant les AMHs. / The self/nonself discrimination system of vertebrates allows detection and rejection of pathogens and allogeneic cells. It requires the surveillance of short peptides presented by major histocompatibility class I (MHC I) molecules on the cell surface. MHC I molecules are heterodimers that consist of a heavy chain produced by MHC genes and a light chain encoded by the β2-microglobulin gene. The peptides presented by MHC I molecules are collectively referred to as the MHC I immunopeptidome. We employed systems biology approaches to define the composition and cellular origin of the self MHC I immunopeptidome presented by B lymphoblastoid cells derived from two pairs of MHC-identical siblings. We found that the MHC I immunopeptidome is subject- and cell-specific, derives preferentially from abundant transcripts, is enriched in transcripts bearing microRNA response elements and shows no bias toward invariant vs. polymorphic genomic sequences. We also developed a novel personalized approach combining mass-spectrometry, next-generation sequencing and bioinformatics for high-throughput identification of MHC I peptides including those caused by nonsynonymous single nucleotide polymorphisms (ns-SNPs), termed minor histocompatibility antigens (MiHAs), which are the targets of allo-immune responses. Comparison of the genomic landscape of the immunopeptidome of MHC-identical siblings revealed that 0.5% of ns-SNPs were represented in the immunopeptidome and that 0.3% of the MHC I-peptide repertoire would be immunogenic for one of the siblings. We discovered new factors that shape the self MHC I immunopeptidome and present a novel strategy for the identification of MHC I-associated peptides that could greatly accelerate the development of MiHA-targeted immunotherapy.

Circulation des Phlébovirus en Turquie, l'Iran et l'Algérie a été étudiée. L'isolement, la caractérisation génomique, les relations phylogénétiques de six virus ont été présentées: le virus Adana (ADAV), deux souches de virus Toros (TORV), le virus Zerdali (ZERV) de la Turquie; le virus Dashli (DASHV) de l'Iran; le virus Toscana (TOSV) d'Algérie. Cette étude a commencé avec la collection de 38,131 phlébotomes de la nature. La méthode de séquençage de nouvelle génération (NGS) à haut débit nous à été utilisée pour l’analyse des génomes complet des virus isoles. En conclusion, cette étude a d'importantes contributions sur phlébovirus négligées. Voici quelques-unes des contributions significatives; (i) ZERV et TORV qui sont étroitement apparentés au virus Tehran (THEV) et le virus Corfou (CFUV), respectivement, ont été isolés depuis 56 et 30 ans des premiers isolements de THEV et CFUV, respectivement, (ii) Détection du virus ADAV un animal domestique et sur quelques sérums humain par test de neutralisation. Ce virus ADAV constitue avec le virus le virus (SALV), le virus Arbia (ARBV), et le virus (ADRV) le groupe Salehabad. Seul le virus ADRV a été détectée dans le liquide cérébro-spinal auparavant landais que avec les autres, aucune preuve pathogène n’a été détectée, (iii) Nous avons découvert la plus récente circulation phlébovirus en Iran après 56 années, (iv) TOSV a été isolé en Algérie pour la première fois et la circulation a été confirmée par séropositivités dans le sérum humain. / Sandfly-borne phlebovirus circulation in Turkey, Iran, and Algeria was investigated. The isolation, genomic characterization, phylogenetic relationships of 6 viruses was presented: Adana virus (ADAV), two strains of Toros virus (TORV), Zerdali virus (ZERV) from Turkey; Dashli virus (DASHV) from Iran; Toscana virus (TOSV) from Algeria. This study has begun with the collection of 38,131 sandflies from nature. The well established, high-throughput methodology was applied for the discovery of viruses including PCR tools and cell culture methods. Next generation sequencing (NGS) technology facilitated to perform complete genome analysis of the isolated viruses. In conclusion, this study has contributions to the neglected sandfly-borne phlebovirus group and filled some gaps about the circulation of these agents in Turkey, Iran, and Algeria. Following are some significant contributions; (i) ZERV and TORV which are closely related to Tehran virus (THEV) and Corfou virus (CFUV), respectively were isolated after 56 and 30 years of the first isolations of THEV and CFUV, respectively, (ii) There was no evidence of the pathogenicity of Salehabad virus (SALV) and Arbia virus (ARBV) except the detection of Adria virus (ADRV) in CSF until ADAV which belongs to the Salehabad serocomplex was detected in domestic animal and very few human sera by neutralization assay, (iii) We have discovered the most recent sandfly-borne phlebovirus circulation in Iran after 56 years, (iv) TOSV was isolated in Algeria for the first time and circulation was confirmed by seropositivities in human sera.