Contexte: L’iode est un micronutriment provenant des aliments. Il est établi que, dans les régions d'endémie goitreuse caractérisées par un apport d'iode insuffisant, l’incidence des goitres et des cancers différenciés de la thyroïde (CDT) de type folliculaire est plus élevée qu'ailleurs. En revanche, l’influence de l’apport alimentaire en iode sur le risque de CDT de type papillaire, forme représentant actuellement plus de 80% des CDTs dans la plupart des pays, ne fait pas l’objet d’un consensus. Il semble cependant que cette incidence soit plus élevée dans les îles du pacifique qu’ailleurs. Par ailleurs, les propriétés de protection redox du sélénium pourraient protéger la glande thyroïdienne et aider à maintenir la production d'hormones thyroïdiennes, mais la relation entre l’apport en sélénium et le CDT n’avait été que très peu étudiée.Objectifs: L’objectif général de ce travail de thèse était d'explorer la relation entre l'apport alimentaire en iode et le risque de CDT. Plus spécifiquement, il s’agissait 1) d’étudier la relation entre l’apport alimentaire en iode et le risque de CDT dans les cinq études cas-témoins du consortium Epi-Thyr, conduites en Nouvelle Calédonie, en Polynésie Française, en France métropolitaine (deux études) et à Cuba; 2) d’étudier l’interaction entre cet apport et quatre polymorphismes nucléotidiques (SNP) identifiés dans la plupart des études d’association pangénomiques (GWAS) comme associés au risque de CDT, ainsi qu’avec les facteurs de risque environnementaux connus ; et 3) d’évaluer l’intérêt du sélénium présent dans les ongles comme un bio-marqueur potentiel du risque de CDT.Matériel et Méthodes: La régression logistique conditionnelle a été utilisée pour analyser la relation entre l'apport alimentaire en iode et le risque de CDT d’abord dans l’étude Cuba incluant 203 cas et 212 témoins, puis dans l’ensemble des cinq études incluant au total 2162 cas et 2571 témoins. Les questionnaires alimentaires de ces cinq études étaient dérivés de ceux de l’étude de cohorte E3N. Les mesures de l’iode et du sélénium dans les aliments traditionnels polynésiens et cubains avaient été réalisées spécialement pour cette étude. Quatre SNPs avaient été génotypés, dont deux sur le gène FOXE1, un sur le gène ATM et un autre près du gène NKX2-1. Les mesures de l’iode, du sélénium et des autres oligoéléments métalliques avaient été réalisées dans les ongles des sujets de l’étude Polynésie Française.Résultats: Il n’a pas été observée, une association significative entre l’apport alimentaire en iode et le risque de CDT dans l’étude réalisée à Cuba. Dans l'ensemble des cinq études, la majorité des cas et des témoins ont été considérée comme présentant une carence légère en iode selon la classification du Réseau Mondial d'Iode (IGN). Bien que le risque de CDT ne soit pas lié à l'apport alimentaire en iode, ce risque était significativement réduit avec l’augmentation de la consommation de poisson, ceci de manière plus importante dans l'étude réalisée à Cuba que dans les autres. En outre, une augmentation de l’apport alimentaire en iode a été significativement associée à une diminution du risque de CDT uniquement dans l’étude réalisée en Polynésie Française et chez les Polynésiens. Une augmentation significative du risque de CDT associée au nombre de l'allèle mineur (A) du SNP rs965513 près de FOXE1 parmi les sujets qui ont consommé moins d'iode que la médiane dans l'étude réalisée à Cuba. Pour les femmes qui ont eu un nombre de grossesses élevé et qui étaient déficitaires en iode, l'augmentation de l'apport alimentaire en iode réduisait leur risque de CDT. Par ailleurs, il n’a pas été possible de mettre en évidence un intérêt du sélénium dans les ongles comme bio-marqueur prédictif du risque de CDT. / Context: Iodine is a trace element derived from food. In endemic goiter areas characterized by dietary iodine deficiency, it is established that the incidence of goiter and differentiated thyroid cancers (DTC) of follicular type is higher than elsewhere. On the other hand, the influence of dietary iodine intake in the risk of papillary thyroid cancer which currently representing more than 80% of DTCs in most countries, has not achieved a consensus. It appears, however, that this incidence is higher in the Pacific islands than elsewhere. In addition, the redox protection properties of selenium could protect the thyroid gland and help to maintain the production of thyroid hormones, but few studies evaluated the relationship between selenium intake and DTC.Objectives: The general objective of this thesis was to explore the relationship between dietary iodine intake and DTC risk. More specifically, it was 1) to study the relationship between dietary iodine intake and the risk of DTC in five case-control studies of Epi-Thyr consortium, carried out in New Caledonia, French Polynesia, Metropolitan France (two studies) and Cuba; 2) to investigate the interaction between this intake and four single-nucleotide polymorphisms (SNP) identified in most genome-wide association studies (GWAS) as associated with DTC risk, as well as the interaction with the well-established environmental risk factors; and 3) to evaluate the benefit of selenium present in fingernails as a potential bio-marker of DTC risk.Materials and Methods: Conditional logistic regression was used to analyze the relationship between dietary iodine intake and DTC risk first in the Cuba study including 203 cases and 212 controls, and then in the pooled analysis of the five studies including a total of 2162 cases and 2571 controls. The dietary questionnaires of these five studies were derived from those in the E3N cohort study. Measurements of iodine and selenium in traditional Polynesian and Cuban foods were specifically carried out for this pooled analysis. Four SNPs were genotyped, including two of FOXE1 gene, one of ATM gene and another near NKX2-1 gene. Measurements of iodine, selenium and other metal trace elements were made in the fingernails of the participants of the French Polynesia study.Results: There was no significant association between dietary iodine intake and DTC risk in the Cuba study. In the pooled analysis of the five studies, the majority of the cases and the controls was considered as being in mild dietary iodine deficiency according to the IGN classification. Although DTC risk was not found to be linked to dietary iodine intake, this risk significantly decreased with high fish consumption, this reduction in DTC risk per quartile of fish consumption was more important in the Cuba study than in the other studies. Additionally, higher dietary iodine intake significantly associated with lower DTC risk only in the French Polynesia study and in Polynesians. A strong increase in DTC risk associated with the number of the minor allele (A) of the SNP rs965513 near FOXE1, among participants who consumed less iodine than the median value in the Cuba study. For the women who had a high number of full term pregnancies and who were iodine deficient, increasing dietary iodine intake may reduce their risk of suffering from DTC. Moreover, it was not possible to demonstrate an interest in fingernail selenium as a biomarker that predicts DTC risk.

Les cellules souches pluripotentes induites (CSPi) permettent la modélisation de processus avec, en oncologie, un intérêt potentiel pour la modélisation de syndromes de prédisposition au cancer liés à des mutations germinales d’oncogènes. Nous avons généré des lignées de CSPi à partir de patients atteints de néoplasies endocriniennes multiples de type 2 (NEM2), porteurs de mutations germinales du gène RET : RETC620R, RETC634Y et RETM918T. Nous avons généré une CSPi RETY634C, contrôle isogénique, par correction de la mutation RETC634Y via CRSPR/Cas9. Ces CSPi présentent tous les critères de pluripotence avec un caryotype normal et expriment Ret. L’étude histologique approfondie des tératomes a mis en évidence le développement de cellules C en leur sein et également de cellules neuroendocrines exprimant la Chromogranine A mais sans aspect d’hyperplasie des cellules C ou de carcinome médullaire de la thyroïde ni de tumeur neuroendocrine réminiscente du phénotype des NEM2. L’analyse comparative de l’expression des gènes de ces CSPi a mis en évidence, dès le stade de pluripotence, une activation du réseau transcriptionnel du gène EGR1 qui pourrait constituer un des mécanismes moléculaires responsables de la mise en place du phénotype des NEM2. La différenciation en cellules souches de la crête neurale (CSCN), cellules d’origine cibles des tumeurs développées dans le cadre des NEM2, en particulier le phéochromocytome, était efficace et reproductible pour toutes nos lignées. Nous avons mis en évidence l’activation d’un programme commun invasif au niveau des CSCN avec mutation RETC634Y et RETM918T ainsi qu’une forte dérégulation du réseau des intégrines entraînant une forte dérégulation de l’adhésion cellulaire. Ceci était confirmé par une augmentation des capacités de migration CSCN avec mutation de RET par rapport aux CSCN témoins. Ainsi, la génération de CSPi avec mutation de RET a permis d’identifier des voies de signalisation potentiellement impliquées dans la physiopathologie des NEM2 et constitue une première étape vers la modélisation des NEM2 in vitro. / Induced pluripotent stem cell (iPSC) offer major perspectives in disease modelling and, in the oncology field, can be used for modelling cancer predisposition syndromes. We generated IPSC lines from somatic cells of patients with multiple endocrine neoplasia type 2 (MEN2) who harboured germline mutations in the RET gene: RETC620R, RETC634Y et RETM918T. We have also generated an isogenic RETY634C iPSC control line by genome engineering using CRSPR/Cas9-mediated method to "correct” C634Y mutation. All iPSC lines exhibited all markers of pluripotency with a normal karyotype and expressed Ret. A thorough histological study of teratomas from these iPSC highlighted the development of C cells and Chromogranin A-expressing neuroendocrine cells within them but without C-cell hyperplasia, medullary thyroid carcinoma or neuroendocrine tumours reminiscent of MEN2 phenotype. Comparative gene expression analysis revealed an activation of the EGR1 transcriptional network, at the pluripotent stem cell stage which could be one of the molecular effector of the phenotype. Neural crest stem cell (NCSC), the cell of origin of some of the tumoral features of MEN2, could be differentiated in vitro from all our RET-mutated iPSC lines effectively. Gene expression analysis revealed an activation of cell invasion program in RETC634Y and RETM918T–mutated NCSC and a deregulation of integrin network causing a strong deregulation of cell adhesion which was confirmed with increased migration capabilities in vitro. Thus, the generation of the first RET-mutated iPSCs allowed the identification of signalling pathways potentially implicated in the pathophysiology of MEN2 and constitute a first step in modelling these tumours in vitro.

L’hypothyroïdie congénitale (HC), qui se traduit par une insuffisance d’hormone thyroïdienne (HT) à la naissance, est la maladie endocrinienne congénitale la plus fréquente avec une prévalence d’un cas sur 2,500 naissances vivantes. Non-traitée, cette insuffisance peut entrainer un retard de développement sévère, surtout au niveau cognitif. L’HC est le plus souvent due à un défaut lors du développement de la thyroïde (dysgénésie thyroïdienne (DT)) ou lors de la production des hormones thyroïdiennes (dyshormonogenèse (D)). La majorité des cas d’HC par dysgénésie thyroïdienne (HCDT) ont une ectopie, soit une glande mal positionnée. Contrairement aux dyshormonogenèses, qui s’expliquent fréquemment par des mutations dans les gènes responsables de la production des HT, selon un modèle autosomique récessif, les causes de l’HCDT demeurent largement inconnues. Certains arguments sont en faveur d’une prédisposition génétique (le risque relatif chez les parents de premier degré est de 40 fois supérieur à celui de la population générale) mais l’HCDT ne suit pas un modèle Mendélien: 98 % des cas sont sporadiques et 92 % des jumeaux monozygotiques sont discordants pour l’HCDT. De ce fait, nous avons suggéré une hypothèse de double-hit pour expliquer les HCDT, hypothèse combinant une prédisposition germinale (héritée ou de novo) à un évènement somatique (génétique ou épigénétique). Par le passé, nous avons étudié l’évènement somatique, mais nous n’avions pas encore étudié la prédisposition germinale. Le séquençage d’exome complet peut permettre d’identifier la cause génétique dans des formes familiales d’HC, mais aussi déterminer si les cas avec une HCDT isolée sont enrichis en variants délétères, tel qu’observé chez des patients avec une malformation cardiaque congénitale, patients qui partagent des caractéristiques similaires avec ceux atteints d’HCDT. De plus, cette technique pourrait permettre d’identifier de nouveaux gènes de prédisposition associés à l’HCDT. D’une part, nous avons séquencé l’exome d’un trio (parent-enfant) afin d’identifier la cause de l’HC dans une famille avec plusieurs enfants sévèrement atteints d’HC. D’autre part, nous avons comparé les données d’exome d’une cohorte de cas avec une HCDT isolée (HCDT non syndromique, HCDT-NS) à celles d’une cohorte contrôle, à l’aide d’une approche biaisée (gene-based burden) et non biaisée (gènes candidats). Finalement, nous avons développé le modèle de poisson-zèbre afin de pouvoir valider, in vivo, l’implication de potentiels gènes candidats, dans le développement thyroïdien. L’analyse de l’exome du trio a révélé un variant dans le gène TSHR qui co-ségrégait parfaitement avec le phénotype, et les études de minigène ont permis de montrer que ce variant intronique loin des sites d’épissage traditionnels introduisait un pseudo-exon dans la séquence du TSHR, créant ainsi un récepteur tronqué et inactif. L’analyse par comparaison de cohorte (cas-contrôle) a montré que les cas avec une HCDT-NS n’ont pas davantage de variants rares délétères comparé aux contrôles. De plus, après correction, le gene-based burden n’a pas identifié de gène candidat. Par contre, des variants rares pathogéniques ou probablement pathogéniques dans des gènes liés à l’hypothyroïdie congénitale ont été identifiés chez 42% des cas. Les études réalisées chez le poisson-zèbre sur un gène candidat, IKBKE, identifié par une analyse préliminaire de l’exome dans la cohorte de cas, confirme que les vaisseaux sanguins sont importants pour le bon positionnement de la glande thyroïde chez le poisson-zèbre, mais ne permet pas d’établir le rôle d’IKBKE dans la migration thyroïdienne. Nous avons d’abord montré que l’exome est une bonne technique pour identifier la cause de l’HC dans une famille avec plusieurs enfants atteints. Toutefois, une connaissance approfondie de la maladie et des isoformes du gène d’intérêt s’est avérée essentielle afin de bien analyser les données d’exome. Ensuite, nos résultats suggèrent que les cas avec une HCDT-NS n’ont pas davantage de variants délétères que les contrôles et que l’exome complet n’est pas suffisant pour identifier des gènes de prédisposition. Le séquençage du génome est peut-être nécessaire pour trouver une prédisposition génétique à l’HCDT-NS. Par contre, il est aussi possible que la génétique ne joue pas un rôle majeur dans les dysgénésies thyroïdiennes. Finalement, nous avons validé que le poisson-zèbre est un bon modèle pour étudier le développement de la thyroïde. / Congenital hypothyroidism (CH) is a disorder with a prevalence of one in 2,500 live births. CH can lead to severe intellectual disability if left untreated. It is most commonly caused by a defect during thyroid development (thyroid dysgenesis), which results in an ectopic gland in the majority of cases. A defect in thyroid hormone production (dyshormonogenesis) is the second most common cause of CH. In contrast to dyshormonogenesis, which generally has an identified cause and follows a Mendelian mode of inheritance, the cause of CHTD remains mostly unknown. CHTD is generally sporadic (98%) and has a high discordance rate (92%) between monozygotic twins. However, first-degree relatives are affected more often than by chance alone (40x) and there is an ethnic and female predominance. We thus hypothesized that CHTD is a disorder caused by two events, one germinal (a necessary but not sufficient predisposing factor) becoming pathogenic only if a second genetic or epigenetic event occurs at the somatic level. Whole exome sequencing (WES) can allow for identification of the genetic cause of CHTD in familial forms, but may also reveal if non-syndromic CHTD (NS-CHTD) cases are enriched in rare protein-altering variant, as seen in congenital heart malformations, a developmental defect that shares several characteristics with CHTD. Moreover, it might also identify new predisposing genes. First, we performed WES on a trio (parent-child) in a family with several siblings affected with severe CH. Second, we compared WES data of a NS-CHTD cohort with data from a control cohort, using a gene-based burden (unbiased) approach and a candidate gene (biased) approach to evaluate whether WES analysis allows to identify new predisposing genes in a well-characterized cohort. Finally, we developed the zebrafish model to test the roles of candidate genes, that will be identified by WES, in thyroid development. We first identified a variant in TSHR that segregated perfectly with the phenotype in the family with CHTD and a mini gene assay showed that this deep intronic variant induced a pseudo-exon, leading to a truncated protein missing the transmembrane domain, thus an inactive TSH receptor. Next, we found that NS-CHTD cases are not enriched in rare protein-altering variants and gene-base burden analysis did not identify novel candidate genes. However, WES data revealed pathogenic or likely pathogenic variants in CH-related genes in 42% of the NS-CHTD cases. Finally, zebrafish is a good model to study thyroid development and our results on IKBKE confirm the importance of vessels in thyroid positioning, but not its role in thyroid migration. First, we showed that WES analysis is a good tool to identify the causative variant in a family with several siblings affected by CH. However, the interpretation of the exome analysis required knowledge of the expression of the relevant isoforms and of the biology of the disease. Second, while a gene-based burden test, using WES data from a well-characterised NS-CHTD cohort, did not identified new predisposing genes, it identified pathogenic or likely pathogenic variants in 42% of the NS-CHTD cases. Whole genome sequencing might be required to identify the genetic causes in NS-CHTD. However, our result may indicate that genetics does not play a major role in thyroid dysgenesis. Finally, we have established that zebrafish is a good model to study thyroid development and may help, in the future, identify pathways implicated in this process.