Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Le diabète de type 2 constitue aujourd'hui un problème majeur de santé publique à l'échelle mondiale. Une meilleure compréhension de l'étiologie de la maladie, en étudiant notamment les facteurs de susceptibilité génétiques ainsi que les interactions gène-gène et gène-environnement, est nécessaire pour développer des stratégies préventives et thérapeutiques efficaces. Dans cette thèse, différentes approches ont été utilisées afin de mieux caractériser l'implication des facteurs génétiques dans l'homéostasie glucidique. Un criblage génomique a été effectué sur les niveaux circulants d'adiponectine, d'interleukine 6 (IL6), du facteur de tumeur nécrosant-α (tumor necrosis factor α ou TNFα) et de la protéine C réactive (CRP). Plusieurs régions chromosomiques ont été identifiées incluant 15q21.1, 3q13.33, 20q13.2 et 14q32.2 pour l'adiponectine, 12p11.23 et 12q15 pour CRP et 14q12 pour IL6. Par ailleurs, plusieurs gènes candidats du diabète de type 2 ont été étudiés pour vérifier leur association avec des phénotypes liés à l'homéostasie glucidique. Un variant fonctionnel (Asn40Asp) au sein du gène codant pour le récepteur mu 1 aux opioïdes (OPRM1) a été associé avec la sensibilité à l'insuline et la tolérance au glucose. Aussi, les gènes de susceptibilité au diabète, identifiés et confirmés par l'approche du gène candidat ou par les études à grande échelle du génome humain (genome-wide association studies, GWAS), soit CDKAL1 (CDK5 regulatory subunit associated protein I-like 1), CDKN2A/2B (cyclin-dependent kinase inhibitor 2A/2B), HHEX/IDE (haematopoietically expressed homeobox/insulin-degrading enzyme), HNF1B (hepatocyte nuclear factor 1 β), IGF2BP2 (insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 2), KCNJ11 (potassium inward rectifier channel Kir6.2), SLC30A8 (solute carrier family 30, member 8), TCF7L2 (transcription factor 7 like 2) et WFS1 (wolframin 1) ont été associés à la sensibilité à l'insuline, à la sécrétion d'insuline et/ou à la tolérance au glucose. Aussi, des effets significatifs d'interaction entre certains de ces gènes (CDKN2A/2B, IGF2BP2, KCNJ11 et TCF7L2) et l'apport en matière grasse ont été observés pour des paramètres liés à l'adiposité et à l'homéostasie glucidique. Nous avons également voulu tester si des gènes de susceptibilité au diabète (CDKAL1, CDKN2A/2B, HHEX/IDE, IGF2BP2, KCNJ11, PPARG et TCF7L2) pouvaient influencer les changements du profil glucidique suite à un programme d'entraînement. Notre étude a démontré que le variant Pro12Ala de PPARG (peroxisome proliferator activated receptor-y) modulait la réponse à un programme d'entraînement en endurance d'une durée de 20 semaines, les porteurs de l'allèle Ala ayant davantage amélioré leur profil glucidique que les porteurs du génotype Pro/Pro. Aucune association n'a été observée avec les autres gènes. En plus d'interagir avec l'exercice, le variant Pro12Ala de PPARG interagit aussi avec le variant Gly482Ser de PPARGC1A (co-activateur de PPARG). Les porteurs de la combinaison génotypique Gly/+-Ala/+ présentaient une résistance à l'insuline plus importante que les porteurs de la combinaison génotypique Ser/Ser-Ala/+, alors que l'effet du variant Gly482Ser de PPARGC1A n'était pas différent parmi les Pro/Pro de PPARG. Un autre gène candidats du diabète, le gène HNF4A, a été étudié en association avec l'homéostasie glucidique, de manière indépendante et en interaction avec l'activité physique. Les individus ayant rapporté un niveau d'activité physique élevé durant l'année écoulée (> 2 heures/semaine) présentaient une meilleure tolérance au glucose s'ils étaient homozygotes A/A pour le variant rsl 885088 et une sécrétion d'insuline plus faible s'ils étaient homozygotes T/T pour le variant rs745975. Finalement, la création d'un modèle de prédiction de la détérioration glycémique, incluant des marqueurs génétiques et des facteurs de risque traditionnels du diabète, a permis de démontrer que la combinaison de facteurs génétiques et non génétiques a le potentiel d'améliorer la prédiction du risque de pré-diabète et de diabète. Les résultats de ces travaux de recherche suggèrent que des gènes candidats du diabète de type 2 peuvent influencer l'étiologie de la maladie via différents mécanismes physiologiques et qu'ils peuvent interagir entre eux ou avec des facteurs environnementaux pour moduler le profil de risque en plus de contribuer à prédire le risque de la maladie.

Le gène filaggrine (FLG) a beaucoup été étudié pour son implication au niveau de la dermatite atopique (DA) et de l’asthme. Le but de l’étude est d’effectuer une étude d’association entre FLG ainsi que le membre 2 de la famille filaggrine (FLG2) avec l’asthme, l’atopie et l’asthme allergique avec ou sans présence de DA dans quatre études d’asthme indépendantes. L’étude d’association a aussi été exécutée avec des gènes de la voie biologique de FLG ayant une fonction documentée au niveau de sa transcription. Une analyse combinée de quatre études d’asthme indépendantes a également été réalisée. Finalement, une étude d’interaction a été exécutée entre les polymorphismes des gènes de cette voie biologique. Les résultats montrent des associations significatives pour le gène POU classe 2 homeobox 3 (POU2F3) avec les différents phénotypes atopiques. Ces résultats suggèrent l’importance de considérer la voie biologique des gènes d’intérêt dans les études d’association en suite logique à l’approche par gène candidat. Cette approche peut conduire à la découverte de nouveaux gènes associés aux maladies atopiques ce qui aiderait à mieux définir la biologie moléculaire de ce trait.

L’asthme est une maladie inflammatoire chronique des voies aériennes dont un pourcentage important s’explique par des facteurs génétiques. Les études en transcriptomique de l’asthme ont permis à ce jour d’identifier plusieurs gènes de susceptibilité. Notre revue de littérature a exposé la disparité de telles études. Néanmoins, ces études ont identifié des cibles thérapeutiques intéressantes qui permettront prochainement de mieux classifier et traiter les patients asthmatiques. Notre deuxième étude visait à identifier les loci associés à l’asthme à l’aide d’un criblage génomique par association en utilisant des pools d’ADN chez des femmes adultes canadiennes-françaises. Des criblages semblables ont déjà été effectués par le passé et nos résultats confirment l’implication des gènes PTGDR et C3AR1 dans l’asthme. En étudiant un sous-groupe plus homogène de patients asthmatiques, de nouvelles variations génétiques ont été associées à l’asthme. Des analyses in silico et fonctionnelles, sur l’expression des gènes dans les poumons, ont complémenté l’étude. / Asthma is a chronic inflammatory disease of the airways which is largely explained by genetic factors. So far, transcriptomic studies of asthma have identified several susceptibility genes. Our review of the literature in this field has highlighted the disparity of such studies. However, those studies identified new therapeutic targets and biomarkers that are likely to improve asthma classification and treatments in a near future. Our second study aimed to identify loci associated with asthma using a pooling-based genome-wide association study in French Canadian adult women. Similar screens have been conducted in the past and our results confirmed the implication of C3AR1 and PTGDR in asthma. Using a more homogeneous subgroup of asthma patients, the study also revealed new genetic variants associated with asthma susceptibility. New findings were extended to gene expression in the lung and in silico analyzes.

L'asthme est une maladie respiratoire chronique qui affecte autant les enfants que les adultes et qui se présente sous diverses manifestations cliniques. Cette maladie est également reconnue comme un trait complexe pUIsque plusieurs facteurs environnementaux et génétiques sont impliqués dans son développement. Les déterminants génétiques de susceptibilité ou de protection à l'asthme interagissent entre eux de même qu'avec l'environnement dans son développement. Depuis les dernières décennies, les études d'association ont permis d'identifier plus de 170 gènes associés à l'asthme ou à ses manifestations cliniques. Malgré cet avancement des connaissances en génétique de l'asthme, la confirmation des associations déjà observées et l'identification de nouveaux déterminants génétiques fait l'objet d'une recherche très active. C'est dans un tel contexte que le principal objectif de la présente thèse s'inscrit, à savoir l'identification de déterminants génétiques de susceptibilité ou de protection pour l'asthme. Pour ce faire, de nouvelles approches méthodologiques ainsi que des approches plus classiques ont été employées pour mener à terme les six études d'association présentées. Grâce à méthodologies novatrices, quatre nouvelles associations génétiques positives ont été mises en évidence avec les gènes CX3CR1, ALOX15, PLAU et PTPRE. De tels résultats ont permis, a priori, de démontrer l'utilité des nouvelles approches employées dans les études d'association génétique ' et de démontrer leur efficacité. L'acquisition de ces nouvelles connaissances a également mené à l'élaboration de nouvelles hypothèses de recherche et les projets en cours devraient améliorer la compréhension des mécanismes biologiques en cause dans l'asthme. Finalement, l'étude plus approfondie de ces gènes permettra, éventuellement, de développer de nouvelles thérapies et de surcroît, améliorer les conditions de vie des personnes asthmatiques.

Nous essayons de trouver de nouvelles interactions géniques pouvant donner une résistance ou une susceptibilité pour développer la schizophrénie. Nous avons donc fait l’enrichissement de voies en utilisant GSEA et Biofilter. Nous avons ensuite cherché de nouvelles interactions avec la méthode JE et la régression logistique parmi les paires de gènes identifiées. De plus, nous avons obtenu plus de résultats statistiquement significatifs qu’une sélection se basant sur les valeurs d’association marginale. Par ailleurs, les résultats pointent certains candidats intéressants comme le gène NRXN1 qui code pour une protéine d’adhésion cellulaire du système nerveux et qui aurait une interaction causant une susceptibilité avec le gène ROBO1, un gène impliqué dans la guidance des axones, et une autre avec le gène CDH13, un gène jouant le rôle de régulateur négatif dans la croissance des axones. Ces trois gènes sont déjà liés à la schizophrénie dans la littérature et pourraient servir de biomarqueurs.

Certaines mutations de rôle inconnu dans le gène UL97 du cytomégalovirus humain ont été retrouvées dans une étude clinique comparant l'efficacité du ganciclovir et du valganciclovir oral administrés chez des patients transplantés d'organe solide. Sans isolât clinique, il est difficile de distinguer les mutations associées à la résistance, les mutations associées au polymorphisme viral et les mutations compensatrices. L'objectif de ce projet de maîtrise consiste à caractériser les mutations détectées dans le gène UL97 à l'aide de la technologie des chromosomes bactériens artificiels. Pour évaluer le rôle de ces mutations, une méthode a été développée pour générer des virus recombinants mutants. Des cellules humaines permissives ont été transfectées avec l'ADN de virus recombinants mutants clones dans un chromosome bactérien artificiel. La sensibilité au ganciclovir des virus reconstitués a ensuite été évaluée. Les mutations de rôle inconnu retrouvées dans l'étude clinique semblent associées au polymorphisme viral.

Aujourd’hui encore, l’obésité touche de plus en plus d’individus, et sa complexité reflète son aspect multifactoriel. Parmi les facteurs impliqués dans le développement de l'obésité, on compte la génétique qui expliquerait notamment la susceptibilité de certains êtres humains à devenir obèse. D'un point de vue moléculaire, la cascade adipogénique permettant à des préadipocytes de devenir des adipocytes matures est un phénomène dynamique et bien caractérisé. En revanche, les facteurs définissant le potentiel adipogénique des préadipocytes ainsi que le renouvellement des adipocytes demeurent encore inconnus. Notre objectif a été d’identifier et de caractériser de nouveaux gènes définissant l’identité des préadipocytes et pouvant influencer le développement du tissu adipeux. Par dilutions sériées d’une culture de 3T3-L1, nous avons isolé et amplifié 23 nouvelles lignées cellulaires que nous avons classées selon leur potentiel adipogénique. Une puce à ADN nous a permis d’identifier les gènes s’exprimant différemment entre les lignées à fort et à faible potentiel adipogénique. Nous avons identifié un nouveau gène inconnu de la littérature nommé V-set and transmembrane domain containing 2A (Vstm2a). Les travaux réalisés dans le cadre de ma thèse ont été de comprendre l’implication de ce gène dans le développement de l’adipocyte in vitro et dans la formation du tissu adipeux in vivo. Nous avons d’abord identifié Vstm2a comme le gène le plus différentiellement exprimé entre les différentes lignées cellulaires, son expression étant très élevée dans les lignées à fort potentiel adipogénique. Une corrélation positive s’est dessinée entre l’expression de Vstm2a et Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ2 (Pparγ2) dans les préadipocytes. Lors du développement de l’adipocyte in vitro, l’expression de Vstm2a précède toujours l’activation de Pparγ2, un facteur clé régulant l’adipogenèse. Cette expression précoce est retrouvée in vivo, lors de la formation et de l’expansion du tissu adipeux. Les cellules exprimant Vstm2a au stade développemental se retrouvent à proximité de vaisseaux sanguins et de cellules musculaires, une caractéristique de précurseurs adipeux. Chez l’adulte, ces cellules s’apparentent à la population de précurseurs adipeux identifiée à partir des marqueurs de surface LIN⁻CD29⁺CD34⁺SCA1⁺PDGFRα⁺. Nous avons découvert que VSTM2A est une protéine glycosylée et abondamment sécrétée par des cellules ayant un fort potentiel adipogénique. La surexpression de VSTM2A intracellulaire suffit à favoriser la différenciation adipocytaire de cellules fibroblastiques, entre autres par l’induction de Pparγ2. À l’inverse, sa sous-expression dans les préadipocytes entraine un défaut adipogénique, réduisant l’expression de Pparγ2. Nous avons montré que VSTM2A agit en amplifiant la réponse aux Bone Morphogenetic Protein (BMP) favorisant ainsi l’expression de Pparγ2. Nous proposons un modèle dans lequel VSTM2A est essentiel pour maintenir et amplifier le potentiel adipogénique des préadipocytes. Une meilleure compréhension des facteurs régulant les phases précoces de l'adipogenèse pourrait permettre le développement de nouveaux outils régulant la formation du tissu adipeux. / Obesity affects the life of millions of humans worldwide and is the result of complex interactions between genes and environment. Factors involved in the development of obesity include genetics, which may explain why some humans are more susceptible to become obese. From a molecular point of view, the adipogenic cascade allowing preadipocytes to differentiate into mature adipocytes is a dynamic and well characterized phenomenon. However, the factors defining the adipogenic potential of the preadipocytes as well as the renewal of the adipocytes remain unknown. Our objective was to identify and characterize new genes defining the identity of preadipocytes capable of influencing the development of adipose tissue. By performing serial dilutions of a culture of 3T3-L1 preadipocytes, we have isolated and amplified 23 new cell lines that we have classified according to their adipogenic potential. A microarray allowed us to identify the genes differently expressed between high and low adipogenic lines. We have identified a new gene, unknown from the literature, named V-set and transmembrane domain containing 2A (Vstm2a). The objective of my thesis was to understand the implication of this gene in the development of the adipocytes in vitro and in the formation of adipose tissue in vivo. We first identified that Vstm2a was the most differentially expressed gene between the Low and High adipogenic lines, its expression being elevated in lines with a high adipogenic potential. A positive correlation emerged between the expression of Vstm2a and Pparγ2 in the preadipocytes. During adipocyte development in vitro, the expression of Vstm2a always precedes PPARγ2 activation, a key factor regulating adipogenesis. This expression pattern was also found in vivo during adipose tissue formation and expansion. VSTM2A-expressing cells at the developmental stage are found in the vicinity of the vasculature and muscle cells, a characteristic of adipose precursors. In adults, Vstm2a expression is enriched in the adipose precursor population identified with the surface markers LIN⁻CD29⁺CD34⁺SCA1⁺PDGFRα⁺. We found that VSTM2A is a glycosylated protein that is abundantly secreted by cells with a high adipogenic potential. Overexpression of intracellular VSTM2A is sufficient to promote the adipogenic potential of fibroblastic cells, an effect associated with a rise in basal Pparγ2 expression. Conversely, VSTM2A knockdown impairs adipogenesis by reducing the expression of Pparγ2. We found that VSTM2A promotes Pparγ2 expression by amplifying BMP signaling. Here, we propose a model in which VSTM2A is expressed to maintain and amplify the adipogenic potential of adipose precursors. A better understanding of the factors regulating early steps in adipogenesis could allow the development of new tools to regulate adipose tissue formation.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / CONTEXTE: La maladie osseuse de Paget (MOP) est transmise sur un mode autosomique dominant dans 30% des cas. Les mutations de SQSTM-1 expliquent 37% des formes familiales, ce qui suggère la présence d’autres loci. OBJECTIFS: Identifier des variants rares (VR) de gènes candidats situés aux nouveaux loci 1p13 et 8q22. Rechercher une association génétique de la MOP avec ces gènes candidats dans la population canadienne-française. MÉTHODES: Certains gènes candidats à la MOP aux loci 1p13 et 8q22 ont été sélectionnés, puis séquencés dans un échantillon de découverte. La fréquence de l’allèle mineur d’un VR devait être inférieure à 0,05. 4 VR ont été génotypés chez 240 cas et 297 témoins. RÉSULTATS: 74 VR ont été identifiés. Un VR (TM7SF4; rs62620995; Leu397Phe) était prédit dommageable par 2 outils d’analyse in silico. rs35500845 (CTHRC1) et rs62620995 (TM7SF4) étaient associés à la MOP de façon statistiquement significative. Mot clés : Maladie osseuse de Paget, Remodelage osseux, Variants rares, Polymorphismes nucléotidiques simples (SNPs), CTHRC1, TM7SF4 (DC-STAMP), Population canadienne-française, Population à effet fondateur. / BACKGROUND: Paget's disease of bone (PDB) is transmitted through autosomal dominant mode of inheritance in 30 percent of cases. Mutations of the SQSTM-1 gene account for 37 percent of familial forms of PDB, suggesting the involvement of other loci. PURPOSE: Identify rare variants (RV) of candidate genes located on new loci 1p13 and 8q22. Search for a genetic association of PDB with these candidate genes in the French-Canadian population. METHODS: We selected candidate genes on 1p13 and 8q22 loci and sequenced them in a discovery sample. RV was defined by a minor allele frequency less than 0.05. 4 RV were genotyped in 240 PDB patients and 297 healthy individuals. RESULTS: 74 RV were identified. One RV (TM7SF4; rs62620995; Leu397Phe) was predicted to be damaging by two in silico analysis tools. rs35500845 (CTHRC1) and rs62620995 (TM7SF4) were statistically associated with PDB. KEY WORDS: Paget’s disease of bone, bone remodelling, rare variants, polymorphisms, SNP, CTHRC1, TM7SF4, DC-STAMP, French Canadian population, founder effect population.

Une déficience de la fumarylacétoacétate hydrolase, dernière enzyme du sentier catabolique de la tyrosine entraîne un désordre appelé tyrosinémie héréditaire de type I. Cette enzyme est exprimée principalement au niveau du foie et des reins. Cependant, l'analyse de la région promotrice de ce gène révèle la présence de 11 sites de liaison au facteur de transcription Sp1 et l'absence de boîte TATA et CAAT, caractéristiques associées aux gènes ubiquitaires. Pour résoudre ce dilemme, nous avons entrepris d'étudier la région promotrice du gène murin de la fah par identification des sites d'initiation de la transcription, par l'identification des sites de liaison possibles pour des facteurs de transcription et par transfection transitoire de cette région promotrice dans les cellules HeLa, NIH3T3 et HepG2. Nos résultats suggèrent que le promoteur agit de façon ubiquitaire et qu'il y a absence de promoteurs alternatifs pouvant expliquer la spécificité tissulaire de son expression.

Les niveaux d’expression de nombreux gènes peuvent être affectés par l’environnement et mener au développement de la cryptorchidie. Cette malformation congénitale est la plus commune dont une des conséquences majeures est l’infertilité masculine due au testicule non-descendu, auquel un risque plus élevé de cancer testiculaire est associé. L’expression des ARN totaux isolés à partir de biopsies testiculaires ont été analysés par micropuces, puis par une analyse bio-informatique et une validation par RT-qPCR de plusieurs gènes sélectionnés. Ces analyses m’ont permis d’identifier plus de deux milles candidats montrant une expression différente entre des sujets cryptorchides et normaux. Certains de ces gènes sélectionnés peuvent être associés à la descente testiculaire, d’autres au cancer testiculaire ou encore aux divers types cellulaires retrouvés dans cet organe. Les différences dans le transcriptome dues à la cryptorchidie vont nous aider à comprendre la cause génétique de cette maladie. / Expression level of numerous genes may be affected by environmental condition and lead to development of cryptorchidism. The most common congenital malformation in male is cryptorchidism. One major consequence of this anomaly is infertility due to undescended testis, to which an increased risk of testicular cancer is associated. Expression of total RNAs isolated from testicular biopsies were analysed with microarray. This was followed by subsequent bioinformatic analysis and RT-qPCR validation of many highlighted genes. Those analyses allowed me to identified more than two thousand genes that showed a differential expression between normal and cryptorchid subjects. Among these highlighted and validated genes, some can be either associated to testicular descent, to testicular cancer, or to specific cell types in testes. Differences in transcriptome due to cryptorchidism should give us clues to identify the genetic causes of this malformation.