Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O retardo mental (RM) é caracterizado por um funcionamento intelectual significantemente abaixo da média (QI<70). A prevalência de RM varia entre estudos epidemiológicos, sendo estimada em 2-3% da população mundial, constituindo assim, um dos mais importantes problemas de saúde pública. Há um consenso geral de que o RM é mais comum no sexo masculino, um achado atribuído às numerosas mutações nos genes encontrados no cromossomo X, levando ao retardo mental ligado ao X (RMLX). Dentre os genes presentes no cromossomo X, o Jumonji AT-rich interactive domain IC (JARID1C) foi recentemente identificado como um potencial candidato etiológico do RM, quando mutado. O JARID1C codifica uma proteína que atua como uma desmetilase da lisina 4 da histona H3 (H3K4), imprescindível para a regulação epigenética. Tão recente como a identificação do gene JARID1C, é a descoberta de que mudanças no número de cópias de sequências de DNA, caracterizadas por microdeleções e microduplicações, poderiam ser consideradas como razões funcionalmente importantes de RMLX. Atualmente, cerca de 5-10% dos casos de RM em homens são reconhecidos por ocorrerem devido a estas variações do número de cópias no cromossomo X. Neste estudo, investigamos mutações no gene JARID1C, através do rastreamento dos éxons 9, 11, 12, 13, 15 e 16, em 121 homens de famílias com RM provavelmente ligado ao X. Paralelamente, realizamos a análise da variação do número de cópias em 16 genes localizados no cromossomo X através da técnica de MLPA no mesmo grupo de pacientes. Esta metodologia consiste em uma amplificação múltipla que detecta variações no número de cópias de até 50 sequências diferentes de DNA genômico, sendo capaz de distinguir sequências que diferem em apenas um nucleotídeo. O DNA genômico foi extraído a partir de sangue periférico e as amostras foram amplificadas pela técnica de PCR, seguida da análise por sequenciamento direto. Foram identificadas três variantes na sequência do gene JARID1C entre os pacientes analisados: a variante intrônica 2243+11 G>T, que esteve presente em 67% dos pacientes, a variante silenciosa c.1794C>G e a mutação inédita nonsense c.2172C>A, ambas presentes em 0,82% dos indivíduos investigados. A análise através do MLPA revelou uma duplicação em um dos pacientes envolvendo as sondas referentes ao gene GDI1 e ao gene HUWE1. Este trabalho expande o estudo de mutações no gene JARID1C para a população brasileira ereforça a importância da triagem de mutações neste gene em homens portadores de RM familiar de origem idiopática, assim como, é primeiro relato científico relativo à investigação de variações no número de cópias de genes localizados no cromossomo X em homens brasileiros com RM, através da técnica de MLPA. / Mental retardation (MR) is defined as a disability characterized by significant below average intellectual functioning (IQ>70). The prevalence of MR varies between epidemiological studies, estimated at 2-3% of the population, thus constituting a major public health problem. There is a general consensus that MR is more common in males, a finding attributed, in part, to mutations in the genes located on the X chromosome, leading to an X-linked mental retardation (XLMR). Among all the genes present on X chromosome, Jumonji AT-rich interactive domain IC (JARID1C) was recently identified as aetiologic potential candidate of MR, when mutated. The JARID1C gene encodes a protein that acts as a histone demethylase specific for histone 3 lysine 4 (H3K4) and it is indispensable for the epigenetic regulation. As recently as the identification of the JARID1C gene, it is the discovery that changes in the number of copies of DNA sequences, characterized by microdeletions and microduplications, could be regarded as functionally important reasons to XLMR. Currently, about 5-10% of men MR cases are known to occur due to these variations in the number of copies of chromosome X. In this study we investigated mutations in the JARID1C gene by screening of exons 9, 11, 12, 13, 15 and 16 in 121 patients from families with X-linked MR. At the same time we analyzed the variation in the number of copies in 16 genes located in X chromosome through the MLPA technique. This metodology consists of a multiplex amplification that detects variations in the number of copies up to 50 different genomic DNA sequences, being able to distinguish sequences that differ by only one nucleotide. Genomic DNA was extracted from peripheral blood and the samples were amplified by PCR followed by direct sequencing analysis. We identified three sequence variants among 121 patients. The intronic variant c.2243 +11 G> T, which was present in 67% of patients analyzed, the silent variant c.1794C> G and the novel nonsense mutation c.2172C> A, which was present in 0,82% of patients analyzed. The MLPA analysis revealed that the patient 58 exhibited a duplication involving probes for the GDI1 gene and the HUWE1 gene, resulting in an increase in the number of copies of this gene. This work expands the study of mutations in the JARID1C gene for the Brazilian population and reinforces the importance of screening for mutations in this gene in men with idiopathic mental retardation, and it is the first scientific report on the investigation of variations in the number of copies in genes located on chromosome X in Brazilian men with MR using the MLPA technique.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A Deficiência Intelectual (DI) é uma condição complexa, que acomete 2-3% da população mundial, constituindo um importante problema de saúde pública. No entanto, uma parcela significativa dos casos de DI permanece sem um diagnóstico definitivo, o que demonstra que muitos fatores etiológicos associados a esta condição ainda precisam ser elucidados. Há um consenso de que o número de homens com DI supera em 30% o número de mulheres, um achado atribuído à presença de mutações em genes localizados no cromossomo X. Dentre os genes presentes neste cromossomo que são expressos no cérebro, o Jumonji AT-rich interactive domain 1C (JARID1C) foi identificado como um potencial candidato a estar relacionado à DI ligada ao X (DILX). O gene JARID1C codifica uma desmetilase da lisina 4 da histona H3 (H3K4), imprescindível para a regulação epigenética. Tão importante quanto o estudo do gene JARID1C em pacientes com DI é a busca por variações no número de cópias gênicas (VNCs) em regiões cromossômicas subteloméricas. Genes relacionados ao desenvolvimento cerebral são enriquecidos em VNCs e as regiões subteloméricas são mais susceptíveis à formação destes rearranjos. Diante do exposto, neste estudo, investigamos mutações no gene JARID1C (exons 3, 4, 5, 8, 10, 14 e 23) em 148 homens portadores de DI pertencentes a famílias com padrão de segregação sugestivo de DILX. Paralelamente, analisamos VNCs subteloméricas em 174 homens com DI familiar de etiologia idiopática, independente do padrão de segregação. Para todos os indivíduos selecionados, amostras de DNA genômico foram extraídas a partir de sangue periférico e alterações genéticas frequentemente relacionadas à DI foram previamente excluídas (expansões trinucleotídicas nos loci FRAXA e FRAXE e mutações nos genes MECP2 e ARX). A análise do gene JARID1C foi realizada pela técnica de PCR, seguida da análise dos produtos amplificados por sequenciamento. Foram identificadas quatro variantes silenciosas (c.564G>A, c.633G>C, c.1884G>A, c.1902C>A). Através da análise in silico de sequências exônicas acentuadoras de splicing (ESEs) localizadas nas posições das variantes encontradas, foi possível classificar a variante c.1884G>A como neutra e as três variantes restantes como possíveis criadoras de ESEs. Já para a investigação das VNCs subteloméricas, foi utilizada a metodologia de Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA), capaz de identificar microdeleções e microduplicações nas 46 regiões subteloméricas. Para este fim, inicialmente, os indivíduos foram investigados pelo kit de MLPA P036, enquanto que para aqueles que exibiram alterações também foi utilizado o kit P070. A validação das VNCs encontradas foi realizada por PCR quantitativo em Tempo Real. A análise por MLPA revelou um indivíduo apresentando duas deleções (9p e 13q), um indivíduo apresentando duas amplificações (1p e 2p), dois indivíduos apresentando uma deleção e uma amplificação (18p e 18q; 4p e 8p), quatro indivíduos portadores de uma deleção cada (10p, 20p, 3q e 22q) e dois indivíduos com uma amplificação cada (7q e 20p). Algumas das alterações subteloméricas encontradas (2,87%) representam VNCs de relevância clínica para o estudo da DI, reforçando a importância do rastreamento de rotina de VNCs subteloméricas na DI familiar. Consideramos que a elucidação de novos genes ou mecanismos moleculares diretamente relacionados à DI é um caminho promissor e urgente para o estabelecimento de novas estratégias terapêuticas possíveis. / Intellectual Disability (ID) is a complex condition, which affects 2-3% of general population, constituting a major public health problem. Nevertheless, a significant number of ID cases remain to have a definitive diagnosis, showing that many etiologic factors associated with this condition need to be elucidated. There is a consensus that the number of ID males exceeds by 30% the number of females, a finding that is attributed to the presence of mutations in genes located on chromosome X. Among the X-linked brain-expressed genes, the Jumonji AT-rich interactive domain 1C (JARID1C) was identified as a potential candidate to be related to X-Linked ID (XLID). The JARID1C gene encodes a histone demethylase specific for histone 3 lysine 4 (H3K4), which is indispensable for the epigenetic regulation. As important as the study of JARID1C gene in ID patients is the search for subtelomeric copy number variations (CNVs). Genes related to brain development are enriched in CNVs and subtelomeric regions are particularly susceptible to these rearrangements. In view of this evidence, in this study we investigated JARID1C mutations (exons 3, 4, 5, 8, 10, 14 and 23) among 148 males with ID from families with a segregation pattern suggestive of XLID. In parallel, we analyzed subtelomeric CNVs among 174 males with idiopathic familial ID, regardless of the segregation pattern. For all selected individuals, genomic DNA was extracted from peripheral blood and other frequent genetic causes related to ID were previously excluded (trinucleotide expansions at FRAXA and FRAXE loci and mutations in MECP2 and ARX genes). The JARID1C gene analysis was performed by PCR followed by sequencing analysis of the amplified products. We identified four silent mutations (c.564G>A, c.633G>C, c.1884G>A and c.1902C>A). In silico analysis of exonic splicing enhancers (ESEs) located in the variants positions made possible to classify the variant c.1884G>A as neutral and the remaining variants as potential creators of new ESEs. For the investigation of subtelomeric CNVs, Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) methodology was applied to identify microdeletions and microduplications in the 46 subtelomeric regions. For this purpose, individuals were initially investigated by P036 MLPA kit, whereas for those who exhibited abnormalities, the P070 kit was also used. The CNVs validation was performed by quantitative Real Time PCR. The MLPA analysis revealed an individual with two deletions (9p and 13q), an individual with two amplifications (1p and 2p), two individuals with a deletion and amplification (18q and 18p; 4p and 8p), four individuals with a deletion (10p, 20p, 3q and 22q) and two individuals with an amplification (7q and 20p). Some of the changes found (2,87%) represent subtelomeric CNVs of clinical relevance for the study of ID, reinforcing the importance of routine screening of subtelomeric CVNs in cases of familial ID. We believe that the elucidation of novel genes or molecular mechanisms directly related to ID is a promising and urgent way for establishing new possible therapeutic strategies.

Orientador: Prof. Dr. David Corrêa Martins Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Santo André, 2018. / As pesquisas em biologia sistêmica caracterizam-se pela interdisciplinaridade, a compreensão com visão ampla sobre as interações ocorridas internamente em organismos biológicos, hereditariedade e a influência de fatores ambientais. Neste cenário, é constituída uma rede complexa de interações na qual seus componentes são de diferentes tipos, como as variações do número de cópias (Copy Number Variation - CNVs), genes, entre outros. As doenças complexas que ocorrem neste contexto normalmente são consequências de perturbações intracelulares e intercelulares em tecidos e órgãos, sendo desenvolvidas de forma multifatorial, ou seja, a causa e o desenvolvimento dessas doenças são fruto de diversos fatores genéticos e ambientais. Nos últimos anos, tem sido produzido um volume bastante elevado de dados biológicos gerados por técnicas de sequenciamento de alto desempenho, requerendo pesquisas que envolvam para uma análise integrada desses dados. As variações do número de cópias (Copy Number Variation - CNVs), ou seja, a variação no número de repetições de subsequências de DNA entre indivíduos, se mostram úteis visto que estão relacionadas com outros tipos de dados como genes e dados de expressão gênica (abundâncias de mRNAs transcritos pelos genes em diferentes contextos). Devido a natureza heterogênea e a imensa quantidade de dados, a análise integrativa é um desafio computacional para o qual abordagens vêm sendo propostas. Neste sentido, nesta dissertação foi proposto um método que realiza a integração de dados (CNVs, dados de expressão gênica, haploinsuficiência, imprint, entre outros) por meio de um processo que permite identificar trechos comuns de CNVs entre amostras de diferentes indivíduos, sejam estas amostras de caso ou de controle e que possuem informações obtidas a partir das integrações feitas. Com este processo, o método aqui proposto diferencia-se dos métodos que realizam integração de dados por meio da análise de sobreposição dos dados biológicos, mas não geram novos dados contendo intervalos de CNVs existentes entre as amostras. O método proposto foi analisado com base no estudo de caso do autismo (Transtornos do Espectro Autista - TEA). O autismo, além de ser considerado uma doença complexa, possui algumas particularidades que dificultam o seu estudo quando comparado a outros tipos de doenças complexas como o câncer, por exemplo. Foram realizados dois experimentos que envolveram dados dos CNVs de indivíduos com TEA (caso) e indivíduos sem este transtorno (controle). Também foi feito um experimento utilizando amostras de CNVs de TEA e amostras de CNVs relacionados a outras doenças do neurodesenvolvimento. Os experimentos envolveram a integração dos tipos de dados propostos. Foi possível identificar trechos de CNVs que estão presentes somente em amostras associadas aos casos e não em controles, ou cenários de trechos de CNVs presentes em amostras de TEA e ausentes nas amostras de outras doenças do neurodesenvolvimento, e vice-versa. Os resultados também refletiram a tendência de indivíduos do gênero masculino serem mais afetados por TEA em relação ao feminino. Foi possível também identificar genes associados e informações como o biotipo e se estão presentes em dados de haploinsuficiência, imprint ou ainda dados de expressão agrupados em regiões e períodos. Finalmente, análises de enriquecimento das listas de genes dos CNVs resultantes do método apontam para diversas vias relacionadas com o TEA, tais como as vias de sinalização do receptor toll-like dependente de TRIF, do ácido gama-aminobutírico (GABA), de transmissão sináptica e secreção neurotransmissora, de recepção da insulina, de percepção sensorial olfativa, e de adesão celular independente de cálcio. / Researches in systems biology are characterized by interdisciplinarity, wide-ranging understanding of interactions within biological organisms, heredity, and the influence of environmental factors. In this scenario, a complex network of interactions is constituted of different types of components, such as CNVs (Copy Number Variations), genes, and others. Complex diseases that occur in this context are usually consequences of intracellular, intercellular, tissue, organ, and multifactorial disorders, i.e., the cause and development of these diseases are the result of various genetic and environmental factors. In recent years, a very large volume of biological data generated by high performance sequencing techniques has been produced, requiring researches involving an integrated analysis of these data. CNVs, i.e., the variation in the number of DNA subsequences between individuals, are useful because they are related to other types of data such as genes and gene expression data (abundances of mRNAs transcribed by genes in different contexts). Due to the heterogeneous nature and the immense amount of data, integrative analysis is a computational challenge for which approaches have been proposed. In this sense, in this dissertation a method was proposed that performs a data integration (CNVs, gene expression data, haploinsufficiency, imprint, among others) through a process that allows to identify common portions of CNVs between samples of different individuals, being these case or control samples and that have information obtained from the integration performed. In this context, the method proposed here differs from the methods that carry out data integration through the analysis of the overlay of the biological data, but does not generate new data containing ranges of CNVs existing between the samples. The proposed method was analyzed on the basis of the case study of Autistic Spectrum Disorder (ASD). Besides being considered a complex disease, TEA has some peculiarities that hinder its study when compared to other types of complex diseases such as cancer, for example. As a case study, two experiments were carried out that involved data from the CNVs of individuals with ASD (case) and individuals without this disorder (control). An experiment was also done using samples of ASD CNVs and CNVs samples related to other neurodevelopmental diseases. The experiments involved the integration of the proposed data types. Among the results, the method identified excerpts of CNVs that are present only in samples associated with the cases and not in controls, or scenarios of CNVs snippets present in TEA samples and not present in other neurodevelopmental disease samples, and vice-versa. The results also reflected the tendency for males to be more affected by TEA compared to the females. In the excerpts of CNVs in certain results, it was possible to identify associated gene informations such as the biotype and whether they are present in Haploinsufficiency, imprint or even expression data grouped in regions and periods. Finally, enrichment analyses involving lists of genes from the resulting CNVs point to several signaling pathways related to TEA, such as TRIF-dependent toll-like receptor signaling, gamma aminobutyric acid (GABA), synaptic transmission and neurotransmitter secretion, insulin reception, olfactory sensorial perception, and calcium independent cell-cell adhesion.

Introdução: As malformações congênitas (MCs) são a segunda causa de mortes fetais e infantis no Brasil e, em grande parte dos casos, a sua etiologia não é bem definida. Devido às consequências clínicas das MCs, alguns pacientes falecem sem tempo hábil para uma investigação etiológica acurada. Dessa forma, a maioria dos casos permanece sem uma confirmação molecular das suspeitas clínicas, dificultando o aconselhamento genético para as famílias. Objetivos: O presente trabalho utilizou técnicas citogenômicas para caracterizar molecularmente a presença de anormalidades no DNA, desde aneuploidias até a variação do número de cópias gênicas (CNVs) em diferentes tecidos de pacientes falecidos portadores de MC encaminhados ao Serviço de Verificação de Óbitos para avaliação anatomopatológica. Casuística e Métodos: Foram avaliadas amostras de 30 pacientes portadores de MC submetidos à necropsia. O DNA foi extraido de diferentes tecidos (cérebro, coração, fígado, pele e diafragma) previamente conservados em RNA later, formol ou emblocados em parafina. Foram utilizadas as técnicas de Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) com os kits P095, P064 e P070 (MRC-Holland®), Marcadores Microssatélites (MMS) com o kit MiniFiler (Life Technologies®), a Fluorescence in Situ Hybridization (FISH), a técnica de array (Infinium® CytoSNP-850K BeadChip - Illumina) e o Sequenciamento Bidirecional por Sanger. A interpretação dos resultados foi realizada utilizando os softwares GeneMarker, Coffalyser, BlueFuse Multi, Sequencher e com os bancos de dados Database of Genomic Variants (DGV - http://projects.tcag.ca/variation/), Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans Using Ensembl Resources (DECIPHER - http://decipher.sanger.ac.uk/), UCSC Genome Bioinformatics (http://genome.ucsc.edu) e Mutation Taster. Resultados: Dos 30 pacientes avaliados, 13 apresentaram alterações patogênicas. Entre eles, oito apresentaram aneuploidias envolvendo os cromossomos 13, 18, 21, X e Y, sendo dois deles com mosaicismo intratecidual. Quatro pacientes apresentaram microdeleções ou microduplicações envolvendo diferentes genes, sendo um paciente com duplicação do gene TYMS em 18p11.32; um com deleção do gene CHL1 em 3p26.3; um com deleção para o gene HIC1 em 17p13.3 e um paciente com deleção do gene TOM1L2 em 17p11.2; um paciente apresentou mutação de base única, patogênica, g.8535C > G (c.746C > G) no éxon 7 do gene FGFR3 compatível com Displasia Tanatofórica tipo I. Por fim, dois pacientes com doenças do desenvolvimento sexual apresentaram resultados dos testes citogenômicos normais. Discussão: Sugere-se que todas as alterações encontradas estão relacionadas ao fenótipo clínico ou participam na via de sinalização de genes correlatos. As técnicas de MLPA e MMS mostraram viabilidade e eficiência para a detecção de alterações genômicas em tecidos de pacientes falecidos, contudo são dependentes da integridade e quantidade do DNA obtido. Conclusão: O estudo citogenômico post-mortem é importante para a elucidação diagnóstica de casos sem etiologia definida, para o aconselhamento genético familiar, para a caracterização de mosaicismo inter e intratecidual e para a compreensão da patogênese das MCs / Introduction: Congenital malformations (CMs) are the second leading cause of fetal and infant deaths in Brazil and in most cases the etiology is not well defined. Also, the patients remain without a conclusive diagnostic making difficult the genetic counseling. Objectives: This study applied cytogenomics techniques in order to characterize the presence of DNA abnormalities, as well as, aneuploidies and genomic copy number variations (CNVs) in different tissues from deceased patients with CM from \"Serviço de Verificação de Óbitos\". Patients and Methods: We evaluated samples from 30 patients undergoing necropsy. The DNA was extracted from different tissues (brain, heart, liver, skin and diaphragm) stored in RNA later, formaldehyde and embedded in paraffin. We performed Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) with P095 kits, P064 and P070 (MRC-Holland®), microsatellite markers (MMS) with MiniFiler kit (Life Technologies), Fluorescence In Situ Hybridization (FISH), array technique (Infinium® CytoSNP-850K BeadChip - Illumina) and bidirectional sequencing by Sanger. The results was analyzed using different softwares: GeneMarker, Coffalyser, BlueFuse Multi Sequencher and databases Database of Genomic Variants (DGV - http://projects.tcag.ca/variation/) Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans Using Ensembl Resources (Decipher - http://decipher.sanger.ac.uk/), UCSC Genome Bioinformatics (http://genome.ucsc.edu) and Mutation Taster. Results: The results showed 13 patients with pathogenic CNVs, and among them, eight presented aneuploidies involving chromosomes 13, 18, 21, X and Y. Two of them presented intra-tissue mosaicism. Also four patients showed several different microdeletions or microduplications: duplication of TYMS gene (18p11.32); deletion of CHL1 gene (3p26.3); deletion of HIC1 gene (17p13.3); deletion of TOM1L2 gene (17p11.2 ). One patient showed a pathogenic missense mutation of g.8535C>G (c.746C > G) in exon 7 from FGFR3 gene compatible with Thanatophoric Dysplasia type I. And two patients presented sexual development disorders and normal molecular results. Discussion: We conclude that the genomic abnormalities found in different tissues are pathogenic and associated to clinic manifestations in all patients studied. Besides, the cytogenomic techniques applied were efficient to help in the conclusive diagnostic; however, there are dependent of integrity and quality of DNA. Conclusion: Indeed the post-mortem cytogenomic study is crucial to genetic counseling, to characterize the presence of intra-tissue mosaicism and also to better understand the pathogenesis of congenital malformations

Orientadores: Carmen Silvia Passos Lima, Fernando Ferreira Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-19T13:59:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lourenco_GustavoJacob_D.pdf: 4599367 bytes, checksum: 0a02bc7c2e5acd6b81b6cbb948444b69 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Alterações genéticas herdadas, como os polimorfismos gênicos de base única (SNPs) e as variações no número de cópias do DNA (CNVs), foram associadas com o risco de carcinoma de células escamosas (CEC) de base de língua (BL) em poucos estudos. O CEC de BL é um tumor que determina altas taxas de morbidade e mortalidade, no entanto, sua associação com polimorfismos genéticos não está estabelecida. Frente ao exposto, o objetivo deste estudo foi o de avaliar os papéis de SNPs e CNVs no CEC de BL. O DNA genômico foi obtido de amostras de sangue periférico de 49 pacientes com CEC de BL e de 49 controles. Cada amostra foi analisada por meio de lâminas com microarranjos de DNA contendo 500.568 SNPs e 420.000 CNVs (Affymetrix®). A digestão enzimática do DNA, a ligação de adaptadores, a amplificação, a fragmentação, a marcação, a hibridização, as lavagens e a leitura das intensidades dos sinais das sondas foram realizadas de acordo com instruções do fabricante. Os dados obtidos foram analisados utilizando o programa Bioconductor e o algoritmo crlmm. Para os SNPs, as diferenças entre os grupos foram analisadas por meio da regressão logística múltipla. Para as CNVs, os dados obtidos foram analisados por meio do programa Partek®. Regiões de ganhos ou perdas significativas de DNA foram determinadas pelo algoritmo cbs. Os genes de interesse foram escolhidos por meio do programa DAVID. Nós observamos que a frequência de 6.609 SNPs foi distinta entre pacientes com CEC de BL e controles (P< 0,01). Cinquenta e dois SNPs (0,8%) estiveram localizados nas regiões codificantes do DNA, 51 (0,8%) estiveram nas regiões 3' e 5' não traduzidas, 3.461 estiveram em regiões regulatórias de transcrição e 3.045 em íntrons. Os SNPs considerados de interesse estiveram localizados nos genes relacionados ao ciclo celular (ERP29, MCC e PTCH1), à transcrição (IKBKAP e ZNF415) e à adesão celular (COL22A1, LEF1 e LY6K). Nós identificamos regiões do DNA que apresentaram duplicações em genes relacionados com a proliferação celular (ADAM3A, ADAM5P e DDT), apoptose (FAM90A), mecanismo de defesa (DEFB) e metabolismo de carcinógenos (GSTs). Nós também observamos genes deletados relacionados à apoptose (BLC2) e aos receptores do olfato (ORs). Nossos resultados sugerem que SNPs e CNVs em genes relacionados com a origem e a progressão de tumores podem predispor indivíduos ao CEC de BL. No entanto, esses resultados devem ser validados por genotipagens de número maior de indivíduos e por análises funcionais de proteínas codificadas por alelos distintos de genes polimórficos / Abstract: Inherited genetic alterations, such as single nucleotide polymorphisms (SNPs) and copy number variations (CNVs), were described in association with base of tongue (BT) squamous cell carcinoma (SCC) risk in only few reports. BTSCC are tumours with high morbidity and mortality rates; however, the association of SNPs and CNVs and BTSCC risk is still not clarified and, therefore, this was the aim of the present study. DNA was extracted of the peripheral blood samples of 49 BTSCC patients and 49 controls. Each sample was genotyped using DNA high-resolution microarrays containing 500.568 SNPs and 420.000 CNVs (Affymetrix®). Further sample processing, including digestion, adaptor ligation, amplification, fragmentation, labelling, hybridization, washing and scanning was assayed according to the standard protocol. Genotype data were acquired by genotyping calling of samples using the crlmm algorithm provided by Bioconductor software, as per the recommended guidelines. For SNPs, the differences between groups were analysed by the logistic regression model. For CNVs, the patients' and controls' data files were imported into the Partek® Genomic Suite. Common aberration analysis was performed on all samples to identify genomic intervals that had statistically significant aberrations. Significantly different regions were determined using the segmentation algorithm. For SNPs, we observed 6.609 SNPs with distinct frequencies between BTSCC patients and controls (P< 0.01). Fifty two SNPs (0.8%) were located in coding sequence of amino acids, 51 (0.8%) in 3' and 5' untranslated regions, 3.461 (52.4%) in up or downstream regions and 3.045 (46.0%) in introns. The SNPs were clustered to their main function, evidencing those localized in genes related to cell cycle and apoptosis (ERP29, MCC and PTCH1), transcriptional process (IKBKAP and ZNF415) and cell adhesion and metastasis (COL22A1, LEF1 and LY6K). We also identified a consistent number of altered regions including duplicated genes, such as involved in cell proliferation and angiogenesis (ADAM3A, ADAM5P and DDT), apoptosis (FAM90A), defensins proteins (DEFB) and metabolism of carcinogens (GSTs); and deleted genes, such as in olfactory receptors (ORs) and apoptosis (BCL2). Our preliminary results suggest that SNPs and CNVs in genes involved in tumour origin and progression may predispose individuals to BTSCC. However, these results should be confirmed by functional studies of coded proteins and validated by genotyping in larger epidemiological studies / Doutorado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Doutor em Fisiopatologia Medica

Le domaine de l'oncologie progresse de manière rapide, surtout depuis l'avènement des thérapies ciblées. Parmi elles, les inhibiteurs de tyrosine kinase multicible (ITK) antiangiogéniques ont fait la preuve de leur efficacité dans plusieurs types de cancers métastatiques. Le sorafenib, le sunitinib, le pazopanib, l'axtinib, et le regorafenib sont aujourd'hui utilisés en pratique courante. Ces premières thérapeutiques ont ouvert la voie au développement de nombreuses autres molécules ciblant d'autres récepteurs TK (crizotinib, céritinib). Les ITK ciblant les récepteurs de l'angiogénèse inhibent des récepteurs membranaires tels que les VEGFR, les PDGFR, les FGFR etc. Ces molécules améliorent généralement survie et/ou survie sans progression dans les essais cliniques pivots mais il existe une grande variabilité interindividuelle en termes de bénéfice clinique. Nous avons cherché à mettre en évidence des biomarqueurs moléculaires prédictifs de la réponse, afin de mieux sélectionner les patients susceptibles de bénéficier de ces ITKs. L'objectif final de ce travail est ainsi de mieux sélectionner les patients candidats à ce traitement, mais il est également médico économique. La part la plus importante de ce travail est axée sur le regorafenib, qui a fait preuve de son efficacité dans les cancers colorectaux métastatiques prétraités et les tumeurs stromales gastro-intestinalesen échec d'imatinib et de sunitinib. Cependant, aucun paramètre clinique ou histologique n'a été identifié pour sélectionner les patients potentiels pouvant bénéficier de ce traitement, ou, à l'inverse pour éviter de traiter les patients chez lesquels la balance bénéfice/risque est défavorable. Ce travail a été réalisé dans le cadre de programme ProfiLER (NCT01774409) en partenariat avec les plateformes de génomique tumorale (Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Centre Léon Bérard). Cette étude avait pour objectif de tester l'hypothèse que l'ensemble des altérations des gènes codant pour les kinases cibles d'un ITK donné pourrait être associé au bénéfice clinique de ce traitement. Dans notre étude, nous avons observé que les cancers des patients présentant un bénéfice clinique accumulent des gains chromosomiques sur les gènes cibles, et à l'inverse, les cancers des patients nonrépondeurs possèdent plutôt un profil inverse. L'index génomique, un paramètre évaluant l'instabilité chromosomique ne permet pas de différencier les patients répondeurs, mais nous avons mis en évidence que l'accumulation de certains gains sur les gènes cibles est associée à une meilleure survie. Nous avons ainsi proposé un nouveau concept : celui de TTC (Tumor Target Charge), la somme des gains sur les gènes cibles ; et à l'inverse, celui de TTL (Tumor Target Loss), la somme des pertes sur les gènes cibles. En nous appuyant sur ces définitions de TTC et TTL, nous avons généré un algorithme nommé SUMSCAN traduisant donc la somme des gains et des pertes sur les gènes cibles. Le score SUMSCAN a été appliqué à une première cohorte composée essentiellement de patients ayant un cancer colorectal métastatique et traités par regorafenib, ainsi qu'à une 2ème cohorte de validation composée des patients ayant différentes pathologies néoplasiques. Chez les patients ayant un cancer colorectal « moléculairement sélectionné», la médiane de survie sans progression était de 9 mois contre 3 mois dans la cohorte de patients non sélectionnés (X. JIANG et al, Oncotarget, 2015). Nous avons pu montrer que le principe de ce score pronostique pouvait s'appliquer aux autres antiangiogéniques multi-ITKs.. Nous sommes ainsi en cours de validation de ce score pour la prédiction de la survie sur de larges populations de patients présentant divers types tumoraux : sarcome des tissus mous, carcinomes ovariens de haut grade, carcinome rénal carcinome de la thyroïde, etc.) / Small molecule antiangiogenic tyrosine kinase inhibitors (TKI), such as regorafenib, sorafenib, sunitinib, pazopanib, axitinib, and cabozantinib, are active in a variety of advanced cancers, including renal cell carcinoma (RCC), gastrointestinal stromal tumors (GIST), hepatocellular carcinoma (HCC), colorectal cancer (CRC) and thyroid cancers. Predictive criteria for response to these multiple kinase inhibitors (MTKI) are not as well determined as for tumors harboring key driver alterations, such as BCR-ABL translocations in chronic myeloid leukemia (CML), KIT-mutant GIST, BRAF-mutant melanoma, and ALK-positive non-small cell lung cancer among others. Regorafenib, for instance, has been shown to yield a progression-free survival (PFS) improvement in pretreated metastatic colorectal cancer (mCRC) and in imatinib and sunitinib refractory gastrointestinal stromal tumors (GIST). We report that the antitumor activity of MTKIs in tumors lacking a well-defined oncogenic driver is strongly correlated with copy number alterations of genes encoding the protein kinases targeted by these drugs. A concept of tumor target charge (TTC), defined as the total gains of the genes encoding for targets of MTKIs as well as tumor target loss (TTL) was developed, and correlated to response to regorafenib in 2 cohorts of patients composed of mCRC and STS patients. A predictive model, called SUMSCAN, was conceived as a binary classifier to identify patients as either good or poor candidates for use of MTKIs. Moreover, the PFS and OS of patients with a favorable SUMSCAN score were significantly improved. Importantly, SUMSCAN predicted exclusively response to regorafenib, but not the response to conventional chemotherapy in mCRC

Comme dans la plupart des maladies auto-immunes une prédominance féminine est observée dans la polyarthrite rhumatoïde (PR). Le chromosome X, présent en 2 exemplaires chez la femme, est intéressant puisque beaucoup de gènes à fonctions immunitaires y sont localisés. Dans ce travail, nous montrons que certains de ces gènes peuvent augmenter leur nombre de copies quand l'individu vieillit. En outre, cette variation est spécifique au sexe avec une augmentation chez les hommes et l'inverse chez les femmes. D’autre part, alors que généralement les femmes inactivent aléatoirement (50:50) le chromosome X d’origine maternel ou X d’origine paternel, nous montrons un biais d’inactivation (≥ 80:20) chez les femmes atteintes de PR. De plus ce biais est préférentiellement associé à celles qui portent les gènes de susceptibilité à la maladie. Ces résultats soulignent l’importance du chromosome X dans le développement de l’auto-immunité et aident à la compréhension du biais féminin dans ces maladies. / As in many autoimmune diseases, a female predominance is observed in rheumatoid arthritis (RA). The X chromosome, present in 2 copies in females, is of particular interest as it contains many genes with immune functions. In this work, we show an increase with age in copy number of some X-linked genes in peripheral blood cells of men, healthy or with RA. Importantly, this increase is not observed in women. On the other hand, when in fact females generally randomly inactivate (50:50) either the paternally-derived or the maternally-derived X chromosome, we show a skewed inactivation (≥ 80:20) in women with RA. Moreover this skewing correlates preferentially with women carrying disease susceptibility genes. Altogether, our findings highlight the importance of this fascinating chromosome in the development of autoimmunity in a step forward to better understand female predilection to autoimmune diseases.

A obesidade se tornou uma das maiores preocupações de saúde pública. É um distúrbio neuroendócrino, no qual fatores ambientais e genéticos agem em conjunto, levando ao excesso de armazenamento de energia na forma de gordura corporal. A síndrome de Prader-Willi (PWS) é a mais freqüente das síndromes que possui a obesidade como uma de suas características, com incidência de 1:25.000 nascimentos. É caracterizada por hipotonia neonatal com dificuldade de sucção, atraso do desenvolvimento neuropsicomotor (DNPM), hiperfagia, obesidade, baixa estatura em adolescentes, mãos e pés pequenos, hipogonadismo, distúrbios do sono, características faciais dismórficas, deficiência intelectual leve a moderada e comportamento obsessivo-compulsivo. Pacientes com atraso do DNPM e/ou dificuldade de aprendizado, distúrbios de comportamento, obesidade e/ou hiperfagia, com teste negativo para PWS, foram estudados com plataformas de SNP array, &ldquo;The GeneChip® Mapping 500K Set&rdquo; da Affymetrix, ou array-CGH, CytoSure ISCA 4x180k da OGT, para identificar genes relacionados a obesidade e hiperfagia, assim como, novas regiões genômicas implicadas na etiologia de síndromes genéticas associadas à obesidade. Dentre os 31 pacientes estudados, oito apresentaram variações de número de cópias (CNVs) em seu genoma: deleção em 1p22.1p21.2; deleção em 3q25.33q26.1 e deleção em 13q31.2q32.1; duplicação em 7q36.2; deleção em 8p23.3p23.1 e duplicação em 12p13.33p13.31; duplicação 16p13.11p12.3; duplicação em 17q11.2; deleção em 20p12.1; duplicação em 21q22.13. Duas dessas alterações foram herdadas de pais fenotipicamente normais. Algumas dessas CNVs sobrepõem regiões genômicas previamente relacionadas com obesidade, incluindo a microdeleção de 1p21.3 e as duplicações dos cromossomos 12 e 21. Identificamos genes anteriormente descritos como associados à obesidade (PTBP2, DPYD, MIR137, GNB3 e PPM1L), ou possivelmente envolvidos com este fenótipo (HTR5A e KCNJ6), mapeados em várias dessas CNVs. Além disso, os genes RNF135, NF1, DPP6, GPC5, DYRK1A e MACROD2 são os prováveis causadores da deficiência intelectual, atraso do desenvolvimento neuropsicomotor, dificuldades de aprendizagem, distúrbios de comportamento e outras características clínicas encontrados nos pacientes. O diagnóstico e prognóstico dos pacientes e o Aconselhamento Genético aos pais e familiares é fornecido / Obesity has become a major concern for public health. It is a neuroendocrine disorder, in which genetic and environmental factors act together, leading to excessive storage of energy as fat. Prader-Willi syndrome (PWS) is the main obesity-related syndrome with a birth incidence of 1:25,000. It is characterized by neonatal hypotonia, poor sucking, developmental delay, hyperphagia, obesity, short stature in adolescents, small hands and feet, hypogonadism, sleep disturbance, dysmorphic facial features, mild to moderate intellectual disability and obsessive-compulsive behavior. Patients with psychomotor developmental delay and/or learning disabilities, behavior disorders, obesity and/or hyperphagia, who tested negative for PWS, were studied by chromosomal microarray analysis, including the SNP-based platform &ldquo;The GeneChip® Mapping 500K Set&rdquo; (Affymetrix), and the array-CGH platform &ldquo;CytoSure ISCA 4x180k (OGT)&rdquo;, to identify genes related to hyperphagia and obesity, as well as new genomic regions implicated in the etiology of genetic syndromes associated with obesity. Of 31 patients studied, eight had copy number variants (CNVs) in the genome: 1p22.1p21.2 deletion; 3q25.33q26.1 deletion and 13q31.2q32.1 deletion; 7q36.2 duplication; 8p23.3p23.1 deletion and 12p13.33p13.31 duplication; 16p13.11p12.3 duplication; 17q11.2 duplicaton; 20p12.1 deletion; 21q22.13 duplication. Two of these CNVs were inherited from an unaffected father. Some of these CNVs overlap genomic regions that have previously been related to obesity, including the 1p21.3 microdeletion and the duplications of chromosomes 12 and 21. Furthermore, we identified genes previously described as associated with obesity (PTBP2, DPYD, MIR137, GNB3 and PPM1L), or possibly involved with this phenotype (HTR5A and KCNJ6), mapped to several of these CNVs. In addition, the genes RNF135, NF1, DPP6, GPC5, DYRK1A and MACROD2 are likely implicated in intellectual disability, developmental delay, learning disabilities, behavioral disorders and other clinical features found in patients. The diagnosis and prognosis of patients and genetic counseling to parents and families is provided

L’infertilité représente un problème majeur de santé publique en concernant 10 à 15% des couples en âge de procréer. Un facteur masculin est responsable de l’infertilité du couple dans près de la moitié des cas. Pour environ 30% d'entre eux, l'étiologie reste inexpliquée. Le premier axe du travail a concerné l’étude moléculaire d’une cohorte de patients infertiles (azoospermie non-obstructive/cryptozoospermie ou désordre du développement sexuel ou DSD) pour lesquels les analyses du caryotype standard et/ou des microdélétions des régions AZF par PCR n’ont pas permis d’expliquer le phénotype. L'impact des variations de nombre de copies de l'ADN (CNV) détectées par l'hybridation génomique comparative sur puce à ADN est peu documenté. Un design personnalisé de puce à ADN de format 400K, pangénomique et enrichi sur un large panel de 445 gènes liés à l'infertilité et à un DSD a été développé. Cette puce a permis l’identification de 171 CNV d’intérêt. Ces résultats soulignent l’intérêt de ce design comme outil diagnostic dans le cadre du bilan de l’infertilité masculine. Le second axe du travail a été de modéliser l’infertilité masculine in vitro dans un contexte d’anomalie génétique. Des cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPS) ont été générées à partir d’érythroblastes de deux patients infertiles porteurs d’un remaniement chromosomique complexe ou d’un caryotype 46,XX-SRY négatif avec mutation du gène de l’AMH. Dans un deuxième temps, la fonctionnalité des lignées de cellules hiPS générées a été testée par différenciation in vitro en cellules germinales primordiales (CGP). Elles expriment les marqueurs clés du stade CGP dont SOX17, le déterminant germinal le plus précoce des CGP. Les perspectives de ce travail seront de poursuivre la différenciation germinale vers des stades plus matures et ainsi de pouvoir étudier le processus méiotique dans un contexte d’anomalie génétique. / Infertility represents a major public health problem and concerns 10 to 15% of couples in the general population. A male factor is responsible for the infertility of the couple in about half of all cases. In approximately 30% of them, the etiology remains unexplained.The first working axis concerned the molecular study of a cohort of infertile patients (nonobstructiveazoospermia/ cryptozoospermia and disorder of the sex development or DSD) for whom analyses of standard karyotype and/or microdeletions of AZF regions were not able to explain the phenotype. The impact of copy number variations of DNA (CNVs) detected by comparative genomic hybridization (CGH-array) is poorly documented. A custom design 400K micoarray, genome-wide and enriched on a wide panel of 445 genes linked with infertility and DSD has been achieved. This array allowed the identification of 171 CNVs of interest.These results underline the potential of this design for diagnosis of male infertility. The second objective of this work was the in vitro modelisation of male infertility in a context of genetic abnormality. For that purpose, human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) were generated from erythroblasts by means of not integrative Sendaï virus, in two patients carrying genetic abnormalities (complex chromosomal rearrangement and 46,XX-SRY negative karyotype associated with AMH gene mutation). Secondly, functionality of hiPSCs generated was tested by germ cells in vitro differentiation. Primordial germ cell (PGC) stage was successfully obtained. Cells expressed key PGC markers such as SOX17. The perspectives of this work will be to continuethe germinal differentiation towards more mature stages and so to be able studying the meiotic process in a context of genetic abnormality.

Objectives: One of the most prominent features of schizophrenia is relatively lower general cognitive ability (GCA). An emerging approach to understanding the roots of variation in GCA relies on network properties of the brain. In this multi-center study, we determined global characteristics of brain networks using graph theory and related these to GCA in healthy controls and individuals with schizophrenia. Methods: Participants (N = 116 controls, 80 patients with schizophrenia) were recruited from four sites. GCA was represented by the first principal component of a large battery of neurocognitive tests. Graph metrics were derived from diffusion-weighted imaging. Results: The global metrics of longer characteristic path length and reduced overall connectivity predicted lower GCA across groups, and group differences were noted for both variables. Measures of clustering, efficiency, and modularity did not differ across groups or predict GCA. Follow-up analyses investigated three topological types of connectivity—connections among high degree “rich club” nodes, “feeder” connections to these rich club nodes, and “local” connections not involving the rich club. Rich club and local connectivity predicted performance across groups. In a subsample (N = 101 controls, 56 patients), a genetic measure reflecting mutation load, based on rare copy number deletions, was associated with longer characteristic path length. Conclusions: Results highlight the importance of characteristic path lengths and rich club connectivity for GCA and provide no evidence for group differences in the relationships between graph metrics and GCA.