L’ataxie-télangiectasie (A-T) est une maladie génétique récessive rare de l’enfant, caractérisée par un syndrome neurodégénératif, un déficit immunitaire et des télangiectasies cutanées. La maladie est causée par des mutations bialléliques inactivatrices dans le gène ATM (Ataxia-Telangiectasia Mutated). La maladie implique aussi un risque élevé de développer des cancers, en particulier des leucémies et des lymphomes. Les sujets atteints d’A-T ont également une radiosensibilité accrue. Les femmes de plus de 50 ans apparentées à un enfant atteint d'A-T, porteuses d’une seule copie mutée d’ATM (HetAT), ont un risque plus élevé de cancer du sein que les femmes de la population générale (RR 4,94, 95%CI 1,90 - 12,09). Des études épidémiologiques confirment l’implication d’ATM dans la prédisposition au cancer du sein et montrent que 0,5% à 1% de la population porte une mutation délétère dans ce gène mais le risque de cancer pour les individus HetAT sont encore mal estimés. Dans le premier volet de ma thèse, j’ai recherché des facteurs génétiques constitutionnels pouvant modifier le risque de cancer chez les femmes de la cohorte CoF-AT (cohorte de femmes apparentées à un enfant atteint d’A-T). J’ai ensuite décrit les caractéristiques histologiques et génomiques des tumeurs du sein de sujets HetAT afin d’identifier des biomarqueurs permettant de discriminer les tumeurs ATM des autres tumeurs.Les résultats obtenus dans la première partie de mes travaux menés sur un échantillon de 284 individus HetAT et 174 individus non-HetAT issus de 103 familles A-T montrent que les individus HetAT ont des télomères plus longs que leurs apparentés non-HetAT (p=0.0008). En revanche, la longueur des télomères n’est pas associée au risque de cancer dans cette population. De plus, le SNP rs9257445 (ZNF311) qui est associé à la longueur des télomères chez les individus HetAT n’est pas lui non plus associé au risque de cancer. En revanche les SNPs rs6060627 (BCL2L1) et rs2380205 (ANKRD16) modifient le risque de cancer chez les femmes HetAT et non-HetAT.Les résultats obtenus dans la deuxième partie de la thèse à partir de la description morphologique de 41 tumeurs mammaires montrent que les tumeurs des porteurs d’une mutation dans ATM sont majoritairement de sous-type luminal B. D’un point de vue moléculaire, les 23 tumeurs ATM étudiées ne présentent pas la signature BRCAness associée à de grandes pertes chromosomiques. En revanche, nous avons montré que la majorité des tumeurs ATM sont tétraploïdes et présentent une perte d’hétérozygotie au locus 11q22-23 entrainant une inactivation de l’allèle normal d’ATM dans les tumeurs. De plus, l’analyse du nombre de copies réalisée sur ces tumeurs montre une signature ATM impliquant des pertes des loci 13q14.11-q14.3, 21p11.2-p11.1 et 22q11.23.L’ensemble de ces travaux aura permis de mieux caractériser les caractéristiques génétiques des femmes de la cohorte CoF-AT et de mettre en évidence des bio-marqueurs des tumeurs ATM. / Inherited biallelic mutations in the ATM gene cause Ataxia Telangiectasia (A-T), a multisystemic disorder characterized by neurological, cutaneous and immunological abnormalities. The disease is associated with an elevated risk of malignancies, particularly of lymphoma or leukemia, and a high radiosensitivity. Epidemiological studies have shown that female heterozygote carriers (HetAT) younger than 50 years are at increased risk of breast cancer, as compared to women from the general population (RR 4,94, 95%CI 1,90 - 12,09). Despite the rarity of A-T disease, 0.5 to 1% of the population is estimated to be HetAT. Epidemiological studies have confirmed that some specific truncating or missense variants in ATM are associated with increased breast cancer risk but this risk is not yet well estimated. The first part of my thesis project has consisted in characterizing inherited genetic factors modifying cancer risk in women participating in the prospective cohort CoF-AT (“cohorte de femmes apparentées à un enfant atteint d’A-T). In the second part of my work, I described the morphological and molecular features of ATM breast tumours with the aim to identify biomarkers allowing to distinguished ATM-associated tumours from sporadic tumours.Assessment of the contribution of inherited factors such as SNPs of telomere length on the risk of cancer was performed on 284 HetAT individuals and 174 non-HetAT individuals belonging to 103 A-T families. We showed that HetAT individuals have longer telomeres than their non-HetAT counterparts (p=0.0008). However, we found that telomere length was not associated with cancer risk in our study population. The SNP rs9257445 (ZNF311), which is associated with telomere length in HetAT participants, was not associated with cancer risk. Conversely, SNPs rs6060627 (BCL2L1) and rs2380205 (ANKRD16) modified cancer risk in HetAT and non-HetAT women.Pathology review of 41 ATM-associated breast tumours revealed that these tumours mostly belonged to luminal B molecular subtype. The molecular characterization of 23 ATM-associated tumours did not revealed the BRCAness profile associated with Large-Scale State Transitions. However, we found that ATM tumours were mostly tetraploïd and observed loss of heterozygosity at 11q22-23 in the majority of the tumours and loss of ATM wild type allele. Moreover, copy number losses at loci 13q14.11-q14.3, 21p11.2-p11.1 and 22q11.23 appeared to be specific of ATM tumours.Altogether, this project allowed to better characterize the genetic background of the CoF-AT participants and to highlight biomarkers of ATM breast tumours.

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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La préférence homosexuelle masculine (PHM) est considérée comme un paradoxe darwinien car c'est un trait partiellement héritable, induisant une baisse de succès reproducteur, ayant une fréquence (en Occident) entre 2 et 6 % et qui semble propre à l'espèce humaine (en excluant les espèces domestiquées). La sélection de parentèle, ou bien un facteur pléiotrope antagoniste sont classiquement proposés, bien que l'essentiel des données proviennent de sociétés occidentales. Nous avons proposé une nouvelle hypothèse, basée sur la stratification sociale et permettant d'expliquer la spécificité humaine, dans laquelle la migration sexe-dépendante de type hypergyne amplifie la sélection d'un gène antagoniste. La plausibilité de cette hypothèse est confirmée par des modèles théoriques d'ESS et des modélisations individu-centrés. De plus, une analyse comparative basée sur données anthropologiques a permis de montrer un lien entre le niveau de stratification d'une société et la probabilité que la PHM soit connue dans cette société. La sélection de parentèle, mesurée dans une société non-occidentale (Indonésie), semble participer à la compensation du coût reproductif de la PHM, mais insuffisamment pour en expliquer le maintien. Les principales caractéristiques familiales associées à la PHM, l'excès de grands frères, et la fécondité accrue dans certaines classe d'apparentés, se retrouvent également en Indonésie. Toutefois, en Indonésie, les classes d'apparentés concernées différent en partie des résultats obtenus en occident et ne correspondent pas aux attendues de l'hypothèse de sélection sexuellement antagoniste portée par le chromosome X. La prise en compte de l'interaction entre facteurs sociaux et biologiques ainsi que l'acquisition de données hors des sociétés occidentales ouvrent de nouvelles perspectives de compréhension de ce paradoxe darwinien. / Male homosexual preference (MHP) is considered as a Darwinian paradox, as it is partially heritable, induces a reproductive cost, has a prevalence estimated (in western countries) between 2 and 6%, and seems to be specific to humans (excluding domesticated species). Kin selection or sexually antagonistic factors have been proposed as possible explanations, although most data come from western countries. Here, we proposed a new hypothesis, based on social stratification, able to explain the specificity of human MHP, in which hypergyny (up-migration of the women) enhances the selection of a sexually antagonistic gene. This hypothesis is supported by theoretical models (ESS) and individual-based modelling. Furthermore, a comparative analysis based on anthropological data showed that the level of social stratification predicts the probability for MHP to be known in a society. Kin selection was tested in a non-western society (Indonesia), and seems to contribute to the compensation of the reproductive costs associated with MHP, although this effect alone was insufficient to explain the maintenance of MHP. The main biodemographic features associated with MHP, an excess of older brother and an increased fecundity of some classes of relatives, were also found in Indonesia. However, the classes of relatives affected by this increased fecundity differ from the classes affected in western populations, and differ from the predictions of the sexually antagonistic genetic factor hypothesis displayed on an X chromosome. Taking into account the interaction between social and biological factors, together with the acquisition of new data in non-western populations, open new perspectives in our understanding of this Darwinian paradox.

Le paludisme et le sepsis sont des maladies infectieuses très répandues causant plusieurs centaines de milliers de morts tous les ans. Elles sont toutes deux multifactorielles. Les devenirs de ces infections sont influencés par des facteurs environnementaux, par des facteurs sociaux-économiques, politiques et comportementaux mais aussi par des variables dépendant du patient comme son âge. De nombreux arguments existent en faveur d'un contrôle génétique de la résistance au paludisme et au sepsis. Ces deux maladies sont considérées comme proches par les spécialistes car leur physiopathologie est liée notamment à une inflammation systémique non contrôlée responsable des formes les plus graves. Afin d'identifier de nouveaux gènes potentiellement impliqués dans la résistance à ces deux maladies, nous avons effectué des études génétiques pangénomiques dans deux populations vivant en zone endémique pour le paludisme à Plasmodium falciparum au Burkina-Faso et dans une cohorte de patients atteints de sepsis.Enfin nous avons réalisé les deux premières études d'association pangénomiques identifiant des associations significatives avec la mortalité suite à un choc septique. Nous avons obtenu 32 SNPs significativement associés à la mortalité précoce et 108 significativement associés à la mortalité tardive. Le réseau des interactions protéine-protéine impliquant les protéines codées par les gènes associés a permis d'établir une liste non exhaustive des fonctions altérées durant le choc septique, notamment liées à la réponse immune, et a révélé, malgré les différences au niveau des gènes impliqués, un mécanisme commun participant à la susceptibilité précoce et tardive au choc septique. / Malaria and sepsis are widespread infectious diseases causing hundreds of thousands deaths each year. There is a growing body of evidence for a genetic control of malaria and sepsis resistance. Both diseases are considered close because they are characterized by a systemic inflammation, some common organ dysfunctions, and disorders of coagulation. In order to identify new genes potentially involved in disease resistance, we performed genomewide genetic studies in two populations living in endemic regions for Plasmodium falciparum malaria in Burkina-Faso and in a cohort of septic shock patients. Genetic linkage studies revealed significant genetic linkages on chromosome 6p21.3 and 17p12 with, respectively, mild malaria and asymptomatic parasitaemia. We also performed the first genetic linkage studies concerning immunoglobulin G and their sub-classes against Plasmodium falciparum antigens. We detected significant linkages of IgG3 sub-class with chromosomes 8p22-p21 and 20q13 and between IgG4 sub-class and chromosome 9q34. Finally we performed the first two genomewide association studies identifying significant associations with all-causes mortality after a septic shock. We identified 32 SNPs significantly associated with early mortality and 108 SNPs significantly associated with late mortality. We identified a protein-protein network containing proteins associated with both early and late mortality. Furthermore, the network of protein-protein interactions involving proteins encoded by associated genes allowed us to establish a list of some altered functions during septic shock, most of them being related to the immune responses or the renin-angiotensin-aldosterone system.

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La maladie alcoolique du foie (MAF) et l’hépatite C chronique (HCC) sont les causes les plus fréquentes de cirrhose, carcinome hépatocellulaire (CHC) et transplantation hépatique dans les pays industrialisés. La fibrose hépatique est le stigmate lésionnel de la progression de la maladie vers la cirrhose comme dans toutes les hépatopathies chroniques. Certains facteurs de risque cliniques environnementaux ont été identifiés. Toutefois, ils n’expliquent pas l’extrême variabilité individuelle de la progression de la fibrose. L’influence ethnique à développer une maladie plus sévère ainsi que les études de concordance des jumeaux mono- et di-zygotiques sur la prévalence de la cirrhose alcoolique ont suggéré l’existence de facteurs génétiques associés. Les nombreuses études de gènes candidats réalisées n’ont identifié que très peu de variants associés de manière reproductible. Pour l’HCC par exemple, le score de risque de cirrhose ou « CRS » a montré sa capacité à prédire une fibrose avancée dans diverses cohortes caucasiennes. Récemment, une étude d’association pangénomique (GWAS) dans la stéatohépatopathie non-alcoolique (NAFLD) a mis en évidence un singleton (single nucleotide polymorphism [SNP]) particulier (rs738409 C>G) dans le gène PNPLA3. Ce dernier s’est révélé être, dans diverses études, le SNP ayant l’impact le plus robuste et le plus reproductible dans cette maladie. Par ailleurs, ce même variant a également été significativement associé à la cirrhose alcoolique chez les hispaniques.<p><p>Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont permis de montrer que :<p><p>1) Le CRS avait la capacité de prédire la progression de la fibrose chez des patients caucasiens ayant une HCC dans 2 cohortes européennes indépendantes.<p><p>2) Par ailleurs, dans la MAF, nous avons répliqué chez des patients caucasiens l’association entre le SNP rs738409 dans le gène PNPLA3 et la cirrhose. Nous avons également montré pour la première fois, que l’expression de PNPLA3 était significativement diminuée chez les patients avec une fibrose plus avancée. De plus, nous avons observé dans 2 cohortes européennes que rs738409 était également associé à la prévalence du CHC.<p><p>3) Enfin, nous avons également mis en évidence l’impact de ce même SNP sur la stéatose hépatique et la fibrose dans l’HCC sans toutefois qu’il influence la réponse à la thérapie antivirale dans 3 cohortes caucasiennes indépendantes.<p><p>Ainsi de manière remarquable, un même SNP (rs738409) apparait associé à des lésions hépatiques sévères dans les trois pathologies hépatiques chroniques les plus fréquentes (la MAF, l’HCC et la NAFLD). Ceci suggère des voies pathogéniques communes de la fibrogénèse hépatique. Par ailleurs, ces travaux soulignent indirectement que les GWAS ont la capacité d’ouvrir de nouvelles voies physiopathologiques et d’identifier de nouveaux variants, gènes ou région génétiques capables de constituer de nouveaux biomarqueurs et cibles thérapeutiques dans l’HCC et la MAF. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) est le cancer le plus fréquent chez les enfants. Malgré le fait que plus de 80% des enfants atteints de LLA sont aujourd'hui guéris de leur maladie, ce succès a toutefois un prix élevé, car l’exposition aux médicaments cytotoxique et/ou à l’irradiation pendant une période vulnérable du développement de l’enfant peut entraîner des conséquences à long terme. En effet, environ 60% des enfants ayant survécu à une LLA devront vivre avec des problèmes de santé liés au traitement, également appelés effets indésirables tardifs (late-adverse effects, LAEs). Parmi ces derniers, on notera des problèmes métaboliques, l’ostéoporose, une altération des fonctions cognitives ou cardiaques, ainsi que la dépression et l’anxiété. Si certains survivants ne présentent aucune de ces complications, d'autres peuvent en avoir plusieurs. Différents facteurs peuvent contribuer à cette variabilité, notamment le traitement reçu, les caractéristiques de la maladie, les habitudes de vie et, surtout, la constitution génétique du patient. Ce projet s'est concentré sur les biomarqueurs génétiques permettant d'identifier les individus les plus susceptibles de souffrir de LAEs. Récemment, une étude exhaustive (évaluations cliniques, psychosociales et biochimiques) s’est déroulée au CHU Sainte-Justine pour caractériser chacune de ces morbidités chez 250 survivants de la LLA de l'enfant (cohorte PETALE). De plus, on a obtenu le profil génétique de chaque participant. Nous avons utilisé cet ensemble de données et des outils statistiques et bio-informatiques pour réaliser des études d'association comparant la fréquence des variants génétiques chez les survivants ayant développé ou non des LAEs; en particulier, les complications cardiovasculaires et neurocognitives, ainsi que les troubles de l'humeur tels que l'anxiété et la dépression. D'autres facteurs de risque tels que les caractéristiques de traitement et/ou de la leucémie ont été pris en compte lors de l'analyse pour dériver les meilleurs prédicteurs génétiques. Ainsi, en utilisant l'approche des gènes candidats, nous avons identifié les variants communs des gènes MTR, PPARA, ABCC3, CALML5, CACNB2 et PCDHB10 qui étaient associés à des déficits de performance des tests neurocognitifs, tandis que les variants des gènes SLCO1B1 et EPHA5 étaient associés à l'anxiété et à la dépression. Deux variants, rs1805087 dans le gène MTR et rs58225473 dans le gène CACNB2 sont particulièrement intéressants, car ces associations ont été validées dans la cohorte de réplication SJLIFE (St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, USA). Les analyses d'association ont été complémentées par une étude d'association à l'échelle de l'exome, qui a identifié plusieurs gènes supplémentaires comme des modulateurs potentiels du risque de développer des complications neurocognitives liées au traitement (gènes AK8 et ZNF382), ainsi que l'anxiété et la dépression (gènes PTPRZ1, MUC16, TNRC6C-AS1, APOL2, C6orf165, EXO5, CYP2W1 et PCMTD1). Le variant rs61732180 du gène ZNF382 a ensuite été validé dans la cohorte de réplication SJLIFE. Également, nous avons effectué des analyses d’association concernant les complications cardiaques liées au traitement qui ont identifié plusieurs nouveaux marqueurs associés à ces complications dans les gènes TTN, NOS1, ABCG2, CBR1, ABCC5, AKR1C3, NOD2 et ZNF267. De plus, nous avons résumé les connaissances actuelles sur les marqueurs pharmacogénomiques qui ont été associés aux effets de cardiotoxicités, induites par les anthracyclines, qui affectent les patients atteints de cancer pédiatrique. Nous avons également inclus un aperçu de l'applicabilité des résultats rapportés, notamment ceux qui ont été validés dans la cohorte PETALE. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux complications qui surviennent après une greffe de cellules souches hématopoïétiques. Nous avons appliqué des approches bio-informatiques et statistiques similaires pour obtenir un profil plus complet de la composante génétique derrière ces complications potentiellement mortelles. Ainsi, une étude d'association à l'échelle de l'exome a été réalisée dans une cohorte de patients pédiatriques subissant une greffe de cellules souches hématopoïétiques après un régime de conditionnement contenant du busulfan. Nous avons identifié de nouvelles variations génétiques conférant un risque plus élevé de syndrome d'obstruction sinusoïdale (notamment dans les gènes UGT2B10, BHLHE22, et KIAA1715) et de maladie aiguë du greffon contre l'hôte (dans les gènes ERC1, PLEK, NOP9 et SPRED1), qui pourraient être utiles pour des stratégies personnalisées de prévention et de traitement. Ces travaux contribuent à la compréhension de l'influence des facteurs génétiques sur le risque de développer des complications liées au traitement, tant au cours du traitement qu'à long terme. De plus, les marqueurs génétiques signalés ainsi que d'autres facteurs de risque connus peuvent conduire à des modèles de prédiction identifiant les patients à risque accru de ces complications. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common cancer in children. Even though more than 80% of children with ALL are now cured of their disease, this success comes at a high price as exposure to cytotoxic drugs and/or radiation during a vulnerable period of child development may have long-term consequences. In fact, approximately 60% of children who survive ALL will have to live with treatment-related health problems, also called late-adverse effects (LAEs). These include metabolic problems, osteoporosis, impaired cardiac or cognitive functions, as well as depression and anxiety. While some survivors do not have any of these complications, others may have more than one. Different factors can contribute to this variability, in particular, the treatment received, the characteristics of the disease, the lifestyle, and, above all, the genetic makeup of the patient. This project focused on genetic biomarkers capable of identifying the individuals most likely to suffer from LAEs. Recently, an exhaustive study (clinical, psychosocial, and biochemical evaluations) took place at Sainte-Justine University Health Center (Montreal, Canada), with the goal to characterize each of these morbidities in 250 survivors of childhood ALL (PETALE cohort). In addition, the genetic profile of each participant was obtained, and we used statistical and bioinformatics tools to perform association studies on this dataset in order to compare the frequency of genetic variants in survivors with or without LAEs. We evaluated cardiovascular and neurocognitive complications, as well as mood disorders such as anxiety and depression. Other risk factors, such as treatment and/or leukemia characteristics were also considered during the analysis to derive the best genetic predictors. Thus, using the candidate gene approach, we identified common variants in the MTR, PPARA, ABCC3, CALML5, CACNB2, and PCDHB10 genes that were associated with deficits in neurocognitive tests performance, whereas variants in the SLCO1B1 and EPHA5 genes were associated with anxiety and depression. Two variants, rs1805087 in the MTR gene and rs58225473 in the CACNB2 gene, are of particular interest since these associations were validated in an independent SJLIFE replication cohort (St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, USA). The association analyses were complemented by an exome-wide association study, which identified several additional genes as potential modulators of the risk of developing treatment-related neurocognitive complications (genes AK8 and ZNF382), as well as anxiety and depression (genes PTPRZ1, MUC16, TNRC6C-AS1, APOL2, C6orf165, EXO5, CYP2W1, and PCMTD1). Variant rs61732180 in the ZNF382 gene was further validated in the replication SJLIFE cohort. To a great extent, we performed association analyses regarding treatment-related cardiac complications which identified several novel markers associated with these toxicities in the TTN, NOS1, ABCG2, CBR1, ABCC5, AKR1C3, NOD2, and ZNF267 genes in survivors of childhood ALL. In addition, we summarized the current knowledge on pharmacogenomic markers related to anthracycline-induced cardiotoxicity affecting pediatric cancer patients. We also included a brief overview of the applicability of reported findings to the PETALE cohort, validating several of them. Besides, we were interested in the complications that arise after a hematopoietic stem cell transplantation. We applied similar bioinformatics and statistical approaches to gain a more complete insight into the genetic component behind these life-threatening complications. Thus, an exome-wide association study was performed in a cohort of pediatric patients undergoing hematopoietic stem cell transplantation following a conditioning regimen containing busulfan. Our results identified new genetic variations conferring a higher risk of sinusoidal obstruction syndrome (notably in the UGT2B10, BHLHE22, and KIAA1715 genes) and acute graft-versus-host disease (ERC1, PLEK, NOP9, and SPRED1 genes), which could be useful for personalized prevention and treatment strategies. This work contributes to the understanding of the influence of genetic factors on the risk of developing treatment-related complications, both during treatment and in the long term. Furthermore, the reported genetic markers along with other known risk factors can lead to prediction models identifying patients at increased risk for these complications.