La Polyarthrite Rhumatoïde, une des maladies auto-immunes les plus répandues, est caractérisée par une destruction progressive des articulations, conduisant à des déformations et handicaps. La nature multifactorielle de la PR fournit une hétérogénéité élevée avec des combinaisons spécifiques entre un profil génétique et des facteurs environnementaux qui influencent la susceptibilité, la gravité et le développement de la maladie. L’objectif de cette thèse est l’identification et la caractérisation de gènes candidats dans la PR. Nous avons confirmé l’association ainsi que la liaison des régions TRAF1-C5 et 6q23, et démontré une tendance pour une association et liaison entre la région génique 4q27 et la PR dans la population européenne. De plus, nous avons fourni des résultats concluants qui s’opposent à une implication des gènes PRKCH, CASP7, RANK, RANKL et PTPN22-1123G dans la susceptibilité génétique à la PR dans la population européenne. Nous avons effectué une étude d’expression génique utilisant 48.701 ADNc des PBMC de patients et contrôles sains. Une expression différentielle de 339 gènes entre les deux groupes a été observée. Nous avons identifié une expression élevée d’un spectre de nouveaux gènes impliqués dans différents mécanismes immunitaires de la PR. Nous avons aussi identifié une association entre les allèles HLA EP et le tabac au sein des patients ACPA positifs avec une PR familiale ou sporadique. Ces différentes approches complémentaires ont permis l’identification de nouveaux gènes et la mise en évidence d’interactions gène-autoanticorps-environnement, contribuant ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes pathologiques de la PR. / Rheumatoid Arthritis, one of the most common autoimmune diseases, is characterized by progressive articular damage leading to joint deformities and disability. The multifactorial nature of RA provides high disease heterogeneity with specific combinations of a genetic background and environmental factors that influence the susceptibility, severity and outcome of the disease. The aim of this thesis was the identification and characterization of candidate genes in RA. We have confirmed the association and linkage of TRAF1-C5 and 6q23 gene regions, and demonstrated a trend for the association and linkage of the 4q27 gene region with RA in European descent populations. Furthermore, we provided evidence against the involvement of the PRKCH, CASP7, RANK and RANKL genes and the PTPN22–1123G allele in RA genetic susceptibility in the European population. We performed a large-scale gene expression profiling study using 48.701 cDNAs in PBMCs of RA patients and healthy controls. A differentially expression of 339 genes (238 down-regulated and 101 up-regulated) between the two groups was observed. We identified a remarkably elevated expression of a spectrum of new genes involved in immunity and defense mechanisms. Finally, we identified an association between HLA SE alleles and tobacco smoking for anti-CCP positivity in French population with familial and sporadic RA. All these complementary approaches that allowed the identification of new genes and gene-autoantibodies-environment interactions contribute to a better understanding of RA disease mechanisms and could lead to the identification of innovative clinical biomarkers for diagnostic procedures and therapeutic interventions.

Abstract Low back pain (LBP) is the leading cause of years lived with disabilities worldwide. Intervertebral disc (IVD) degeneration is a strong contributing factor to LBP. Recent studies have shown that genetic determinants contribute markedly to IVD degeneration but knowledge about the actual genes involved as well as their roles is still limited. The aim of this thesis work was to study genetic factors that may predispose to IVD degeneration. Using both family and case-control association study designs, variants in five genes showed association with IVD degeneration on magnetic resonance imaging (MRI) in a population-based sample and among patients with sciatica due to lumbar disc herniation (LDH). We performed a candidate gene association study of the known variants implicated in IVD degeneration in a Finnish cohort of 538 young individuals with a moderate degree of lumbar IVD degeneration on MRI. We were able to confirm the associations of variants in the IL6, SKT, and CILP genes, which provides further evidence for true associations. Based on our earlier linkage study in Finnish sciatica families, we performed a candidate gene analysis and identified IL17F as a potential candidate gene. To the best of our knowledge this is the first study to observe an association between this gene and discogenic sciatica. Both IL-6 and IL-17 are pro-inflammatory cytokines with elevated expression levels in herniated tissues, which suggest a role in IVD degeneration. Study of the role of genes coding for inflammatory mediators is of interest as it may contribute to the understanding of the overall inflammatory response of the disc. In addition, we reported on the involvement of SKT in the etiology of lumbar disc herniation (LDH) both in Japanese and Finnish case-control samples. Experimental studies in mice have shown that Skt homozygous mutants exhibit disc abnormalities resulting in a kinky tale phenotype. We hypothesized that the human homolog SKT could have long-term importance in the onset of IVD degeneration by making the discs more vulnerable. Finally, through linkage studies and in the subsequent association analyses, the role of CHST3 as a novel risk factor for IVD degeneration was identified. CHST3 encodes an enzyme that catalyzes the sulfation of chondroitin, and mutations in this gene are associated with spondylepiphyseal dysplasia and humerospinal dysostosis. In our study, we identified this gene using genome –wide linkage based on data from a Southern Chinese family and speculated that mild CHST3 reduction caused by the reported susceptibility SNP could result in disc degeneration in adults in conjunction with other risk factors. This thesis provides new information about the genetic background of IVD degeneration and new insights into the etiology of the disease. The specific roles of these genes in the IVD function and pathogenesis of sciatica are not clear however, and need to be elucidated. / Tiivistelmä Alaselkäkipu on yksi yleisimmistä sairauksista ja johtava syy työkyvyttömyyteen. Välilevyrappeuma myötävaikuttaa merkittävästi alaselän kipuun. Vaikka aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että perintötekijöillä on vahva osuus välilevyrappeumaan, altistavat geenit ja niiden rooli tunnetaan huonosti. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida tiettyjen perintötekijöiden osuutta välilevyrappeumassa ja tunnistaa taudille altistava geeni perheaineistossa aiemmin havaitulta kromosomialueelta. Aineistoina tutkimuksessa olivat perheaineistot sekä laajat potilas-kontrolliaineistot suomalaisesta ja aasialaisista väestöistä. Tutkimuksessa osoitimme, että perimän vaihtelut viidessä tutkitussa geenissä altistivat erilaisille välilevyrappeuman taudin muodoille. Tutkimus, jossa analysoimme aiemmin tunnistettuja alttiusgeenejä, vahvisti IL6, SKT ja CILP geenien vaihteluiden osuuden taudin alttiustekijöinä. Tutkimusaineistona oli pohjoissuomalainen syntymäkohortti, jossa välilevyrappeuma oli määritetty magneettikuvauksella (MRI). Suomalaisessa perheaineistossa tehdyn kokogenomin laajuisen kartoituksen pohjalta analysoimme IL17F geenin mahdollisena uutena alttiusgeeninä oireiselle välilevytaudille. Kahdesta geenin variantista koostuva haplotyyppi assosioitui tautiin merkitsevästi. Lisäksi osoitimme, että SKT-geenin tietty muutos altistaa välilevyn pullistumille sekä japanilaisessa että suomalaisessa potilasaineistossa. Hiirikokeissa on havainnoitu, että SKT-geenin homotsygootti mutaatio johtaa välilevy-poikkeamaan, joka edelleen aiheuttaa hiiren poikkeavan häntäilmiasun-. Hypoteesimme oli, että ihmisen SKT -geeni voi myötävaikuttaa välilevypullistuman kehittymiseen altistamalla välilevyt rappeumalle. Edelleen, laajassa usean populaation aineiston käsittävässä tutkimuksessa osoitimme CHST3-geenin muutoksen altistavan välilevyrappeumalle. Peittyvästi periytyvät muutokset tässä geenissä aiheuttavat perinnöllisiä harvinaisia luusairauksia. Tämä väitöstutkimus tarjoaa uutta tietoa välilevyrappeuman geneettisestä taustasta ja auttaa taudin syiden tutkintaa. Geenien rooli välilevyn toiminnassa ja muutosten vaikutus taudin kulkuun vaativat kuitenkin vielä lisätutkimuksia.