Le présent projet vise à construire un modèle prédictif des troubles psychiatriques en combinant des variables génétiques, les scores de risque polygéniques (PRS), et des variables socio-économiques. Les PRS seront construits grâce à une méthode que nous avons développée et que nous avons nommée Multivariate lassosum. L'issue d'intérêt à prédire sera l'apparition d'un trouble mental chez l'individu. Le modèle considéré sera le modèle de régression de Cox. Le pouvoir prédictif du modèle construit sera évalué en calculant l'aire sous la courbe ROC, en utilisant la méthode validation croisée. / The present project aims to build a predictive model of psychiatric disorders by combining genetic variables, polygenic risk scores (PRS), and socioeconomic variables. The PRS will be constructed using a method we have developed called Multivariate lassosum. The outcome of interest to be predicted will be the onset of a mental disorder in the individual. The model considered will be the Cox regression model. The predictive power of the model constructed will be evaluated by calculating the area under the ROC curve, using the cross-validation method.

Titre de l'écran-titre (visionné le 29 mai 2023) / Introduction : Dans une perspective de prévention des difficultés scolaires, le rendement en mathématiques est à privilégier, notamment parce qu'il est fortement associé à la réussite scolaire et professionnelle ultérieure. Des facteurs environnementaux et génétiques contribuent à l'explication des différences individuelles quant au rendement en mathématiques. Néanmoins, les facteurs génétiques spécifiques et leur importance relative dans la prédiction du rendement en mathématiques demeurent inconnus. L'objectif de la présente étude est de mieux comprendre le rôle des facteurs génétiques mesurés en regard des facteurs sociodémographiques dans le développement des mathématiques à l'enfance. Méthode : La présente étude se base sur les données de 712 participants génotypés dans le cadre de l'Étude longitudinale du développement des enfants du Québec (ÉLDEQ). Un modèle d'équations structurelles de médiation a été testé, dans lequel deux scores polygéniques (Polygenic Scores, PGS) récemment construits, soit le PGS associé au niveau de diplomation (EduYears3 ou EY3) et le PGS lié aux habiletés cognitives générales (IQ3), ainsi que des facteurs sociodémographiques de la famille (revenu familial et niveau de scolarité des parents) prédisent le rendement en mathématiques à la fin du primaire via la connaissance des nombres à l'âge préscolaire. Résultats : La continuité du développement des mathématiques à l'enfance (de la connaissance des nombres au préscolaire au rendement en mathématiques à la fin du primaire) est prédite par un ensemble commun de facteurs étiologiques génétiques (IQ3) et sociodémographiques de la famille. Ces facteurs précoces prédisent la connaissance des nombres dans la direction attendue. La connaissance des nombres médie l'association prédictive entre ces facteurs précoces et le rendement ultérieur en mathématiques et tous les prédicteurs précoces, y compris EY3, contribuent directement au rendement ultérieur en mathématiques. La contribution de la connaissance précoce des nombres au rendement ultérieur en mathématiques s'avère plus importante pour les filles que pour les garçons et EY3 prédit la connaissance des nombres chez les garçons uniquement. Conclusion : Les résultats suggèrent qu'au-delà des facteurs sociodémographiques, les scores polygéniques EY3 et IQ3 prédisent de manière unique le rendement en mathématiques à la fin du primaire et que le rôle prédictif de IQ3 est en partie médiée par la connaissance des nombres à l'âge préscolaire. Cette étude souligne l'importance de considérer la génétique dans la compréhension des voies de développement des mathématiques. Les résultats contribuent au développement d'un modèle théorique du développement des mathématiques à l'enfance. / Background : From the perspective of preventing academic difficulties, mathematical achievement is to be given priority, because it is strongly associated with subsequent academic and professional success. Environmental and genetic factors contribute to individual differences in mathematical achievement. Nevertheless, the specific genetic factors and their relative importance in predicting math achievement remain unknown. The objective of this study is to better understand the role of specific genetic factors above sociodemographic factors in the development of mathematics in childhood. Method : This study is based on data from 712 participants genotyped as part of the Quebec Longitudinal Study of Child Development (QLSCD). An integrated structural equation model (SEM) was tested, whereby two recently constructed polygenic scores (PGSs), namely the PGS associated with educational attainment (Eduyears3 or EY3) and the PGS associated with general cognitive abilities (IQ3), as well as family sociodemographic factors (family income and parents' educational attainment) predict math achievement at the end of primary school via preschool number knowledge. Results : Continuity in childhood mathematics development (from preschool number knowledge to math achievement at the end of primary school) is predicted by a common set of genetic (IQ3) and family sociodemographic factors. These early factors predict number knowledge in the expected direction. Number knowledge mediate the predictive association between these early factors and later math achievement and all early predictors, including EY3, directly contribute to later achievement in mathematics. The contribution of early number knowledge to later math achievement is greater for girls than for boys and EY3 predicts number knowledge in boys only. Conclusion : The results suggest that the polygenic scores EY3 and IQ3 predict achievement in mathematics at the end of primary school beyond well known sociodemographic factors and that the prediction from IQ3 is partly mediated by preschool number knowledge. This study highlights the importance of considering genetics in understanding the developmental pathways of mathematics. The results contribute to the development of a theoretical model of childhood mathematics development.

La lecture est une compétence humaine fondamentale qui active et ajuste des circuits cérébraux impliqués dans plusieurs capacités neurocognitives. En effet, les compétences en lecture demandent l'intégration de plusieurs systèmes cognitifs et sensoriels soutenus par un nombre considérable de structures cérébrales et de circuits neuronaux, qui sont de leur côté déterminés par des facteurs génétiques (Bailey et al., 2018). Les difficultés en lecture qui entravent le fonctionnement scolaire peuvent toucher jusqu'à 10% des enfants scolarisés (Erbeli et al., 2021). Les enfants qui rencontrent des difficultés en lecture sont à risque de développer des problèmes à long terme notamment sur les plans de la réussite scolaire et professionnelle (p. ex. abandon scolaire, statut socio- économique moins élevé) et du bien-être psychologique (p. ex. plus haut taux de symptômes dépressifs et anxieux) (Peterson & Pennington, 2015). Il apparaît donc nécessaire de comprendre les mécanismes à l'origine du développement des compétences en lecture afin de bien décrire l'étiologie de ce phénotype. Les différences individuelles des compétences en lecture semblent donc attribuables à une combinaison de facteurs génétiques, neuro-fonctionnelles, cognitives, et environnementales. Toutefois, plusieurs questions demeurent non résolues concernant l'étiologie des compétences en lecture. C'est pourquoi l'objectif général de la présente thèse de doctorat est 1) documenter l'étiologie génétique des compétences en lecture d'enfants d'âge scolaire à l'aide de deux méthodes en génétique moléculaire (c.-à-d., gènes candidats, score polygénique; PGS), et 2) documenter le rôle médiateur de facteurs cognitifs et sensoriels de la lecture, comme la conscience phonologique, la mémoire phonologique, le traitement temporel rapide bimodale, le traitement temporel rapide auditif et la dénomination rapide, dans la relation entre les facteurs génétiques et les comportements. Pour répondre à ces objectifs, la thèse s'appuie sur les données recueillies dans le cadre de l'Étude des jumeaux nouveau-nés du Québec (ÉJNQ). En premier lieu, les associations entre les facteurs génétiques et les compétences en lecture lorsque les enfants étaient âgés de 8 ans ont été examinées. Un score polygénique spécifique à la lecture (PGS-Lecture) et des SNPs fonctionnels de gènes candidats de la lecture ont été utilisés dans ses associations. Des associations ont été identifiées entre le PGS-Lecture et les compétences en lecture, appuyant ainsi le rôle des facteurs génétiques dans l'étiologie des compétences en lecture. En second lieu, des habiletés cognitives ont été étudiées comme mécanismes sous-jacents potentiels de l'association entre les facteurs génétiques et les habiletés en lecture (décodage et compréhension en lecture) à l'enfance. Il apparait que la conscience phonologique et le traitement temporel rapide bimodal sont des médiateurs de l'association entre les facteurs génétiques et le décodage alors que la conscience phonologique est le médiateur de l'association entre les facteurs génétiques et la compréhension. En troisième lieu, nous avons mis en évidence une cascade séquentielle entre le PGS- lecture et les compétences en lecture, médiée par des voies allant du traitement sensoriel aux compétences phonologiques, ce qui soutient l'une des hypothèses théoriques les plus solides sous- jacentes à l'acquisition de la lecture (c.-à-d., le traitement sensoriel multimodal de stimuli transitoires et dynamiques) (Goswami, 2011; Goswami et al., 2021; Tallal, 1980). Pour finir, la présente thèse montre que des facteurs génétiques expliquent en partie ces associations à l'enfance. Des médiateurs cognitifs sous-tendent ces associations par des mécanismes génétiques et possiblement neuronaux et environnementaux qui devront être précisés dans le futur. / Reading is a fundamental human skill that recruits and tunes brain circuitry subserving several neurocognitive abilities. Indeed, reading skills require the integration of several cognitive and sensory systems supported by a considerable number of brain structures and neural circuits, which in turn are determined by genetic factors (Bailey et al., 2018). Up to 10% of school-age children may have reading difficulties that interfere with their ability to learn. (Erbeli et al., 2021). Children with reading difficulties are at risk of developing long-term problems, especially with academic and professional success (e.g. dropping out of school, lower socio-economic status) and psychological well-being (e.g. higher rates of depressive and anxiety symptoms) (Peterson & Pennington, 2015). Therefore, it seems is necessary to understand the mechanisms behind the development of reading skills in order to properly describe the etiology of this phenotype. Individual differences in reading skills appear to be attributable to a combination of genetic, neurofunctional, cognitive and environmental factors. However, many questions remain unsolved concerning the etiology of reading skills. Therefore, the overall goals of the present dissertation are 1) to document the genetic etiology of reading skills in school-aged children using two molecular genetic methods (i.e., candidate genes and PGS), and 2) to document the mediating role of cognitive and sensory factors involved in reading, such as phonological awareness, phonological memory, rapid bimodal temporal processing, rapid auditory processing and rapid automatized naming, in the association between genetic factors and behaviors. To achieve these goals, the data collected throughout childhood from the Quebec Newborn Twin Study (QNTS) are used. Firstly, the associations between genetic factors and reading skills when the children were 8 years old were examined. A reading-specific polygenic score (Reading-PGS) and functional SNPs from candidate reading genes were used in these associations. Associations were observed between Reading-PGS and reading skills, supporting the role of genetic factors in the etiology of reading (dis) abilities. Secondly, cognitive skills were investigated as potential underlying mechanisms in the associations between genetic factors and reading skills (decoding and reading comprehension) in childhood. It appears that phonological awareness and rapid bimodal temporal processing mediate the association between genetic factors and decoding, while phonological awareness mediates the association between genetic factors and comprehension. Finally, we uncovered a sequential cascade from Reading-PGS to behavior, mediated through pathways from sensory processing to phonological skills supporting one of the most robust theoretical hypothesis underlying reading acquisitions (i.e., multimodal sensory processing of transient and dynamic stimuli) (Goswami, 2011; Goswami et al., 2021; Tallal, 1980). In sum, the present thesis shows that genetic factors partially explain these associations. Cognitive mediators underlie these associations, through genetic and possibly neural and environmental mechanisms that will need to be clarified in future studies.