Type 1 diabetes (T1D) is an autoimmune disease that results from the destruction of the insulin producing beta cells by the immune system. A disease of complex etiology, it involves both genetic and environmental factors. Over 40 genetic loci have been shown to increase T1D risk, where allelic variation at several polymorphisms underlies their genetic association. Two of the most important ones map to chromosome 2q24.3, containing functional polymorphisms at the IFIH1 gene, whose role is to bind double stranded (ds) viral RNA and to subsequently induce a type I interferon response, and to chromosome 16p13, encompassing the single CLEC16A gene whose function is unknown. To elucidate the mechanism of these associations, we undertook separate studies to functionally evaluate the role of a T1D-associated IFIH1 polymorphism and to characterize the possible role of CLEC16A in immunity. We began by investigating the role of the T1D-associated coding polymorphism in the IFIH1 gene, Thr946Ala, contained in a linkage disequilibrium (LD) block that encompasses three other genes. Due to the extent of the LD in the region and the possibility of genetic heterogeneity, the Thr946Ala IFIH1 polymorphism could be a marker for a regulatory variant that affects the expression of IFIH1 or the other genes in the IFIH1 block: GCA, KCNH7, and FAP. Upon testing this hypothesis, we observed no significant transcriptional effects at the IFIH1 locus in tissues most relevant to T1D. We also report that protein alleles of the Thr946Ala single nucleotide polymorphism (SNP) had no significant effect on secreted IFN-α levels induced by poly I:C, a dsRNA mimic. Taken together, both studies suggest that the mechanisms of the observed association of the Thr946Ala SNP remains to be determined but does not involve modulation of mRNA or a poly I:C-driven IFN-α response. For the latter, a greater sample size would be needed to confirm this, due to the large observed variability in the IFN response.Our last study focused on the characterization of the CLEC16A protein, whose preferential expression in two antigen presenting cell types points to its potential role in immunity. We thus hypothesized that CLEC16A could be involved in T-cell co-stimulation and activation and assessed this in an antigen-independent model. We found that CLEC16A does not participate in the T-cell co-stimulation pathway, as shown by the lack of effect of the CLEC16A knockdown on T-cell activation and proliferation. We also show subcellular localization of CLEC16A to the rough endoplasmic reticulum (ER). Our results highlight the difficulty in transitioning from T1D genetic associations to functional studies, which are essential in bridging genetic predisposition with biological mechanisms underlying the immune dysregulation associated with T1D. All hypotheses will need to be examined and ruled out one by one until the true mechanism is discovered. / Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune où les cellules bêta, productrices de l'insuline, sont détruites par le système immunitaire. Cette maladie dont l'étiologie est complexe, implique à la fois des facteurs génétiques et environnementaux. Plus de 40 loci génétiques, où il y a une association avec la variation allélique de plusieurs polymorphismes, ont été montré comme augmentant le risque de DT1. Deux de ces régions les plus importantes sont localisés dans la région chromosomique 2q24.3, qui contient des polymorphismes fonctionnels au niveau du gène IFIH1 dont le rôle est de lier l'ARN double brin (DS) viral pour à la suite induire une réponse interféron de type I (IFN), et dans la région chromosomique 16p13, englobant un seul gène nommé CLEC16A dont la fonction est inconnue. Pour élucider le mécanisme de ces associations, nous avons entrepris des études distinctes pour évaluer le rôle fonctionnel d'un polymorphisme de IFIH1 associé au DT1 et de caractériser le rôle possible de CLEC16A dans l'immunité. Nous avons commencé par étudier le rôle d'un polymorphisme codant, Thr946Ala, du gène IFIH1 associé au DT1 et situé dans un bloc de déséquilibre de liaison (DL) qui comprend trois autres gènes. En raison de l'ampleur du DL dans la région ainsi que la possibilité d'une hétérogénéité génétique, le polymorphisme Thr946Ala IFIH1 pourrait être un marqueur pour un variant qui affecte l'expression du gène IFIH1 ou des autres gènes dans le bloc : GCA, KCNH7 et FAP. Lorsque nous avons testé cette hypothèse, nous n'avons observé aucun effet significatif sur la transcription au niveau du locus IFIH1 dans les tissus les plus pertinents pour le DT1. Nous indiquons également que les allèles protéiniques du polymorphisme d'un seul nucléotide (SNP) Thr946Ala n'ont pas d'effets significatifs sur les niveaux l'IFN-α sécrété suite à une stimulation par le poly I:C, un composé imitant l'ARN double brin. Pris ensemble, ces deux études suggèrent que les mécanismes de l'association observée pour le SNP Thr946Ala restent à déterminer, mais n'impliquent pas la modulation de l'ARNm ou la réponse d'IFN-α via le poly I:C. Pour ce dernier, un échantillonnage plus grand serait nécessaire afin de confirmer cette hypothèse en raison de la grande variabilité observée dans la réponse IFN. Notre dernière étude portait sur la caractérisation de la protéine CLEC16A dont l'expression préférentielle par deux types de cellules présentatrice d'antigènes, suggère un rôle potentiel dans l'immunité. Nous avons donc émis l'hypothèse que CLEC16A pourrait être impliqué dans la co-stimulation et l'activation des lymphocytes T et avons évalué celle-ci dans un modèle indépendant d'un antigène. Nous avons constaté que CLEC16A ne participe pas dans la voie de la co-stimulation, comme en témoigne par l'absence d'effets sur l'activation et la prolifération des lymphocytes T lors de la déplétion de CLEC16A. Nous montrons également que la localisation subcellulaire de CLEC16A est dans le réticulum endoplasmique rugueux (RE). Nos résultats mettent en évidence la difficulté qu'est de faire la transition à partir d'associations génétiques avec le DT1 vers des études fonctionnelles, qui sont essentielles pour pouvoir faire le pont entre la prédisposition génétique et les mécanismes biologiques qui sous-tendent le dysfonctionnement immunitaire associé au DT1. Toutes les hypothèses devront être examinées et écartées une par une jusqu'à ce que le mécanisme réel soit découvert.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116897 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Zouk, Hana |
| Contributors | Constantin Polychronakos (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Human Genetics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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