Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) assurent une production constante des cellules
sanguines tout au long de la vie, mais sont vulnérables à l’acquisition de mutations pouvant
mener à une transformation maligne. Les mutations qui confèrent un avantage de croissance
entraîneront une prolifération clonale. L’étude de la clonalité est centrale à la compréhension
de ces phénomènes. Historiquement, l’analyse de la clonalité a été possible grâce au principe
de l’inactivation du chromosome X (ICX) chez les femmes qui entraîne la création de deux
populations cellulaires, celle avec le X-paternel actif et celle avec le X-maternel actif. Une
déviation (biais) de la proportion théorique de 1 :1 entre ces deux populations peut supposer
une dominance clonale.
Nous avons démontré un biais significatif de l’ICX chez les femmes avec l’âge. Ce
phénomène peut être expliqué par plusieurs causes dont la sélection hémizygote (un des deux
X possède des allèles plus forts que l’autre) et l’acquisition de mutations dans une CSH.
Nous posons l’hypothèse que ces deux phénomènes coexistent et peuvent être distingués par
une approche génomique.
Nous avons recruté une cohorte de 2996 femmes canadiennes-françaises âgées entre 37 et
101 ans composée de 2172 individus issus de 321 familles et de 824 individus non
apparentés. Deux tissus biologiques ont été recueillis : le sang périphérique (PMN,
monocytes, lymphocytes T, lymphocytes B) et des cellules buccales. Le ratio de l’ICX a été
déterminé par la méthode HUMARA, l’analyse de gènes associés à l’hématopoïèse clonale
(19 gènes) a été faite par la méthode de séquençage NGS, et la cohorte a été génotypée à
700 625 loci polymorphiques de l’ADN (SNP). Des analyses bioinformatiques ont été
- iv -
appliquées pour étudier la contribution génétique au biais de l’ICX. Nous démontrons que :
(i) le biais de l’ICX est plus prévalent dans les cellules sanguines par rapport aux cellules
épithéliales et maximal dans les cellules myéloïdes; (ii) le biais augmente avec l’âge
seulement dans les cellules sanguines et que cette influence est plus marquée pour les
neutrophiles; (iii) la concordance du biais est très importante pour les différents types
cellulaires sanguins, suggérant un mécanisme opérant au niveau de la CSH ; (iv) il y a une
composante héréditaire liée au biais de l’ICX; (v) la présence de mutations acquises (TET2,
DNMT3A, etc.) explique seulement une partie du biais ; (vi) à l’aide d’analyses par liaison
génétique la présence d’une région sur le chromosome X à Xq21 (LOD score 4.9) qui est
associée au biais des lymphocytes T et une autre sur le chromosome 1 à 1q21 (LOD score
6) qui est associée au biais des neutrophiles.
Nous avons départagé la contribution liée à l’acquisition de mutations somatiques et identifié
pour la première fois des régions liées à une prédisposition génétique. Nos travaux se
poursuivront d’une part par l’analyse de gènes candidats dans les régions identifiées, et
d’autre part nous tenterons d’identifier les cibles génétiques qui confèrent un potentiel de
transformation maligne en utilisant une approche basée sur l’analyse du méthylome, de
l’hydroxyméthylome et du transcriptome que nous venons de valider.
Notre étude démontre la complexité de l’adaptation de l’hématopoïèse au vieillissement et
ouvre des portes sur l’identification de facteurs prédisposant aux cancers hématologiques. / Hematopoietic stem cells (HSC) ensure a constant lifelong production of blood cells, but are
vulnerable to acquisition of mutations, which may lead to malignant transformation.
Mutations that confer a growth advantage will lead to clonal derivation of cells. The study
of clonality is central to the understanding of hematopoiesis adaptation to aging. Historically,
the first clonality assays were based on the principle of X-chromosome inactivation (XCI)
in women. Women are mosaics with half the cells with the paternal X active and the other
half with the maternal one. A skewing from the theoretical 1:1 ratio between these two
populations of cells could infer clonal derivation of cells.
More than 20 years ago, our team demonstrated, through analysis of (XCI) in women, that
skewing increases with age. This intriguing phenomenon can be explained by several
etiology including hemizygous selection (one of the 2 Xs has stronger alleles) or the
acquisition of mutations giving a growth advantage. The first etiology is genetically
predetermined and the second, acquired in somatic cells of bone marrow. We hypothesize
that these two phenomena coexist and can be distinguished with a genomic approach.
To test our hypothesis, we investigated skewing in a cohort of 2996 French-Canadian women
aged 37 to 101 comprised of 2172 related individuals from 321 families and 824 unrelated
individuals. We analyzed XCI ratios at the HUMARA locus in epithelial cells, neutrophils,
T-cells, monocytes, B-lymphocytes. We genotyped the cohort for clonal hematopoiesis and
looked for germline heritable components by genome wide association studies and linkage
analyses. We document that skewing was more prevalent in blood cells than in epithelial
cells, and maximal in myeloid cells. Skewing increases with age only in blood cells. Intra-
vi -
individual correlation of skewing blood cell types was strongly correlated, suggesting
selection influences operating at the HSC. Sibship analyses demonstrated heritability which
was strongest when parental origin of skewing was taken into account. Clonal hematopoiesis
accounted only for a small proportion of the skewing trait but its importance increased in the
very old. Linkage analysis identified a region at Xq21 for skewing occurring in T-cells (LOD
score 4.9) suggesting a hemizygous cell selection influence. We also identified a region at
1q21 for skewing in neutrophils (LOD score 6) suggesting a gene-gene interaction with Xlinked
genes.
We have demonstrated that age-associated skewing is a complex trait caused in part by
acquired mutations and genetic predisposition variants. We will pursue our investigation
using a candidate gene approach in the two identified regions and will try to identify genetic
targets of oncogenic potential by a method based on analysis of the methylome,
hydroxymethylome and transcriptome that was have validated in this cohort.
This thesis demonstrates the complexity of the adaptation mechanisms of hematopoiesis to
aging and set the stage to identification of factors predisposing to hematological cancers.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/28336 |
| Date | 04 1900 |
| Creators | Ayachi, Sami |
| Contributors | Busque, Lambert |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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