Improved multiple-locus variable-number tandem-repeat assay for Staphylococcus aureus genotyping, providing a highly informative technique together with strong phylogenetic value.

We describe an improved multiple-locus variable-number tandem-repeat (VNTR) analysis (MLVA) scheme for genotyping Staphylococcus aureus. We compare its performance to those of multilocus sequence typing (MLST) and spa typing in a survey of 309 strains. This collection includes 87 epidemic methicillin-resistant S. aureus (MRSA) strains of the Harmony collection, 75 clinical strains representing the major MLST clonal complexes (CCs) (50 methicillin-sensitive S. aureus [MSSA] and 25 MRSA), 135 nasal carriage strains (133 MSSA and 2 MRSA), and 13 published S. aureus genome sequences. The results show excellent concordance between the techniques' results and demonstrate that the discriminatory power of MLVA is higher than those of both MLST and spa typing. Two hundred forty-two genotypes are discriminated with 14 VNTR loci (diversity index, 0.9965; 95% confidence interval, 0.9947 to 0.9984). Using a cutoff value of 45%, 21 clusters are observed, corresponding to the CCs previously defined by MLST. The variability of the different tandem repeats allows epidemiological studies, as well as follow-up of the evolution of CCs and the identification of potential ancestors. The 14 loci can conveniently be analyzed in two steps, based upon a first-line simplified assay comprising a subset of 10 loci (panel 1) and a second subset of 4 loci (panel 2) that provides higher resolution when needed. In conclusion, the MLVA scheme proposed here, in combination with available on-line genotyping databases (including http://mlva.u-psud.fr/), multiplexing, and automatic sizing, can provide a basis for almost-real-time large-scale population monitoring of S. aureus.

Copy number variation modifies expression profiles over developmental time

Abstract : A preliminary understanding of the phenotypic effect of copy number variation (CNV) of DNA segments is emerging. These rearrangements were shown to influence, in a somewhat dose-dependent manner, the expression of genes mapping within them. They were also shown to modify the expression of genes located on their Hanks, sometimes at great distance. Here, we demonstrate by monitoring these effects at multiple life stages, that these controls over expression are effective throughout mouse development. Similarly, we observe that the more specific spatial expression patterns of CNV genes are maintained through life. However, 'we find that some brain- expressed genes mapping within CNVS appear to be under compensatory loops only at specific time-points, indicating that the effect of CNVS on these genes is modulated during development. Notably, we also observe that CNV genes are significantly enriched within transcripts that show variable time-course expression between strains. Thus, modifying the copy number of a gene may potentially alter not only its expression level, but its timing of expression as well. Résume : Nous commençons à comprendre les effets phénotypiques liés aux séquences d'ADN qui changent de nombre de copies d'un individu a l'autre. Des travaux précédents ont montré que ces variante de nombre de copies (CNVS) avaient une influence sur l'expression non seulement des gènes se trouvant dans le réarrangement, mais aussi sur ceux se trouvant à une certaine distance. Le présent travail étudie ces effets à différents stades du développement de la souris allant d'un embryon de deux semaines à la souris adulte. Nous avons observé que certains gènes exprimés dans le cerveau semblent soumis à un contrôle plus strict a certaines étapes du développement suggèrent que l'effet des CNVs est modulé différemment au cours de la vie. Notre travail sur trois souches différentes de souris a permis de montrer que les gènes ayant un profil d'expression différent dans le temps entre souches sont enrichis en gènes se trouvant dans des CNVs. Ceci nous amène à penser que les CNVs ont, non seulement une influence sur le niveau d'expression des gènes, mais aussi sur les moments durant lesquels ils seront exprimés. Résumé pour un large public : De nombreuses maladies sont dues soit a un gain (on parle alors de duplication) soit à une perte de matériel génétique (il s'agit dune délétion). Bien que les recherches visant à identifier les mécanismes moléculaires liés à ces réarrangements de notre génome progressent continuellement, la plupart des causes des maladies génétiques restent à élucider. Certaines parties de notre génome sont présentes en un nombre de copies qui diffère d'un individu à l'autre sans pour autant provoquer une ou des maladies. Ces segments d'ADN qui varient en nombre sont appelés Copy Number Variant (CNVs). Ils couvrent environ 12% de notre matériel génétique. Des études menées sur différents modèles animaux ont montré que les CNVs avaient une influence aussi bien sur les gènes qui sont a l'intérieur des CNVs que sur ceux qui sont dans leur voisinage. Ce travail étudie l'effet des CNVs à travers différents stades du développement de la souris. Nous avons démontré que les segments d'ADN qui varient en nombre de copies ont des effets variables selon le stade auxquels ils sont mesurés. Ainsi, les CNVs ont non seulement un impact sur l'expression des gènes présents dans ces régions et dans leur voisinage, mais influencent également leurs profils d'expression au cours du temps.

SCRIB and PUF60 Are Primary Drivers of the Multisystemic Phenotypes of the 8q24.3 Copy-Number Variant.

Copy-number variants (CNVs) represent a significant interpretative challenge, given that each CNV typically affects the dosage of multiple genes. Here we report on five individuals with coloboma, microcephaly, developmental delay, short stature, and craniofacial, cardiac, and renal defects who harbor overlapping microdeletions on 8q24.3. Fine mapping localized a commonly deleted 78 kb region that contains three genes: SCRIB, NRBP2, and PUF60. In vivo dissection of the CNV showed discrete contributions of the planar cell polarity effector SCRIB and the splicing factor PUF60 to the syndromic phenotype, and the combinatorial suppression of both genes exacerbated some, but not all, phenotypic components. Consistent with these findings, we identified an individual with microcephaly, short stature, intellectual disability, and heart defects with a de novo c.505C>T variant leading to a p.His169Tyr change in PUF60. Functional testing of this allele in vivo and in vitro showed that the mutation perturbs the relative dosage of two PUF60 isoforms and, subsequently, the splicing efficiency of downstream PUF60 targets. These data inform the functions of two genes not associated previously with human genetic disease and demonstrate how CNVs can exhibit complex genetic architecture, with the phenotype being the amalgam of both discrete dosage dysfunction of single transcripts and also of binary genetic interactions.

Information sharing and social network dynamics : a coevolutionary approach

The capacity to interact socially and share information underlies the success of many animal species, humans included. Researchers of many fields have emphasized the evo¬lutionary significance of how patterns of connections between individuals, or the social networks, and learning abilities affect the information obtained by animal societies. To date, studies have focused on the dynamics either of social networks, or of the spread of information. The present work aims to study them together. We make use of mathematical and computational models to study the dynamics of networks, where social learning and information sharing affect the structure of the population the individuals belong to. The number and strength of the relationships between individuals, in turn, impact the accessibility and the diffusion of the shared information. Moreover, we inves¬tigate how different strategies in the evaluation and choice of interacting partners impact the processes of knowledge acquisition and social structure rearrangement. First, we look at how different evaluations of social interactions affect the availability of the information and the network topology. We compare a first case, where individuals evaluate social exchanges by the amount of information that can be shared by the partner, with a second case, where they evaluate interactions by considering their partners' social status. We show that, even if both strategies take into account the knowledge endowments of the partners, they have very different effects on the system. In particular, we find that the first case generally enables individuals to accumulate higher amounts of information, thanks to the more efficient patterns of social connections they are able to build. Then, we study the effects that homophily, or the tendency to interact with similar partners, has on knowledge accumulation and social structure. We compare the case where individuals who know the same information are more likely to learn socially from each other, to the opposite case, where individuals who know different information are instead more likely to learn socially from each other. We find that it is not trivial to claim which strategy is better than the other. Depending on the possibility of forgetting information, the way new social partners can be chosen, and the population size, we delineate the conditions for which each strategy allows accumulating more information, or in a faster way For these conditions, we also discuss the topological characteristics of the resulting social structure, relating them to the information dynamics outcome. In conclusion, this work paves the road for modeling the joint dynamics of the spread of information among individuals and their social interactions. It also provides a formal framework to study jointly the effects of different strategies in the choice of partners on social structure, and how they favor the accumulation of knowledge in the population. - La capacité d'interagir socialement et de partager des informations est à la base de la réussite de nombreuses espèces animales, y compris les humains. Les chercheurs de nombreux domaines ont souligné l'importance évolutive de la façon dont les modes de connexions entre individus, ou réseaux sociaux et les capacités d'apprentissage affectent les informations obtenues par les sociétés animales. À ce jour, les études se sont concentrées sur la dynamique soit des réseaux sociaux, soit de la diffusion de l'information. Le présent travail a pour but de les étudier ensemble. Nous utilisons des modèles mathématiques et informatiques pour étudier la dynamique des réseaux, où l'apprentissage social et le partage d'information affectent la structure de la population à laquelle les individus appartiennent. Le nombre et la solidité des relations entre les individus ont à leurs tours un impact sur l'accessibilité et la diffusion de l'informa¬tion partagée. Par ailleurs, nous étudions comment les différentes stratégies d'évaluation et de choix des partenaires d'interaction ont une incidence sur les processus d'acquisition des connaissances ainsi que le réarrangement de la structure sociale. Tout d'abord, nous examinons comment des évaluations différentes des interactions sociales influent sur la disponibilité de l'information ainsi que sur la topologie du réseau. Nous comparons un premier cas, où les individus évaluent les échanges sociaux par la quantité d'information qui peut être partagée par le partenaire, avec un second cas, où ils évaluent les interactions en tenant compte du statut social de leurs partenaires. Nous montrons que, même si les deux stratégies prennent en compte le montant de connaissances des partenaires, elles ont des effets très différents sur le système. En particulier, nous constatons que le premier cas permet généralement aux individus d'accumuler de plus grandes quantités d'information, grâce à des modèles de connexions sociales plus efficaces qu'ils sont capables de construire. Ensuite, nous étudions les effets que l'homophilie, ou la tendance à interagir avec des partenaires similaires, a sur l'accumulation des connaissances et la structure sociale. Nous comparons le cas où des personnes qui connaissent les mêmes informations sont plus sus¬ceptibles d'apprendre socialement l'une de l'autre, au cas où les individus qui connaissent des informations différentes sont au contraire plus susceptibles d'apprendre socialement l'un de l'autre. Nous constatons qu'il n'est pas trivial de déterminer quelle stratégie est meilleure que l'autre. En fonction de la possibilité d'oublier l'information, la façon dont les nouveaux partenaires sociaux peuvent être choisis, et la taille de la population, nous déterminons les conditions pour lesquelles chaque stratégie permet d'accumuler plus d'in¬formations, ou d'une manière plus rapide. Pour ces conditions, nous discutons également les caractéristiques topologiques de la structure sociale qui en résulte, les reliant au résultat de la dynamique de l'information. En conclusion, ce travail ouvre la route pour la modélisation de la dynamique conjointe de la diffusion de l'information entre les individus et leurs interactions sociales. Il fournit également un cadre formel pour étudier conjointement les effets de différentes stratégies de choix des partenaires sur la structure sociale et comment elles favorisent l'accumulation de connaissances dans la population.

Exposure to radio-frequency electromagnetic fields from broadcast transmitters and risk of childhood cancer: a census-based cohort study.

We investigated the association between exposure to radio-frequency electromagnetic fields (RF-EMFs) from broadcast transmitters and childhood cancer. First, we conducted a time-to-event analysis including children under age 16 years living in Switzerland on December 5, 2000. Follow-up lasted until December 31, 2008. Second, all children living in Switzerland for some time between 1985 and 2008 were included in an incidence density cohort. RF-EMF exposure from broadcast transmitters was modeled. Based on 997 cancer cases, adjusted hazard ratios in the time-to-event analysis for the highest exposure category (>0.2 V/m) as compared with the reference category (<0.05 V/m) were 1.03 (95% confidence interval (CI): 0.74, 1.43) for all cancers, 0.55 (95% CI: 0.26, 1.19) for childhood leukemia, and 1.68 (95% CI: 0.98, 2.91) for childhood central nervous system (CNS) tumors. Results of the incidence density analysis, based on 4,246 cancer cases, were similar for all types of cancer and leukemia but did not indicate a CNS tumor risk (incidence rate ratio = 1.03, 95% CI: 0.73, 1.46). This large census-based cohort study did not suggest an association between predicted RF-EMF exposure from broadcasting and childhood leukemia. Results for CNS tumors were less consistent, but the most comprehensive analysis did not suggest an association.

A novel approach to reducing number of sensing units for wearable gait analysis systems.

Gait analysis methods to estimate spatiotemporal measures, based on two, three or four gyroscopes attached on lower limbs have been discussed in the literature. The most common approach to reduce the number of sensing units is to simplify the underlying biomechanical gait model. In this study, we propose a novel method based on prediction of movements of thighs from movements of shanks. Datasets from three previous studies were used. Data from the first study (ten healthy subjects and ten with Parkinson's disease) were used to develop and calibrate a system with only two gyroscopes attached on shanks. Data from two other studies (36 subjects with hip replacement, seven subjects with coxarthrosis, and eight control subjects) were used for comparison with the other methods and for assessment of error compared to a motion capture system. Results show that the error of estimation of stride length compared to motion capture with the system with four gyroscopes and our new method based on two gyroscopes was close ( -0.8 ±6.6 versus 3.8 ±6.6 cm). An alternative with three sensing units did not show better results (error: -0.2 ±8.4 cm). Finally, a fourth that also used two units but with a simpler gait model had the highest bias compared to the reference (error: -25.6 ±7.6 cm). We concluded that it is feasible to estimate movements of thighs from movements of shanks to reduce number of needed sensing units from 4 to 2 in context of ambulatory gait analysis.

Minimal information about T cell assays: the process of reaching the community of T cell immunologists in cancer and beyond.

Many assays to evaluate the nature, breadth, and quality of antigen-specific T cell responses are currently applied in human medicine. In most cases, assay-related protocols are developed on an individual laboratory basis, resulting in a large number of different protocols being applied worldwide. Together with the inherent complexity of cellular assays, this leads to unnecessary limitations in the ability to compare results generated across institutions. Over the past few years a number of critical assay parameters have been identified which influence test performance irrespective of protocol, material, and reagents used. Describing these critical factors as an integral part of any published report will both facilitate the comparison of data generated across institutions and lead to improvements in the assays themselves. To this end, the Minimal Information About T Cell Assays (MIATA) project was initiated. The objective of MIATA is to achieve a broad consensus on which T cell assay parameters should be reported in scientific publications and to propose a mechanism for reporting these in a systematic manner. To add maximum value for the scientific community, a step-wise, open, and field-spanning approach has been taken to achieve technical precision, user-friendliness, adequate incorporation of concerns, and high acceptance among peers. Here, we describe the past, present, and future perspectives of the MIATA project. We suggest that the approach taken can be generically applied to projects in which a broad consensus has to be reached among scientists working in fragmented fields, such as immunology. An additional objective of this undertaking is to engage the broader scientific community to comment on MIATA and to become an active participant in the project.

Copy number variants, diseases and gene expression.

Copy number variation (CNV) has recently gained considerable interest as a source of genetic variation likely to play a role in phenotypic diversity and evolution. Much effort has been put into the identification and mapping of regions that vary in copy number among seemingly normal individuals in humans and a number of model organisms, using bioinformatics or hybridization-based methods. These have allowed uncovering associations between copy number changes and complex diseases in whole-genome association studies, as well as identify new genomic disorders. At the genome-wide scale, however, the functional impact of CNV remains poorly studied. Here we review the current catalogs of CNVs, their association with diseases and how they link genotype and phenotype. We describe initial evidence which revealed that genes in CNV regions are expressed at lower and more variable levels than genes mapping elsewhere, and also that CNV not only affects the expression of genes varying in copy number, but also have a global influence on the transcriptome. Further studies are warranted for complete cataloguing and fine mapping of CNVs, as well as to elucidate the different mechanisms by which they influence gene expression.

Active deformation fields: dense deformation field estimation for atlas-based segmentation using the active contour framework.

This paper presents a new and original variational framework for atlas-based segmentation. The proposed framework integrates both the active contour framework, and the dense deformation fields of optical flow framework. This framework is quite general and encompasses many of the state-of-the-art atlas-based segmentation methods. It also allows to perform the registration of atlas and target images based on only selected structures of interest. The versatility and potentiality of the proposed framework are demonstrated by presenting three diverse applications: In the first application, we show how the proposed framework can be used to simulate the growth of inconsistent structures like a tumor in an atlas. In the second application, we estimate the position of nonvisible brain structures based on the surrounding structures and validate the results by comparing with other methods. In the final application, we present the segmentation of lymph nodes in the Head and Neck CT images, and demonstrate how multiple registration forces can be used in this framework in an hierarchical manner.

Industrial nanoparticle application : representative survey among Swiss companies shows low usage and basic protection means

Manufactured nanoparticles are introduced into industrial processes, but they are suspected to cause similar negative health effects as ambient particles. The poor knowledge about the scale of this introduction did not allow global risk analysis so far. In 2006 a targeted telephone survey among Swiss companies (1) showed the usage of nanoparticles in a few selected companies but did not provide data to extrapolate on the totality of the Swiss workforce. To gain this kind of information a layered representative questionnaire survey among 1'626 Swiss companies was conducted in 2007. Data was collected about the number of potentially exposed persons in the companies and their protection strategy. The response rate was 58.3%. An expected number of 586 companies (95%−confidence interval 145 to 1'027) was shown by this study to use nanoparticles in Switzerland. Estimated 1'309 (1'073 to 1'545) workers do their job in the same room as a nanoparticle application. Personal protection was shown to be the predominant type of protection means. Companies starting productions with nanomaterials need to consider incorporating protection measures into the plans. This will not only benefit the workers' health, but will also likely increase the competitiveness of the companies. Technical and organisational protection means are not only more cost−effective on the long term, but are also easier to control. Guidelines may have to be designed specifically for different industrial applications, including fields outside nanotechnology, and adapted to all sizes of companies.

Uncovering the genetic basis of adaptive change: on the intersection of landscape genomics and theoretical population genetics

A workshop recently held at the Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL, Switzerland) was dedicated to understanding the genetic basis of adaptive change, taking stock of the different approaches developed in theoretical population genetics and landscape genomics and bringing together knowledge accumulated in both research fields. Indeed, an important challenge in theoretical population genetics is to incorporate effects of demographic history and population structure. But important design problems (e.g. focus on populations as units, focus on hard selective sweeps, no hypothesis-based framework in the design of the statistical tests) reduce their capability of detecting adaptive genetic variation. In parallel, landscape genomics offers a solution to several of these problems and provides a number of advantages (e.g. fast computation, landscape heterogeneity integration). But the approach makes several implicit assumptions that should be carefully considered (e.g. selection has had enough time to create a functional relationship between the allele distribution and the environmental variable, or this functional relationship is assumed to be constant). To address the respective strengths and weaknesses mentioned above, the workshop brought together a panel of experts from both disciplines to present their work and discuss the relevance of combining these approaches, possibly resulting in a joint software solution in the future.

Computational and statistical analysis of copy number variants in normal and cancer genomes

AbstractAlthough the genomes from any two human individuals are more than 99.99% identical at the sequence level, some structural variation can be observed. Differences between genomes include single nucleotide polymorphism (SNP), inversion and copy number changes (gain or loss of DNA). The latter can range from submicroscopic events (CNVs, at least 1kb in size) to complete chromosomal aneuploidies. Small copy number variations have often no (lethal) consequences to the cell, but a few were associated to disease susceptibility and phenotypic variations. Larger re-arrangements (i.e. complete chromosome gain) are frequently associated with more severe consequences on health such as genomic disorders and cancer. High-throughput technologies like DNA microarrays enable the detection of CNVs in a genome-wide fashion. Since the initial catalogue of CNVs in the human genome in 2006, there has been tremendous interest in CNVs both in the context of population and medical genetics. Understanding CNV patterns within and between human populations is essential to elucidate their possible contribution to disease. But genome analysis is a challenging task; the technology evolves rapidly creating needs for novel, efficient and robust analytical tools which need to be compared with existing ones. Also, while the link between CNV and disease has been established, the relative CNV contribution is not fully understood and the predisposition to disease from CNVs of the general population has not been yet investigated.During my PhD thesis, I worked on several aspects related to CNVs. As l will report in chapter 3, ! was interested in computational methods to detect CNVs from the general population. I had access to the CoLaus dataset, a population-based study with more than 6,000 participants from the Lausanne area. All these individuals were analysed on SNP arrays and extensive clinical information were available. My work explored existing CNV detection methods and I developed a variety of metrics to compare their performance. Since these methods were not producing entirely satisfactory results, I implemented my own method which outperformed two existing methods. I also devised strategies to combine CNVs from different individuals into CNV regions.I was also interested in the clinical impact of CNVs in common disease (chapter 4). Through an international collaboration led by the Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) and the Imperial College London I was involved as a main data analyst in the investigation of a rare deletion at chromosome 16p11 detected in obese patients. Specifically, we compared 8,456 obese patients and 11,856 individuals from the general population and we found that the deletion was accounting for 0.7% of the morbid obesity cases and was absent in healthy non- obese controls. This highlights the importance of rare variants with strong impact and provides new insights in the design of clinical studies to identify the missing heritability in common disease.Furthermore, I was interested in the detection of somatic copy number alterations (SCNA) and their consequences in cancer (chapter 5). This project was a collaboration initiated by the Ludwig Institute for Cancer Research and involved other groups from the Swiss Institute of Bioinformatics, the CHUV and Universities of Lausanne and Geneva. The focus of my work was to identify genes with altered expression levels within somatic copy number alterations (SCNA) in seven metastatic melanoma ceil lines, using CGH and SNP arrays, RNA-seq, and karyotyping. Very few SCNA genes were shared by even two melanoma samples making it difficult to draw any conclusions at the individual gene level. To overcome this limitation, I used a network-guided analysis to determine whether any pathways, defined by amplified or deleted genes, were common among the samples. Six of the melanoma samples were potentially altered in four pathways and five samples harboured copy-number and expression changes in components of six pathways. In total, this approach identified 28 pathways. Validation with two external, large melanoma datasets confirmed all but three of the detected pathways and demonstrated the utility of network-guided approaches for both large and small datasets analysis.RésuméBien que le génome de deux individus soit similaire à plus de 99.99%, des différences de structure peuvent être observées. Ces différences incluent les polymorphismes simples de nucléotides, les inversions et les changements en nombre de copies (gain ou perte d'ADN). Ces derniers varient de petits événements dits sous-microscopiques (moins de 1kb en taille), appelés CNVs (copy number variants) jusqu'à des événements plus large pouvant affecter des chromosomes entiers. Les petites variations sont généralement sans conséquence pour la cellule, toutefois certaines ont été impliquées dans la prédisposition à certaines maladies, et à des variations phénotypiques dans la population générale. Les réarrangements plus grands (par exemple, une copie additionnelle d'un chromosome appelée communément trisomie) ont des répercutions plus grave pour la santé, comme par exemple dans certains syndromes génomiques et dans le cancer. Les technologies à haut-débit telle les puces à ADN permettent la détection de CNVs à l'échelle du génome humain. La cartographie en 2006 des CNV du génome humain, a suscité un fort intérêt en génétique des populations et en génétique médicale. La détection de différences au sein et entre plusieurs populations est un élément clef pour élucider la contribution possible des CNVs dans les maladies. Toutefois l'analyse du génome reste une tâche difficile, la technologie évolue très rapidement créant de nouveaux besoins pour le développement d'outils, l'amélioration des précédents, et la comparaison des différentes méthodes. De plus, si le lien entre CNV et maladie a été établit, leur contribution précise n'est pas encore comprise. De même que les études sur la prédisposition aux maladies par des CNVs détectés dans la population générale n'ont pas encore été réalisées.Pendant mon doctorat, je me suis concentré sur trois axes principaux ayant attrait aux CNV. Dans le chapitre 3, je détaille mes travaux sur les méthodes d'analyses des puces à ADN. J'ai eu accès aux données du projet CoLaus, une étude de la population de Lausanne. Dans cette étude, le génome de plus de 6000 individus a été analysé avec des puces SNP et de nombreuses informations cliniques ont été récoltées. Pendant mes travaux, j'ai utilisé et comparé plusieurs méthodes de détection des CNVs. Les résultats n'étant pas complètement satisfaisant, j'ai implémenté ma propre méthode qui donne de meilleures performances que deux des trois autres méthodes utilisées. Je me suis aussi intéressé aux stratégies pour combiner les CNVs de différents individus en régions.Je me suis aussi intéressé à l'impact clinique des CNVs dans le cas des maladies génétiques communes (chapitre 4). Ce projet fut possible grâce à une étroite collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) et l'Impérial College à Londres. Dans ce projet, j'ai été l'un des analystes principaux et j'ai travaillé sur l'impact clinique d'une délétion rare du chromosome 16p11 présente chez des patients atteints d'obésité. Dans cette collaboration multidisciplinaire, nous avons comparés 8'456 patients atteint d'obésité et 11 '856 individus de la population générale. Nous avons trouvés que la délétion était impliquée dans 0.7% des cas d'obésité morbide et était absente chez les contrôles sains (non-atteint d'obésité). Notre étude illustre l'importance des CNVs rares qui peuvent avoir un impact clinique très important. De plus, ceci permet d'envisager une alternative aux études d'associations pour améliorer notre compréhension de l'étiologie des maladies génétiques communes.Egalement, j'ai travaillé sur la détection d'altérations somatiques en nombres de copies (SCNA) et de leurs conséquences pour le cancer (chapitre 5). Ce projet fut une collaboration initiée par l'Institut Ludwig de Recherche contre le Cancer et impliquant l'Institut Suisse de Bioinformatique, le CHUV et les Universités de Lausanne et Genève. Je me suis concentré sur l'identification de gènes affectés par des SCNAs et avec une sur- ou sous-expression dans des lignées cellulaires dérivées de mélanomes métastatiques. Les données utilisées ont été générées par des puces ADN (CGH et SNP) et du séquençage à haut débit du transcriptome. Mes recherches ont montrées que peu de gènes sont récurrents entre les mélanomes, ce qui rend difficile l'interprétation des résultats. Pour contourner ces limitations, j'ai utilisé une analyse de réseaux pour définir si des réseaux de signalisations enrichis en gènes amplifiés ou perdus, étaient communs aux différents échantillons. En fait, parmi les 28 réseaux détectés, quatre réseaux sont potentiellement dérégulés chez six mélanomes, et six réseaux supplémentaires sont affectés chez cinq mélanomes. La validation de ces résultats avec deux larges jeux de données publiques, a confirmée tous ces réseaux sauf trois. Ceci démontre l'utilité de cette approche pour l'analyse de petits et de larges jeux de données.Résumé grand publicL'avènement de la biologie moléculaire, en particulier ces dix dernières années, a révolutionné la recherche en génétique médicale. Grâce à la disponibilité du génome humain de référence dès 2001, de nouvelles technologies telles que les puces à ADN sont apparues et ont permis d'étudier le génome dans son ensemble avec une résolution dite sous-microscopique jusque-là impossible par les techniques traditionnelles de cytogénétique. Un des exemples les plus importants est l'étude des variations structurales du génome, en particulier l'étude du nombre de copies des gènes. Il était établi dès 1959 avec l'identification de la trisomie 21 par le professeur Jérôme Lejeune que le gain d'un chromosome supplémentaire était à l'origine de syndrome génétique avec des répercussions graves pour la santé du patient. Ces observations ont également été réalisées en oncologie sur les cellules cancéreuses qui accumulent fréquemment des aberrations en nombre de copies (telles que la perte ou le gain d'un ou plusieurs chromosomes). Dès 2004, plusieurs groupes de recherches ont répertorié des changements en nombre de copies dans des individus provenant de la population générale (c'est-à-dire sans symptômes cliniques visibles). En 2006, le Dr. Richard Redon a établi la première carte de variation en nombre de copies dans la population générale. Ces découvertes ont démontrées que les variations dans le génome était fréquentes et que la plupart d'entre elles étaient bénignes, c'est-à-dire sans conséquence clinique pour la santé de l'individu. Ceci a suscité un très grand intérêt pour comprendre les variations naturelles entre individus mais aussi pour mieux appréhender la prédisposition génétique à certaines maladies.Lors de ma thèse, j'ai développé de nouveaux outils informatiques pour l'analyse de puces à ADN dans le but de cartographier ces variations à l'échelle génomique. J'ai utilisé ces outils pour établir les variations dans la population suisse et je me suis consacré par la suite à l'étude de facteurs pouvant expliquer la prédisposition aux maladies telles que l'obésité. Cette étude en collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois a permis l'identification d'une délétion sur le chromosome 16 expliquant 0.7% des cas d'obésité morbide. Cette étude a plusieurs répercussions. Tout d'abord elle permet d'effectuer le diagnostique chez les enfants à naître afin de déterminer leur prédisposition à l'obésité. Ensuite ce locus implique une vingtaine de gènes. Ceci permet de formuler de nouvelles hypothèses de travail et d'orienter la recherche afin d'améliorer notre compréhension de la maladie et l'espoir de découvrir un nouveau traitement Enfin notre étude fournit une alternative aux études d'association génétique qui n'ont eu jusqu'à présent qu'un succès mitigé.Dans la dernière partie de ma thèse, je me suis intéressé à l'analyse des aberrations en nombre de copies dans le cancer. Mon choix s'est porté sur l'étude de mélanomes, impliqués dans le cancer de la peau. Le mélanome est une tumeur très agressive, elle est responsable de 80% des décès des cancers de la peau et est souvent résistante aux traitements utilisés en oncologie (chimiothérapie, radiothérapie). Dans le cadre d'une collaboration entre l'Institut Ludwig de Recherche contre le Cancer, l'Institut Suisse de Bioinformatique, le CHUV et les universités de Lausanne et Genève, nous avons séquencés l'exome (les gènes) et le transcriptome (l'expression des gènes) de sept mélanomes métastatiques, effectués des analyses du nombre de copies par des puces à ADN et des caryotypes. Mes travaux ont permis le développement de nouvelles méthodes d'analyses adaptées au cancer, d'établir la liste des réseaux de signalisation cellulaire affectés de façon récurrente chez le mélanome et d'identifier deux cibles thérapeutiques potentielles jusqu'alors ignorées dans les cancers de la peau.