Exploration génétique de l'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne

L'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT, ectopie dans plus de 80 %) a une prévalence de 1 cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT est la conséquence d'une défaillance de la thyroïde embryonnaire à se différencier, à se maintenir ou à migrer vers sa localisation anatomique (partie antérieure du cou), qui aboutit à une absence totale de la thyroïde (athyréose) ou à une ectopie thyroïdienne (linguale ou sublinguale). Les HCDT sont principalement non-syndromiques (soit 98% des cas sont non-familiale), ont un taux de discordance de 92% chez les jumeaux monozygotes, et ont une prédominance féminine et ethnique (i.e., Caucasienne). La majorité des cas d’HCDT n’a pas de cause connue, mais est associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdie). Des mutations germinales dans les facteurs de transcription liés à la thyroïde (NKX2.1, FOXE1, PAX8, NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des patients atteints d’HCDT sporadiques et l’analyse de liaisons exclue ces gènes dans les rares familles multiplex avec HCDT. Nous supposons que le manque de transmission familiale claire d’HCDT peut résulter de la nécessité d’au moins deux « hits » génétiques différents dans des gènes importants pour le développement thyroïdien. Pour répondre au mieux nos questions de recherche, nous avons utilisé deux approches différentes: 1) une approche gène candidat, FOXE1, seul gène impliqué dans l’ectopie dans le modèle murin et 2) une approche en utilisant les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) afin de trouver des variants génétiques pouvant expliquer cette pathologie au sein d’une cohorte de patients avec HCDT. Pour la première approche, une étude cas-contrôles a été réalisée sur le promoteur de FOXE1. Il a récemment été découvert qu’une région du promoteur de FOXE1 est différentiellement méthylée au niveau de deux dinucléotides CpG consécutifs, définissant une zone cruciale de contrôle de l’expression de FOXE1. L’analyse d’association basée sur les haplotypes a révélé qu’un haplotype (Hap1: ACCCCCCdel1C) est associé avec le HCDT chez les Caucasiens (p = 5x10-03). Une réduction significative de l’activité luciférase est observée pour Hap1 (réduction de 68%, p<0.001) comparé au promoteur WT de FOXE1. Une réduction de 50% de l’expression de FOXE1 dans une lignée de cellules thyroïdienne humaine est suffisante pour réduire significativement la migration cellulaire (réduction de 55%, p<0.05). Un autre haplotype (Hap2: ACCCCCCC) est observé moins fréquemment chez les Afro-Américain comparés aux Caucasiens (p = 1.7x10-03) et Hap2 diminue l’activité luciférase (réduction de 26%, p<0.001). Deux haplotypes distincts sont trouvés fréquemment dans les contrôles Africains (Black-African descents). Le premier haplotype (Hap3: GTCCCAAC) est fréquent (30.2%) chez les contrôles Afro-Américains comparés aux contrôles Caucasiens (6.3%; p = 2.59 x 10-9) tandis que le second haplotype (Hap4: GTCCGCAC) est trouvé exclusivement chez les contrôles Afro-Américains (9.4%) et est absent chez les contrôles Caucasiens (P = 2.59 x 10-6). Pour la deuxième approche, le séquençage de l’exome de l’ADN leucocytaire entre les jumeaux MZ discordants n’a révélé aucune différence. D'où l'intérêt du projet de séquençage de l’ADN et l’ARN de thyroïdes ectopiques et orthotopiques dans lesquelles de l'expression monoallélique aléatoire dans a été observée, ce qui pourrait expliquer comment une mutation monoallélique peut avoir des conséquences pathogéniques. Finalement, le séquençage de l’exome d’une cohorte de 36 cas atteints d’HCDT a permis d’identifier de nouveaux variants probablement pathogéniques dans les gènes récurrents RYR3, SSPO, IKBKE et TNXB. Ces quatre gènes sont impliqués dans l’adhésion focale (jouant un rôle dans la migration cellulaire), suggérant un rôle direct dans les défauts de migration de la thyroïde. Les essais de migration montrent une forte diminution (au moins 60% à 5h) de la migration des cellules thyroïdiennes infectées par shRNA comparés au shCtrl dans 2 de ces gènes. Des zebrafish KO (-/- et +/-) pour ces nouveaux gènes seront réalisés afin d’évaluer leur impact sur l’embryologie de la thyroïde.

Integrative genomic, epigenetic and metabolomic characterization of beef from grass-fed Angus steers

Beef constitutes a main component of the American diet and still represent the principal source of protein in many parts of the world. Currently, the meat market is experiencing an important transformation; consumers are increasingly switching from consuming traditional beef to grass-fed beef. People recognized products obtained from grass-fed animals as more natural and healthy. However, the true variations between these two production systems regarding various aspects remain unclear. This dissertation provides information from closely genetically related animals, in order to decrease confounding factors, to explain several confused divergences between grain-fed and grass-fed beef. First, we examined the growth curve, important economic traits and quality carcass characteristics over four consecutive years in grain-fed and grass-fed animals, generating valuable information for management decisions and economic evaluation for grass-fed cattle operations. Second, we performed the first integrated transcriptomic and metabolomic analysis in grass-fed beef, detecting alterations in glucose metabolism, divergences in free fatty acids and carnitine conjugated lipid levels, and altered β-oxidation. Results suggest that grass finished beef could possibly benefit consumer health from having lower total fat content and better lipid profile than grain-fed beef. Regarding animal welfare, grass-fed animals may experience less stress than grain-fed individuals as well. Finally, we contrasted the genome-wide DNA methylation of grass-fed beef against grain-fed beef using the methyl-CpG binding domain sequencing (MBD-Seq) method, identifying 60 differentially methylated regions (DMRs). Most of DMRs were located inside or upstream of genes and displayed increased levels of methylation in grass-fed individuals, implying a global DNA methylation increment in this group. Interestingly, chromosome 14, which has been associated with large effects on ADG, marbling, back fat, ribeye area and hot carcass weight in beef cattle, allocated the largest number of DMRs (12/60). The pathway analysis identified skeletal and muscular system as the preeminent physiological system and function, and recognized carbohydrates metabolism, lipid metabolism and tissue morphology among the highest ranked networks. Therefore, although we recognize some limitations and assume that additional examination is still required, this project provides the first integrative genomic, epigenetic and metabolomics characterization of beef produced under grass-fed regimen.

Large national series of patients with Xq28 duplication involving MECP2: Delineation of brain MRI abnormalities in 30 affected patients.

Xq28 duplications encompassing MECP2 have been described in male patients with a severe neurodevelopmental disorder associated with hypotonia and spasticity, severe learning disability, stereotyped movements, and recurrent pulmonary infections. We report on standardized brain magnetic resonance imaging (MRI) data of 30 affected patients carrying an Xq28 duplication involving MECP2 of various sizes (228 kb to 11.7 Mb). The aim of this study was to seek recurrent malformations and attempt to determine whether variations in imaging features could be explained by differences in the size of the duplications. We showed that 93% of patients had brain MRI abnormalities such as corpus callosum abnormalities (n = 20), reduced volume of the white matter (WM) (n = 12), ventricular dilatation (n = 9), abnormal increased hyperintensities on T2-weighted images involving posterior periventricular WM (n = 6), and vermis hypoplasia (n = 5). The occipitofrontal circumference varied considerably between >+2SD in five patients and <-2SD in four patients. Among the nine patients with dilatation of the lateral ventricles, six had a duplication involving L1CAM. The only patient harboring bilateral posterior subependymal nodular heterotopia also carried an FLNA gene duplication. We could not demonstrate a correlation between periventricular WM hyperintensities/delayed myelination and duplication of the IKBKG gene. We thus conclude that patients with an Xq28 duplication involving MECP2 share some similar but non-specific brain abnormalities. These imaging features, therefore, could not constitute a diagnostic clue. The genotype-phenotype correlation failed to demonstrate a relationship between the presence of nodular heterotopia, ventricular dilatation, WM abnormalities, and the presence of FLNA, L1CAM, or IKBKG, respectively, in the duplicated segment.

Oligodeoxynucleotide synthesis using protecting groups and a linker cleavable under non-nucleophilic conditions

Oligodeoxynucleotides (ODNs) containing latent electrophilic groups can be highly useful in antisense drug development and many other applications such as chemical biology and medicine, where covalent cross-linking of ODNs with mRNA, protein and ODN is required. However, such ODN analogues cannot be synthesized using traditional technologies due to the strongly nucleophilic conditions used in traditional deprotection/cleavage process. To solve this long lasting and highly challenging problem in nucleic acid chemistry, I used the 1,3-dithian-2-yl-methoxycarbonyl (Dmoc) function to protect the exo-amino groups on the nucleobases dA, dC and dG, and to design the linker between the nascent ODN and solid support. These protecting groups and linker are completely stable under all ODN synthesis conditions, but can be readily cleaved under non-nucleophilic and nearly neutral conditions. As a result, the new ODN synthesis technology is universally useful for the synthesis of electrophilic ODNs. The dissertation is mainly comprised of two portions. In the first portion, the development of the Dmoc-based linker for ODN synthesis will be described. The construction of the dT-Dmoc-linker required a total of seven steps to synthesize. The linker was then anchored to the solid support―controlled pore glass (CPG). In the second portion, the syntheses of Dmoc-protected phosphoramidites ODN synthesis monomers including Dmoc-dC-amidite, Dmoc-dA-amidite, Dmoc-dG-amidite are described. The protection of dC and dA with 1,3-dithian-2-yl-methyl 4-nitrophenyl carbonate proceeded smoothly giving Dmoc-dC and Dmoc-dA in good yields. However, when the same acylation procedure was applied for the synthesis of Dmoc-dG, very low yield was obtained. This problem was later solved using a highly innovative and environmentally benign procedure, which is expected to be widely useful for the acylation of the exo-amino groups on nucleoside bases. The reactions to convert the Dmoc-protected nucleosides to phosphoramidite monomers proceeded smoothly with high yields. Using the Dmoc phosphoramidite monomers dA, dC, dG and the commercially available dT, and the Dmoc linker, four ODN sequences were synthesized. In all cases, excellent coupling yields were obtained. ODN deprotection/cleavage was achieved by using non-nucleophilic oxidative conditions. The new technology is predicted to be universally useful for the synthesis of ODNs containing one or more electrophilic functionalities.

Análisis de las sanciones internacionales en el marco del tratado de no proliferación nuclear. Estudio de caso: energía atómica en Irán (2006-2015)

El presente trabajo de Grado tiene como propósito examinar la incidencia de las sancionesinternacionales en el marco del régimen de no proliferación nuclear en el caso de Irán durante el periodo 2006-2015, teniendo en cuenta factores históricos de años anteriores. Se analiza y explica cómo las sanciones internacionales pueden ser una medida persuasiva por violar ciertos artículos del Tratado de no Proliferación Nuclear. Finalmente identifica y analiza los tipos de sanciones económicas, financieras y comerciales que los Estados y el Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas le han impuesto a Irán, así como la manera en que estas han incidido en la esfera política iraní y mundial.

Análisis de los cambios epigenéticos en la metilación del DNA inducidos por la diabetes y sus posibles mecanismos

Los cambios epigenéticos son responsables de la aparición de muchas patologías humanas y sus causas son debido a factores ambientales como genéticos. Se ha descrito en enfermedades crónicas como la Diabetes Mellitus tipo 2 (T2DM) que se caracteriza por los estados de hiperglucemia y el incremento en el estrés oxidativo que conlleva a complicaciones micro y macro vasculares, asociado a una desmetilación global del genoma. Nuestra hipótesis corresponde a que los órganos diana son afectados por las alteraciones como la metilación e hidroximetilación como consecuencia del estrés oxidativo que luego repercuten en la persistencia de la enfermedad. Métodos: A partir de sangre periférica se analizaron los cambios globales en la metilación del DNA que son afectados por el estado metabólico de 60 individuos (40 pacientes, 20 controles sanos). Por técnicas de cuantificación se compararon los resultados obtenidos con los de la expresión de las enzimas involucradas. Por último, se realizó un estudio de microarreglos de metilación del DNA y de expresión obtenidos de la base de datos GEO para así comparar los resultados con nuestros datos experimentales. Resultados: Los pacientes diabéticos con pobre control metabólico presentaron mayores niveles de metilación que el grupo control y no se encontró alteración en las enzimas involucradas en este proceso. Los resultados fueron concordantes con el estudio de microarreglos. Conclusión: Los estudios experimentales y de microarreglos demostraron que la metilación es tejido específico y que existe una mayor oxidación en pacientes. Por ello proponemos una vía alterna de desmetilación no enzimática, basada en la oxidación directa de los grupos metilos generados por los estados oxidativos característicos de esta enfermedad.