983 resultados para SNP- polymorphisme
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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.
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OBJECTIVE: Genetic studies might provide new insights into the biological mechanisms underlying lipid metabolism and risk of CAD. We therefore conducted a genome-wide association study to identify novel genetic determinants of low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), and triglycerides. METHODS AND RESULTS: We combined genome-wide association data from 8 studies, comprising up to 17 723 participants with information on circulating lipid concentrations. We did independent replication studies in up to 37 774 participants from 8 populations and also in a population of Indian Asian descent. We also assessed the association between single-nucleotide polymorphisms (SNPs) at lipid loci and risk of CAD in up to 9 633 cases and 38 684 controls. We identified 4 novel genetic loci that showed reproducible associations with lipids (probability values, 1.6×10(-8) to 3.1×10(-10)). These include a potentially functional SNP in the SLC39A8 gene for HDL-C, an SNP near the MYLIP/GMPR and PPP1R3B genes for LDL-C, and at the AFF1 gene for triglycerides. SNPs showing strong statistical association with 1 or more lipid traits at the CELSR2, APOB, APOE-C1-C4-C2 cluster, LPL, ZNF259-APOA5-A4-C3-A1 cluster and TRIB1 loci were also associated with CAD risk (probability values, 1.1×10(-3) to 1.2×10(-9)). CONCLUSIONS: We have identified 4 novel loci associated with circulating lipids. We also show that in addition to those that are largely associated with LDL-C, genetic loci mainly associated with circulating triglycerides and HDL-C are also associated with risk of CAD. These findings potentially provide new insights into the biological mechanisms underlying lipid metabolism and CAD risk.
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Abstract Phenotypic polymorphism is an ideal system to study natural selection in wild populations, because it allows tracking population genetic changes by means of phenotypic changes. A wide variety of polymorphic traits have been studied in numerous animals and plants, as for example colour patterns in moths, snails and birds, human laterality, male reproductive strategies, plant morphology or mating systems. This thesis focused on Dactylorhiza sarnbucina, a rewardless European orchid species, showing a striking flower colour polymorphism, with either yellow or red flowered individuals co-occurring in natural populations. Several studies have investigated its evolutionary ecology since Nilsson's seminal paper in 1980, with a particular emphasis in the evolution and maintenance of its colour polymorphism. One of the main selective forces proposed to maintain this colour polymorphism was pollinator driven negative frequency-dependent selection (NFDS), when each morph is advantaged when rare, and comparatively disadvantaged when common. However, other investigators have recently questioned the occurrence of NFDS, and proposed alternatively that fluctuating selection may maintain this colour polymorphism. In this thesis, we aimed at reviewing and synthesizing these different studies, and also brought our contribution on D. sambucina reproductive ecology. Because numerous hypotheses have still to be tested, we concluded by saying that we are a long way from understanding the evolution and dynamics of colour polymorphism in natural D. sambucina populations. Beside the debated question of colour polymorphism maintenance, one question remained to be tested: what are the consequences of polymorphism per se. We experimentally addressed this question using artificial populations of D. sambucina, and found no relationship between population phenotypic diversity and orchid pollination success. This finding suggest that polymorphism itself was not an advantage for deceptive species such D sambucina, contrarily to the expectations. Finally, we suggest potential research perspectives that could allow a better understanding of the evolutionary ecology of this species. Résumé Le polymorphisme phénotypique est un système biologique idéal pour étudier l'action de la sélection en populations naturelles, grâce à la possibilité de suivre les changements génétiques de la population en étudiant les phénotypes des individus. De très nombreuses études ont montré du polymorphisme phénotypique chez les animaux, par exemple la latéralité chez l'Homme, la coloration des escargots ou des oiseaux. Dans le règne végétal, le polymorphisme est souvent associé à des traits du système de reproduction. Cette thèse est centrée sur une espèce d'orchidée Européenne qui ne produit pas de nectar, Dactylorhiza sambucina. Cette espèce présente des individus à fleurs jaunes et des individus à fleurs rouge, généralement présents en mélange dans les populations naturelles. Plusieurs études ont investigué l'écologie évolutive de cette espèce depuis 25 ans, avec comme thème central l'évolution et le maintien de ce polymorphisme. La principale force sélective proposée pour maintenir ce polymorphisme de couleur est la sélection fréquence-dépendante, exercée par le comportement des pollinisateurs. Chacun des deux variants de couleur est favorisé quand il est rare, et défavorisé quand il devient commun. Bien que ce mécanisme semble agir, certains auteurs doutent de son importance, et ont proposé que les variations temporelles ou spatiales des forces de sélection puisse maintenir le polymorphisme de couleur chez D. sambucina. Dans cette thèse, nous avons voulu résumer et synthétiser les résultats de ces différentes études, et aussi présenter des données nouvelles concernant la reproduction de cette espèce. À la vue de ces résultats, il apparait que de nombreux points nécessitent des expériences complémentaires, et que la compréhension de ce système biologique est encore fragmentaire. Nous nous sommes également intéressés à une question laissée en suspens dans la littérature: le polymorphisme de couleur en soit confère-t-il un avantage à l'espèce, comme proposé par certains auteurs? En construisant des populations artificielles de D. sambucina, nous avons pu montrer que le polymorphisme de couleur n'augmente pas le succès reproducteur de l'espèce. Nous terminons ce travail de recherche en proposant plusieurs axes de recherche pouvant conduire à une meilleure compréhension de l'écologie et de l'évolution de cette espèce.
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There is increasing evidence that the microcirculation plays an important role in the pathogenesis of cardiovascular diseases. Changes in retinal vascular caliber reflect early microvascular disease and predict incident cardiovascular events. We performed a genome-wide association study to identify genetic variants associated with retinal vascular caliber. We analyzed data from four population-based discovery cohorts with 15,358 unrelated Caucasian individuals, who are members of the Cohort for Heart and Aging Research in Genomic Epidemiology (CHARGE) consortium, and replicated findings in four independent Caucasian cohorts (n = 6,652). All participants had retinal photography and retinal arteriolar and venular caliber measured from computer software. In the discovery cohorts, 179 single nucleotide polymorphisms (SNP) spread across five loci were significantly associated (p<5.0×10(-8)) with retinal venular caliber, but none showed association with arteriolar caliber. Collectively, these five loci explain 1.0%-3.2% of the variation in retinal venular caliber. Four out of these five loci were confirmed in independent replication samples. In the combined analyses, the top SNPs at each locus were: rs2287921 (19q13; p = 1.61×10(-25), within the RASIP1 locus), rs225717 (6q24; p = 1.25×10(-16), adjacent to the VTA1 and NMBR loci), rs10774625 (12q24; p = 2.15×10(-13), in the region of ATXN2,SH2B3 and PTPN11 loci), and rs17421627 (5q14; p = 7.32×10(-16), adjacent to the MEF2C locus). In two independent samples, locus 12q24 was also associated with coronary heart disease and hypertension. Our population-based genome-wide association study demonstrates four novel loci associated with retinal venular caliber, an endophenotype of the microcirculation associated with clinical cardiovascular disease. These data provide further insights into the contribution and biological mechanisms of microcirculatory changes that underlie cardiovascular disease.
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Résumé Les canaux ioniques ASICs (acid-sensing ion channels) appartiennent à la famille des canaux ENaC/Degenerin. Pour l'instant, quatre gènes (1 à 4) ont été clonés dont certains présentent des variants d'épissage. Leur activation par une acidification rapide du milieu extracellulaire génère un courant entrant transitoire essentiellement sodique accompagné pour certains types d'ASICs d'une phase soutenue. Les ASICs sont exprimés dans le système nerveux, central (SNC) et périphérique (SNP). On leur attribue un rôle dans l'apprentissage, la mémoire et l'ischémie cérébrale au niveau central ainsi que dans la nociception (douleur aiguë et inflammatoire) et la méchanotransduction au niveau périphérique. Toutefois, les données sont parfois contradictoires. Certaines études suggèrent qu'ils sont des senseurs primordiaux impliqués dans la détection de l'acidification et la douleur. D'autres études suggèrent plutôt qu'ils ont un rôle modulateur inhibiteur dans la douleur. De plus, le fait que leur activation génère majoritairement un courant transitoire alors que les fibres nerveuses impliquées dans la douleur répondent à un stimulus nocif avec une adaptation lente suggère que leurs propriétés doivent être modulés par des molécules endogènes. Dans une première partie de ma thèse, nous avons abordé la question de l'expression fonctionnelle des ASICs dans les neurones sensoriels primaires afférents du rat adulte pour clarifier le rôle des ASICs dans les neurones sensoriels. Nous avons caractérisé leurs propriétés biophysiques et pharmacologiques par la technique du patch-clamp en configuration « whole-cell ». Nous avons pu démontrer que près de 60% des neurones sensoriels de petit diamètre expriment des courants ASICs. Nous avons mis en évidence trois types de courant ASIC dans ces neurones. Les types 1 et 3 ont des propriétés compatibles avec un rôle de senseur du pH alors que le type 2 est majoritairement activé par des pH inférieurs à pH6. Le type 1 est médié par des homomers de la sous-unité ASIC1 a qui sont perméables aux Ca2+. Nous avons étudié leur co-expression avec des marqueurs des nocicepteurs ainsi que la possibilité d'induire une activité neuronale suite à une acidification qui soit dépendante des ASICs. Le but était d'associer un type de courant ASIC avec une fonction potentielle dans les neurones sensoriels. Une majorité des neurones exprimant les courants ASIC co-expriment des marqueurs des nocicepteurs. Toutefois, une plus grande proportion des neurones exprimant le type 1 n'est pas associée à la nociception par rapport aux types 2 et 3. Nous avons montré qu'il est possible d'induire des potentiels d'actions suite à une acidification. La probabilité d'induction est proportionnelle à la densité des courants ASIC et à l'acidité de la stimulation. Puis, nous avons utilisé cette classification comme un outil pour appréhender les potentielles modulations fonctionnelles des ASICs dans un model de neuropathie (spared nerve injury). Cette approche fut complétée par des expériences de «quantitative RT-PCR ». En situation de neuropathie, les courants ASIC sont dramatiquement changés au niveau de leur expression fonctionnelle et transcriptionnelle dans les neurones lésés ainsi que non-lésés. Dans une deuxième partie de ma thèse, suite au test de différentes substances sécrétées lors de l'inflammation et l'ischémie sur les propriétés des ASICs, nous avons caractérisé en détail la modulation des propriétés des courants ASICs notamment ASIC1 par les sérines protéases dans des systèmes d'expression recombinants ainsi que dans des neurones d'hippocampe. Nous avons montré que l'exposition aux sérine-protéases décale la dépendance au pH de l'activation ainsi que la « steady-state inactivation »des ASICs -1a et -1b vers des valeurs plus acidiques. Ainsi, l'exposition aux serine protéases conduit à une diminution du courant quand l'acidification a lieu à partir d'un pH7.4 et conduit à une augmentation du courant quand l'acidification alleu à partir d'un pH7. Nous avons aussi montré que cette régulation a lieu des les neurones d'hippocampe. Nos résultats dans les neurones sensoriels suggèrent que certains courants ASICs sont impliqués dans la transduction de l'acidification et de la douleur ainsi que dans une des phases du processus conduisant à la neuropathie. Une partie des courants de type 1 perméables au Ca 2+ peuvent être impliqués dans la neurosécrétion. La modulation par les sérines protéases pourrait expliquer qu'en situation d'acidose les canaux ASICs soient toujours activables. Résumé grand publique Les neurones sont les principales cellules du système nerveux. Le système nerveux est formé par le système nerveux central - principalement le cerveau, le cervelet et la moelle épinière - et le système nerveux périphérique -principalement les nerfs et les neurones sensoriels. Grâce à leur nombreux "bras" (les neurites), les neurones sont connectés entre eux, formant un véritable réseau de communication qui s'étend dans tout le corps. L'information se propage sous forme d'un phénomène électrique, l'influx nerveux (ou potentiels d'actions). A la base des phénomènes électriques dans les neurones il y a ce que l'on appelle les canaux ioniques. Un canal ionique est une sorte de tunnel qui traverse l'enveloppe qui entoure les cellules (la membrane) et par lequel passent les ions. La plupart de ces canaux sont normalement fermés et nécessitent d'être activés pour s'ouvrire et générer un influx nerveux. Les canaux ASICs sont activés par l'acidification et sont exprimés dans tout le système nerveux. Cette acidification a lieu notamment lors d'une attaque cérébrale (ischémie cérébrale) ou lors de l'inflammation. Les expériences sur les animaux ont montré que les canaux ASICs avaient entre autre un rôle dans la mort des neurones lors d'une attaque cérébrale et dans la douleur inflammatoire. Lors de ma thèse je me suis intéressé au rôle des ASICs dans la douleur et à l'influence des substances produites pendant l'inflammation sur leur activation par l'acidification. J'ai ainsi pu montrer chez le rat que la majorité des neurones sensoriels impliqués dans la douleur ont des canaux ASICs et que l'activation de ces canaux induit des potentiels d'action. Nous avons opéré des rats pour qu'ils présentent les symptômes d'une maladie chronique appelée neuropathie. La neuropathie se caractérise par une plus grande sensibilité à la douleur. Les rats neuropathiques présentent des changements de leurs canaux ASICs suggérant que ces canaux ont une peut-être un rôle dans la genèse ou les symptômes de cette maladie. J'ai aussi montré in vitro qu'un type d'enryme produit lors de l'inflammation et l'ischémie change les propriétés des ASICs. Ces résultats confirment un rôle des ASICs dans la douleur suggérant notamment un rôle jusque là encore non étudié dans la douleur neuropathique. De plus, ces résultats mettent en évidence une régulation des ASICs qui pourrait être importante si elle se confirmait in vivo de part les différents rôles des ASICs. Abstract Acid-sensing ion channels (ASICs) are members of the ENaC/Degenerin superfamily of ion channels. Their activation by a rapid extracellular acidification generates a transient and for some ASIC types also a sustained current mainly mediated by Na+. ASICs are expressed in the central (CNS) and in the peripheral (PNS) nervous system. In the CNS, ASICs have a putative role in learning, memory and in neuronal death after cerebral ischemia. In the PNS, ASICs have a putative role in nociception (acute and inflammatory pain) and in mechanotransduction. However, studies on ASIC function are somewhat controversial. Some studies suggest a crucial role of ASICs in transduction of acidification and in pain whereas other studies suggest rather a modulatory inhibitory role of ASICs in pain. Moreover, the basic property of ASICs, that they are activated only transiently is irreconcilable with the well-known property of nociception that the firing of nociceptive fibers demonstrated very little adaptation. Endogenous molecules may exist that can modulate ASIC properties. In a first part of my thesis, we addressed the question of the functional expression of ASICs in adult rat dorsal root ganglion (DRG) neurons. Our goal was to elucidate ASIC roles in DRG neurons. We characterized biophysical and pharmacological properties of ASIC currents using the patch-clamp technique in the whole-cell configuration. We observed that around 60% of small-diameter sensory neurons express ASICs currents. We described in these neurons three ASIC current types. Types 1 and 3 have properties compatible with a role of pH-sensor whereas type 2 is mainly activated by pH lower than pH6. Type 1 is mediated by ASIC1a homomultimers which are permeable to Ca 2+. We studied ASIC co-expression with nociceptor markers. The goal was to associate an ASIC current type with a potential function in sensory neurons. Most neurons expressing ASIC currents co-expressed nociceptor markers. However, a higher proportion of the neurons expressing type 1 was not associated with nociception compared to type 2 and -3. We completed this approach with current-clamp measurements of acidification-induced action potentials (APs). We showed that activation of ASICs in small-diameter neurons can induce APs. The probability of AP induction is positively correlated with the ASIC current density and the acidity of stimulation. Then, we used this classification as a tool to characterize the potential functional modulation of ASICs in the spared nerve injury model of neuropathy. This approach was completed by quantitative RT-PCR experiments. ASICs current expression was dramatically changed at the functional and transcriptional level in injured and non-injured small-diameter DRG neurons. In a second part of my thesis, following an initial screening of the effect of various substances secreted during inflammation and ischemia on ASIC current properties, we characterized in detail the modulation of ASICs, in particular of ASIC1 by serine proteases in a recombinant expression system as well as in hippocampal neurons. We showed that protease exposure shifts the pH dependence of ASIC1 activation and steady-state inactivation to more acidic pH. As a consequence, protease exposure leads to a decrease in the current response if ASIC1 is activated by a pH drop from pH 7.4. If, however, acidification occurs from a basal pH of 7, protease-exposed ASIC1a shows higher activity than untreated ASIC1a. We provided evidence that this bi-directional regulation of ASIC1a function also occurs in hippocampal neurons. Our results in DRG neurons suggest that some ASIC currents are involved in the transduction of peripheral acidification and pain. Furthermore, ASICs may participate to the processes leading to neuropathy. Some Ca 2+-permeable type 1 currents may be involved in neurosecretion. ASIC modulation by serine proteases may be physiologically relevant, allowing ASIC activation under sustained slightly acidic conditions.
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PURPOSE: Evidence has accumulated in recent years suggestive of a genetic basis for a susceptibility to the development of radiation injury after cancer radiotherapy. The purpose of this study was to assess whether patients with severe radiation-induced sequelae (RIS; i.e., National Cancer Institute/CTCv3.0 grade, > or =3) display both a low capacity of radiation-induced CD8 lymphocyte apoptosis (RILA) in vitro and possess certain single nucleotide polymorphisms (SNP) located in candidate genes associated with the response of cells to radiation. EXPERIMENTAL DESIGN: DNA was isolated from blood samples obtained from patients (n = 399) included in the Swiss prospective study evaluating the predictive effect of in vitro RILA and RIS. SNPs in the ATM, SOD2, XRCC1, XRCC3, TGFB1, and RAD21 genes were screened in patients who experienced severe RIS (group A, n = 16) and control subjects who did not manifest any evidence of RIS (group B, n = 18). RESULTS: Overall, 13 and 21 patients were found to possess a total of <4 and > or =4 SNPs in the candidate genes. The median (range) RILA in group A was 9.4% (5.3-16.5) and 94% (95% confidence interval, 70-100) of the patients (15 of 16) had > or =4 SNPs. In group B, median (range) RILA was 25.7% (20.2-43.2) and 33% (95% confidence interval, 13-59) of patients (6 of 18) had > or =4 SNPs (P < 0.001). CONCLUSIONS: The results of this study suggest that patients with severe RIS possess 4 or more SNPs in candidate genes and low radiation-induced CD8 lymphocyte apoptosis in vitro.
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Elevated serum uric acid levels cause gout and are a risk factor for cardiovascular disease and diabetes. To investigate the polygenetic basis of serum uric acid levels, we conducted a meta-analysis of genome-wide association scans from 14 studies totalling 28,141 participants of European descent, resulting in identification of 954 SNPs distributed across nine loci that exceeded the threshold of genome-wide significance, five of which are novel. Overall, the common variants associated with serum uric acid levels fall in the following nine regions: SLC2A9 (p = 5.2x10(-201)), ABCG2 (p = 3.1x10(-26)), SLC17A1 (p = 3.0x10(-14)), SLC22A11 (p = 6.7x10(-14)), SLC22A12 (p = 2.0x10(-9)), SLC16A9 (p = 1.1x10(-8)), GCKR (p = 1.4x10(-9)), LRRC16A (p = 8.5x10(-9)), and near PDZK1 (p = 2.7x10(-9)). Identified variants were analyzed for gender differences. We found that the minor allele for rs734553 in SLC2A9 has greater influence in lowering uric acid levels in women and the minor allele of rs2231142 in ABCG2 elevates uric acid levels more strongly in men compared to women. To further characterize the identified variants, we analyzed their association with a panel of metabolites. rs12356193 within SLC16A9 was associated with DL-carnitine (p = 4.0x10(-26)) and propionyl-L-carnitine (p = 5.0x10(-8)) concentrations, which in turn were associated with serum UA levels (p = 1.4x10(-57) and p = 8.1x10(-54), respectively), forming a triangle between SNP, metabolites, and UA levels. Taken together, these associations highlight additional pathways that are important in the regulation of serum uric acid levels and point toward novel potential targets for pharmacological intervention to prevent or treat hyperuricemia. In addition, these findings strongly support the hypothesis that transport proteins are key in regulating serum uric acid levels.
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Background: Differences in the distribution of genotypes between individuals of the same ethnicity are an important confounder factor commonly undervalued in typical association studies conducted in radiogenomics. Objective: To evaluate the genotypic distribution of SNPs in a wide set of Spanish prostate cancer patients for determine the homogeneity of the population and to disclose potential bias. Design, Setting, and Participants: A total of 601 prostate cancer patients from Andalusia, Basque Country, Canary and Catalonia were genotyped for 10 SNPs located in 6 different genes associated to DNA repair: XRCC1 (rs25487, rs25489, rs1799782), ERCC2 (rs13181), ERCC1 (rs11615), LIG4 (rs1805388, rs1805386), ATM (rs17503908, rs1800057) and P53 (rs1042522). The SNP genotyping was made in a Biotrove OpenArrayH NT Cycler. Outcome Measurements and Statistical Analysis: Comparisons of genotypic and allelic frequencies among populations, as well as haplotype analyses were determined using the web-based environment SNPator. Principal component analysis was made using the SnpMatrix and XSnpMatrix classes and methods implemented as an R package. Non-supervised hierarchical cluster of SNP was made using MultiExperiment Viewer. Results and Limitations: We observed that genotype distribution of 4 out 10 SNPs was statistically different among the studied populations, showing the greatest differences between Andalusia and Catalonia. These observations were confirmed in cluster analysis, principal component analysis and in the differential distribution of haplotypes among the populations. Because tumor characteristics have not been taken into account, it is possible that some polymorphisms may influence tumor characteristics in the same way that it may pose a risk factor for other disease characteristics. Conclusion: Differences in distribution of genotypes within different populations of the same ethnicity could be an important confounding factor responsible for the lack of validation of SNPs associated with radiation-induced toxicity, especially when extensive meta-analysis with subjects from different countries are carried out.
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Genome-wide association studies (GWAS) are conducted with the promise to discover novel genetic variants associated with diverse traits. For most traits, associated markers individually explain just a modest fraction of the phenotypic variation, but their number can well be in the hundreds. We developed a maximum likelihood method that allows us to infer the distribution of associated variants even when many of them were missed by chance. Compared to previous approaches, the novelty of our method is that it (a) does not require having an independent (unbiased) estimate of the effect sizes; (b) makes use of the complete distribution of P-values while allowing for the false discovery rate; (c) takes into account allelic heterogeneity and the SNP pruning strategy. We applied our method to the latest GWAS meta-analysis results of the GIANT consortium. It revealed that while the explained variance of genome-wide (GW) significant SNPs is around 1% for waist-hip ratio (WHR), the observed P-values provide evidence for the existence of variants explaining 10% (CI=[8.5-11.5%]) of the phenotypic variance in total. Similarly, the total explained variance likely to exist for height is estimated to be 29% (CI=[28-30%]), three times higher than what the observed GW significant SNPs give rise to. This methodology also enables us to predict the benefit of future GWA studies that aim to reveal more associated genetic markers via increased sample size.
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The objective of this work was to evaluate the effects of single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in the genes IGF1 (AF_017143.1:g.198C>T), MSTN (AF_320998.1:g.433C>A), MYOD1 (NC_007313:g.1274A>G) and MYF5 (NC_007303:g.1911A>G) on carcass and meat traits in Nelore (Bos indicus) and Nelore x B. taurus. A total of 300 animals were genotyped and phenotyped for rib eye area (REA), backfat thickness (BT), intramuscular fat (IF), shear force (SF) and myofibrillar fragmentation index (MFI). The effects of allele substitution for each SNP were estimated by regression of the evaluated phenotypes on the number of copies of a particular allele using the general linear model. The polymorphism at IGF1 was non-informative in Nelore animals. In crossbred animals, the IGF1 C allele was associated with greater REA. However, this relation was not significant after Bonferroni correction for multiple testing. The A allele of the MSTN polymorphism was absent in Nelore cattle and was only found in two crossbred animals. The polymorphisms of MYOD1 and MYF5 were little informative in Nelore animals with G allele frequency of 0.097 and A allele frequency of 0.031, respectively. These markers show no association with the analyzed traits in the total sample of evaluated animals.
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Different signatures of natural selection persist over varying time scales in our genome, revealing possible episodes of adaptative evolution during human history. Here, we identify genes showing signatures of ancestral positive selection in the human lineage and investigate whether some of those genes have been evolving adaptatively in extant human populations. Specifically, we compared more than 11,000 human genes with their orthologs inchimpanzee, mouse, rat and dog and applied a branch-site likelihood method to test for positive selection on the human lineage. Among the significant cases, a robust set of 11 genes were then further explored for signatures of recent positive selection using SNP data. We genotyped 223 SNPs in 39 worldwide populations from the HGDP Diversity panel and supplemented this information with available genotypes for up to 4,814 SNPs distributed along 2 Mb centered on each gene. After exploring the allele frequency spectrum, population differentiation and the maintainance of long unbroken haplotypes, we found signals of recent adaptative phenomena in only one of the 11 candidate gene regions. However, the signal ofrecent selection in this region may come from a different, neighbouring gene (CD5) ratherthan from the candidate gene itself (VPS37C). For this set of positively-selected genes in thehuman lineage, we find no indication that these genes maintained their rapid evolutionarypace among human populations. Based on these data, it therefore appears that adaptation forhuman-specific and for population-specific traits may have involved different genes.
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We present the most comprehensive comparison to date of the predictive benefit of genetics in addition to currently used clinical variables, using genotype data for 33 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in 1,547 Caucasian men from the placebo arm of the REduction by DUtasteride of prostate Cancer Events (REDUCE®) trial. Moreover, we conducted a detailed comparison of three techniques for incorporating genetics into clinical risk prediction. The first method was a standard logistic regression model, which included separate terms for the clinical covariates and for each of the genetic markers. This approach ignores a substantial amount of external information concerning effect sizes for these Genome Wide Association Study (GWAS)-replicated SNPs. The second and third methods investigated two possible approaches to incorporating meta-analysed external SNP effect estimates - one via a weighted PCa 'risk' score based solely on the meta analysis estimates, and the other incorporating both the current and prior data via informative priors in a Bayesian logistic regression model. All methods demonstrated a slight improvement in predictive performance upon incorporation of genetics. The two methods that incorporated external information showed the greatest receiver-operating-characteristic AUCs increase from 0.61 to 0.64. The value of our methods comparison is likely to lie in observations of performance similarities, rather than difference, between three approaches of very different resource requirements. The two methods that included external information performed best, but only marginally despite substantial differences in complexity.
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Major depressive disorder (MDD) is a highly prevalent disorder with substantial heritability. Heritability has been shown to be substantial and higher in the variant of MDD characterized by recurrent episodes of depression. Genetic studies have thus far failed to identify clear and consistent evidence of genetic risk factors for MDD. We conducted a genome-wide association study (GWAS) in two independent datasets. The first GWAS was performed on 1022 recurrent MDD patients and 1000 controls genotyped on the Illumina 550 platform. The second was conducted on 492 recurrent MDD patients and 1052 controls selected from a population-based collection, genotyped on the Affymetrix 5.0 platform. Neither GWAS identified any SNP that achieved GWAS significance. We obtained imputed genotypes at the Illumina loci for the individuals genotyped on the Affymetrix platform, and performed a meta-analysis of the two GWASs for this common set of approximately half a million SNPs. The meta-analysis did not yield genome-wide significant results either. The results from our study suggest that SNPs with substantial odds ratio are unlikely to exist for MDD, at least in our datasets and among the relatively common SNPs genotyped or tagged by the half-million-loci arrays. Meta-analysis of larger datasets is warranted to identify SNPs with smaller effects or with rarer allele frequencies that contribute to the risk of MDD.
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BACKGROUND: An ADME (absorption, distribution, metabolism and excretion)-pharmacogenetics association study may identify functional variants relevant to the pharmacokinetics of lopinavir co-formulated with ritonavir (LPV/r), a first-line anti-HIV agent. METHODS: An extensive search of literature and web resources helped select ADME genes and single nucleotide polymorphisms (SNPs, functional and HapMap tagging SNPs) with a proven or potentially relevant role in LPV/r pharmacokinetics. The study followed a two-stage design. Stage 1 (discovery) considered a Caucasian population (n=638) receiving LPV/r, where we selected 117 individuals with low LPV clearance (cases) and 90 individuals with high clearance (controls). Genotyping was performed by a 1536-SNP customized GoldenGate Illumina BeadArray. Stage 2 (confirmation) represented a replication study of candidate SNPs from the stage 1 in 148 individuals receiving LPV/r. The analysis led to formal population pharmacokinetic-pharmacogenetic modeling of demographic, environmental and candidate SNP effects. RESULTS: One thousand three hundred and eighty SNPs were successfully genotyped. Nine SNPs prioritized by the stage 1 analysis were brought to replication. Stage 2 confirmed the contribution of two functional SNPs in SLCO1B1, one functional SNP in ABCC2 and a tag SNP of the CYP3A locus in addition to body weight effect and ritonavir coadministration. According to the population pharmacokinetic-pharmacogenetic model, genetic variants explained 5% of LPV variability. Individuals homozygous rs11045819 (SLCO1B1*4) had a clearance of 12.6 l/h, compared with 5.4 l/h in the reference group, and 3.9 l/h in individuals with two or more variant alleles of rs4149056 (SLCO1B1*5), rs717620 (ABCC2) or rs6945984 (CYP3A). A subanalysis confirmed that although a significant part of the variance in LPV clearance was attributed to fluctuation in ritonavir levels, genetic variants had an additional effect on LPV clearance. CONCLUSION: The two-stage strategy successfully identified genetic variants affecting LPV/r pharmacokinetics. Such a general approach of ADME pharmacogenetics should be generalized to other drugs.
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Genetic variants influence the risk to develop certain diseases or give rise to differences in drug response. Recent progresses in cost-effective, high-throughput genome-wide techniques, such as microarrays measuring Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs), have facilitated genotyping of large clinical and population cohorts. Combining the massive genotypic data with measurements of phenotypic traits allows for the determination of genetic differences that explain, at least in part, the phenotypic variations within a population. So far, models combining the most significant variants can only explain a small fraction of the variance, indicating the limitations of current models. In particular, researchers have only begun to address the possibility of interactions between genotypes and the environment. Elucidating the contributions of such interactions is a difficult task because of the large number of genetic as well as possible environmental factors.In this thesis, I worked on several projects within this context. My first and main project was the identification of possible SNP-environment interactions, where the phenotypes were serum lipid levels of patients from the Swiss HIV Cohort Study (SHCS) treated with antiretroviral therapy. Here the genotypes consisted of a limited set of SNPs in candidate genes relevant for lipid transport and metabolism. The environmental variables were the specific combinations of drugs given to each patient over the treatment period. My work explored bioinformatic and statistical approaches to relate patients' lipid responses to these SNPs, drugs and, importantly, their interactions. The goal of this project was to improve our understanding and to explore the possibility of predicting dyslipidemia, a well-known adverse drug reaction of antiretroviral therapy. Specifically, I quantified how much of the variance in lipid profiles could be explained by the host genetic variants, the administered drugs and SNP-drug interactions and assessed the predictive power of these features on lipid responses. Using cross-validation stratified by patients, we could not validate our hypothesis that models that select a subset of SNP-drug interactions in a principled way have better predictive power than the control models using "random" subsets. Nevertheless, all models tested containing SNP and/or drug terms, exhibited significant predictive power (as compared to a random predictor) and explained a sizable proportion of variance, in the patient stratified cross-validation context. Importantly, the model containing stepwise selected SNP terms showed higher capacity to predict triglyceride levels than a model containing randomly selected SNPs. Dyslipidemia is a complex trait for which many factors remain to be discovered, thus missing from the data, and possibly explaining the limitations of our analysis. In particular, the interactions of drugs with SNPs selected from the set of candidate genes likely have small effect sizes which we were unable to detect in a sample of the present size (<800 patients).In the second part of my thesis, I performed genome-wide association studies within the Cohorte Lausannoise (CoLaus). I have been involved in several international projects to identify SNPs that are associated with various traits, such as serum calcium, body mass index, two-hour glucose levels, as well as metabolic syndrome and its components. These phenotypes are all related to major human health issues, such as cardiovascular disease. I applied statistical methods to detect new variants associated with these phenotypes, contributing to the identification of new genetic loci that may lead to new insights into the genetic basis of these traits. This kind of research will lead to a better understanding of the mechanisms underlying these pathologies, a better evaluation of disease risk, the identification of new therapeutic leads and may ultimately lead to the realization of "personalized" medicine.