Cystathionine beta-synthase variants : identification, characterization and modulation by thiol compounds

Tese de doutoramento, Farmácia (Bioquímica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Inheritance of histone H3 variants across mitotic cell divisions

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Molecular Biology.

A simple genetic basis for complex social behaviour mediates widespread gene expression differences.

A remarkable social polymorphism is controlled by a single Mendelian factor in the fire ant Solenopsis invicta. A genomic element marked by the gene Gp-9 determines whether workers tolerate one or many fertile queens in their colony. Gp-9 was recently shown to be part of a supergene with two nonrecombining variants, SB and Sb. SB/SB and SB/Sb queens differ in how they initiate new colonies, and in many physiological traits, for example odour and maturation rate. To understand how a single genetic element can affect all these traits, we used a microarray to compare gene expression patterns between SB/SB and SB/Sb queens of three different age classes: 1-day-old unmated queens, 11-day-old unmated queens and mated, fully reproductive queens collected from mature field colonies. The number of genes that were differentially expressed between SB/SB and SB/Sb queens of the same age class was smallest in 1-day-old queens, maximal in 11-day-old queens and intermediate in reproductive queens. Gene ontology analysis showed that SB/SB queens upregulate reproductive genes faster than SB/Sb queens. For all age classes, genes inside the supergene were overrepresented among the differentially expressed genes. Consistent with the hypothesized greater number of transposons in the Sb supergene, 13 transposon genes were upregulated in SB/Sb queens. Viral genes were also upregulated in SB/Sb mature queens, consistent with the known greater parasite load in colonies headed by SB/Sb queens compared with colonies headed by SB/SB queens. Eighteen differentially expressed genes between reproductive queens were involved in chemical signalling. Our results suggest that many genes in the supergene are involved in regulating social organization and queen phenotypes in fire ants.

Rare genomic structural variants in complex disease: lessons from the replication of associations with obesity.

The limited ability of common variants to account for the genetic contribution to complex disease has prompted searches for rare variants of large effect, to partly explain the 'missing heritability'. Analyses of genome-wide genotyping data have identified genomic structural variants (GSVs) as a source of such rare causal variants. Recent studies have reported multiple GSV loci associated with risk of obesity. We attempted to replicate these associations by similar analysis of two familial-obesity case-control cohorts and a population cohort, and detected GSVs at 11 out of 18 loci, at frequencies similar to those previously reported. Based on their reported frequencies and effect sizes (OR≥25), we had sufficient statistical power to detect the large majority (80%) of genuine associations at these loci. However, only one obesity association was replicated. Deletion of a 220 kb region on chromosome 16p11.2 has a carrier population frequency of 2×10(-4) (95% confidence interval [9.6×10(-5)-3.1×10(-4)]); accounts overall for 0.5% [0.19%-0.82%] of severe childhood obesity cases (P = 3.8×10(-10); odds ratio = 25.0 [9.9-60.6]); and results in a mean body mass index (BMI) increase of 5.8 kg.m(-2) [1.8-10.3] in adults from the general population. We also attempted replication using BMI as a quantitative trait in our population cohort; associations with BMI at or near nominal significance were detected at two further loci near KIF2B and within FOXP2, but these did not survive correction for multiple testing. These findings emphasise several issues of importance when conducting rare GSV association, including the need for careful cohort selection and replication strategy, accurate GSV identification, and appropriate correction for multiple testing and/or control of false discovery rate. Moreover, they highlight the potential difficulty in replicating rare CNV associations across different populations. Nevertheless, we show that such studies are potentially valuable for the identification of variants making an appreciable contribution to complex disease.

Physical activity attenuates the influence of FTO variants on obesity risk: a meta-analysis of 218,166 adults and 19,268 children.

BACKGROUND: The FTO gene harbors the strongest known susceptibility locus for obesity. While many individual studies have suggested that physical activity (PA) may attenuate the effect of FTO on obesity risk, other studies have not been able to confirm this interaction. To confirm or refute unambiguously whether PA attenuates the association of FTO with obesity risk, we meta-analyzed data from 45 studies of adults (n = 218,166) and nine studies of children and adolescents (n = 19,268). METHODS AND FINDINGS: All studies identified to have data on the FTO rs9939609 variant (or any proxy [r(2)>0.8]) and PA were invited to participate, regardless of ethnicity or age of the participants. PA was standardized by categorizing it into a dichotomous variable (physically inactive versus active) in each study. Overall, 25% of adults and 13% of children were categorized as inactive. Interaction analyses were performed within each study by including the FTO×PA interaction term in an additive model, adjusting for age and sex. Subsequently, random effects meta-analysis was used to pool the interaction terms. In adults, the minor (A-) allele of rs9939609 increased the odds of obesity by 1.23-fold/allele (95% CI 1.20-1.26), but PA attenuated this effect (p(interaction)  = 0.001). More specifically, the minor allele of rs9939609 increased the odds of obesity less in the physically active group (odds ratio  = 1.22/allele, 95% CI 1.19-1.25) than in the inactive group (odds ratio  = 1.30/allele, 95% CI 1.24-1.36). No such interaction was found in children and adolescents. CONCLUSIONS: The association of the FTO risk allele with the odds of obesity is attenuated by 27% in physically active adults, highlighting the importance of PA in particular in those genetically predisposed to obesity.

Variants in MTNR1B influence fasting glucose levels.

To identify previously unknown genetic loci associated with fasting glucose concentrations, we examined the leading association signals in ten genome-wide association scans involving a total of 36,610 individuals of European descent. Variants in the gene encoding melatonin receptor 1B (MTNR1B) were consistently associated with fasting glucose across all ten studies. The strongest signal was observed at rs10830963, where each G allele (frequency 0.30 in HapMap CEU) was associated with an increase of 0.07 (95% CI = 0.06-0.08) mmol/l in fasting glucose levels (P = 3.2 x 10(-50)) and reduced beta-cell function as measured by homeostasis model assessment (HOMA-B, P = 1.1 x 10(-15)). The same allele was associated with an increased risk of type 2 diabetes (odds ratio = 1.09 (1.05-1.12), per G allele P = 3.3 x 10(-7)) in a meta-analysis of 13 case-control studies totaling 18,236 cases and 64,453 controls. Our analyses also confirm previous associations of fasting glucose with variants at the G6PC2 (rs560887, P = 1.1 x 10(-57)) and GCK (rs4607517, P = 1.0 x 10(-25)) loci.

LINGO1 and LINGO2 variants are associated with essential tremor and Parkinson disease.

Genetic variation in the leucine-rich repeat and Ig domain containing 1 gene (LINGO1) was recently associated with an increased risk of developing essential tremor (ET) and Parkinson disease (PD). Herein, we performed a comprehensive study of LINGO1 and its paralog LINGO2 in ET and PD by sequencing both genes in patients (ET, n=95; PD, n=96) and by examining haplotype-tagging single-nucleotide polymorphisms (tSNPs) in a multicenter North American series of patients (ET, n=1,247; PD, n= 633) and controls (n=642). The sequencing study identified six novel coding variants in LINGO1 (p.S4C, p.V107M, p.A277T, p.R423R, p.G537A, p.D610D) and three in LINGO2 (p.D135D, p.P217P, p.V565V), however segregation analysis did not support pathogenicity. The association study employed 16 tSNPs at the LINGO1 locus and 21 at the LINGO2 locus. One variant in LINGO1 (rs9652490) displayed evidence of an association with ET (odds ratio (OR) =0.63; P=0.026) and PD (OR=0.54; P=0.016). Additionally, four other tSNPs in LINGO1 and one in LINGO2 were associated with ET and one tSNP in LINGO2 associated with PD (P<0.05). Further analysis identified one tSNP in LINGO1 and two in LINGO2 which influenced age at onset of ET and two tSNPs in LINGO1 which altered age at onset of PD (P<0.05). Our results support a role for LINGO1 and LINGO2 in determining risk for and perhaps age at onset of ET and PD. Further studies are warranted to confirm these findings and to determine the pathogenic mechanisms involved.

Genome-wide association study identifies variants associated with progression of liver fibrosis from HCV infection.

Polymorphisms in IL28B were shown to affect clearance of hepatitis C virus (HCV) infection in genome-wide association (GWA) studies. Only a fraction of patients with chronic HCV infection develop liver fibrosis, a process that might also be affected by genetic factors. We performed a 2-stage GWA study of liver fibrosis progression related to HCV infection. We studied well-characterized HCV-infected patients of European descent who underwent liver biopsies before treatment. We defined various liver fibrosis phenotypes on the basis of METAVIR scores, with and without taking the duration of HCV infection into account. Our GWA analyses were conducted on a filtered primary cohort of 1161 patients using 780,650 single nucleotide polymorphisms (SNPs). We genotyped 96 SNPs with P values <5 × 10(-5) from an independent replication cohort of 962 patients. We then assessed the most interesting replicated SNPs using DNA samples collected from 219 patients who participated in separate GWA studies of HCV clearance. In the combined cohort of 2342 HCV-infected patients, the SNPs rs16851720 (in the total sample) and rs4374383 (in patients who received blood transfusions) were associated with fibrosis progression (P(combined) = 8.9 × 10(-9) and 1.1 × 10(-9), respectively). The SNP rs16851720 is located within RNF7, which encodes an antioxidant that protects against apoptosis. The SNP rs4374383, together with another replicated SNP, rs9380516 (P(combined) = 5.4 × 10(-7)), were linked to the functionally related genes MERTK and TULP1, which encode factors involved in phagocytosis of apoptotic cells by macrophages. Our GWA study identified several susceptibility loci for HCV-induced liver fibrosis; these were linked to genes that regulate apoptosis. Apoptotic control might therefore be involved in liver fibrosis.

Common variants near MC4R are associated with fat mass, weight and risk of obesity.

To identify common variants influencing body mass index (BMI), we analyzed genome-wide association data from 16,876 individuals of European descent. After previously reported variants in FTO, the strongest association signal (rs17782313, P = 2.9 x 10(-6)) mapped 188 kb downstream of MC4R (melanocortin-4 receptor), mutations of which are the leading cause of monogenic severe childhood-onset obesity. We confirmed the BMI association in 60,352 adults (per-allele effect = 0.05 Z-score units; P = 2.8 x 10(-15)) and 5,988 children aged 7-11 (0.13 Z-score units; P = 1.5 x 10(-8)). In case-control analyses (n = 10,583), the odds for severe childhood obesity reached 1.30 (P = 8.0 x 10(-11)). Furthermore, we observed overtransmission of the risk allele to obese offspring in 660 families (P (pedigree disequilibrium test average; PDT-avg) = 2.4 x 10(-4)). The SNP location and patterns of phenotypic associations are consistent with effects mediated through altered MC4R function. Our findings establish that common variants near MC4R influence fat mass, weight and obesity risk at the population level and reinforce the need for large-scale data integration to identify variants influencing continuous biomedical traits.

Using genetic algorithms for the single allocation hub location problem

Hub location problem is an NP-hard problem that frequently arises in the design of transportation and distribution systems, postal delivery networks, and airline passenger flow. This work focuses on the Single Allocation Hub Location Problem (SAHLP). Genetic Algorithms (GAs) for the capacitated and uncapacitated variants of the SAHLP based on new chromosome representations and crossover operators are explored. The GAs is tested on two well-known sets of real-world problems with up to 200 nodes. The obtained results are very promising. For most of the test problems the GA obtains improved or best-known solutions and the computational time remains low. The proposed GAs can easily be extended to other variants of location problems arising in network design planning in transportation systems.

Alternative strategies for deciphering the genetic architecture of childhood Pre-B acute lymphoblastic leukemia

La leucémie lymphoblastique aigüe (LLA) est une maladie génétique complexe. Malgré que cette maladie hématologique soit le cancer pédiatrique le plus fréquent, ses causes demeurent inconnues. Des études antérieures ont démontrées que le risque à la LLA chez l’enfant pourrait être influencé par des gènes agissant dans le métabolisme des xénobiotiques, dans le maintient de l’intégrité génomique et dans la réponse au stress oxydatif, ainsi que par des facteurs environnementaux. Au cours de mes études doctorales, j’ai tenté de disséquer davantage les bases génétiques de la LLA de l’enfant en postulant que la susceptibilité à cette maladie serait modulée, au moins en partie, par des variants génétiques agissant dans deux voies biologiques fondamentales : le point de contrôle G1/S du cycle cellulaire et la réparation des cassures double-brin de l’ADN. En utilisant une approche unique reposant sur l’analyse d’une cohorte cas-contrôles jumelée à une cohorte de trios enfants-parents, j’ai effectué une étude d’association de type gènes/voies biologiques candidats. Ainsi, j’ai évaluer le rôle de variants provenant de la séquence promotrice de 12 gènes du cycle cellulaire et de 7 gènes de la voie de réparation de l’ADN, dans la susceptibilité à la LLA. De tels polymorphismes dans la région promotrice (pSNPs) pourraient perturber la liaison de facteurs de transcription et mener à des différences dans les niveaux d’expression des gènes pouvant influencer le risque à la maladie. En combinant différentes méthodes analytiques, j’ai évalué le rôle de différents mécanismes génétiques dans le développement de la LLA chez l’enfant. J’ai tout d’abord étudié les associations avec gènes/variants indépendants, et des essaies fonctionnels ont été effectués afin d’évaluer l’impact des pSNPs sur la liaison de facteurs de transcription et l’activité promotrice allèle-spécifique. Ces analyses ont mené à quatre publications. Il est peu probable que ces gènes de susceptibilité agissent seuls; j’ai donc utilisé une approche intégrative afin d’explorer la possibilité que plusieurs variants d’une même voie biologique ou de voies connexes puissent moduler le risque de la maladie; ces travaux ont été soumis pour publication. En outre, le développement précoce de la LLA, voir même in utero, suggère que les parents, et plus particulièrement la mère, pourraient jouer un rôle important dans le développement de cette maladie chez l’enfant. Dans une étude par simulations, j’ai évalué la performance des méthodes d’analyse existantes de détecter des effets fœto-maternels sous un design hybride trios/cas-contrôles. J’ai également investigué l’impact des effets génétiques agissant via la mère sur la susceptibilité à la LLA. Cette étude, récemment publiée, fût la première à démontrer que le risque de la leucémie chez l’enfant peut être modulé par le génotype de sa mère. En conclusions, mes études doctorales ont permis d’identifier des nouveaux gènes de susceptibilité pour la LLA pédiatrique et de mettre en évidence le rôle du cycle cellulaire et de la voie de la réparation de l’ADN dans la leucémogenèse. À terme, ces travaux permettront de mieux comprendre les bases génétiques de la LLA, et conduiront au développement d’outils cliniques qui amélioreront la détection, le diagnostique et le traitement de la leucémie chez l’enfant.

Investigating the role of potential genetic markers that can predict risk for steroid refractory inflammatory bowel disease

Contexte - La variation interindividuelle de la réponse aux corticostéroïdes (CS) est un problème important chez les patients atteints de maladies inflammatoires d’intestin. Ce problème est bien plus accentué chez les enfants avec la prévalence de la corticodépendance extrêmement (~40 %) élevée. La maladie réfractaire au CS a des répercussions sur le développement et le bien-être physique et psychologique des patients et impose des coûts médicaux élevés, particulièrement avec la maladie active comparativement à la maladie en rémission, le coût étant 2-3 fois plus élevé en ambulatoire et 20 fois plus élevé en hôpital. Il est ainsi primordial de déterminer les marqueurs prédictifs de la réponse aux CS. Les efforts précédents de découvrir les marqueurs cliniques et démographiques ont été équivoques, ce qui souligne davantage le besoin de marqueurs moléculaires. L'action des CS se base sur des processus complexes déterminés génétiquement. Deux gènes, le ABCB1, appartenant à la famille des transporteurs transmembraneaux, et le NR3C1, encodant le récepteur glucocorticoïde, sont des éléments importants des voies métaboliques. Nous avons postulé que les variations dans ces gènes ont un rôle dans la variabilité observée de la réponse aux CS et pourraient servir en tant que les marqueurs prédictifs. Objectifs - Nous avons visé à: (1) examiner le fardeau de la maladie réfractaire aux CS chez les enfants avec la maladie de Crohn (MC) et le rôle des caractéristiques cliniques et démographiques potentiellement liés à la réponse; (2) étudier l'association entre les variantes d'ADN de gène ABCB1 et la réponse aux CS; (3) étudier les associations entre les variantes d'ADN de gène NR3C1 et la réponse aux CS. Méthodes - Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons mené une étude de cohorte des patients recrutés dans deux cliniques pédiatriques tertiaires de gastroentérologie à l’Ottawa (CHEO) et à Montréal (HSJ). Les patients avec la MC ont été diagnostiqués avant l'âge de 18 ans selon les critères standard radiologiques, endoscopiques et histopathologiques. La corticorésistance et la corticodépendance ont été définies en adaptant les critères reconnus. L’ADN, acquise soit du sang ou de la salive, était génotypée pour des variations à travers de gènes ABCB1 et NR3C1 sélectionnées à l’aide de la méthodologie de tag-SNP. La fréquence de la corticorésistance et la corticodépendance a été estimée assumant une distribution binomiale. Les associations entre les variables cliniques/démographiques et la réponse aux CS ont été examinées en utilisant la régression logistique en ajustant pour des variables potentielles de confusion. Les associations entre variantes génétiques de ABCB1 et NR3C1 et la réponse aux CS ont été examinées en utilisant la régression logistique assumant différents modèles de la transmission. Les associations multimarqueurs ont été examinées en utilisant l'analyse de haplotypes. Les variantes nongénotypées ont été imputées en utilisant les données de HAPMAP et les associations avec SNPs imputés ont été examinées en utilisant des méthodes standard. Résultats - Parmi 645 patients avec la MC, 364 (56.2%) ont reçu CS. La majorité de patients étaient des hommes (54.9 %); présentaient la maladie de l’iléocôlon (51.7%) ou la maladie inflammatoire (84.6%) au diagnostic et étaient les Caucasiens (95.6 %). Huit pourcents de patients étaient corticorésistants et 40.9% - corticodépendants. Le plus bas âge au diagnostic (OR=1.34, 95% CI: 1.03-3.01, p=0.040), la maladie cœxistante de la région digestive supérieure (OR=1.35, 95% CI: 95% CI: 1.06-3.07, p=0.031) et l’usage simultané des immunomodulateurs (OR=0.35, 95% CI: 0.16-0.75, p=0.007) ont été associés avec la corticodépendance. Un total de 27 marqueurs génotypés à travers de ABCB1 (n=14) et NR3C1 (n=13) ont été en l'Équilibre de Hardy-Weinberg, à l’exception d’un dans le gène NR3C1 (rs258751, exclu). Dans ABCB1, l'allèle rare de rs2032583 (OR=0.56, 95% CI: 0.34-0.95, p=0.029) et génotype hétérozygote (OR=0.52, 95% CI: 0.28-0.95 p=0.035) ont été négativement associes avec la dépendance de CS. Un haplotype à 3 marqueurs, comprenant le SNP fonctionnel rs1045642 a été associé avec la dépendance de CS (p empirique=0.004). 24 SNPs imputés introniques et six haplotypes ont été significativement associés avec la dépendance de CS. Aucune de ces associations n'a cependant maintenu la signification après des corrections pour des comparaisons multiples. Dans NR3C1, trois SNPs: rs10482682 (OR=1.43, 95% CI: 0.99-2.08, p=0.047), rs6196 (OR=0.55, 95% CI: 0.31-0.95, p=0.024), et rs2963155 (OR=0.64, 95% CI: 0.42-0.98, p=0.039), ont été associés sous un modèle additif, tandis que rs4912911 (OR=0.37, 95% CI: 0.13-1.00, p=0.03) et rs2963156 (OR=0.32, 95% CI: 0.07-1.12, p=0.047) - sous un modèle récessif. Deux haplotypes incluant ces 5 SNPs (AAACA et GGGCG) ont été significativement (p=0.006 et 0.01 empiriques) associés avec la corticodépendance. 19 SNPs imputés ont été associés avec la dépendance de CS. Deux haplotypes multimarqueurs (p=0.001), incluant les SNPs génotypés et imputés, ont été associés avec la dépendance de CS. Conclusion - Nos études suggèrent que le fardeau de la corticodépendance est élevé parmi les enfants avec le CD. Les enfants plus jeunes au diagnostic et ceux avec la maladie coexistante de la région supérieure ainsi que ceux avec des variations dans les gènes ABCB1 et NR3C1 étaient plus susceptibles de devenir corticodépendants.

Impacts fonctionnels des variants génétiques dans les promoteurs des gènes associés à la survie et à la mort cellulaire

La régulation de l’apoptose est importante dans le maintient de l’homéostasie cellulaire et l’intégrité du matériel génétique. L’apoptose est un mécanisme cellulaire qui élimine les cellules endommagées. Le bon fonctionnement de cette voie biologique est crucial pour contrer la propagation des cellules avec leurs anomalies génétiques. La dérégulation des gènes codants pour des composantes de la voie intrinsèque de l’apoptose est fréquemment observée chez divers types de cancers, incluant la leucémie. Nous proposons que des polymor¬phis¬mes fonctionnels localisés dans la région régulatrice (rSNP) des gènes impliqués dans la voie d’apoptose intrinsèque auraient un impact significatif dans l’oncogenèse en modifiant le taux d’expression de ces gènes. Dans cette étude, nous avons validé, à l’aide d’une combinaison d’approches in silico et in vitro, l’impact fonctionnel de la variabilité génétique sous la forme d’haplotypes (rHAPs), au niveau du promoteur proximal, de 11 gènes codant pour des composantes de la voie intrinsèque de l’apoptose. Pour ce faire, nous avons sous-cloné les rHAPs majeurs dans un vecteur contenant le gène rapporteur luciférase (pGL3b). Ces constructions furent utilisées dans des essais de transfections transitoires dans 3 lignées cellulaires (Hela, Jeg3 et Jurkat). Nous avons observé qu’au moins 2 rHAPs influencent significativement l’activité transcriptionelle de façon allèle spécifique. Ces rHAPs sont associés aux gènes YWHAB et YWHAQ. Les analyses de retard sur gel d’électrophorèse (EMSA) ont permis d’identifier 2 sites de liaison ADN-protéine différentielles dans les rHAPs du gène YWHAB. La variabilité du niveau d’expression des gènes étudiés pourrait contribuer à la susceptibilité interindividuelle de développer un cancer, tel que la leucémie de l’enfant.

The Role of Second Generation Antiretroviral Drugs in HIV-1 Subtype B and non-B Variants Harboring Natural Polymorphisms and Drug Resistance Mutations.

Cette thèse traite de la résistance du VIH-1 aux antirétroviraux, en particulier de l'activité antivirale de plusieurs inhibiteurs non nucléosidiques de la transcriptase inverse (INNTI) ainsi que des inhibiteurs de protéase (IP). Nous avons exploré l’émergence et la spécificité des voies de mutations qui confèrent la résistance contre plusieurs nouveaux INNTI (étravirine (ETR) et rilpivirine (RPV)) (chapitres 2 et 3). En outre, le profil de résistance et le potentiel antirétroviral d'un nouvel IP, PL-100, est présenté dans les chapitres 4 et 5. Pour le premier projet, nous avons utilisé des sous-types B et non-B du VIH-1 pour sélectionner des virus résistants à ETR, et ainsi montré que ETR favorise l’émergence des mutations V90I, K101Q, E138K, V179D/E/F, Y181C, V189I, G190E, H221H/Y et M230L, et ce, en 18 semaines. Fait intéressant, E138K a été la première mutation à émerger dans la plupart des cas. Les clones viraux contenant E138K ont montré un faible niveau de résistance phénotypique à ETR (3,8 fois) et une diminution modeste de la capacité de réplication (2 fois) par rapport au virus de type sauvage. Nous avons également examiné les profils de résistance à ETR et RPV dans les virus contenant des mutations de résistance aux INNTI au début de la sélection. Dans le cas du virus de type sauvage et du virus contenant la mutation unique K103N, les premières mutations à apparaître en présence d’ETR ou de RPV ont été E138K ou E138G suivies d’autres mutations de résistance aux INNTI. À l’inverse, dans les mêmes conditions, le virus avec la mutation Y181C a évolué pour produire les mutations V179I/F ou A62V/A, mais pas E138K/G. L'ajout de mutations à la position 138 en présence de Y181C n'augmente pas les niveaux de résistance à ETR ou RPV. Nous avons également observé que la combinaison de Y181C et E138K peut conduire à un virus moins adapté par rapport au virus contenant uniquement Y181C. Sur la base de ces résultats, nous suggérons que les mutations Y181C et E138K peuvent être antagonistes. L’analyse de la résistance au PL-100 des virus de sous-type C et CRF01_AE dans les cellules en culture est décrite dans le chapitre 4. Le PL-100 sélectionne pour des mutations de résistance utilisant deux voies distinctes, l'une avec les mutations V82A et L90M et l'autre avec T80I, suivi de l’addition des mutations M46I/L, I54M, K55R, L76F, P81S et I85V. Une accumulation d'au moins trois mutations dans le rabat protéique et dans le site actif est requise dans chaque cas pour qu’un haut niveau de résistance soit atteint, ce qui démontre que le PL-100 dispose d'une barrière génétique élevée contre le développement de la résistance. Dans le chapitre 5, nous avons évalué le potentiel du PL-100 en tant qu’inhibiteur de protéase de deuxième génération. Les virus résistants au PL-100 émergent en 8-48 semaines alors qu’aucune mutation n’apparaît avec le darunavir (DRV) sur une période de 40 semaines. La modélisation moléculaire montre que la haute barrière génétique du DRV est due à de multiples interactions avec la protéase dont des liaison hydrogènes entre les groupes di-tétrahydrofuranne (THF) et les atomes d'oxygène des acides aminés A28, D29 et D30, tandis que la liaison de PL-100 est principalement basée sur des interactions polaires et hydrophobes délocalisées à travers ses groupes diphényle. Nos données suggèrent que les contacts de liaison hydrogène et le groupe di-THF dans le DRV, ainsi que le caractère hydrophobe du PL-100, contribuent à la liaison à la protéase ainsi qu’à la haute barrière génétique contre la résistance et que la refonte de la structure de PL-100 pour inclure un groupe di-THF pourrait améliorer l’activité antivirale et le profil de résistance.

Genetic Landscape of Joubert syndrome in French Canadians

Le syndrome de Joubert est une maladie récessive caractérisée par une malformation congénitale distincte du tronc cérébral et du cervelet, associée à une anomalie des mouvements oculaires (apraxie oculomotrice), une respiration irrégulière, un retard de développement, et une ataxie à la démarche. Au cours de la dernière décennie, plus de 20 gènes responsables ont été identifiés, tous ayant un rôle important dans la structure et la fonction des cils primaires. Ainsi, le syndrome de Joubert est considéré une ciliopathie. Bien que le Syndrome de Joubert ait été décrit pour la première fois dans une famille canadienne-française en 1969, le(s) gène(s) causal demeurait inconnu dans presque tous les cas de syndrome de Joubert recensés en 2010 dans la population canadienne-française, soit début de mon projet doctoral. Nous avons identifié un total de 43 individus canadiens-français (35 familles) atteints du syndrome de Joubert. Il y avait un regroupement de familles dans la région du Bas-Saint-Laurent de la province de Québec, suggérant la présence d'un effet fondateur. L’objectif de ce projet était de caractériser la génétique du syndrome de Joubert dans la population canadienne-française. Notre hypothèse était qu’il existait un effet fondateur impliquant au moins un nouveau gène JBTS. Ainsi, dans un premier temps, nous avons utilisé une approche de cartographie par homozygotie. Cependant, nous n’avons pas identifié de région d’homozygotie partagée parmi les individus atteints, suggérant la présence d’une hétérogénéité génétique ou allélique. Nous avons donc utilisé le séquençage exomique chez nos patients, ce qui représente une approche plus puissante pour l’étude de conditions génétiquement hétérogènes. Nos travaux ont permis l’identification de deux nouveaux gènes responsables du syndrome de Joubert: C5orf42 et TMEM231. Bien que la localisation cellulaire et la fonction de C5orf42 soient inconnus au moment de cette découverte, nos résultats génétiques combinés avec des études ultérieures ont établi un rôle important de C5orf42 dans la structure et la fonction ciliaire, en particulier dans la zone de transition, qui est une zone de transition entre le cil et le reste de la cellule. TMEM231 avait déjà un rôle établi dans la zone de transition ciliaire et son interaction avec d’autres protéines impliquées dans le syndrome de Joubert était connu. Nos études ont également identifié des variants rares délétères chez un patient JBTS dans le gène ciliaire CEP104. Nous proposons donc CEP104 comme un gène candidat JBTS. Nous avons identifié des mutations causales dans 10 gènes, y compris des mutations dans CC2D2A dans 9 familles et NPHP1 dans 3 familles. Au total, nous avons identifié les mutations causales définitives chez 32 des 35 familles étudiées (91% des cas). Nous avons documenté un effet fondateur complexe dans la population canadienne-française avec de multiples mutations récurrentes dans quatre gènes différents (C5orf42, CC2D2A, TMEM231, NPHP1). Au début de ce projet de recherche, l’étiologie génétique était inconnue chez les 35 familles touchées du syndrome de Joubert. Maintenant, un diagnostique moléculaire définitif est identifié chez 32 familles, et probable chez les 3 autres. Nos travaux ont abouti à la caractérisation génétique du syndrome de Joubert dans la population canadienne-française grâce au séquençage exomique, et révèlent la présence d'un effet fondateur complexe avec une l'hétérogénéité allélique et intralocus importante. Ces découvertes ont éclairé la physiologie de cette maladie. Finalement, l’identification des gènes responsables ouvre de nouvelles perspectives diagnostiques ante-natales, et de conseils génétique, très précieuses pour les familles.