Solution equilibria of cytosine- and guanine-rich sequences near the promoter region of the n-myc gene that contain stable hairpins within lateral loops

Cytosine-and guanine-rich regions of DNA are capable of forming complex structures named i-motifs and G-quadruplexes, respectively. In the present study the solution equilibria at nearly physiological conditions of a 34 -bases long cytosine-rich sequence and its complementary guanin e-rich strand corresponding to the first intron of the n-mycgene were studied. Both sequences , not yet studied, contain a 12 - base tract capable of forming stable hairpins inside the i-motif and G-quadruplex structures, respectively ...

Patología Dual y rasgos de personalidad:situación actual y líneas futuras de trabajo

Dual diagnosis (DD) is the co-occurrence, in the same person, of a mental disorder (MD) and a substance use disorder (SUD). Nowadays, the study of the personality with DD is realized mainly from a categorical view, focusing on the detection of personality disorders and not on the traits associated to DD and the possible differential profile compared to those patients with only MD or SUD. Studies analyzing personality traits of patients with DD and their possible differential profile are very limited. However, existing data indicates that DD patients show higher levels of Sensation Seeking, Impulsivity, Harm Avoidance and Neuroticism; and lower levels of Persistence, Self-Direction, Self-Transcendence and Cooperation. Therefore, DD is associated to personality characteristics that suggest more disruptive behaviors, fewer resources for recovering and keeping abstinent and worse prognosis compared to those with only one disorder. Progress in the characterization of personality traits in DD, taking into consideration the methodological aspects to be improved could allow better adaptation of the integrated treatment of these patients in the future.

L'examen des plumes en science forensique

L'investigateur forensique est confronté à une vaste typologie de traces qui comprend notamment les plumes d'oiseaux. La présente contribution a pour but de fournir les éléments nécessaires pour mieux discerner le potentiel informatif de ces dernières et donner un aperçu global des différents examens pouvant être réalisés sur les plumes dans un contexte forensique. Il s'agit également de mettre en évidence les avantages et les limitations de chaque méthode ainsi que leur capacité de discrimination. Cet article présente finalement plusieurs exemples d'affaires dans lesquelles un examen de plumes a contribué de manière non négligeable à l'enquête et propose des pistes de réflexion sur le traitement et l'exploitation de ce type particulier de traces dans le futur.

OLFM4 : a neutrophil shield against autoimmunity?

Neutrophil extracellular traps (NETs) formation is a cell death mechanism characterized by the extrusion of DNA fibers associated to antimicrobial peptides such as LL37. Beside their antimicrobial role, NETs are highly immunogenic by their ability to activate plasmacytoid dendritic cells (pDCs). In this context, LL37 binds to NET-DNA, leading to endosomal Toll¬like-receptor (TLR) 9 binding, resulting in Interferon alpha (IFNa) production by pDCs. Uncontrolled pDC activation by NETs is an important player in the pathogenesis of autoimmune disease such as Lupus Erythematosus (LE); however the regulation of NET- driven pDC activation is poorly characterized. Olfactomedin 4 (OLFM4) is a granule protein present in a subset of circulating neutrophils and was shown to bear anti-inflammatory properties in a mouse model, raising the possibility that it may regulate neutrophil-induced inflammation. Therefore, in this project, we aimed at deciphering the mechanism by which OLFM4 may regulate inflammation induced by NET-activated pDC and its relevance in the pathogenesis of Lupus Erythematosus (LE). First, we show that OLFM4 directly interacted with LL37 in neutrophils, impairing LL37/DNA complexes formation and pDC activation to produce IFNa. Then, by using an in vivo model of acute inflammation depending on NET- driven activation of pDCs, we observed that the absence of Olfm4 led to uncontrolled type I IFN production, confirming the regulatory role of neutrophil-derived OLFM4. Beyond controlling NET-induced inflammation, we also show that OLFM4 could inhibit pDC activation mediated by DNA-containing immune complexes (ICs), suggesting that OLFM4 holds anti¬inflammatory properties in the context of LE. Of note, we identified a previously unknown population of OLFM4hi9h neutrophils in healthy individuals that may belong to the immunosuppressive subset of granulocytic myeloid-derived suppressor cells (g-MDSCs). Strikingly, we observed a decreased frequency of OLFM4h'9h cells among inflammatory Low density granulocytes (LDGs) neutrophils in LE patients, suggesting that a disequilibrium between pro- and anti-inflammatory neutrophils may participate to the disease pathogenesis. Altogether, this study demonstrates that OLFM4 is involved in the resolution of inflammation. -- La NETose (formation de Neutrophil Extracellular Traps, NETs) est une réponse à un stimulus inflammatoire caractérisée par l'expulsion de l'ADN lié à des peptides antimicrobiens comme le LL37, induisant la mort de la cellule. Les NETs possèdent des propriétés antibactériennes et sont pro-inflammatoires via leur capacité à activer les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs). Dans ce contexte, les complexes ADN/LL37 libérés lient le récepteur Toll-like 9 des pDCs, induisant la production d'Interféron alpha (IFNa). La production incontrôlée d'IFNa par les pDCs est impliquée dans la pathogenèse du Lupus Erythemateux (LE), cependant la régulation de l'activation des pDCs reste mal connue. L'Oflactomédine 4 (OLFM4) est une protéine produite par une sous-population de neutrophiles, avec des propriétés anti-inflammatoires possibles. Le but de ce projet était d'identifier les mécanismes par lesquels l'OLFM4 pourrait réguler l'inflammation induite par les NETs et sa relevance dans la pathogenèse du LE. Tout d'abord, nous avons montré que l'OLFM4 interagissait avec le LL37, empêchant la production des complexes ADN/LL37 qui activent les pDCs. Nous avons vérifié notre hypothèse in vivo en utilisant un modèle murin d'inflammation locale dépendant des pDCs et des NETs. Dans ce contexte, le déficit en Olfm4 était associé à une production accrue d'IFNa, confirmant le rôle de l'OLFM4 dans le contrôle de l'inflammation. De plus, l'OLFM4 pouvait également inhiber l'activation des pDCs induite par des complexes immuns, suggérant que l'OLFM4 serait aussi anti-inflammatoire dans le contexte du LE. Ensuite, nous avons identifié une nouvelle population de neutrophiles OLFM4h'9h chez les sujets sains qui pourraient appartenir au sous-type anti¬inflammatoire des g-MDSCs (granulocytic myeloid-derived suppressor cells). Nous avons observé une diminution de ces cellules parmi les neutrophiles pro-inflammatoires LDGs (Low Density Granulocytes) dans le LE suggérant qu'un déséquilibre entre les sous-types de neutrophiles pourrait participer à l'inflammation excessive de cette maladie. Ces travaux mettent en évidence l'implication de l'OLFM4 dans la résolution de l'inflammation et suggèrent qu'une expression altérée de l'OLFM4 pourrait participer à la pathogenèse du LE. -- Les neutrophils constituent la majorité des globules blancs circulants et sont rapidement mobilisés depuis le sang dans un organe lésé en cas d'infection ou de blessure. Ils représentent la première ligne de défense du système immunitaire. Ils sont indispensables dans la défense contre les infections par leur capacité à tuer les bactéries, par exemple en produisant des peptides antimicrobiens (AMPs) qui fonctionnent comme des antibiotiques naturels. De plus, les neutrophiles recrutent les autres membres du système immunitaire qui sont nécessaires à l'éradication complète des microbes et à la réparation des tissus. Les nombreux outils permettant aux neutrophiles de contrôler les infections ne sont cependant pas sans danger pour les tissus. En effet, diverses molécules comme les AMPs peuvent induire des dommages tissulaires substantiels en participant au développement d'une inflammation chronique. Ceci est particulièrement le cas lorsque les neutrophiles meurent par un processus nommé NETose. Dans ce contexte, la cellule subit une dissolution de sa membrane suivie de l'expulsion de son ADN associé à des AMPs. Ces complexes formés d'ADN et d'AMPs induisent la production de cytokines pro-inflammatoires dont l'Interféron alpha (IFNa). Certaines maladies auto-immunes comme le lupus érythémateux sont associées à un excès de NETose produit par les neutrophiles et à un excès d'IFNa qui participe au développement de la maladie. Dans cette thèse, nous avons montré que l'Olfactomédine 4 (OLFM4), une protéine produite par les neutrophiles eux-mêmes, est un inhibiteur de cette inflammation. Nous avons démontré que TOLFM4 empêchait la formation des complexes ADN/AMPs, réduisant par là la production d'IFNa in vitro et in vivo. Finalement, nos recherches ont suggéré que l'OLFM4 pourrait être insuffisamment produite chez les patients souffrant de lupus, ce qui pourrait participer à l'inflammation chronique associée à la maladie.

Birth Weight, Working Memory and Epigenetic Signatures in IGF2 and Related Genes: A MZ Twin Study.

Neurodevelopmental disruptions caused by obstetric complications play a role in the etiology of several phenotypes associated with neuropsychiatric diseases and cognitive dysfunctions. Importantly, it has been noticed that epigenetic processes occurring early in life may mediate these associations. Here, DNA methylation signatures at IGF2 (insulin-like growth factor 2) and IGF2BP1-3 (IGF2-binding proteins 1-3) were examined in a sample consisting of 34 adult monozygotic (MZ) twins informative for obstetric complications and cognitive performance. Multivariate linear regression analysis of twin data was implemented to test for associations between methylation levels and both birth weight (BW) and adult working memory (WM) performance. Familial and unique environmental factors underlying these potential relationships were evaluated. A link was detected between DNA methylation levels of two CpG sites in the IGF2BP1 gene and both BW and adult WM performance. The BW-IGF2BP1 methylation association seemed due to non-shared environmental factors influencing BW, whereas the WM-IGF2BP1 methylation relationship seemed mediated by both genes and environment. Our data is in agreement with previous evidence indicating that DNA methylation status may be related to prenatal stress and later neurocognitive phenotypes. While former reports independently detected associations between DNA methylation and either BW or WM, current results suggest that these relationships are not confounded by each other.

Reversible mitochondrial respiratory chain impairment during symptomatic hyperlactatemia associated with antiretroviral therapy

Direct evidence confirming the hypothesis that a dysfunction of the mitochondrial respiratory chain (MRC) underlies the pathogenesis of hyperlactatemia associated with highly active antiretroviral therapy (HAART) is scarce. We studied mitochondrial DNA (mtDNA) content and MRC function in the skeletal muscle of an HIV-infected patient during an episode of symptomatic hyperlactatemia. Skeletal muscle biopsy was performed during the episode when the patient was symptomatic and 3 months later when the patient was clinically recovered. Assessment of mitochondria was performed using histological, polarographic, spectrophotometrical, and Southern blot and real time PCR DNA quantification methods. The histological study disclosed extensive mitochondrial impairment in the form of ragged-red fibers or equivalents on oxidative reactions. These findings were associated with an increase in mitochondrial content and a decrease in both mitochondrial respiratory capacity and MRC enzyme activities. Mitochondrial DNA content declined to 53% of control values. Mitochondrial abnormalities had almost disappeared later when the patient became asymptomatic. Our findings support the hypothesis that MRC dysfunction stands at the basis of HAART-related hyperlactatemia.

Reversible mitochondrial respiratory chain impairment during symptomatic hyperlactatemia associated with antiretroviral therapy

Direct evidence confirming the hypothesis that a dysfunction of the mitochondrial respiratory chain (MRC) underlies the pathogenesis of hyperlactatemia associated with highly active antiretroviral therapy (HAART) is scarce. We studied mitochondrial DNA (mtDNA) content and MRC function in the skeletal muscle of an HIV-infected patient during an episode of symptomatic hyperlactatemia. Skeletal muscle biopsy was performed during the episode when the patient was symptomatic and 3 months later when the patient was clinically recovered. Assessment of mitochondria was performed using histological, polarographic, spectrophotometrical, and Southern blot and real time PCR DNA quantification methods. The histological study disclosed extensive mitochondrial impairment in the form of ragged-red fibers or equivalents on oxidative reactions. These findings were associated with an increase in mitochondrial content and a decrease in both mitochondrial respiratory capacity and MRC enzyme activities. Mitochondrial DNA content declined to 53% of control values. Mitochondrial abnormalities had almost disappeared later when the patient became asymptomatic. Our findings support the hypothesis that MRC dysfunction stands at the basis of HAART-related hyperlactatemia.

Differential regulation of horizontally acquired and core genome genes by the bacterial modulator H-NS

Horizontal acquisition of DNA by bacteria dramatically increases genetic diversity and hence successful bacterial colonization of several niches, including the human host. A relevant issue is how this newly acquired DNA interacts and integrates in the regulatory networks of the bacterial cell. The global modulator H-NS targets both core genome and HGT genes and silences gene expression in response to external stimuli such as osmolarity and temperature. Here we provide evidence that H-NS discriminates and differentially modulates core and HGT DNA. As an example of this, plasmid R27-encoded H-NS protein has evolved to selectively silence HGT genes and does not interfere with core genome regulation. In turn, differential regulation of both gene lineages by resident chromosomal H-NS requires a helper protein: the Hha protein. Tight silencing of HGT DNA is accomplished by H-NS-Hha complexes. In contrast, core genes are modulated by H-NS homoligomers. Remarkably, the presence of Hha-like proteins is restricted to the Enterobacteriaceae. In addition, conjugative plasmids encoding H-NS variants have hitherto been isolated only from members of the family. Thus, the H-NS system in enteric bacteria presents unique evolutionary features. The capacity to selectively discriminate between core and HGT DNA may help to maintain horizontally transmitted DNA in silent form and may give these bacteria a competitive advantage in adapting to new environments, including host colonization.

Differential regulation of horizontally acquired and core genome genes by the bacterial modulator H-NS

Horizontal acquisition of DNA by bacteria dramatically increases genetic diversity and hence successful bacterial colonization of several niches, including the human host. A relevant issue is how this newly acquired DNA interacts and integrates in the regulatory networks of the bacterial cell. The global modulator H-NS targets both core genome and HGT genes and silences gene expression in response to external stimuli such as osmolarity and temperature. Here we provide evidence that H-NS discriminates and differentially modulates core and HGT DNA. As an example of this, plasmid R27-encoded H-NS protein has evolved to selectively silence HGT genes and does not interfere with core genome regulation. In turn, differential regulation of both gene lineages by resident chromosomal H-NS requires a helper protein: the Hha protein. Tight silencing of HGT DNA is accomplished by H-NS-Hha complexes. In contrast, core genes are modulated by H-NS homoligomers. Remarkably, the presence of Hha-like proteins is restricted to the Enterobacteriaceae. In addition, conjugative plasmids encoding H-NS variants have hitherto been isolated only from members of the family. Thus, the H-NS system in enteric bacteria presents unique evolutionary features. The capacity to selectively discriminate between core and HGT DNA may help to maintain horizontally transmitted DNA in silent form and may give these bacteria a competitive advantage in adapting to new environments, including host colonization.

The role of the microRNAs in the age-associated oancreatic β-cell dysfunction

Le corps humain emploie le glucose comme source principale d'énergie. L'insuline, sécrétée par les cellules ß-pancreatiques situées dans les îlots de Langerhans, est l'hormone principale assurant un maintien constant du taux de glucose sanguin (glycémie). Les prédispositions génétiques, le manque d'activité physique et un régime déséquilibré peuvent entraîner une perte de sensibilité à l'insuline et des taux de glucose dans le sang élevé (hyperglycémie), une condition nommée diabète de type 2. Cette maladie est initiée par une sensibilité diminuée à l'insuline dans les tissus périphériques, entraînant une demande accrue en insuline. Cette pression continue finie par épuiser les cellules ß-pancreatiques, qui sécrètent alors des niveaux d'insuline insuffisant en trainant l'apparition du diabète. Le vieillissement est un facteur de risque important pour les maladies métaboliques dont le diabète de type 2 faits partis. En effet la majeure partie des diabétiques de type 2 ont plus de 45 ans. Il est connu que le vieillissement entraine une perte de sensibilité à l'insuline, une sécrétion altérée d'insuline, une baisse de réplication et une plus grande mort des ß-cellules pancréatiques. Le but de ma thèse était de mieux comprendre les mécanismes contribuante au dysfonctionnement des cellules ß- pancréatiques lors du vieillissement. Les travaux du « Human Genome Project » ont révélés que seulement 2% de notre génome code pour des protéines. Le reste non-codant fut alors désigné sous le nom de « ADN déchets ». Cependant, l'étude approfondie de cet ADN non-codant ces dernières deux décennies a démontré qu'une grande partie code pour des «MicroARNs », des ARNs courts (20-22 nucleotides) découverts en 1997 chez le vers C.elegans. Depuis lors ces molécules ont été intensivement étudiées, révélant un rôle crucial de ces molécules dans la fonction et la survie des cellules en conditions normales et pathologiques. Le but de cette thèse était d'étudier le rôle des microARNs dans le dysfonctionnement des cellules ß lors du vieillissement. Nos données suggèrent qu'ils peuvent jouer un rôle tantôt salutaire, tantôt nocif sur les cellules ß. Par exemple, certains microARNs réduisent la capacité des cellules ß à se multiplier ou réduisent leur survie, alors que d'autres protègent ces cellules contre la mort. Pour conclure, nous avons démontré les microARNs jouent un rôle important dans le dysfonctionnement des cellules ß lors du vieillissement. Ces nouvelles découvertes préparent le terrain pour la conception de futures stratégies visant à améliorer la résistance des cellules ß pancréatiques afin de trouver de nouveaux traitements du diabète de type 2. -- Le diabète de type 2 est une maladie métabolique due à la résistance à l'action de l'insuline des tissus cibles combinée à l'incapacité des cellules ß pancréatiques à sécréter les niveaux adéquats d'insuline. Le vieillissement est associé à un déclin global des fonctions de l'organisme incluant une diminution de la fonction et du renouvellement des cellules ß pancréatiques. Il constitue ainsi un risque majeur de développement des maladies métaboliques dont le diabète de type 2. Le but de cette thèse était d'étudier le rôle des microARNs (une classe d'ARN non- codants) dans le dysfonctionnement lié au vieillissement des cellules ß. L'analyse par microarray des niveaux d'expression des microARN dans les îlots pancréatiques de rats Wistar mâles âgés de 3 et 12 mois nous a permis d'identifier de nombreux changements d'expression de microARNs associés au vieillissement. Afin d'étudier les liens entre ces modifications et le déclin des cellules ß, les changements observés lors du vieillissement ont été reproduits spécifiquement dans une lignée cellulaire, dans des cellules ß primaires de jeune rats ou de donneurs humains sains. La diminution du miR-181a réduit la prolifération des cellules ß, tandis que la diminution du miR-130b ou l'augmentation du miR-383 protège contre l'apoptose induite par les cytokines. L'augmentation du miR-34a induit l'apoptose et inhibe la prolifération des cellules ß en réponse aux hormones Exendin-4 et prolactine et au facteur de croissance PDGF-AA. Cette perte de capacité réplicative est similaire à celle observée dans des cellules ß de rats âgés de 12 mois. Dans la littérature, la perte du récepteur au PDGF-r-a est associée à la diminution de la capacité proliférative des cellules ß observée lors du vieillissement. Nous avons pu démontrer que PDGF-r-a est une cible directe de miR- 34a, suggérant que l'effet néfaste de miR-34a sur la prolifération des cellules ß est, du moins en partie, lié à l'inhibition de l'expression de PDGF-r-a. L'expression de ce miR est aussi plus élevée dans le foie et le cerveau des animaux de 1 an et augmente avec l'âge dans les ilôts de donneurs non-diabétiques. Ces résultats suggèrent que miR-34a pourrait être non seulement impliqué dans l'affaiblissement des fonctions pancréatiques associé à l'âge, mais également jouer un rôle dans les tissus cibles de l'insuline et ainsi contribuer au vieillissement de l'organisme en général. Pour conclure, les travaux obtenus durant cette thèse suggèrent que des microARNs sont impliqués dans le dysfonctionnement des cellules ß pancréatiques durant le vieillissement. -- Type 2 diabetes is a metabolic disease characterized by impaired glucose tolerance, of the insulin sensitive tissues and insufficient insulin secretion from the pancreatic ß-cells to sustain the organism demand. Aging is a risk factor for the majority of the metabolic diseases including type 2 diabetes. With aging is observed a decline in all body function, due to decrease both in cell efficiency and renewal. The aim of this thesis was to investigate the potential role of microRNAs (short non- coding RNAs) in the pancreatic ß-cell dysfunction associated with aging. Microarray analysis of microRNA expression profile in pancreatic islets from 3 and 12 month old Wistar male rats revealed important changes in several microRNAs. To further study the link between those alterations and the decline of ß-cells, the changes observed in old rats were mimicked in immortalized ß-cell lines, primary young rat and human islets. Downregulation of miR-181a inhibited pancreatic ß-cell proliferation in response to proliferative drugs, whereas downregulation of miR-130b and upregulation of miR-383 protected pancreatic ß-cells from cytokine stimulated apoptosis. Interestingly, miR-34a augmented pancreatic ß-cell apoptosis and inhibited ß-cell proliferation in response to the proliferative chemicals Exendin-4, prolactin and PDGF-AA. This loss of replicative capacity is reminiscent of what we observed in pancreatic ß-cells isolated from 12 month old rats. We further observed a correlation between the inhibitory effect of miR-34a on pancreatic ß-cell proliferation and its direct interfering effect of this microRNA on PDGF-r-a, which was previously reported to be involved in the age-associated decline of pancreatic ß-cell proliferation. Interestingly miR-34a was upregulated in the liver and brain of 1 year old animals and positively correlated with age in pancreatic islets of normoglycemic human donors. These results suggest that miR-34a might be not only involved in the age-associated impairment of the pancreatic ß-cell functions, but also play a role in insulin target tissues and contribute to the aging phenotype on the organism level. To conclude, we have demonstrated that microRNAs are indeed involved in the age-associated pancreatic ß-cell dysfunction and they can play both beneficial and harmful roles in the context of pancreatic ß-cell aging.

Finding and characterizing Partially Methylated Domains in human haematopoietic cells

DNA cytosine methylation has been demonstrated to be a central epigenetic modification that has essential roles in a myriad of cellular processes. Some examples of these include gene regulation, DNA-protein interactions, cellular differentiation, X-inactivation, maintenance of genome integrity by suppressing transposable elements and viruses, embryogenesis, genomic imprinting and tumourigenesis. This list is increasingly growing thanks to recent advances in genome-wide technologies, like Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS-Seq). The development of this technology in research has allowed the identification of new features of the DNA methylation landscape that was not possible using previous technologies, like Partially Methylated Domains (PMDs). PMDs have been found in several cell lines, as well as in both healthy and cancer primary samples. They have been described as regions with high variability in methylation levels across individual CpG sites and intermediate methylation levels on average with respect to the genome. Here, we performed an extensive search of PMDs in a big dataset of different haematopoietic primary cells from both myeloid and lymphoid lineages. We found and characterized significant PMDs in plasma B cells, confirming that PMDs are a phenomenon that is restricted to certain differentiated cells. Additionally, we found loci aberrantly hypomethylated in a myeloma sample which overlapped with plasma B cell PMDs. Genome-wide comparison of the myeloma and plasma B cell sample revealed that this is probably also the case for other loci.

Functional impact of genetic variation on gene expression

Numerous links between genetic variants and phenotypes are known and genome-wide association studies dramatically increased the number of genetic variants associated with traits during the last decade. However, how changes in the DNA perturb the molecular mechanisms and impact on the phenotype of an organism remains elusive. Studies suggest that many traitassociated variants are in the non-coding region of the genome and probably act through regulation of gene expression. During my thesis I investigated how genetic variants affect gene expression through gene regulatory mechanisms. The first chapter was a collaborative project with a pharmaceutical company, where we investigated genome-wide copy number variation (CNVs) among Cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) used in pharmaceutical studies, and associated them to changes in gene expression. We found substantial copy number variation and identified CNVs linked to tissue-specific expression changes of proximal genes. The second and third chapters focus on genetic variation in humans and its effects on gene regulatory mechanisms and gene expression. The second chapter studies two human trios, where the allelic effects of genetic variation on genome-wide gene expression, protein-DNA binding and chromatin modifications were investigated. We found abundant allele specific activity across all measured molecular phenotypes and show extended coordinated behavior among them. In the third chapter, we investigated the impact of genetic variation on these phenotypes in 47 unrelated individuals. We found that chromatin phenotypes are organized into local variable modules, often linked to genetic variation and gene expression. Our results suggest that chromatin variation emerges as a result of perturbations of cis-regulatory elements by genetic variants, leading to gene expression changes. The work of this thesis provides novel insights into how genetic variation impacts gene expression by perturbing regulatory mechanisms. -- De nombreux liens entre variations génétiques et phénotypes sont connus. Les études d'association pangénomique ont considérablement permis d'augmenter le nombre de variations génétiques associées à des phénotypes au cours de la dernière décennie. Cependant, comprendre comment ces changements perturbent les mécanismes moléculaires et affectent le phénotype d'un organisme nous échappe encore. Des études suggèrent que de nombreuses variations, associées à des phénotypes, sont situées dans les régions non codantes du génome et sont susceptibles d'agir en modifiant la régulation d'expression des gènes. Au cours de ma thèse, j'ai étudié comment les variations génétiques affectent les niveaux d'expression des gènes en perturbant les mécanismes de régulation de leur expression. Le travail présenté dans le premier chapitre est un projet en collaboration avec une société pharmaceutique. Nous avons étudié les variations en nombre de copies (CNV) présentes chez le macaque crabier (Macaca fascicularis) qui est utilisé dans les études pharmaceutiques, et nous les avons associées avec des changements d'expression des gènes. Nous avons découvert qu'il existe une variabilité substantielle du nombre de copies et nous avons identifié des CNVs liées aux changements d'expression des gènes situés dans leur voisinage. Ces associations sont présentes ou absentes de manière spécifique dans certains tissus. Les deuxième et troisième chapitres se concentrent sur les variations génétiques dans les populations humaines et leurs effets sur les mécanismes de régulation des gènes et leur expression. Le premier se penche sur deux trios humains, père, mère, enfant, au sein duquel nous avons étudié les effets alléliques des variations génétiques sur l'expression des gènes, les liaisons protéine-ADN et les modifications de la chromatine. Nous avons découvert que l'activité spécifique des allèles est abondante abonde dans tous ces phénotypes moléculaires et nous avons démontré que ces derniers ont un comportement coordonné entre eux. Dans le second, nous avons examiné l'impact des variations génétiques de ces phénotypes moléculaires chez 47 individus, sans lien de parenté. Nous avons observé que les phénotypes de la chromatine sont organisés en modules locaux, qui sont liés aux variations génétiques et à l'expression des gènes. Nos résultats suggèrent que la variabilité de la chromatine est due à des variations génétiques qui perturbent des éléments cis-régulateurs, et peut conduire à des changements dans l'expression des gènes. Le travail présenté dans cette thèse fournit de nouvelles pistes pour comprendre l'impact des différentes variations génétiques sur l'expression des gènes à travers les mécanismes de régulation.

North African populations carry the signature of admixture with Neandertals

One of the main findings derived from the analysis of the Neandertal genome was the evidence for admixture between Neandertals and non-African modern humans. An alternative scenario is that the ancestral population of non-Africans was closer to Neandertals than to Africans because of ancient population substructure. Thus, the study of North African populations is crucial for testing both hypotheses. We analyzed a total of 780,000 SNPs in 125 individuals representing seven different North African locations and searched for their ancestral/derived state in comparison to different human populations and Neandertals. We found that North African populations have a significant excess of derived alleles shared with Neandertals, when compared to sub-Saharan Africans. This excess is similar to that found in non-African humans, a fact that can be interpreted as a sign of Neandertal admixture. Furthermore, the Neandertal's genetic signal is higher in populations with a local, pre-Neolithic North African ancestry. Therefore, the detected ancient admixture is not due to recent Near Eastern or European migrations. Sub-Saharan populations are the only ones not affected by the admixture event with Neandertals.

Individual differences in gene expression : insights from transcriptional control of the CSL gene and from human population studies

CSL is a key transcription factor, mostly acting as a repressor, which has been shown to have a highly context-dependent function. While known as the main effector of Notch signaling, it can also exert Notch-independent functions. The downstream effects of the Notch/CSL signaling pathway and its involvement in several biological processes have been intensively studied. We recently showed that CSL is important to maintain skin homeostasis, as its specific deletion in mouse dermal fibroblasts -or downmodulation in human stromal fibroblasts- creates an inducing environment for squamous cell carcinoma (SCC) development, possibly due to the conversion of stromal fibroblasts into cancer associated fibroblasts (CAFs). Despite the wide interest in CSL as a transcriptional regulator, the mechanism of its own regulation has so far been neglected. We show here that CSL expression levels differ between individuals, and correlate among others with genes involved in DNA damage response. Starting from this finding we show that in dermal fibroblasts CSL is under transcriptional control of stress inducers such as UVA irradiation and Reactive Oxygen Species (ROS) induction, and that a main player in CSL transcriptional regulation is the transcription factor p53. In a separate line of work, we focused on individual variability, studying the differences in gene expression between human populations in various cancer types, particularly focusing on the Caucasian and African populations. It is indeed widely known that these populations have different incidences and mortalities for various cancers, and response to cancer treatment may also vary between them. We show here several genes that are differentially expressed and could be of interest in the study of population differences in cancer. -- CSL est un facteur de transcription agissant essentiellement comme répresseur, et qui a une fonction hautement dépendant du contexte. C'est l'effecteur principal de la voie de signalisation de Notch, mais il peut également exercer ses fonctions dans une façon Notch- indépendante. Nous avons récemment montré que CSL est important pour maintenir l'homéostasie de la peau. Sa suppression spécifique dans les fibroblastes dermiques de la souris ou dans les fibroblastes stromales humaines crée un environnement favorable pour le développement du carcinome épidermoïde (SCC), probablement en raison de la conversion des fibroblastes en fibroblastes associé au cancer (CAF). Malgré le grand intérêt de CSL comme régulateur transcriptionnel, le mécanisme de sa propre régulation a été jusqu'ici négligée. Nous montrons ici que dans les fibroblastes dermiques CSL est sous le contrôle transcriptionnel de facteurs de stress tels que l'irradiation UVA et l'induction des ROS dont p53 est l'acteur principal de cette régulation. Nous montrons aussi que les niveaux d'expression de CSL varient selon les individus, en corrélation avec d'autres gènes impliqués dans la réponse aux dommages de l'ADN. Dans une autre axe de recherche, concernant la variabilité individuelle, nous avons étudié les différences dans l'expression des gènes dans différents types de cancer entre les populations humaines, en se concentrant particulièrement sur les populations africaines et caucasiennes. Il est en effet bien connu que ces populations montrent des variations dans l'incidence des cancers, la mortalité, ainsi que pour les réponses au traitement. Nous montrons ici plusieurs gènes qui sont exprimés différemment et pourraient être digne d'intérêt dans l'étude du cancer au sein de différentes populations.

Fragmentation of contaminant and endogenous DNA in ancient samples determined by shotgun sequencing; prospects for human palaeogenomics

Despite the successful retrieval of genomes from past remains, the prospects for human palaeogenomics remain unclear because of the difficulty of distinguishing contaminant from endogenous DNA sequences. Previous sequence data generated on high-throughput sequencing platforms indicate that fragmentation of ancient DNA sequences is a characteristic trait primarily arising due to depurination processes that create abasic sites leading to DNA breaks.