Dermatologie. 2009: quoi de neuf en dermatologie [Dermatology]

Many significant advances in dermatology were published during 2009, focussing on infectious diseases, inflammatory disorders and oncology. Molecular medicine, as a result of the human genome project, also modifies the field of dermatology. Bioinformatics and biotechnology revolutionize the daily clinical practice in dermatology. A change of paradigm occurs notably in infectious diseases.

Análisis bioinformáticos sobre la tecnología Hadoop

Desde el inicio del proyecto del genoma humano y su éxito en el año 2001 se han secuenciado genomas de multitud de especies. La mejora en las tecnologías de secuenciación ha generado volúmenes de datos con un crecimiento exponencial. El proyecto Análisis bioinformáticos sobre la tecnología Hadoop abarca la computación paralela de datos biológicos como son las secuencias de ADN. El estudio ha sido encauzado por la naturaleza del problema a resolver. El alineamiento de secuencias genéticas con el paradigma MapReduce.

Prominent use of distal 5' transcription start sites and discovery of a large number of additional exons in ENCODE regions.

This report presents systematic empirical annotation of transcript products from 399 annotated protein-coding loci across the 1% of the human genome targeted by the Encyclopedia of DNA elements (ENCODE) pilot project using a combination of 5' rapid amplification of cDNA ends (RACE) and high-density resolution tiling arrays. We identified previously unannotated and often tissue- or cell-line-specific transcribed fragments (RACEfrags), both 5' distal to the annotated 5' terminus and internal to the annotated gene bounds for the vast majority (81.5%) of the tested genes. Half of the distal RACEfrags span large segments of genomic sequences away from the main portion of the coding transcript and often overlap with the upstream-annotated gene(s). Notably, at least 20% of the resultant novel transcripts have changes in their open reading frames (ORFs), most of them fusing ORFs of adjacent transcripts. A significant fraction of distal RACEfrags show expression levels comparable to those of known exons of the same locus, suggesting that they are not part of very minority splice forms. These results have significant implications concerning (1) our current understanding of the architecture of protein-coding genes; (2) our views on locations of regulatory regions in the genome; and (3) the interpretation of sequence polymorphisms mapping to regions hitherto considered to be "noncoding," ultimately relating to the identification of disease-related sequence alterations.

Evolution of Genetic Techniques: Past, Present, and Beyond.

Genetics is the study of heredity, which means the study of genes and factors related to all aspects of genes. The scientific history of genetics began with the works of Gregor Mendel in the mid-19th century. Prior to Mendel, genetics was primarily theoretical whilst, after Mendel, the science of genetics was broadened to include experimental genetics. Developments in all fields of genetics and genetic technology in the first half of the 20th century provided a basis for the later developments. In the second half of the 20th century, the molecular background of genetics has become more understandable. Rapid technological advancements, followed by the completion of Human Genome Project, have contributed a great deal to the knowledge of genetic factors and their impact on human life and diseases. Currently, more than 1800 disease genes have been identified, more than 2000 genetic tests have become available, and in conjunction with this at least 350 biotechnology-based products have been released onto the market. Novel technologies, particularly next generation sequencing, have dramatically accelerated the pace of biological research, while at the same time increasing expectations. In this paper, a brief summary of genetic history with short explanations of most popular genetic techniques is given.

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.

Homogeneous assay technologies in drug screening: Quenching Resonance Energy Transfer (QRET) technique

Information gained from the human genome project and improvements in compound synthesizing have increased the number of both therapeutic targets and potential lead compounds. This has evolved a need for better screening techniques to have a capacity to screen number of compound libraries against increasing amount of targets. Radioactivity based assays have been traditionally used in drug screening but the fluorescence based assays have become more popular in high throughput screening (HTS) as they avoid safety and waste problems confronted with radioactivity. In comparison to conventional fluorescence more sensitive detection is obtained with time-resolved luminescence which has increased the popularity of time-resolved fluorescence resonance energy transfer (TR-FRET) based assays. To simplify the current TR-FRET based assay concept the luminometric homogeneous single-label utilizing assay technique, Quenching Resonance Energy Transfer (QRET), was developed. The technique utilizes soluble quencher to quench non-specifically the signal of unbound fraction of lanthanide labeled ligand. One labeling procedure and fewer manipulation steps in the assay concept are saving resources. The QRET technique is suitable for both biochemical and cell-based assays as indicated in four studies:1) ligand screening study of β2 -adrenergic receptor (cell-based), 2) activation study of Gs-/Gi-protein coupled receptors by measuring intracellular concentration of cyclic adenosine monophosphate (cell-based), 3) activation study of G-protein coupled receptors by observing the binding of guanosine-5’-triphosphate (cell membranes), and 4) activation study of small GTP binding protein Ras (biochemical). Signal-to-background ratios were between 2.4 to 10 and coefficient of variation varied from 0.5 to 17% indicating their suitability to HTS use.

Le financement de la haute technologie dans le système de santé : le cas de la pharmacogénomique

L’exercice d’allocation de ressources en santé, relevant du Ministère de la santé, se voit fortement influencé autant par les besoins variés de la population que par les exigences des intervenants en santé. Quel rôle ces différents intérêts peuvent-ils jouer dans l’intégration de nouvelles technologies dans la distribution des soins de santé ? La pharmacogénomique, branche émergente de la pharmacologie intégrant les données issues du projet génome humain au processus de développement du médicament, est perçue comme une technologie qui permettrait de personnaliser la médecine. Son intégration aux processus de développement ou de prescription de médicaments promet de minimiser l’apparition d’effets secondaires néfastes découlant de la prise de médicaments. Serait-il alors judicieux pour le gouvernement du Québec, considérant la conjoncture actuelle d’allocation de ressources, d’investir dans la pharmacogénomique en tant que nouvel outil de développement du médicament ou nouveau mode pronostic de médication pour sa population ? Nous aborderons cette question à l’aide de critères de sélection dictés par Caulfield et ses collaborateurs (2001)[1] pour évaluer la pertinence de l’investissement public dans la mise sur pied d’un test génétique, soit l’acceptabilité, l’utilité, la non-malfaisance et la présence d’un bénéfice clair – à coût raisonnable – pour la population. La génomique avoisinant la génétique, ces facteurs s’avèrent applicables dans notre discussion.

Étude des anomalies du développement humain# un modèle d’analyse phénotypique

Depuis le début des années 90, le projet génome humain a permis l’émergence de nombreuses techniques globalisantes porteuses du suffixe –omique : génomique, transcriptomique, protéomique, épigénomique, etc.… L’étude globale de l’ensemble des phénotypes humains (« phénome ») est à l’origine de nouvelles technologies constituant la « phénomique ». L’approche phénomique permet de déterminer des liens entre des combinaisons de traits phénomiques. Nous voulons appliquer cette approche à l’étude des malformations humaines en particulier leurs combinaisons, ne formant des syndromes, des associations ou des séquences bien caractérisés que dans un petit nombre de cas. Afin d’évaluer la faisabilité de cette approche, pour une étude pilote nous avons décidé d’établir une base de données pour la description phénotypique des anomalies foetales. Nous avons effectué ces étapes : o Réalisation d’une étude rétrospective d’une série d’autopsies de foetus au CHU Sainte- Justine (Montréal, QC, Canada) entre 2001-2006 o Élaboration de trois thésaurus et d’une ontologie des anomalies développementales humaines o Construction une base de données en langage MySQL Cette base de données multicentrique accessible sur (http://www.malformations.org), nous permet de rechercher très facilement les données phénotypiques des 543 cas observés porteurs d’une anomalie donnée, de leur donner une description statistique et de générer les différents types d’hypothèses. Elle nous a également permis de sélectionner 153 cas de foetus malformés qui font l’objet d’une étude de micropuce d’hybridation génomique comparative (aCGH) à la recherche d’une anomalie génomique.

Phénomène de biohype dans des articles scientifiques rapportant des résultats issus de recherches cliniques en nutrigénétique/nutrigénomique : caractérisation et perception des chercheurs

Le développement de la nutrigénétique/nutrigénomique (NGx) a suscité de nombreuses attentes puisque les retombées qui lui sont associées s’avèrent potentiellement bénéfiques autant pour les individus en santé que pour les individus malades. De grandes attentes avaient également été associées au Projet de décryptage du Génome Humain (PGH). Aujourd’hui, seules quelques attentes de celles envisagées se sont concrétisées. Le PGH a donc évolué dans un contexte marqué par du biohype, soit la promotion d’attentes exagérées, voir irréalistes. Étant donné l’importance des attentes associées avec le développement de la NGx et des limites méthodologiques auxquelles fait encore face la recherche clinique conduite dans ce domaine, l’objectif principal de cette thèse est de déterminer si les publications scientifiques rapportant des résultats de recherches cliniques effectuées en NGx contribuent à l’émergence d’un phénomène de biohype. Plus spécifiquement, il s’agira également de documenter la perception des chercheurs oeuvrant dans le domaine de la NGx du phénomène de biohype, d’identifier certains facteurs qui pourraient expliquer son émergence dans la littérature scientifique propre à ce domaine et de proposer des pistes d’actions pour limiter les risques associés à ce phénomène. Nous avons tout d’abord procédé à une analyse documentaire d’articles scientifiques rapportant des résultats issus de recherches cliniques en NGx. Celle-ci nous a révélé que plusieurs bénéfices étaient promus dans cette littérature alors même que les limites méthodologiques n’étaient pas d’emblée présentées et discutées. Cette observation nous portait à croire que ces bénéfices étant potentiellement prématurés. Nous avons ensuite voulu valider notre constat auprès des chercheurs œuvrant principalement dans le domaine de la NGx. Cette enquête nous a permis de constater que les chercheurs étaient généralement en accord avec les bénéfices que nous avons recensés dans les articles scientifiques. Toutefois, ils n’envisageaient pas leur concrétisation à moyen terme. Par ailleurs, cette enquête nous a également révélé que les limitations méthodologiques actuellement rencontrées dans la conduite de recherches cliniques soulevaient des doutes quant à la faisabilité des bénéfices promut dans les articles scientifiques. Ces données viennent confirmer notre observation à savoir qu’un phénomène de biohype serait réellement en émergence dans les articles scientifiques rapportant des résultats de recherches cliniques en NGx. Outre des informations concernant les publics ciblés par les chercheurs et les éléments que doivent contenir un article scientifique, cette enquête nous a également aidés à mieux comprendre les avantages associés à la promotion de bénéfices. Selon la majorité des chercheurs interrogés, la promotion de bénéfices dans un article scientifique augmenterait les chances d’un manuscrit d’être publié et favoriserait la continuité du financement du domaine de recherche. Cette activité étant caractérisée par un environnement compétitif, la promotion de bénéfices semble être une avenue à envisager pour se démarquer. Quoique la promotion de bénéfices prématurés ou exagérés ne soit pas considérée comme de l’inconduite scientifique, elle peut causer entre autres un affaiblissement du sentiment de confiance entre le public et les chercheurs et ultimement, contrevenir à la continuité d’une saine activité de recherche. À la lumière de ces données, nous croyons qu’une des stratégies qui permettrait de prévenir l’apparition des risques associés au phénomène de biohype serait de sensibiliser les chercheurs et les éditeurs de journaux scientifiques à ces derniers. Plus particulièrement, nous encourageons l’intégration de lignes directrices portant sur la gestion du biohype dans les codes de conduites qui ont été mis en place pour favoriser les bonnes pratiques en recherche.

British Nutrition Foundation annual lecture: chips with everything? Nutritional genomics and the application of diet in disease prevention

The development of high throughput techniques ('chip' technology) for measurement of gene expression and gene polymorphisms (genomics), and techniques for measuring global protein expression (proteomics) and metabolite profile (metabolomics) are revolutionising life science research, including research in human nutrition. In particular, the ability to undertake large-scale genotyping and to identify gene polymorphisms that determine risk of chronic disease (candidate genes) could enable definition of an individual's risk at an early age. However, the search for candidate genes has proven to be more complex, and their identification more elusive, than previously thought. This is largely due to the fact that much of the variability in risk results from interactions between the genome and environmental exposures. Whilst the former is now very well defined via the Human Genome Project, the latter (e.g. diet, toxins, physical activity) are poorly characterised, resulting in inability to account for their confounding effects in most large-scale candidate gene studies. The polygenic nature of most chronic diseases offers further complexity, requiring very large studies to disentangle relatively weak impacts of large numbers of potential 'risk' genes. The efficacy of diet as a preventative strategy could also be considerably increased by better information concerning gene polymorphisms that determine variability in responsiveness to specific diet and nutrient changes. Much of the limited available data are based on retrospective genotyping using stored samples from previously conducted intervention trials. Prospective studies are now needed to provide data that can be used as the basis for provision of individualised dietary advice and development of food products that optimise disease prevention. Application of the new technologies in nutrition research offers considerable potential for development of new knowledge and could greatly advance the role of diet as a preventative disease strategy in the 21st century. Given the potential economic and social benefits offered, funding for research in this area needs greater recognition, and a stronger strategic focus, than is presently the case. Application of genomics in human health offers considerable ethical and societal as well as scientific challenges. Economic determinants of health care provision are more likely to resolve such issues than scientific developments or altruistic concerns for human health.

The use of proteomics to identify novel therapeutic targets for the treatment of disease

The completion of the Human Genome Project has revealed a multitude of potential avenues for the identification of therapeutic targets. Extensive sequence information enables the identification of novel genes but does not facilitate a thorough understanding of how changes in gene expression control the molecular mechanisms underlying the development and regulation of a cell or the progression of disease. Proteomics encompasses the study of proteins expressed by a population of cells, and evaluates changes in protein expression, post-translational modifications, protein interactions, protein structure and splice variants, all of which are imperative for a complete understanding of protein function within the cell. From the outset, proteomics has been used to compare the protein profiles of cells in healthy and diseased states and as such can be used to identify proteins associated with disease development and progression. These candidate proteins might provide novel targets for new therapeutic agents or aid the development of assays for disease biomarkers. This review provides an overview of the current proteomic techniques available and focuses on their application in the search for novel therapeutic targets for the treatment of disease.

An insight into the public acceptance of nutrigenomic-based personalised nutrition.

It is predicted that non-communicable diseases will account for over 73 % of global mortality in 2020. Given that the majority of these deaths occur in developed countries such as the UK, and that up to 80 % of chronic disease could be prevented through improvements in diet and lifestyle, it is imperative that dietary guidelines and disease prevention strategies are reviewed in order to improve their efficacy. Since the completion of the human genome project our understanding of complex interactions between environmental factors such as diet and genes has progressed considerably, as has the potential to individualise diets using dietary, phenotypic and genotypic data. Thus, there is an ambition for dietary interventions to move away from population-based guidance towards 'personalised nutrition'. The present paper reviews current evidence for the public acceptance of genetic testing and personalised nutrition in disease prevention. Health and clear consumer benefits have been identified as key motivators in the uptake of genetic testing, with individuals reporting personal experience of disease, such as those with specific symptoms, being more willing to undergo genetic testing for the purpose of personalised nutrition. This greater perceived susceptibility to disease may also improve motivation to change behaviour which is a key barrier in the success of any nutrition intervention. Several consumer concerns have been identified in the literature which should be addressed before the introduction of a nutrigenomic-based personalised nutrition service. Future research should focus on the efficacy and implementation of nutrigenomic-based personalised nutrition.

Transcript finishing initiative: contribuição do laboratório IL2

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Celular e Molecular) - IBRC