Exploitation des données issues d'études d'association pangénomiques pour caractériser les voies biologiques associées au risque génétique du prolapsus de la valve mitrale
Leveraging genome-wide association studies data to inform the biology behind the genetic risk for mitral valve prolapse
par Mengyao YU sous la direction de Nabila BOUATIA NAJI
Thèse de doctorat en Génétique
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Tuesday 18 June 2019 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Analyse des données
  • Aspect génétique
  • Prolapsus mitral
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Mots clés
GWAS, Maladie de la valve cardiaque, Développement de la valve, Prolapsus de la valve mitrale, Analyse d'enrichissement, Imputation
Resumé
Le prolapsus de la valve mitrale (MVP) est une valvulopathie fréquente qui touche près de 1 personne sur 40 dans la population générale. Il s'agit de la première indication de réparation et / ou de remplacement de la valve. De nombreux gènes comme FLNA, DCHS1 pour les formes familiales et TNS1 et LMCD1 pour les formes sporadiques ont récemment été décrit comme associés au MVP. Cependant, les défauts génétiques touchant ces gènes n'expliquent pas tous les cas du MVP. De plus, les mécanismes biologiques expliquant la susceptibilité génétique au MVP, notamment pour les formes sporadiques les plus fréquentes restent mal compris. Dans cette thèse, mon objectif était 1) de caractériser globalement les mécanismes biologiques impliqués dans le risque génétique du MVP dans le contexte des études d'association pangénomique (GWAS), et 2) d'améliorer la résolution du génotypage par l'imputation génétique et par l'addition d'une nouvelle étude cas témoins, (UKBioBank) afin de permettre la découverte de nouveaux loci de prédisposition. Dans la première partie, j'ai appliqué des outils d'enrichissement de voies biologiques ou sets de gènes (i-GSEA4GWAS, DEPICT) aux données GWAS. J'ai pu montrer que les gènes présents autour des loci GWAS sont impliqués dans l'organisation des filaments d'actine, l'organisation du cytosquelette et le développement cardiaque. Nous avons également décrits de nombreux régulateurs de la transcription impliqués le développement, la prolifération cellulaire et la migration, comme le gène GLIS1 qui joue un rôle dans les transitions morphologiques cellulaires (EndoMT, MET). Afin de confirmer le rôle de GLIS1 dans l'association avec le MVP, j'ai réalisé une analyse génétique dans UKBiobank et, en combinaison avec les données françaises, l'association a atteint le seuil de significativité génomique. Des expériences d'immunohistochimie ont indiqué que Glis1, la protéine orthologue de la souris est exprimée au cours du développement embryonnaire principalement dans les noyaux des cellules endothéliales et interstitielles des valves mitrales. D'autre part, l'inactivation de Glis1 à l'aide d'oligonucléotides de type Morpholinos ont été l'origine d'une régurgitation atrio-ventriculaire chez le poisson zèbre. Dans la deuxième partie, j'ai généré des données de génotypage plus dense à l'aide d'une imputation basée sur Haplotype Reference Consortium (HRC) et TOPMed. J'ai d'abord comparé la précision d'imputation entre les données utilisant les différents panels et constaté qu'aucun panel n'atteignait une précision optimale pour les variants rares (MAF <0,01) dans nos échantillons. La précision d'imputation s'améliorait pour les variants fréquents (MAF> 0,05), en particulier pour les cohortes dont le génotypage étaient réalisé avec des puces identiques. J'ai pu ainsi cartographier avec plus de précision les loci déjà confirmés (ex. Chr 2 autour de TNS1). J'ai également identifié 6 nouveaux loci associés au MVP prometteurs. Les nouveaux variants associés sont tous fréquents. L'annotation fonctionnelle fine à l'aide de données publiques a indiqué leurs rôles potentiels dans la régulation transcriptionnelle de plusieurs gènes candidats (ex. PDGFD et ACTN4). En résumé, mes travaux de thèse ont apporté des résultats génétiques originaux mettant en lumière de nouveaux mécanismes biologiques en rapport avec la biologie et le développement de la valve. Ces travaux ont fait appel à de nombreuses stratégies génétiques d'association et d'enrichissement, d'imputation haute densité et d'annotations fonctionnelles. Mes travaux ont également été renforcés par des validations dans des modèles animaux en collaboration. Il sera nécessaire toutefois de confirmer par réplication, et potentiellement par des expériences biologiques, les résultats nouveaux issus des travaux d'imputation haute densité afin de déclarer ces nouveaux gènes de prédispositions au MVP.