Tesi sul tema "Maladies rares du développement"

L’expression des gènes passe par le processus de transcription dans le noyau des cellules eucaryotes qui produit les ARNs, intermédiaires indispensables pour former des protéines. La synthèse et le devenir des ARNs sont soumis à un contrôle complexe assuré par de nombreux acteurs incluant entre autres les séquences d'ADN non codantes régulatrices qui assurent une régulation spatio-temporelle fine de l’expression génique et les ribonucléoprotéines hétérogènes nucléaires (hnRNP) capables de lier les molécules d’ARN et de réguler leur maturation, leur stabilité et leur localisation.L'approche standard actuelle pour l'exploration moléculaire des patients atteints d'anomalies du développement (AD) et/ou de déficience intellectuelle (DI), déploie la combinaison de l’analyse chromosomique par puces à ADN, le test de l’X fragile, le séquençage d'exome, et plus récemment le séquençage du génome pour établir un diagnostic moléculaire. L’ensemble de ces approches comporte un rendement diagnostique inférieur à 50% pour les AD/DI. Cependant, les analyses peuvent parfois mettre en évidence la présence de variations de signification incertaine dans des gènes candidats, non encore impliqués en pathologie humaine. Des tests fonctionnels sont alors nécessaires afin d’établir une correcte corrélation génotype-phénotype. De cette manière, des variations pathogènes ont été identifiées au sein de deux gènes candidats codant des hnRNPs intervenant dans le métabolisme des ARNs : PTBP1 et PTBP2. Le but de cette première étude est de décrire le mécanisme cellulaire physiopathologique lié aux défauts transcriptionnels à l'origine de l’atteinte neurodéveloppementale syndromique (pour PTBP1) ou non syndromique (pour PTBP2) par des approches moléculaires fonctionnelles in vitro et in vivo dont le séquençage d'ARNs immunoprécipités (RIP-seq) dans une cohorte d’individus atteints.Dans certains cas, l’analyse génomique met en évidence la présence de variations de structure complexes, pouvant interrompre la séquence d’un gène sensible au dosage, modifier l’activité d’un enhancer ou encore exercer des effets de position sur l'expression génique en altérant les interactions enhancer/gène(s) cible(s). Ces communications moléculaires sont facilitées au sein de domaines d'association topologique (TADs) qui jouent un rôle important dans la régulation transcriptionnelle de manière tissu-spécifique. Par conséquent, toute variation de structure susceptible de réorganiser les TADs (fusion, mélange entre deux TADs ou même création) peut entraîner une altération de l’expression génique. Dans ce contexte, l'objectif du second travail de recherche est de caractériser, au moyen de la capture de conformation de chromosomes à haut débit (Hi-C), les remaniements complexes des patients capables de modifier la structure des TADs. Combinée avec d’autres techniques omiques comme le séquençage longs fragments, les études transcriptomiques ou encore épigénomiques, cette approche permet d'étudier les mécanismes moléculaires sous-jacents sur différents modèles cellulaires dérivés des individus affectés.Ces travaux de recherche mettent en évidence l'impact physiopathologique des variations génétiques ponctuelles et de structure sur les mécanismes de régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle des gènes cibles et ouvrent la voie à de nouvelles hypothèses biologiques dans le cadre de la recherche translationnelle en pathologie humaine
Gene expression occurs through the transcription process in the nucleus of eukaryotic cells, which produces RNAs, essential intermediates for protein formation. RNA synthesis and fate are controlled by a complex network of factors, among which are regulatory non-coding DNA sequences that ensure precise spatio-temporal regulation of gene expression and heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNP), able to bind RNA molecules and contributing to their maturation, stability, and localization.The current standard approach for molecular exploration of patients with developmental disorders (DD) and/or intellectual disabilities (ID) uses a combination of chromosomal analysis using DNA microarrays, fragile X testing, exome sequencing, and more recently, genome sequencing to establish a molecular diagnosis. These approaches yield a diagnostic yield of less than 50% for DD/ID. However, the analyses sometimes reveal the presence of variations of uncertain significance in candidate genes not yet implicated in human pathology. Functional tests are then necessary to establish a correct genotype-phenotype correlation. In this way, pathogenic variations have been identified in two candidate genes encoding hnRNPs involved in RNA metabolism: PTBP1 and PTBP2. The aim of this first study is to describe the cellular pathophysiological mechanism related to transcriptional defects causing syndromic (for PTBP1) or non-syndromic (for PTBP2) neurodevelopmental impairment using in vitro and in vivo functional molecular approaches including RNA immunoprecipitation sequencing (RIP-seq) in a cohort of affected individuals.In some cases, genomic analysis identifiy complex structural variations that can disrupt the sequence of a dosage-sensitive gene, alter the activity of an enhancer, or exert position effects on gene expression by altering enhancer/target gene interactions. These molecular communications are facilitated within topological associating domains (TADs), which play an important role in tissue-specific transcriptional regulation. Consequently, any structural variation that reorganizes TADs (fusion, shuffling or even new TAD) can lead to an alteration in gene expression. In this context, the goal of this second research project is to characterize, through high-throughput chromosome conformation capture (Hi-C), the complex rearrangements in patients reorganizing the structure of TADs. Combined with other omic techniques such as long fragment sequencing, transcriptomic or epigenomic analysis, this approach allows the study of the underlying molecular mechanisms on different cellular models derived from affected individuals.These research efforts highlight the physiopathological impact of punctual and structural genetic variations on the transcriptional and post-transcriptional regulatory mechanisms of target genes and pave the way for new biological hypotheses in the context of translational research in human pathology

L’avènement du séquençage haut débit d’exome (SHD-E) en diagnostic et en recherche ces dernières années a conduit à l’identification des bases génétiques de nombreuses pathologies mendéliennes, permettant de résoudre de nombreuses situations d’errance diagnostique. Néanmoins, l’analyse des données de SHD-E permet uniquement d’identifier des variations pathogènes ou probablement pathogènes dans 30 à 45 % des situations sans diagnostic. En effet, certaines limites existent, tant au niveau clinique, moléculaire et bioinformatique. L’évolution constante des connaissances cliniques, du nombre de nouveaux gènes impliqués en pathologie humaine, et des corrélations clinico-biologique a un impact important sur l’analyse des données, entraînant une amélioration progressive de la recherche diagnostique. Des limites techniques inhérentes à la technologie, avec en particulier des régions non couvertes, existent, mais se sont également significativement réduites ces dernières années. Enfin, au-delà de l’analyse de SNV et de CNV, d’autres anomalies génétiques peuvent être responsables de maladies rares, nécessitant un développement bioinformatique pour optimiser les résultats. Bien que le séquençage à haut débit du génome permette de résoudre des observations, en particulier en cas de variations dans les régions non codantes ou les variants de structure, il existe encore de nombreuses informations à extraire et à exploiter à partir des données de SHD-E.L’objectif de cette thèse a donc été de participer à l’amélioration des approches bioinformatiques d’analyse de données de SHD-E pour l’identification de nouveaux gènes ou mécanismes moléculaires impliqués dans des maladies génétiques rares afin de réduire l’errance diagnostique des patients.Plusieurs stratégies ont ainsi été mises en place. La première stratégie a consisté en une réanalyse recherche de données de 80 patients ayant bénéficié d’un SHD-E au laboratoire CERBA (thèse CIFRE) dont la lecture diagnostique était négative. Elle a conduit à la mise en évidence deux nouveaux gènes candidats dans la déficience intellectuelle syndromique, dont le gène OTUD7A (article 1). La deuxième stratégie a consisté en la mise au point d’un pipeline bioinformatique pour extraire les données du génome mitochondrial à partir des données de SHD-E. L’ADN mitochondrial n’est pas ciblé par les kits de capture d’exome mais peut être extrait des données capturées indirectement rendant son analyse possible à partir de données de SHD-E préexistantes. A partir de la collection GAD d’exomes de patients sans diagnostic, deux variations causales ont été identifiées chez deux individus atteints de troubles neuro-développementaux sur 928 personnes étudiées, et ainsi résoudre une errance diagnostique dans 0,2 % des patients sans diagnostic (article 2). La troisième stratégie a consisté en la mise en place d’un pipeline bioinformatique d’identification des éléments mobiles au sein des données d’exome, étant attendu qu’environ 0,3 % des variations pathogènes du génome humain ont pour origine l’insertion de novo d’un élément mobile. A partir de la collection GAD d’exomes de 3322 patients sans diagnostic, cette étape a permis d’identifier deux cas en lien avec l’insertion d’un élément Alu au sein d’un exon du gène FERMT1 et du gène GRIN2B (article 3 en cours d’écriture).Cette thèse a permis de repousser certaines limites de la technologie d’exome. D’autres perspectives existent, et sont explorées par l’équipe, en lien avec le projet Européen Solve-RD
In the last years, the advent of exome sequencing (ES) in diagnosis and in research led to the identification of the genetic bases of many Mendelian disorders, allowing many diagnostic wavering cases to be solved. Nevertheless, ES data analysis only leads to the identification of pathogenic or likely pathogenic variants in 30 to 45 % of the undiagnosed cases. Indeed, some limits exist, both at clinical, molecular and bioinformatic levels. The constant evolution of the clinical knowledge, of the number of genes involved in human diseases, and of the clinical-biological correlations, has a significant impact on data analysis, leading to a progressive improvement in diagnostic research. Limits of the current technologies, especially not covered regions, exist, but have been significantly reduced in the recent years. Although genome sequencing will solve some undiagnosed cases, especially in case of non-coding or structural variants, there is still a lot of information to be extracted and analyzed from ES data. Finally, beyond SNV and CNV analyzes, other genetic events can be involved in rare disorders, requiring a bioinformatic development to optimize results.The aim of the project was therefore to improve bioinformatic approaches of ES data analysis in order to identify new molecular mechanisms involved in rare genetic disorders and reduce diagnostic wavering.Several strategies were established. The first one consisted in reanalysing ES data from 80 undiagnosed patients, who were sequenced by the Laboratoire CERBA (CIFRE thesis). It led to the identification of 2 new candidate genes involved in ID, especially OTUD7A gene (article 1). The second strategy was the development of a bioinformatic pipeline in order to extract mitochondrial DNA data from ES data. The mitochondrial genome is not targeted by exome capture kits but can be extracted from off-target data, giving the opportunity to analyze it from preexisting ES data. From the GAD exomes cohort of undiagnosed patients, 2 causal variations were identified in 2 individuals out of 928, affected with neuro-developmental disorder. It thus solved the diagnostic wavering in 0.2 % of patients without diagnosis (article 2). The third strategy consisted in the development of a bioinformatic pipeline to identify mobile elements insertion within ES data, with the expectation that about 0.03 % of the pathogenic variants originate from de novo mobile element insertion. From the GAD exomes cohort of 3322 undiagnosed patients, this step led to the identification of two Alu element insertions in FERMT1 and GRIN2B gene exons (article 3, in process).This PhD permitted to push out some ES limits. Other perspectives exist, and are explored by the GAD team, in connection with the European Solve-RD project

Les anomalies bucco-dentaires et crânio-faciales sont des manifestations phénotypiques des maladies rares. Ce doctorat combine les approches cliniques, précliniques et translationnelles en particulier par l’étude des modèles murins génétiquement modifiés reproduisant les maladies rares étudiées. Ce doctorat vise ainsi à identifier des gènes impliqués dans la morphogenèse et la signalisation inter-cellulaire en s’intéressant aux facteurs environnementaux et génétiques. Une étude détaille les effets d’un facteur d’environnement l’acide rétinoïque en excès sur du développement dentaire et la formation de l’émail. Les anomalies dentaires et de la formation de l'émail sont analysées dans des modèles murins, de maladies rares génétiques, inactivés pour Ltbp3 et Smoc2. Ces résultats permettent une meilleure compréhension du développement dentaire et crânio-facial, pourraient déboucher sur la mise au point et l’amélioration de traitements appropriés et de stratégies thérapeutiques applicables à la prise en charge de patients atteins de maladies rares. L’approche via les modèles murins des maladies rares est tout à fait pertinente pour suivre la régénération osseuse et les pathologies associées
The goal of this thesis is to investigate genetic and environmental factors, both initiating and influencing signaling centers that regulate tooth development and thus producing associated defects. Essentially, my research program utilizes patient-based rare disease phenotypes to create novel mouse models. This study also involved investigating the developmental effects of excess retinoic acid on enamel formation to gain understanding of the mechanisms by which environmental factors can alter enamel development. Other studies investigated enamel and dental anomalies in Ltbp3 and Smoc2 mutant mice. These results advance our understanding of tooth development, and may translate towards optimizing clinical diagnosis, and improving treatment strategies for several human rare diseases. An improved understanding of rare disease models and our testing of clinically relevant approaches using rodent models is a feasible approach to address bone degeneration problems

Le diagnostic des rétinopathies pigmentaires pose différents problèmes, au niveau clinique comme au niveau moléculaire. En premier lieu, il s'agit de maladies rares, la faible prévalence de chaque pathologie à l'échelle de la population mondiale rend difficile leur étude. En second lieu, la caractérisation phénotypique de ces maladies est délicate car les symptômes qui en découlent s'avèrent très similaires. De manière liée, l'œil et le processus de la vision s'avèrent complexes et impliquent les produits d'expression de nombreux gènes. Ainsi, bien que les rétinopathies soient majoritairement monogénique et respectent le modèle d'hérédité mendélienne, les causes génétiques des maladies sont variées. Sur la base de ce double constat, nous proposons deux approches méthodologiques complémentaires menant à une meilleure compréhension de ce groupe de pathologies. Une première approche a pour finalité l'acquisition du jeu exhaustif des gènes impliqués. Les travaux portent sur l'exploitation des puces de génotypage. Nous effectuons une étude de liaison génétique entre les variations ponctuelles et les pathologies. Une seconde approche porte sur la représentation des connaissances associées aux phénotypes cliniques. Un composant ontologique est construit afin d'expliciter les savoirs nécessaires au diagnostic. Les données collectées sur le long terme par les experts sont étiquetées au travers de termes organisés au sein d'un thésaurus dédié. Les profils cliniques des patients et des maladies sont manipulés sous forme de collections de caractéristiques et comparés au moyen d'une mesure de similarité adaptée. L'objectif est alors de proposer un système d'aide au diagnostic
Diagnosis of retinitis pigmentosa could be difficult regarding both to clinics or molecular issues. Firstly, there are rare diseases, so the prevalence of each pathology in the world population is very low. Secondly, the symptoms of diseases are very similar, so their phenotypic characterization is hard. Moreover, the eye and the visual process are complex and numerous genes' products are implicated. Although retinopathies are mainly monogenic and mendelian inherited diseases, the polymorphisms involved in these diseases are very diverse.These both observations lead us to develop two complementary methodological approaches in a view to better understand the retinopathies.The first approach aims to identify all the genes involved in the diseases using genotyping chips. For this purpose, we studied genetic linkage between single nucleotide variations and pathologies. The second approach leads to the representation of clinical knowledge. An ontological compound was built to make explicit the knowledge involved in the process of diagnosis. The data previously collected by experts were labeled by terms that were organized in a specific thesaurus. The clinic profiles of the patients and diseases were handled as features collections and were compared by similarity calculations. The goal of this work is to build a knowledge-based system for diagnosis

Les maladies génétiques transmises selon le mode autosomique récessif constituent un véritable problème de santé publique au Maroc du fait du taux élevé de consanguinité. Tirant partie de la consanguinité, la cartographie par autozygotie permet de localiser pour les identifier les gènes de ces maladies. Ces puissantes méthodes nous ont permis de localiser et d'identifier les gènes de trois maladies autosomiques récessives : 1) deux génodermatoses dont une forme récessive de dysplasie ectodermique anhidrotique (DEA) et un syndrome associant ichtyose et cholangite sclérosante (NISCH), et 2) un syndrome de microcéphalie avec une agénésie du corps calleux, une craniosténose et un retard mental. Nos travaux ont contribué à mettre en évidence l'importance de l'analyse des maladies génétiques rares dans les populations à fort taux de consanguinité
Recessive autosomal diseases are a major public health problem in Morocco resulting from a high rate if consanguinity. Autozygosity mapping led to the localization and identification of the genes responsible for 3 rare diseases : anhidrotic ectodermal dysplasia (EDA), and a novel described syndrome with ichthyosis and neonatal sclerosing cholangitis (NISCH), and a syndrome with severe microcephaly, corpus callosum agenesis, craniostenosis and mental retardation. Our study reveals the importance of genetic analysis of rare autosomal recessive diseases in the inbred population

La tuberculose, causée par Mycobacterium tuberculosis, connaît actuellement une résurgence inquiétante, et l’OMS estime à plus de 10 millions le nombre de nouveaux cas cliniques en 2015 avec environ 1,8 millions de décès dus à la maladie. Environ un tiers de la population mondiale est exposée à M.tuberculosis, et après exposition, la plupart des individus sont infectés par la mycobactérie. La grande majorité (~90%) des individus infectés ne présentera jamais de symptomatologie clinique. Parmi les 10% qui développent la maladie, environ la moitié le fera dans les deux années suivant l’infection, ce qui est en général considéré comme une forme primaire de tuberculose. Les autres patients présenteront leur maladie à distance de l’infection primaire (parfois plusieurs dizaines d’années plus tard) ; il s’agit des formes pulmonaires classiques de l’adulte. Chez l’homme, le rôle de certains facteurs génétiques a été maintenant démontré dans le développement d’une tuberculose active, à la fois la tuberculose pulmonaire de l’adulte et les formes plus disséminées de l’enfant, et aussi dans le contrôle de l’infection tuberculeuse. Cependant, la plus grande part de ces facteurs génétiques reste à identifier. Le premier objectif de ma thèse était d'identifier les facteurs génétiques de l'hôte modulant les phénotypes immunologiques de production d'Interféron gamma in vitro (IGRA) après exposition à M. tuberculosis dans un échantillon de 590 individus ayant été en contact avec un cas avéré de tuberculose dans le Val de Marne, en région parisienne. Puis, dans un second temps, de voir si les facteurs trouvés pouvaient être répliquées dans un échantillon familial d'Afrique du Sud, zone de très forte endémie tuberculeuse. Pour cela, j'ai tout d'abord réalisé des analyses de liaison génétique à l'échelle du génome entier sur plusieurs phénotypes quantitatifs d'IGRA. Celles-ci ont permis de mettre en évidence 2 loci majeurs (p < 10-4) répliqués en Afrique du Sud et liés à la production d'interféron gamma induite pour l’un par le bacille du BCG, et pour l’autre, par la part spécifique de l'antigène ESAT6 de M. tuberculosis (absent de la plupart des mycobactéries environnementales et du BCG), indépendamment de la capacité intrinsèque de réponse aux mycobactéries. La seconde étape a consisté en la réalisation d'une étude d'association sur les régions de liaison ainsi identifiées. Un variant associé au phénotype spécifique de l’ESAT6 (p < 10-5) a ainsi été trouvé, variant contribuant de manière significative au pic de liaison précédemment découvert (p<0.001) et ayant été rapporté comme modulant l’expression du gène ZXDC. Le second objectif de la thèse concernait l’identification de variants génétiques rares sous-jacents à la déclaration d’une tuberculose pulmonaire chez les individus infectés par le bacille. A cette fin, j’ai comparé les exomes de 120 patients tuberculeux à ceux de 136 individus infectés par le bacille mais non malades, tous originaires du Maroc. Cette étude m’a permis d’identifier le gène BTNL2, en bordure de la région HLA, dans lequel près de 10% des patients comportaient un variant rare perte de fonction contrairement aux contrôles qui n’en présentaient aucun
Tuberculosis remains a major public health concern, with approximately 10.4 million new cases and 1.8 million deaths due to the disease in 2015 according to WHO. While an estimated one third of the world population is estimated to be infected with Mycobacterium tuberculosis, only about 10% of infected individuals go on to develop a clinical disease. Among them, half will declare the disease in the 2 years following infection, which is generally considered as primary tuberculosis. The other patients will develop the disease more distant in time of primary infection, sometimes several tens of years latter; these are classical pulmonary forms in adults. In humans, the role of genetic factors have been demonstrated in the development of active tuberculosis, in pulmonary forms as in disseminated forms in childhood, et also in the control of M.tuberculosis infection. Nevertheless, most of these genetic factors remain to identify. The first aim of my PhD was to identify genetic factors controlling in vitro interferon-gamma production phenotypes (IGRA) after exposure to M.tuberculosis in a sample of 590 subjects who were in contact with a proven tuberculous patient in Val-de-Marne, Paris suburbs, and in a second time, to try to replicate the findings in a south African familial sample where the tuberculosis is highly endemic. For this purpose, I first performed genome-wide genetic linkage analysis for several quantitative IGRA phenotypes. They led to identify 2 major loci (p<10-4) replicated in South-Africa and linked to the interferon-gamma production induced by live BCG for the first one, and for the second one, by the specific part of the ESAT6 antigen of M.tuberculosis (absent from most of environmental mycobacteria and from BCG), independently of intrinsic ability to respond to mycobacteria. The second step was an association study in the identified linkage regions. A variant associated to the specific ESAT6 phenotype was found (p<10-5), which was significantly contributing to the linkage peak (p<0.001) and previously reported as eQTL of ZXDC gene. The second objective of my PhD was the identification of rare genetic variants underlying the development of pulmonary tuberculosis in infected individuals. To this end, I compared exome data from 120 tuberculous patients and 136 infected individuals without any clinical symptoms. All of them were from Morocco. This study resulted in the lighting of BTNL2 gene, very closed to the HLA region, in which around 10% of patients had a rare loss of function variant whereas the controls didn’t have any

La myostatine, un membre de la superfamille TGF-β (Transforming growth factor-beta) est un régulateur négatif de la croissance et du développement musculaire. Depuis sa découverte en 1997, le gène myostatine a été intensément étudié de par ses applications potentielles bénéfiques dans les domaines de l’élevage et médical. Les mutations pertes de fonctions qui affectent la fonction de la myostatine ou celles qui réduisent son expression conduisent à une hypertrophie musculaire, alors que celle qui engendre une surexpression de la myostatine engendre une réduction importante de la masse musculaire. Nous avons identifié un allèle inattendu du gène myostatine qui est responsable de l’augmentation de la masse musculaire chez la race bovine Bonde d’Aquitaine. Dans le muscle, cet allèle est fortement exprimé conduisant à la formation d’un transcrit myostatine aberrant avec un codon STOP prématuré de la traduction en plus d’une quantité résiduelle correctement épissé. Ce profil d’expression qui résulte d’une mutation intronique leaky par rapport à l’activité du splicéosome, contribue à l’établissement d’une hypertrophie modérée qui caractérise la race bovine Blonde d’Aquitaine. Cette découverte est importante dans le domaine de la génétique de l’élevage et potentiellement dans le domaine médical. Elle permet de concilier à la fois le bien être de l’animal et la production qualitative et quantitative de la viande. Par ailleurs, le mécanisme est susceptible d’être exploité pour une possible application pour soigner certaines maladies musculaires humaines via une manipulation appropriée des pré-ARNm du gène myostatine
Myostatin, a member of the TGF- β (Transforming growth factor-beta) superfamily, functions as a negative regulator of skeletal muscle development and growth.Since its discovery in mice in 1997, the myostatin gene has been extensively investigated considering the potential benefits of enhancing muscle growth in clinical and agricultural settings. Loss-of-function mutations which impair myostatin function or those which knockdown myostatin gene expression, result in muscle hypertrophy often referred to as ‘‘double-muscling’’ whereas myostatin overexpression induces profound muscle loss. Here, we identified an unexpected mutation in the myostatin gene that is responsible for increasing muscle mass in Blonde d'Aquitaine cattle breed. In skeletal muscle, the mutant allele was highly expressed leading to an abnormal transcript with a premature termination codon and to residual levels of a correctly spliced transcript. This expression pattern, caused by a leaky intronic mutation with regard to spliceosome, could contribute to the moderate muscle hypertrophy in this cattle breed. This finding is of importance for genetic counseling for meat quantity and quality in livestock production and possibly to manipulate myostatin pre-mRNA in human muscle diseases

Le syndrome de Hallermann-Streiff (HSS) est un trouble du développement extrêmement rare qui se caractérise par un vieillissement prématuré, une microcéphalie, une microphtalmie, des cataractes congénitales, un nez en bec et une petite taille harmonieuse. Jusqu’à présent, aucune étude n’a pu mettre en évidence la survenue de cette pathologie ainsi quelles mutations intervenant dans l’apparition de HSS demeurent inconnues. Mon projet de thèse avait pour but de découvrir de nouveaux gènes chez des patients HSS n’ayant aucun défaut génétique connu. J’ai pu mettre en évidence quatre variants de novo dans les gènes COL3A1, MYH4, SUCNR1 et UGT2B4 chez un patient HSS et j’ai également détecté une mutation de novo dans le gène SCAF1 chez un autre patient. A l’exception de COL3A1, les gènes identifiés n’ont été associés à aucun défaut de développement et les variants retrouvés ont été prédits comme bénins par les outils in sillico. Cependant, il semble toutefois très probable que le variant de COL3A1 soit impliqué dans l’apparition de HSS, c’est pourquoi des recherches plus approfondies seront nécessaires pour confirmer sa pathogénicité. Récemment, des analyses de séquençage complet de l’exome ont révélé, chez quatre patients HSS non apparentés, les premiers variants candidats au niveau des gènes SMC2, SMC4, CHD6 et FAM111. Mon travail a eu pour but de prouver l’implication de ces gènes dans l’étiologie de HSS. J’ai démontré que ces gènes candidats étaient co-régulés aux niveaux transcriptionnel et traductionnel. De plus, j’ai établi le fait que la plupart des gènes dérégulés dans HSS avaient un rôle dans des processus liés à l’ADN, dont la ségrégation des chromosomes sœurs et la réplication de l’ADN. Mes résultats obtenus au cours de ma thèse, renforcent fortement l’implication de ces gènes dans la pathologie ainsi que la probabilité que cette dernière soit liée à la chromatine. Par ailleurs, j’ai pu montr que la diminution de la longueur des télomères ainsi que des défauts de prolifération cellulaire étaient associés à HSS, en accord avec l’aspect progéroïde du syndrome. L’ensemble de mes résultats, ont permis de mettre en évidence et pour la première fois les dérégulations génétiques survenus chez tous les patients HSS ainsi que les mécanismes physiologiques pathogènes qui sont à l’origine de son apparition
Hallermann-Streiff syndrome (HSS) is an extremely rare developmental disorder characterized by premature aging, microcephaly, microphtamia, congenital cataracts, beaked nose, and proportionate short stature. Until now, the causative mutations in HSS remain unknown. My PhD work aimed to unravel novel genes in the HSS patients with unknown molecular basis. I revealed four de novo variants in the COL3A1, MYH4, SUCNR1, and UGT2B4 in one HSS patient. In another HSS patient, I detected a de novo mutation in the SCAF1 gene. Except for COL3A1, the identified genes have never been associated any developmental disorder and the variants were predicted as benign by the in silico tools. The null COL3A1 variant however seems most likely to be involved in HSS. Further investigations are required to confirm the pathogenicity of the detected variant in HSS. Recently, trio-based whole exome sequencing (WES) revealed the first candidate variants in the SMC2, SMC4, CHD6, and FAM111A genes in four unrelated HSS patients. My PhD work aimed to investigate the actual involvement of the genes in the etiology of HSS. I demonstrated that the candidate genes co-regulate at the transcriptional and protein levels. Furthermore, I established that most genes dysregulated in HSS are involved in DNA related process including sister chromosome segregation and DNA replication. My findings strongly reinforce the involvement of the genes in the disorder and point to the likelihood of HSS as a chromatin-related disease. Moreover, I revealed that telomere length attrition and impaired cellular proliferation are associated to HSS, consistently with the progeroid features present in the disorder. Altogether, my work revealed the first common features in HSS and shed light onto the pathogenic mechanisms that account for the disease

La méthylation de l'ADN est un processus vital pour le développement des mammifères. Sa distribution anormale,notamment au niveau des régions répétées du génome, est une signature pathologique. La découverte de maladies héréditaires touchant la stabilité du génome a permis des avancées considérables dans l'identification des acteurs et des mécanismes. Nous avons choisi d'étudier le syndrome ICF (Immunodéficience, instabilité Centromérique et anomalies Faciales), première maladie génétique identifiée avec des défauts de la méthylation de l’ADN, liés à une instabilité chromosomique. Lorsque j'ai commencé ma thèse, des mutations dans les gènes DNMT3B et ZBTB24 avaient été décrites comme causes génétiques du syndrome. Cependant, d'autres causes génétiques restaient inconnues. Nos travaux ont permis d'identifier deux nouveaux gènes, CDCA7 et HELLS, dont les mutations sont responsables du syndrome. J'ai montré que leur perte de fonction dans les cellules somatiques entraîne un défaut de méthylation des répétitions centromériques, suggérant leur rôle dans le maintien de la méthylation de l'ADN. Par conséquent, l'étude de l'étiologie d'une maladie génétique rare a permis d'identifier de nouveaux « gardiens » de la stabilité du génome, avec des fonctions jusqu'alors insoupçonnées dans les processus de méthylation de l'ADN et dans le développement. Au cours de mon doctorat, j'ai établi des cartes de méthylation des cellules de patients ICF afin d'identifier les cibles communes et distinctes de ces facteurs, ainsi que leurs caractéristiques génomiques et épigénomiques. Contrairement aux mutations de DNMT3B,celles de ZBTB24, CDCA7 et HELLS affectent la méthylation dans des régions pauvres en CpG, dans des régions intergéniques et dans des répétitions d'ADN intercalées. Plus généralement, ce sont les régions d'hétérochromatine qui sont les plus touchées et en particulier des clusters des gènes codants et non codants, dont certains sont exprimés de manière monoallélique. Pour mieux caractériser le rôle de ZBTB24 dans le développement et la méthylation de l'ADN,nous avons généré un modèle murin mutant qui nous a permis de monter que ZBTB24 était essentielle pour le développement embryonnaire précoce. De plus, ZBTB24 jouerait un rôle dans l'établissement de la méthylation des séquences répétées de l'ADN, à la fois en tandem ou intercalé. Fait intéressant, ZBTB24 semble être également impliqué dans l'établissement de la marque répressive H3K9me3, suggérant un rôle de la protéine dans le "dialogue" entre la méthylation de l'ADN et celle des histones. Dans l'ensemble, mon travail met l'accent sur la façon dont la méthylation de l'ADN et les marques d'hétérochromatine sont établies et maintenues à des gènes uniques et des répétitions de l'ADN, et fournit de nouveaux acteurs et mécanismes à considérer dans les études sur le maintien de la stabilité du génome
DNA methylation is an essential process for the development of mammals. Its abnormal distribution, particularly at the level of the repeated regions of the genome, is a pathological signature. The discovery of hereditary diseases affecting DNA methylation and the stability of the genome allowed a considerable progress in the identification of their actors and mechanisms. We chose to study the ICF (Immunodeficiency, Centromeric Instability and Facial Abnormalities) syndrome, the first genetic disorder identified with defects in the distribution of DNA methylation, linked to chromosomal instability. When I started my PhD, mutations in two genes had been described to cause the ICF syndrome: DNMT3B and ZBTB24. However, the genetic origin of a subset of ICF patients remained unknown. We identified mutations in CDCA7 and HELLS as causative of the ICF syndrome. I showed that their loss of function in somatic cells results in the loss of DNA methylation at centromeric repeats, strongly suggestive of a role DNA methylation maintenance. Hence, the study of the aetiology of a genetic disease provided new candidate “guardians” of DNA repeats and genome stability, with virtually unknown functions but with exciting potential roles in the DNA methylation machinery and in development. During my PhD, I established methylation maps in ICF patients cells to identify common and distinct targets of these factors, as well as their genomic and epigenomic characteristics. In contrast to DNMT3B mutations, those in ZBTB24, CDCA7 and HELLS affect methylation at CpG-poor regions in intergenic genomic locations and at interspersed DNA repeats, and more generally, at genomic locations with heterochromatic features. Their integrity is required for the methylated status of coding and non-coding clusters of genes, some of which are expressed in a monoallelic manner. To better characterize the role of ZBTB24 in development and DNA methylation pathways, we generated a mouse model carrying mutations in ZBTB24. We showed that ZBTB24 is essential for early development, while it seemed to be dispensable for in vitro differentiation of murine ES cells. We implicated ZBTB24 in the establishment of DNA methylation at DNA repeats, both in tandem or interspersed, in differentiating ES cells. Interestingly, ZBTB24 seems to be also implicated in the establishment of the repressive mark H3K9me3 suggesting that ZBTB24 may indirectly control DNA methylation through an interplay with histone marks. As a whole, our work sheds light on how DNA methylation and heterochromatin marks are established and maintained at unique genes and DNA repeats, and provides new actors and mechanisms to consider in studies of the maintenance of genome stability

L’asplénie ou l’absence de la rate peut être congénitale, c’est- à -dire absente dès la naissance, ou bien acquise, par exemple lors d’une opération après un accident. L’asplénie congénitale est le plus souvent associée à d’autres problèmes développementaux. En particulier l’asplénie congénitale est associée à des problèmes de développement du cœur, dans le cadre des syndromes d’hétérotaxie. Ces syndromes d’hétérotaxie sont caractérisés par des problèmes de latéralité droite-gauche. Ainsi une personne ayant deux parties ‘droites’ n’aura pas de rate. A contrario, l’asplénie congénitale isolée est caractérisée par l’absence de rate et aucune autre malformation. L’asplénie congénitale isolée est une maladie très rare. Nous avons estimé la fréquence de la maladie à un cas pour un million de naissances. C’est aussi une maladie extrêmement mortelle. La grande majorité des patients ayant une asplénie congénitale isolée souffrent d’infections bactériennes sévères lors de l’enfance et la moitie des cas reportés sont décédés dus à une infection bactérienne, le plus souvent du à une infection par Streptococcus pneumoniae. Malgré la sévérité de cette maladie, celle-ci reste très peu connue et très peu étudiée. Ainsi le diagnostique est souvent trop tardif. Parmi les quelques dizaines de cas décrits dans la littérature, la moitié sont des cas familiaux avec plusieurs membres de la même famille affectée. Le mode de transmission semble être autosomique dominant dans la majorité des cas. En outre aucune preuve n’existe concernant un facteur environnemental pour cette maladie. Enfin des travaux récents ont montrés que l’absence de pancréas chez l’homme était une maladie génétique, et due à des mutations dans le gène GATA6 chez la moitié des patients. L’objectif de cette thèse est donc de déterminer l’origine génétique de l’asplénie congénitale isolée chez l’homme. J’ai fait l’hypothèse que l’asplénie congénitale isolée chez l’homme est due à des mutations mendéliennes dans un gène important pour le développement de la rate. Afin de tester notre hypothèse nous avons recruté des patients à travers des collaborations avec des médecins étrangers ainsi qu’un partenariat avec toutes les unités pédiatriques de France. Nous avons finalement pu recruter 37 patients appartenant à 24 familles différentes. La littérature sur le développement de la rate chez la souris et encore plus sur l’homme étant minimale, il était difficile d’identifier de bons gènes candidats pour être responsables de l’asplénie. Nous avons donc opté pour une stratégie portant sur le génome entier, sans biais lier a la littérature. La stratégie était d’utiliser le séquençage de l’exome de tous les patients. Le séquençage de l’exome est en fait le séquençage de tous les exons du génome, ou au moins 90% des exons du génome. La technique du séquençage de l’exome est arrivée à la fin de l’année 2009 et nous avons été un des premiers laboratoires à l’utiliser. Il fallait donc que nous l’essayons en premier sur un cas facile afin de vérifier que cette technique fonctionnait. Nous avons donc fait une étude préliminaire sur un cas ‘facile’. Par cas facile, il faut comprendre un cas où la probabilité que ce soit une mutation mendélienne dans un gène qui soit responsable de la maladie soit la plus forte possible, et où le nombre de gènes à regarder soit le plus faible possible. Un cas ‘facile’ est donc le cas d’une famille avec de nombreux patients, et de surcroit une famille consanguine. Dans le cas d’une famille consanguine la probabilité que ce soit une mutation récessive qui soit responsable de la maladie génétique est très importante. On peut alors se restreindre à analyser les régions du génome ou toutes les variations sont homozygotes. Nous avions une famille dans ce cas. Il y avait 4 patients dans cette famille souffrant d’infections bactériennes sévères dues à une asplenie fonctionnelle, ainsi que d’infections virales
Isolated congenital asplenia (ICA) is a rare primary immunodeficiency, first described in 1956, thattypically manifests in childhood with sudden, life-threatening, invasive bacterial disease. Patients withICA do not display any other overt developmental anomalies. The genetic etiology of ICA has remainedelusive. I hypothesized that ICA results from single-gene inborn errors of spleen development. I aimedto decipher the molecular genetic basis of ICA by pursuing a genome-wide approach, based on thesequencing of the whole-exome and the detection of copy number variations in all patients of ourcohort. I found that heterozygous mutations in RPSA, ribosomal protein SA, were present in more thanhalf of ICA patients (19/33). I then showed that haploinsufficiency of RPSA led to ICA in one kindredat least. RPSA is a protein involved in pre-rRNA processing and is an integral part of the ribosome. Thechallenge is, now, to understand the pathogenesis of the disease. How does a mutation in a ubiquitousand highly expressed gene lead to a spleen specific phenotype? This discovery will set the basis for abroader understanding of the development of the spleen in humans and the function of a ribosomalprotein. This discovery will also be beneficial to the families of patients with ICA, guiding geneticcounseling. It will lead to prevention of infections in newborns with mutations in RPSA. Finally themethod we used to analyze the exomes of the ICA cohort will be useful to discover the genetic etiologyof other genetic diseases

Après avoir redéfinit en introduction la maladie rare et la médecine générale, l'auteur se pose la question des rôles du médecin généraliste, de ses difficultés et des améliorations possibles dans la prise en charge des malades rares. A partir d'un questionnaire standard, il réalise 9 interviews de différents professionnels intervenant dans la maladie rare, en fait une analyse qualitative par interview et synthétise ses résultats sous forme de mots clés. Puis, il regroupe ces données par thème, en dégageant les éléments marquants et fréquemment évoqués. Les rôles du médecin traitant évoqués sont par ordre de fréquence: l'organisation de la prise en charge spécifique locale autour du patient, l'orientation du patient dans le système de soin, l'auto-formation aux pathologies rencontrées, la communication avec les autres acteurs de santé, le premier recours, la prise en charge globale de l'état de santé des patients. . . Les principaux obstacles à cette prise en charge optimale seraient le manque de temps, de formation et de communication et la crainte de l'erreur. Les moyens d'amélioration les plus cités sont une meilleure formation dédiée à ces maladies et une meilleure communication entre les professionnels de santé; sont aussi évoquées la revalorisation de ces prises en charges plus complexes et la sensibilisation dl grand public. Cette thèse illustre que le rôle du médecin traitant, particulièrement dans la maladie rare dépasse le simple fait de guérir. Ce travail est un recueil d'intuitions subjectives relativement consensuelles, qui pourrait éventuellement servir de base de réflexion sur le modalités de la prise en charge des maladies rares en médecine générale
To introduce, the author defines rare disease and general medicine, then he raises the question of the roles of general practitioner, his difficulties and possible improvements in the care of rare diseases. Using a standard questionnaire, he directs 9 interviews of various professionals involved in the rare disease. He makes a qualitative analyse of each one and summarizes his results in the form of keywords. Then he regroupes the data subject by subject, releasing the most striking aspects or most frequently mentioned. The roles of general practitioner are mentioned in order of frequency: the organization of specifie local support around the patient, the orientation in care system, self-training in enconutered pathologies, communication with other actors in health, primary care, comprehensive care. . . The main obstacles to optimal care are lack of time, training and communication and the fear of mistake. The most cited way of improvement are better training dedicated to these diseases and better communication between health professionals; are also mentioned upgrading these cares who are more complex and public awareness. This thesis illustrates that the role of doctor, particularly in rare disease exceeds the simple fact of healing. This work is a collection of sbjectives intuitions relatively consensuals, which could possibly serve as a thought base about the management of rare diseases in general practice

Si les Maladies Rares existent depuis toujours, elles n'en étaient pas moins invisibles, ignorées autant du monde médical que politique et juridique. Elles sont au cœur des politiques européenne et nationale de santé publique. Elles font dorénavant l'objet d'études et de rapport. Cela en raison du fait que les Maladies Rares touchent des personnes bénéficiant de droit universel dont le respect ne doit pas dépendre de la rareté de la pathologie. Elles bénéficient de droits fondamentaux. La raison d'être et le principal objectif de la loi du 4 mars 2002 n'est que difficilement mis en ouvre à l'égard des personnes atteintes de Maladies Rares. La loi vise à garantir le respect des droits des malades et la qualité du système de santé en mettant en place des dispositions visant à atteindre ce résultat. Seulement après analyse il s'avère que toutes ces mesures ont été pensées pour le plus grand nombre et ont du mal à trouver une application effective à l'égard des personnes atteintes de Maladies Rares. La loi tend à mettre en place une démocratie sanitaire visant à faire du malade l'acteur principal de sa prise en charge alors que les personnes atteintes de Maladies Rares avant d'en arriver à devenir des acteurs actifs de leurs soins peinent à bénéficier de la bienveillante sollicitude du dispositif juridique mis en place par la loi du 4 mars 2002. Pourtant à travers les dispositions de l'article L 1110-1 du CSP, le malade rare en tant que personne juridique bénéficie des droits fondamentaux des personnes dans leurs relations avec le système de santé. A ce titre la loi du 4 mars 2002 lui reconnait comme étant des droits fondamentaux imposant le respect de la part du système de santé, le droit à la dignité, le droit au bénéfice de la non-discrimination dans l'accès à la prévention et aux soins, le droit au secret médical, le droit d'accès à des soins de qualité ainsi que le droit au respect des droits des malades dans l'évaluation et l'accréditation des établissements de santé
During the last decade both European and national authorities took in charge the issue regarding the Orphan Diseases across public health policies. These diseases are, today, subject to multiple studies and reports in the world, which demonstrate an evolution in the approach regarding these diseases. These multiple studies could be, in part, explained by the fact that the patient of these orphan diseases, in theory, would benefit of rights universally recognized as well as fundamental (pursuant to the Universal Declaration of Human Right) which must not be affected by the infrequency of their pathology. The reason of the enactment of the law issued on 04th March 2002 in France is unfortunately difficult to put in force in the situation of Orphan Diseases patients insofar as the law does not benefit to them (e. G : obligation regarding the information and access to this information for patients who suffered Orphan Diseases). The aim of the law dated 04th March 2002 is to set up a "Sanitary Democracy" in order to advance the patient as "decision-maker" regarding its care. However, this kind of patients, before being the "decision-maker" cannot benefit the provisions of this law regarding notably the friendly care. Nevertheless pursuant to the provisions of the article L. 1110-1 of the Health Public Code (Code de la Santé Publique), the Orphan Disease patient as legal person can benefit Fundamental Rights as well as other none Orphan Disease Persons in their treatment given by the Public Health Authorities regaring all the rights linked to this relation : for example, the right to dignity, the right to the nondiscrimination promotion principle regarding the access to the treatment and cares, the right to the professional secrecy, the right to access to "quality cares" as well as the right to the respect for the patients in the process concerning both the evaluation and accreditation of the health institutions

La maladie de Hirschsprung (MH) est une maladie congénitale rare avec une incidence estimée à 1/5000 naissances vivantes. Elle est secondaire à une anomalie développementale du système nerveux entérique (SNE) et est caractérisée par une absence de cellules ganglionnaires (neurones et cellules gliales entériques) dans les plexus myentérique et sous-muqueux prédominant au niveau de la partie distale du tube digestif (Langer, 2013). C’est une neurocristopathie qui provient d’un défaut de colonisation, migration et différenciation des cellules progénitrices de la crête neurale (CPCN) qui a lieu chez l’homme entre le 5ème et la 12ème semaine de gestation (Obermayr et al, 2012; Lake and Heuckeroth, 2013). Cette anomalie est responsable d’une contraction permanente de l’intestin atteint entrainant une perte du péristaltisme intestinal et une occlusion digestive fonctionnelle se révélant majoritairement en période néonatale. Le traitement est chirurgical et consiste en la résection des zones aganglionnaire et de transition avec rétablissement de la continuité digestive en zone ganglionnaire dite « saine »
Absent

L’incidence des maladies autosomiques récessives est importante au Liban et en Syrie, où les taux de mariage entre apparentés atteignent 25 et 33%. Trois familles consanguines, atteintes de maladies neurologiques autosomiques récessives ont été étudiées. La première présente une démence présénile, la deuxième une dystonie et la troisième une leucodystrophie associée à une oligodontie ; trois pathologies neurologiques très hétérogènes. Par une stratégie de clonage positionnel, basée sur l’homozygotie par filiation « homozygosity mapping », trois nouveaux locus ont été identifiés pour chacune de ces pathologies, en 6p22. 2-p12. 1 pour la démence, en 20p11. 22-q13. 12 pour la dystonie, et en 10q22. 1-q22. 3 pour la leucodystrophie et l’oligodontie. L’exploration des séquences codantes des gènes candidats a abouti à l’identification du gène TREM2, et de la mutation responsable de la démence présénile. Les gènes impliqués dans la dystonie et la leucodystrophie n’ont pas encore été identifiés
Autosomal recessive diseases incidence is high in Lebanon and Syria, resulting from the high rate of marriages between related, that can reach 33%. Three consanguineous families suffering from neurological diseases were studied. The first one affected with early-onset dementia, the second with dystonia and the third with leukodystrophy and oligodontia. Genes responsible for these pathologies have been mapped, using identity by descent and DNA pooling strategy, as they are both particularly suited to mapping studies in consanguineous families. Three new loci were identified: at 6p22. 2-p12. 1 for dementia, at 20p11. 22-q13. 12 for dystonia, and at 10q22. 1-q22. 3 for leukodystrophy and oligodontia. For each locus, candidate genes were screened for mutations in their coding region. The gene TREM2 was identified as the mutated gene responsible for isolated dementia. Identification of the mutated genes responsible for the two other diseases is still in progress

Ce travail privilégie la question de la recherche d'information à fin d'orientation dans le système de soins, ainsi que l'étude de nouveaux acteurs, intermédiaires entre les patients et les offreurs de soins. Lorsque ces acteurs sint sur internet, ils sont appelés infomédiares. Une information sur l'offre de soins a émergé, depuis plus de 15 ans dans le contexte américain, et depuis peu en France. Cette information, qui prend des formes diverses, est formalisée : elle décrit l'offre de soins selon des méthodologies spécifiques. À des degrés divers, elle se fixe pour objectif d'améliorer les modes d'orientation dans le système de soins. Notre travail détermine à quelles conditions une information formalisée à vocation d'orientation peut effectivement aider les patients et les médecins à trouver les offreurs de soins adéquats. Nous envisageons aussi comment internet est susceptible d'améliorer l'efficacité de cette information. Nous abordons le cas d'Orphanet, serveur spécialisé dans les maladies rares qui identifie des experts médicaux dans le domaine. Ceci permet de valider notre grille d'analyse, et de mieux comprendre le rôle de l'infomédiation en santé.

Maladies chroniques, invalidantes ou mortelles, les maladies rares constituent un enjeu majeur de santé publique. L’OMS les estime à 7000 dans le monde. Epidémiologiquement, une maladie est arbitrairement qualifiée de « rare » lorsqu’elle touche moins d’une personne sur 2000, selon le seuil européen. L’ébauche d’une définition reste à faire. Outre leur spécificité médicale et juridique, les maladies rares se caractérisent par l’impasse thérapeutique, l’insuffisance de la recherche ou l’absence de reconnaissance sociale de la part de l’Etat et du corps médical. Du fait de ce contexte particulier, elles sont à l’origine de difficultés en termes d’orientation au départ du parcours médical, de diagnostic,de mise en place d’une prise en charge adaptée et continue et de réponse sociale. Ainsi, il importe d’aménager le droit commun uniforme en vigueur dans les différentes sphères concernées et d’uniformiser le droit applicable aux maladies rares. Promouvoir la Recherche et mieux former les acteurs de la santé sur les maladies rares sont indispensables
Rare diseases are most often chronic, debilitating or lethal, which constitute a major challenge to public health. According to the WHO, there are 7000 worldwide. Epidemiologically, a disease is said to be « rare » if less than one person in 2000 is affected according to the european threshold. A definition must be constructed by the jurists. In addition to medical and legal particularities, rare diseases are characterized by therapeutic impasse, insufficient Research or the lack of social recognition by the Government, public Health and the medical profession. In this particular context, they often lead to improper medical orientation, diagnosis, therapeutic management on the long term as well as social response. Thus, it is mportant to improve the legislation in the various areas of concern and unify the rights applicable to rare diseases. Promoting Research together with better training of health professionnals are essential

Titre : Exploration pangénomique des anomalies du développement de causes raresMots clés : anomalies du développement, séquençage d’exome, paratage de données, phénotypage inverseLes anomalies du développement sont un groupe de maladies hétérogènes, tant sur le plan clinique que moléculaire. Elles comprennent plus de 3.000 maladies monogéniques, mais seulement un tiers d’entre elles ont actuellement une cause moléculaire connue. Bien que les progrès des techniques de séquençage aient permis d’identifier des centaines de nouveaux gènes ces dernières années, de nombreux patients restent encore sans diagnostic. La grande hétérogénéité génétique de ces pathologies met à l’épreuve la démarche diagnostique classique comprenant une expertise clinique, une étude pan-génomique par puce à ADN et/ou l’analyse ciblée de gènes connus et, depuis peu, le séquençage haut débit d’exome ciblé sur les gènes associés à une pathologie humaine. En attendant que le séquençage du génome soit économiquement plus accessible et l’interprétaion des ses données mieux appréhendée pour une utilisation diagnostique, nous avons choisi d’explorer de nouvelles stratégies afin d’optimiser le séquençage d’exome dans l’identification de nouvelles bases moléculaires.Le premier article a pour objectif de démontrer la faisabilité et l’efficacité de la réanalyse annuelle des données de séquençage d’exome négatif dans un cadre diagnostique. Les patients éligibles à l’étude présentaient une anomalie du développement sans cause moléculaire établie après une démarche diagnostique classique incluant une analyse chromosomique sur puce à ADN et une analyse d’exome diagnostique. Cette première étude a permis de réaliser un nombre significatif de diagnostics supplémentaires, mais aussi d’identifier des variations candidates pour lesquelles nous avons utilisé le partage international de données et l’approche de phénotypage inverse pour établir des corrélations phénotype-génotype et des cohortes de réplication génotypique et/ou phénotypique. Ces stratégies nous ont permis de remplir les critères ACMG nécessaires pour établir la pathogénicité de ces variations.Fort de cette expérience et souhaitant aller plus loin dans l’identification de nouvelles bases moléculaires pour nos patients, nous avons poursuivi cet effort de réanalyse dans un cadre de recherche. Ce travail fait l’objet du second article de cette thèse et a conduit à l’identification de 17 nouveaux gènes d’anomalies du développement. Le partage de données a conduit à l’élaboration de nombreuses collaborations internationales et de plusieurs études fonctionnelles par des équipes spécialisées.L’application de ces outils dans une forme syndromique de déficience intellectuelle ultra-rare est illustrée à travers le troisieme article. Suite à un effort collaboratif important, nous avons pu décrire de manière précise le phénotype de 25 patients jamais rapportés dans la littérature porteurs de variations pathogènes au sein du gène TBR1, gène candidat dans les troubles du spectre autistique associés à une déficience intellectuelle.Ces différents travaux démontrent l’efficacité de stratégies innovantes dans l’identification de nouvelles bases moléculaires chez les patients atteints d’anomalies du développement, à savoir la réanalyse des données d’exome, le phénotypage inverse et le partage international de données. Pour les patients et leur famille, cela permet de comprendre l’origine de leur pathologie, de mettre fin à l’errance diagnostique, de préciser le pronostic et l’évolution développementale probable, et la mise en place d’une prise en charge adaptés. Il est aussi indispensable pour fournir un conseil génétique fiable, et éventuellement proposer un diagnostic prénatal voire pré-implantatoire. Pour les généticiens, cela permet la compréhension de nouveaux processus physiopathologiques, l’élaboration de nouveaux tests diagnostiques et la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques
Title : Genome-wide exploration of congenital anomalies of rare causesKey words : congenital anomalies, exome sequencing, data-sharing, reverse phenotypingCongenital anomalies are a group of diseases that are both clinically and molecularly heterogeneous. They include more than 3,000 monogenic diseases, but only a third of them have a known molecular cause. Although advances in sequencing techniques have identified hundreds of new genes in recent years, many patients remain undiagnosed. The vast genetic heterogeneity of these conditions challenges the conventional diagnostic approach that typically includes clinical expertise, a pan-genomic microarray study and/or targeted analysis of known genes and, recently, exome sequencing targeting the genes already associated with human disease. Until genome sequencing becomes more affordable and the interpretation of its data for diagnostic use is better perceived, we have chosen to explore new strategies to optimize the identification of new molecular bases through exome sequencing.The first article aimed to demonstrate the feasibility and effectiveness of annual reanalysis of negative exome sequencing data in a diagnostic setting. Patients eligible for the study had developmental anomalies, but no molecular cause was established after a standard diagnostic procedure including DNA chromosome analysis and diagnostic exome analysis. This first study yielded a significant number of additional diagnoses, but also identified candidate variants for which we used international data-sharing and reverse phenotyping to establish cohorts of genotypic and/or phenotypic replication and genotype-phenotype correlations. These strategies allowed us to meet the ACMG criteria necessary to establish the pathogenicity of these variants.With this experience, and because we wished to go further in identifying new molecular bases for our patients, we continued the reanalysis project within a research framework. This was the focus of the second article of this thesis. The reanalysis project led to the identification of 17 new genes associated with congenital anomalies. Data-sharing has led to the development of numerous international collaborations and functional studies carried out by specialized teams.The third article illustrated the application of these tools in a syndromic form of ultra-rare intellectual disability. Following a considerable collaborative effort, we were able to accurately describe the phenotype of 25 unreported patients in the literature with pathogenic variants in the TBR1 gene, a candidate gene in autism spectrum disorders associated to intellectual disability.These various studies demonstrate how innovative strategies can be effective for identifying new molecular bases in patients with congenital anomalies. These strategies include exome data reanalysis, reverse phenotyping, and international data-sharing. For patients and their families, knowing the molecular basis of the disease makes it possible to understand the origin of the condition and to put an end to diagnostic wandering. In addition, they are able to learn more about the prognosis and developmental progression, and they can obtain appropriate care management. This information is also essential for reliable genetic counseling, and may offer the possibility of prenatal or even pre-implantation diagnosis. These new diagnoses also give geneticists a chance to understand new physiopathological processes, to develop new diagnostic tests and even to discover new therapeutic targets

L’identification des mutations génétiques impliquées dans les maladies rares est un prérequis pour mieux les comprendre, les traiter et accompagner les patients. Pour se faire, des modèles animaux présentant des maladies spontanées homologues aux maladies humaines sont très prometteurs. Le chien développe spontanément des maladies génétiques, rares chez l’Homme, mais fréquentes dans certaines races de chiens, ce qui simplifie les analyses génétiques. Ma thèse a porté sur deux maladies neurologiques : l’épilepsie et la neuropathie. Pour l’épilepsie, l’objectif était d’identifier des variants génétiques à partir de données de génotypage et de séquençage de génomes complets de deux races canines prédisposées. Un locus lié à la maladie a été identifié dans une race et des variants ponctuels et structuraux candidats ont été identifiés dans les deux races et sont en cours de validation par séquençage ciblé. Pour la neuropathie, l’équipe avait identifié une mutation en amont du gène GDNF, responsable d’une neuropathie sensitive chez des chiens de chasse. J’ai participé à la validation fonctionnelle de cette mutation. De plus, GDNF étant un excellent gène candidat pour les neuropathies humaines, j’ai séquencé ce gène chez 111 patients et extrait les variants de GDNF d’une base de données d’exomes et de génomes de plus de 600 patients. J’ai ainsi identifié 21 variants rares ou inconnus et les ai priorisé selon leurs impacts prédits in silico. Ces deux projets, alliant analyses génétiques, génomiques et fonctionnelles, chez l’homme et le chien, montrent le potentiel du chien pour l’identification de gènes candidats dans des maladies rares et/ou complexes chez l’Homme
The identification of genetic mutations involved in rare diseases is a prerequisite for a better understanding, therapies and care to patients. To this aim, animal models declaring spontaneous diseases, homologous to human diseases are very promising. Dogs spontaneously develop genetic diseases, rare in humans, but frequent in some dog breeds, which simplifies the genetic analyzes. My thesis focused on two neurological diseases: epilepsy and neuropathy. For epilepsy, the goal was to identify genetic variants from genotyping data and sequencing of whole genome of dogs from two predisposed breeds. A disease-related locus has been identified in one breed and candidate point mutations and structural variants were identified in the two breeds and are being validated by targeted sequencing. For neuropathy, the team previously identified a mutation upstream of the GDNF gene, responsible for sensory neuropathy in hunting dogs. I participated to the functional validation of this mutation. In addition, GDNF being an excellent candidate gene for human neuropathies, I sequenced this gene in 111 patients and extracted GDNF variants from a database of exomes and genomes from more than 600 patients. I identified 21 rare or unknown variants and prioritized them according to their in silico predicted impacts. These two projects, combining genetics, genomics and functional analyses, in humans and dogs, show the dog's potential for identifying candidate genes in rare and / or complex diseases in humans

Cette thèse compare six affection afin de donner un cadre unifié à la catégorie de maladie rare. Elle reconstitue les différentes modalités dïntégration des maladies rares dans le monde médical depuis les années 1950. Le problème apparaît aux États-Unis dans les années 1960. Une ambition de restaurer une division du travail plus adaptée se fait jour au début des années 1980 et fixe la catégorie dans des dispositifs réglementaires. L'étude traite ensuite de l'expérience de ces maladies et de l'action collective en situation de rareté. Elle explore ce que représente le fait d'être rare et distingue deux formes de rareté, objective et subjective, cette dernière étant un enjeu de l'action collective. Une enquête dégage un modèle associatif propre aux associations de maladies rares. L'étude de l'action collective inter-associative montre en revanche les difficultés de ces petits groupes à se fédérer dans la durée
This thesis is a comparative study of six ‘rare disorders’ aiming at providing a coherent frame of analysis for this category. The first part presents the history of connections rare disorders had with medical organisation since 1950. At first well integrated, they became a problem in the United-States during the 1960s. The attempts to reorganise the division of medical labour then framed the regulatory dimension. The second part addresses the experience of these disorders and collective action in a context of rarity. I explore what “being rare” means, which leads me to distinguish two types of rarity, an “objective” and a “subjective” one, the latest being a stake in collective action. The inquiry describes a model of association characteristic for rare disorders. Collective action at the inter-associative level shows how long-term coalitions challenge these small groups

Dans le cadre du Traité d’Interdiction Complète des Essais nucléaires, le Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) développe des systèmes de détection des essais nucléaires en se basant sur la mesure des isotopes radioactifs du xénon, tels que le Système de Prélèvement d’Air en Ligne avec l’Analyse des radioXénons. L’adsorption est un procédé adapté pour ce type d’applications mais nécessite l’utilisation de matériaux adsorbants très performants pour piéger et séparer les gaz rares d’intérêt présents dans l’air à l’état de traces. Ce travail doctoral a tout d’abord permis de poser un cadre méthodologique permettant de comparer les matériaux adsorbants disponibles pour séparer le xénon aux faibles pressions partielles et de sélectionner la zéolithe Ag@ZSM-5. De nombreuses techniques ont été employées dont la microscopie électronique à transmission et la simulation ab initio afin d’étudier le vieillissement de ce matériau en conditions procédés, lié aux étapes d’élution en température et aux conditions environnementales, et d’approfondir la connaissance de cet adsorbant. L’influence du support zéolithique sur la formation et la stabilité des particules métalliques, ainsi que l’interaction entre les nanoparticules et le xénon ont en effet été investigués. Finalement la zéolithe Ag@ZSM-5 a été mise en application dans un pilote de laboratoire automatisé. Ce procédé compact de séparation des gaz rares basé uniquement sur des étapes d’adsorption présente des performances encourageantes et permet d’envisager l’utilisation de ce matériau dans des applications variées, de la dépollution de l’air en radon jusqu’à la production industrielle de xénon
In the context of the Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty, the Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) is developing systems to detect nuclear tests based on the xenon radioactive isotopes measurement, such as the Système de Prélèvement d’Air en Ligne avec l’Analyse des radioXénons. Adsorption is a suitable process for this type of application but requires the use of high performance adsorbent materials to trap and separate the rare gases of interest present in the air in trace amounts.In the first instance, this PhD thesis has set a methodological framework to compare the adsorbent materials available to separate xenon at low partial pressures and to select the Ag@ZSM-5 zeolite. Numerous techniques ranging from transmission electron microscopy to ab initio calculation have been employed to study the aging of this material under process conditions, related to the thermal elution steps and environmental conditions. The knowledge of the material has been deepened by studying the influence of zeolite support on the formation and stability of metal particles, as well as the interaction between nanoparticles and xenon. Finally, the Ag@ZSM-5 zeolite was applied in an automated pilot. This compact process for the separation of noble gases based only on adsorption steps shows encouraging performances and allow considering the use of this material in various applications, ranging from decontamination of air polluted by radon to the industrial production of xenon

La découverte du défaut moléculaire en cause dans les maladies rares est une étape importante en vue d'un traitement spécifique ainsi que d'un meilleur diagnostic, ce qui permet de réduire le délai diagnostique, de mieux connaître l'histoire naturelle de la maladie, et ainsi d'améliorer les traitements symptomatiques et la prévention secondaire. Les gènes de plus de 1500 maladies rares monogéniques restent à découvrir. Beaucoup de maladies rares qui frappent les enfants de parents en bonne santé correspondent à des maladies génétiques récessives autosomiques. Certaines paraissent extrêmement rares mais, une fois le gène identifié dans une famille princeps, beaucoup d'autres cas s'avèrent dus à des défauts du même gène. Les patients que nous étudions sont issus de familles consanguines comptant souvent de nombreux sujets atteints. Une seule famille de ce type peut permettre l'identification du gène par cartographie d'homozygotie et clonage positionnel.

Nous avons recruté dans ce travail des cas familiaux ou sporadiques de six maladies autosomiques récessives rares de gène inconnu.

La stratégie de cartographie par homozygotie nous a permis de mettre en évidence de nouveaux loci morbides dans quatre de ces maladies (épilepsie myoclonique progressive EPM3 ;syndrome marfanoïde avec microsphérophakie ;atrophie optique isolée ;et syndrome de microcéphalie et diabète précoce) ou de réduire la taille de loci déjà connus (microcéphalies primaires MCPH2 et MCPH4 ;et syndrome de Harboyan CDPD1). Nous avons pu caractériser de nouvelles mutations dans les gènes déjà connus ASPM (microcéphalie primaire MCPH5) et SLC4A11 (syndrome de Harboyan) et corréler celles-ci aux données cliniques. Enfin nous avons identifié les gènes KCTD7 et LTBP2 comme responsables respectivement des maladies EPM3 et syndrome marfanoïde avec microsphérophakie, en y découvrant des mutations chez les malades.

Doctorat en Sciences médicales
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le projet de thèse initial visait à modéliser in vitro les différents phénotypes d'amyotrophie spinale (SMA) à partir des cellules neuronales (motoneurones et neurones sensoriels) dérivées des cellules souches pluripotentes humaines. L'objectif était de trouver le lien entre le déficit de la protéine SMN1 et l'hyperexcitabilité du motoneurone cherchant à mieux comprendre le rôle des canaux Na dans la physiopathologie de la maladie. Nous avons mené ce projet s'appuyant sur un réseau clinique qui a permis de collecter les biopsies de patients atteints de SMA de type I-II-III. Notre équipe de recherche a réussi à générer et caractériser des cellules neuronales (motoneurones et neurone sensitifs) à partir des cellules iPS issues des biopsies de patients. Pour ce faire, une culture de fibroblastes a été obtenue à partir de trois biopsies obtenues respectivement des patients ayant une SMA de type I-II-III ainsi que de deux témoins sains. En utilisant une stratégie de transduction du virus Sendai, portant les quatre facteurs de reprogrammation, nous avons obtenu plusieurs clones SMA-I, SMAII et SMA III iPSC. Nous avons donc caractérisé et différencié nos iPSC en cellules neuronales. Les iPSC ont d'abord été traitées pour former des corps embryoïdes, et nous avons utilisé un milieu commercial défini (Stem cell Technology, France) pour obtenir des cellules neuronales. Les iPSC ont subi ce traitement avec succès, allant de l'induction, à la différenciation et à la maturation. La caractérisation par FACS et par imagerie nous a permis d'évaluer la morphologie et qualité des cellules neuronales obtenues.En même temps, nous avons mené une étude parallèle sur un autre modèle in vitro de maladie, la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) dans sa forme sévère. Il s'agit d'une neuropathie génétique présentant classiquement une atteinte sensitivomotrice. Nous avons obtenu les fibroblastes d'une patiente porteuse d'une mutation génétique décrite comme probablement pathogène sur le gène MFN2. Il s'agit du variant Met234Ile, à l'état hétérozygote hérité de sa mère. Elle présente également un variant de signification incertaine (Thr36Ala), sur le gène PMP22 hérité de son père. La patiente est atteinte d'une neuropathie sensitivomotrice sévère à début précoce. A l'examen clinique, la mère a une discrète atrophie musculaire distale des membres inférieurs. Le père a un examen clinique normal. L'électroneuromyogramme est normal pour les deux parents.Pour démontrer la pathogénicité de la mutation MFN2, nous avons caractérisé la structure, la respiration, le contenu en ATP, les caractéristiques bioélectriques et les fonctions des mitochondries dans des fibroblastes primaires en culture obtenus à partir de la patiente et de ses parents. Dans des conditions de culture normales, les cellules ne présentaient pas d'anomalie, hormis une baisse du potentiel de membrane. Dans des conditions de stress oxydatif, la production d'ATP a été réduite et les cellules de la patiente montraient une diminution de la fusion mitochondriale.L'altération du réseau mitochondrial uniquement lorsque les cellules sont contraintes de travailler en aérobiose témoigne de la fragilité des mitochondries, qui ne sont pas en mesure de répondre aux besoins métaboliques des neurones. Les fibroblastes dérivés des deux parents asymptomatiques n'ont présenté aucun changement. Nous supposons que la mutation PMP22 puisse favoriser le dysfonctionnement mitochondrial, car la myéline joue un rôle dans la dynamique mitochondriale. Bien entendu, nous ne pouvons exclure que d'autres facteurs épigénétiques ne viennent favoriser la manifestation clinique de la maladie. En tout cas, nos résultats semblent soutenir le rôle pathogène de cette nouvelle mutation du gène MFN2
The initial thesis project aimed at modelling in vitro the different phenotypes of spinal muscular atrophy (SMA) using neuronal cells (motor neurons and sensory neurons) derived from human induced pluripotent stem cells. The objective was to find the link between SMN1 protein deficiency and motor neuron hyperexcitability in order to better understand the role of Na channels in the pathophysiology of the disease. We carried out this project using a clinical network that permitted the collection of biopsies from patients with SMA type I-II-III. Our research team was able to generate and characterize neuronal cells (motor neurons and sensory neurons) from iPS cells derived from patient biopsies. To do this, a fibroblast culture was obtained from three biopsies obtained respectively from patients with SMA type I-II-III and two healthy controls. Using a Sendai virus transduction strategy, carrying the four reprogramming factors, we obtained several SMA-I, SMA-II and SMA-III iPSC clones. We thus differentiated our iPSC into neuronal cells. The iPSCs were first treated to form embryoid bodies, and we used a defined commercial medium (Stem cell Technology, France) to obtain neuronal-like cells. The iPSC underwent the treatment successfully, going from induction, differentiation to maturation. FACS analyses and imaging allowed us to perform morphological studies of the obtained neuronal cells.At the same time, we conducted a parallel study on another in vitro disease model, Charcot-Marie-Tooth (CMT) disease in its severe form. This is a genetic neuropathy with classic sensory-motor involvement. We obtained fibroblasts from a patient carrying a genetic mutation on the MFN2 gene described as probably pathogenic. This is the Met234Ile variant, in the heterozygous state inherited from her mother. She also has a variant of uncertain significance (Thr36Ala) in the PMP22 gene inherited from her father. The proband has a severe sensory-motor neuropathy with early onset. On clinical examination, the mother has discrete distal muscle atrophy of the lower limbs. The father had a normal clinical examination. The electroneuromyography was normal for both parents.To show the pathogenicity of the MFN2 mutation, we characterized the structure, respiration, ATP content, bioelectrical characteristics and functions of mitochondria in primary cultured fibroblasts obtained from the patient and her parents. Under normal culture conditions, the cells did not show any abnormalities, except for a decrease in membrane potential. Under oxidative stress conditions, ATP production was reduced and the patients' cells showed a decrease in mitochondrial fusion.The alteration of the mitochondrial network only when the cells are forced to work aerobically is indicative of the fragility of the mitochondria, which are not able to meet the metabolic needs of the neurons. Fibroblasts derived from both asymptomatic parents showed no change. We hypothesize that the PMP22 mutation may promote mitochondrial dysfunction as myelin plays a role in mitochondrial dynamics. Of course, we cannot exclude that other epigenetic factors may promote the clinical manifestation of the disease. In any case, our results support the pathogenic role of this new mutation in the MFN2 gene

Environ 6000 à 8000 maladies rares différentes existent aujourd’hui, affectant environ 6 à 8% de la population mondiale. La grande majorité d’entre elles correspond à des maladies génétiques, pour lesquelles il n'existe pas de traitement curatif. La révolution génomique a augmenté l’espoir d’obtenir des traitements spécifiques du défaut génétique pour de nombreuses maladies. Dans ces conditions, le traitement et l’analyse des données ne sont pas triviaux et s’éloignent de la simple routine.Cette thèse rapporte la création de Saut d'exon, capables d’aider les chercheurs et les cliniciens à identifier les mutations responsables de certaines maladies et développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Ainsi, les systèmes Human Splicing Finder et UMD-Predictor permettent respectivement de prédire l’effet d’une mutation sur l’épissage et la fonction de la protéine. Ils ont été validés grâce à des jeux de données de référence et/ou issus de la littérature, et peuvent aider les cliniciens à annoter correctement les variations de signification inconnue. De plus, cette thèse propose deux outils à visées thérapeutiques : Skip-E, un outil d’identification des AON candidats à la thérapie par saut d’exon, et NR-Analyser, un système de prédiction des codons de terminaison prématurés candidats à la thérapie par translecture des codons stop.Ces différents systèmes s'intègrent dans un projet plus global dédié à la recherche translationnelle. Par ces deux volets, prédictif et thérapeutique, cette thèse s’inscrit dans une stratégie de recherche en adéquation avec les objectifs du Consortium International pour la Recherche contre les Maladies Rares, l’IRDiRC
About 6,000 to 8,000 distinct rare diseases exist today and are estimated to affect 6-8% of the world population. The vast majority of them are genetic and for most of them there is no cure. The genomic revolution has increased the hope of specific treatments based on the gene for many diseases. New technologies have emerged, changing drastically data scale produced in biomedical research. In these conditions, treatment and analysis of data are far from trivial and mere routine, despite spectacular advances in computer technology.This thesis reports the creation of bioinformatics systems, capable of helping researchers and clinicians to identify mutations responsible for certain diseases and to develop new therapies. Thus, the Human Splicing Finder and UMD-Predictor systems predict the effect of a mutation on splicing and protein, respectively. Both bioinformatics systems have been validated through high quality reference datasets, and may help clinicians to properly annotate variations of unknown significance. In addition, this thesis offers two new systems for therapeutic purposes: the Skip-E system identifies optimal candidates AONs for exon skipping therapies, and NR-Analyser, a system that predicts premature termination codons potentially candidates to nonsense readthrough therapies.These different systems are part of a larger project dedicated to translational research. With its predictive and therapeutic aspects, this thesis is part of a research strategy matching with the objectives of the IRDiRC (International Rare Diseases Research Consortium)

Les maladies rares sont définies en Europe par une prévalence inférieure à 1/2 000 cas et représentent plus de 7000 entités différentes dont 80% sont d’origine génétique. La majorité est de début pédiatrique. J’ai réalisé l’étude de cas familiaux rares avec récurrence dans la fratrie de cardiopathies congénitales avec hétérotaxie (défaut de latéralité gauche/droite) d’une part, et de mort subite cardiaque inexpliquée chez le nourrisson ou en période néonatale d’autre part. La stratégie d’identification de gène par séquençage de l’exome au sein de ces familles dans l’hypothèse d’une transmission autosomique récessive a permis d’identifier trois gènes et d’en étudier deux sur le plan fonctionnel dans différents modèles : 1) Perte de fonction de MMP21 et malformations cardiaques congénitales par anomalie de latéralité embryonnaire. MMP21 code pour une métallopeptidase matricielle dont nous démontrons le rôle très spécifique au niveau du nœud embryonnaire sur un modèle poisson zèbre et souris. Ceci ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent la mise en place de l’asymétrie gauche/droite chez la plupart des vertébrés. De manière intéressante, alors que tous les mammifères ont le cœur latéralisé à gauche, tous n’ont pas un gène MMP21 codant. Il existe donc plusieurs voies de signalisation de l’asymétrie gauche/droite chez les vertébrés. 2) Mutations hypomorphes de PPA2 et mort subite cardiaque chez le nourrisson. PPA2 code pour une pyrophosphatase mitochondriale et les données chez la levure ont montré que la fonction de cette enzyme était essentielle au fonctionnement mitochondrial. Nous décrivons une nouvelle présentation clinique de maladie mitochondriale responsable de décès par arrêt cardiaque inattendu chez le nourrisson. 3) Perte de fonction de PLCD3 et cardiomyopathie foudroyante par apoptose et nécrose diffuse des cardiomyocytes en période néonatale. Ce résultat nécessite encore d’être confirmé par l’identification d’autres cas mais la fonction de la protéine et des données chez la souris sont des arguments majeurs en faveur de la causalité du gène. Au total, ces travaux sont déterminants à la fois sur le plan clinique dans le cadre du conseil génétique pour les familles concernées et sur le plan fondamental en éclairant les mécanismes biologiques de mise en place de l’axe gauche-droit au cours du développement embryonnaire avec MMP21, sur le rôle essentiel de PPA2 dans la mitochondrie et sur celui de PLCD3 dans la survie des cardiomyocytes en postnatal
Rare diseases are defined in Europe by a prevalence of less than 1/2,000 individuals and represent more than 7,000 different diseases of which 80% are genetic. Most have a paediatric onset. My project involved the study of rare cardiac disorders in familial cases with recurrence in siblings, focusing on congenital heart disease in the context of heterotaxia (laterality defects) and sudden unexpected death due to cardiac arrest in infancy and the neonatal period. Whole exome sequencing was used as a tool for disease gene discovery in these families with the hypothesis of autosomal recessive inheritance. This strategy led to the identification of 3 novel disease genes. I performed functional validation for two of these genes in different models, confirming their involvement in each disease. 1) Loss of function of MMP21 and cardiac malformations due to left-right patterning defects during embryonic development. MMP21 encodes a metallopeptidase for which I demonstrated a highly specialized role in the generation of left-right asymmetry at the node using zebrafish. This gives new insight into the molecular mechanisms at the origin of left-right asymmetry in vertebrates. Interestingly, all mammals have a left-sided heart, but some species have lost the Mmp21 gene, indicating that there are different pathways leading to left-right determination in vertebrates. 2) Hypomorphic mutations in PPA2 cause sudden cardiac arrest in infants. PPA2 is a nuclear gene encoding the mitochondrial pyrophosphatase and using a yeast model we showed that this enzyme is essential for the mitochondrial energy transducing system and biogenesis. I described a novel clinical spectrum for a mitochondrial disease responsible for unexpected cardiac arrest in infancy. 3) PLCD3 loss of function and fatal cardiomyopathy by cardiomyocyte apoptosis and necrosis in neonates. Exome sequencing in one familial case with 2 siblings presenting fatal cardiomyopathy led to the identification of compound heterozygous mutations in PLCD3, a gene previously implicated in a similar pathology in a mouse model. Identification of further cases with mutations in this gene will be needed in order to confirm the role of PLCD3 in the disease. In total, these studies are crucial from a clinical point of view for the genetic counseling of the affected families and they contribute to the elucidation of biological mechanisms of embryonic development and left-right determination (MMP21), mitochondrial function (PPA2) and post-natal cardiomyocyte survival (PLCD3)

L’identification des gènes de maladies Mendeliennes été rendue possible dans les années 1980. Le séquençage du génome humain dans les années 2000, et l’arrivée du séquençage haut débit dans les années 2010 ont permis une progression phénoménale du rythme de ces découvertes génétiques. Cependant, ces techniques ont permis d’élucider les maladies les plus accessibles, de par leur homogénéité génétique, leur forte pénétrance pour les maladies dominantes, et leur prévalence élevée. Aujourd’hui, la communauté génétique se heurte à des difficultés de plus en plus nombreuses pour identifier les maladies non monogéniques, hétérogènes, ou très rares : recruter des familles porteuses d’une maladie très rare et cliniquement bien caractérisée, ou de grandes cohortes de patients atteints de maladies communes à composante génétique, nécessite un effort clinique, logistique et financier important. De plus, le séquençage d’exome pris isolément ne permet généralement pas l’élucidation de ces pathologies. Cet outil bien que puissant trouve ses limites dans les modèles génétiques sus-cités. La réussite des approches récentes vient de son utilisation en association avec d’autres techniques, adaptées aux caractéristiques des maladies comme la rareté, la dimension polygénique, ou l’hétérogénéité génétique. J’ai utilisé le séquençage d’exome dans l’identification de gènes de maladies cardiovasculaires rares, par trois stratégies combinées différentes. La première pathologie appelée stomatocytose héréditaire, est rare, relativement homogène mais présente des difficultés de phénotypage. Elle a été caractérisée par séquençage d’exome en association avec une analyse de liaison traditionnelle et l’identification d’une endophénotype fiable. Cette approche a été appliquée avec succès dans ce modèle relativement peu complexe de maladie. La seconde pathologie étudiée, l’anévrysme de l’aorte abdominale (AAA), est une maladie commune à forte composante héréditaire, avec de rares formes dominantes à pénétrance élevée. J’ai associé séquençage d’exome en modèle dominant et recherche de variants rares dans une cohorte de cas sporadiques afin d’identifier un gène de susceptibilité à la pathologie. Cette approche s’est révélée plus complexe à mettre en place, et son efficacité peut être discutée dans le cas d'une étude d'association centrée sur un gène candidat. Enfin, la troisième partie de ce travail est consacrée à la dysplasie fibromusculaire (DFM), maladie très hétérogène sur le plan génétique, peu pénétrante, et d’endophénotype peu accessible. J’ai appliqué dans cette troisième étape le séquençage d’exome à plus grande échelle (30 individus), en association à des stratégies de filtres sophistiqués exploitant tous les types de transmission Mendélienne. J'y ai aussi associé l'utilisation des outils bioinformatiques et bases de données biologiques accessibles à la communauté scientifique. Les résultats obtenus par cette dernière approche sont prometteurs, probablement du fait des caractéristiques inhérentes de cette pathologie. L’utilisation de ces trois stratégies très différentes, adaptées aux contraintes de chaque pathologie, permet d’évaluer la puissance et l’efficacité des approches combinées utilisant le séquençage d’exome. Leurs difficultés inhérentes, leur inadaptation à certaines situations génétiques, ainsi que les pistes d’amélioration nécessaires pour l’élucidation des maladies génétiques de cause inconnue sont aussi abordés
Identifying genes of Mendelian disorders has started within the eighties. The pace of new genes discovery has been dramatically accelerated by the availability of the human genome sequence in the 2000s, and the next-generation sequencing technologies in the 2010s. However, a majority of the elucidated conditions so far correspond to relatively simplified situations, where the prevalence and the penetrance of the condition are high and the genetic heterogeneity is low. Nowadays, geneticists meet more and more situations where gene identification in unknown disorders can be tricky. Heritable conditions that are very rare, heterogenous or with imperfect Mendelian transmission can only be elucidated using large cohorts of patients, with a very well-characterized phenotype. This requires clinical, financial and logistical efforts to be made by the research teams. Generally, using exome sequencing alone is not efficient enough to elucidate these types of conditions. The power of recently developed strategies comes from its association with other genetic analysis tools, that have been specifically developed in the context of rare, heterogenous, or polygenic disorders. I employed exome sequencing in the identification of cardiovascular genetic conditions, using three different strategies. In the first condition, called hereditary xerocytosis, using linkage analysis together with exome sequencing of distant relatives was successful in identifying the causative gene. This was made possible by the identification of a reliable endophenotype, and the relative genetic homogeneity of the disorder. The second condition I studied is the abdominal aortic aneurysm (AAA), a common disorder with a strong hereditary component and rare situations of fully penetrant, dominant inheritance. I combined exome sequencing in a family with dominant inheritance with rare variants analysis of the candidate gene in a large cohort of sporadic AAA. This analysis is more complex and can be hazardous in the context of a candidate gene approach. The third strategy was developed for the study of fibromuscular dysplasia (FMD) which is a very heterogenous condition with low penetrance and no specific endophenotype. I combined exome sequencing in a group of 30 cases and relatives with filtering strategies for any type of Mendelian inheritance. I also used available bioinformatics tools and databases for refining the candidate genes filtering. This strategy provided promising results, probably due to the genetic characteristics of this condition. In each of these examples, I adapted the analysis strategy to the peculiarities of the disorder. The results presented here enable to evaluate the efficiency of combined approaches using exome sequencing. Their specificities, limits, and the optimization that need to be done to elucidate the remaining unsolved genetic conditions are discussed

Les ostéochondrodysplasies avec petite taille et micromélie correspondent à un grand nombre de maladies osseuses constitutionnelles souvent rares, mal définies, et sans base moléculaire établie à ce jour. Le travail de cette thèse a consisté à redéfinir le cadre nosologique de certaines d'entre elles par une analyse clinique et radiologique de sériesde patients à l'aide de collaborations internationales (syndrome de Weill-Marchesani, Desbuquois, dysplasie acromicrique). Nous avons également participé à l'identification des bases moléculaires d'une partie d'entre elles. En particulier, nous avons pu localiser un gène responsablede la forme récessive du syndrome de Weill-Marchesani (19p13. 3-p13. 2)
Bone dysplasias with short stature and micromelia correspond to a large group of diseases, often rare, not well-defined and without known molecular bases. The first goal of this work was to give a better definition of the nosologic features of some of them including Weill-Marchesani syndrome. Desbuquois dysplasia and acromicric dysplasia by analysing clinical and radiological features of series of patients ascertained through international collaborations. The second goal of this work was to identify the molecular basis of some bone dysplasias with short stature and micromelia. In particular, we found linkage to chromosome 19p13. 3-p13. 2 in autosomal recessive Weill-Marchesani syndrome and. .

Ce travail est une revue de littérature sur trente-quatre maladies rares en neurologie associées à la grossesse. Les politiques française et européenne concernant les maladies rares sont exposées. Puis trente-quatre pathologies rares en neurologie sont étudiées, avec pour chacune d'entre elles : un rappel des bases de la maladie, l'effet de la maladie sur la grossesse et l'effet de la grossesse sur la maladie, avec proposition de prise en charge

Ce travail a permis d’obtenir de nouvelles données sur les maladies rares avec et sans composante bucco-dentaire. Une enquête nationale a été menée en France à l’aide d’un questionnaire et une étude clinique a été réalisée concernant les patients consultant le centre de référence des malformations rares de la face et de la cavité buccale. Les résultats révèlent un parcours de soins difficile et complexe pour l’ensemble de ces malades atteints de pathologies rares. La qualité de vie ressentie n’est pas liée à la sévérité de l’atteinte de la composante bucco-dentaire. Un impact médico-économique défavorable a été observé dans le cadre du traitement des anomalies de nombre, en ce compris l’oligodontie. Des propositions ont été émises afin d’améliorer la prise en charge de ces malades en tenant compte de l’évolution actuelle de la politique de santé
This study aims at providing new data relating to rare diseases with or without bucco-dental component. A national investigation based on a questionnaire has been carried out in France and a clinical study has been fulfilled in relation to the patients consulting the national centre of rare malformations ofthe face and the buccal cavity. The results have revealed a difficult and complex course of care for aIl the patients suffering from rare diseases. The oral health quality is not linked to the severity of the bucco-dental component. An unfavorable medico-economic impact has been noted in the treatment of numeric anomalies ofteeth, including oligodontia. ProposaIs have been raised to improve the follow up care of these patients on the basis of the current evolution of the health policy

Neglected diseases reach millions of people around the world. Among these are Chagas disease and Leishmaniasis. Chagas disease is caused by a protozoan, the Trypanosoma cruzi and its main form of transmission is through the faeces of the insect commonly known as barber. Leishmaniasis can be caused by more than 20 types of parasites of the genus Leishmania and there are 3 types of the disease, Cutaneous Leishmaniasis, Cutaneous-Mucous or Tegumentary Leishmaniasis, and Visceral Leishmaniasis. For the treatment of these diseases numerous problems exist, such as the large amount of side effects, low activity in the chronic phase of the disease, route of administration and appearance of resistant strains. The literature describes good biological results of 2-isoxazoline, imidazo[1,2-a]pyrazine, thiazolidine-2,4-dione, thiazolidinone and thiosemicarbazone nuclei with numerous important biological activities, including antiparasitic activity. In view of these results two series of novel hybrid molecules, 2-isoxazoline azabicyclic / thiazolidine-2,4-dione and the 5,6,7,8- tetrahydroimidazo[1,2-a]pyrazine / thiosemicarbazone, 5,6,7,8-tetrahydroimidazo[1,2- a]pyrazine / thiazolidinone and 5,6,7,8-tetrahydroimidazo[1,2-a]pyrazine / thiazolidine- 2,4-dione series were obtained through molecular hybridization. The central nucleus of the azabicyclic 2-isoxazoline series was synthesized from 1,3-dipolar cycloaddition between encyclic endocyclic enamides and Carboethoxiformonitrile Oxide (CEFNO). The isoxazoline esters were obtained and then reduced to the respective alcohols by NaBH4 and from these the isoxazoline aldehydes were synthesized by the Swern oxidation. In parallel, the thiazolidine-2,4-dione was synthesized, as well as its derivatives. To obtain the final hybrid molecules, Knoevenagel was condensed between the isoxazoline aldehydes and the thiazolidines-2,4-diones. The central nucleus of the 5,6,78-tetrahydroimidazo[1,2-a]pyrazine series was synthesized having the 2-aminopyrazine as the starting material. This series should model in positions 2 and 3 of the central nucleus. In a manner similar to the 2-isoxazoline series, an ester was obtained and then it was reduced to the respective alcohol which was then oxidized by MnO2 to the respective aldehyde. From these aldehydes, different reactions were performed to obtain the hybrid derivatives of the series. All the final molecules obtained were characterized by spectrophotometric methods (1H and 13C NMR, IR-ATR and masses) and had their physicochemical characteristics determined. The two series of molecules had the antiparasitic activity determined against the parasites Trypanosoma cruzi, Leishmania amazonensis, Leishmania infantum and Leishmania major, as well as, their cytotoxicity was determined in macrophages and HeLa cells. The molecules of the azabicyclic 2-isoxazoline series showed anti- Leishmania activity for both species tested, being more effective against L. major. The molecules of the series 5,6,7,8-tetrahydroimidazo[1,2-a]pyrazine were not active for any of the Leishmania species tested. Some molecules from both series showed promising results in view of the evolutionary forms of the parasite T. cruzi. The majority of the molecules being inactive or with an IC50 higher than benzinidazole in amastigote form
Les maladies négligées touchent des millions de personnes dans le monde. Parmi ceux-ci figurent la maladie de Chagas et la leishmaniose. La maladie de Chagas est causée par un protozoaire, le Trypanosoma cruzi, et sa principale forme de transmission se fait par les matières fécales de l'insecte, communément appelé coiffeur. La leishmaniose peut être causée par plus de 20 types de parasites du genre Leishmania et il en existe 3 types, la leishmaniose cutanée, la leishmaniose cutanéemuqueuse ou tégumentaire et la leishmaniose viscérale. Pour le traitement de ces maladies, il existe de nombreux problèmes, tels que la quantité d'effets secondaires, la faible activité dans la phase chronique de la maladie, la voie d'administration et l'apparition de souches résistantes. La littérature décrit de bons résultats biologiques pour les noyaux de 2-isoxazoline, d’imidazo[1,2-a]pyrazine, de thiazolidine-2,4-dione, de thiazolidinone et de thiosemicarbazone, y compris une activité antiparasitaire. Au vu de ces résultats, deux séries de nouvelles molécules hybrides, la 2-isoxazoline azabicyclique / thiazolidine-2,4-dione et la série 5,6,7,8-tétrahydroimidazo[1,2- a]pyrazine / thiosemicarbazone, 5,6,7,8-tétrahydroimidazo[1,2-a]pyrazine / thiazolidinone et 5,6,7,8-tétrahydroimidazo[1,2-a]pyrazine / thiazolidine-2,4-dione ont été obtenues par hybridation moléculaire. Le noyau central de la série azabicyclique 2-isoxazoline a été synthétisé à partir de la cycloaddition 1,3-dipolaire entre les énamides endocycliques encycliques et l'oxyde de carboéthoxiformonitrile (CEFNO). Les esters d'isoxazoline ont été obtenus et ensuite réduits en alcools respectifs par NaBH4 et à partir de ceux-ci, les isoxazoline aldéhydes ont été synthétisés par oxydation de Swern. En parallèle, la thiazolidine-2,4-dione a été synthétisée, ainsi que ses dérivés. Pour obtenir les molécules hybrides finales, Knoevenagel a été condensé entre les isoxazoline aldéhydes et les thiazolidines-2,4-diones. Le noyau central de la série 5,6,78-tétrahydroimidazo[1,2-a]pyrazine a été synthétisé avec la 2- aminopyrazine comme matière de départ. Cette série devrait modéliser les positions 2 et 3 du noyau central. D'une manière similaire à la série 2-isoxazoline, un ester a été obtenu puis il a été réduit en alcool respectif qui a ensuite été oxydé par MnO2 en aldéhyde respectif. A partir de ces aldéhydes, différentes réactions ont été réalisées pour obtenir les dérivés hybrides de la série. Toutes les molécules finales obtenues ont été caractérisées par des méthodes spectrophotométriques (RMN 1H et 13C, IRATR et masses) et leurs caractéristiques physico-chimiques ont été déterminées. Les deux séries de molécules avaient l'activité antiparasitaire déterminée contre les parasites Trypanosoma cruzi, Leishmania amazonensis, Leishmania infantum et Leishmania major, ainsi que leur cytotoxicité a été déterminée dans les macrophages et les cellules HeLa. Les molécules de la série azabicyclique 2-isoxazoline ont montré une activité anti-Leishmania pour les espèces testées, étant plus efficaces contre L. major. Les molécules de la série 5,6,7,8-tétrahydroimidazo[1,2-a]pyrazine n'étaient actives pour aucune des espèces de Leishmania testées. Certaines molécules des deux séries ont montré des résultats prometteurs au vu des formes évolutives du parasite T. cruzi. La majorité des moléculues étant inactive ou avec une IC50 supérieure au benzinidazole sous les formes amastigote

Les nouvelles technologies de l’information et des communications ouvrent de nouvelles possibilités de partage des connaissances entre personnes et entre machines. Les ontologies sont des artefacts informatiques permettant de représenter la sémantique des données et, par cette représentation, de les faire inter-opérer. Ce travail explore les apports des ontologies comme supports au partage des connaissances médicales en périnatalité (dans les domaines des maladies rares, du diagnostic prénatal et de la dysmorphologie fœtale). Le détail de la construction d’une ontologie des maladies rares en collaboration avec Orphanet est présenté. Cette ressource est évaluée par des mises en situation concrètes, avec des résultats positifs, dans différents contextes comme l’édition des connaissances, le contrôle de leur cohérence et la génération de classifications de maladies rares. L’ontologie produite dans ce travail constitue la première ressource de ce type pour le domaine des maladies rares. Sa structure actuelle et sa compliance aux standards du W3C (OWL, RDF, SKOS) permettent d’envisager son exploitation sur le Web de données (Linked Open Data). Des évolutions de l'ontologie sont envisagées pour le domaine de la dysmorphologie fœtale (projet Accordys) et pour le suivi de patients atteints de maladies rares (projets BNDMR/RaDiCo)
The Information Communication Technologies offer new opportunities for knowledge sharing among individuals and between machines. Ontologies are computer artifacts to represent the semantics of data, leading to semantic interoperability. This thesis explores the contributions of ontologies as support for perinatal Medicine knowledge sharing (in the field of rare diseases, prenatal diagnosis and fetal dysmorphology). The design of a rare diseases ontology (in collaboration with Orphanet) is detailled. This resource is evaluated in real situations and showed positive results for knowledge base curation, consistency and quality control procedures and automated rare diseases classifications generation. The ontology produced in this work is the first one of its kind in the field of rare diseases. Its current structure and its compliance with the W3C standards (OWL, RDF, SKOS) allows its use over the Web of Data (Linked Open Data). Evolutions of the model will follow for the representation of fetal dysmorphology (Accordys project) and for the representation of patients cohorts (BNDMR/RaDiCo projects)

BMP9 est un ligand de la famille TGF-β et considéré comme un facteur de quiescence vasculaire. Différents acteurs de la voie de signalisation de BMP9 comme les récepteurs ALK1, et BMPR2 sont mutés dans deux pathologies vasculaires rares, la maladie de Rendu-Osler ou Télangiectasie Hémorragique Héréditaire et l’Hypertension Artérielle Pulmonaire, qui sont liées à une dysfonction endothéliale. Les traitements actuels visent à améliorer les symptômes des patients, sans apporter de réelle guérison de la maladie. Aussi, il est primordial aujourd'hui de trouver de nouveaux traitements étiologiques rétablissant cette voie de signalisation. Pour ce faire, j'ai utilisé le criblage à haut débit afin de repositionner de potentiels candidats-médicaments venant des chimiothèques Prestwick et TargetMol, comprenant au total 2133 molécules approuvées par FDA et EMA. Ces criblages ont été effectués sur des modèles de cellules endothéliales rapportant la voie BMP9 grâce à un promoteur sensible aux BMPs (BRE, BMP Response Element). J’ai développé et minaturisé un premier modèle de cellules endothéliales HMEC-1 secrétant une Metridia Luciférase sous le contrôle de BRE, puis un deuxième modèle utilisant une double transfection permettant l’expression de la Firefly Luciférase sous le contrôle de BRE et de la Renilla Luciférase comme contrôle de transfection. Le premier modèle n’a révelé que des faux positifs. Par contre, le deuxième modèle m’a permis d’identifier plusieurs molécules qui ont la particularité d’activer la voie de l’AMPc mais dont l’action n’a pas pu être confirmée au niveau moléculaire. Un dernier crible utilisant des cellules non endothéliales (myoblastes C2C12BRA) a permis d’identifier deux autres molécules qui sont en cours de caractérisation
BMP9 is a ligand of the TGF-β family and is considered as a vascular quiescence factor. Different actors within BMP9 signaling pathway such as receptors ALK1 and BMPR2 are found to be mutated in two rare vascular diseases, Rendu-Osler disease also called Hereditary Hemorrhagic Telangiectasia and Pulmonary Arterial Hypertension, which are due to endothelial dysfunction. Current treatments aim to improve symptoms in patients, whitout providing a real cure. Thus, it is essential today to find new etiological treatments restoring this signaling pathway. To do this, I used high-throughput screening to reposition potential drug candidates from the Prestwick and TargetMol libraries, a total of 2133 molecules approved by FDA and EMA. These screens were realized on endothelial cells models reporting the BMP9 pathway using a BMP sensitive promoter (BRE, BMP Response Element). I developed and miniaturized a first endothelial model HMEC-1 secreting a BRE-controlled Metridia Luciferase, then a second one using double transfection of Firefly luciferase under BRE control and Renilla Luciferase as a transfection control. The first model revealed only false positives hits. However, the second one allowed us to identify several molecules activating the cAMP pathway but which action hasn’t been confirmed at molecular levels. A last screen was performed on non-endothelial cells (Myoblasts C2C12BRA), allowing us to identify two other molecules which are currently undergoing characterisations

Les techniques de criblage actuelles (in vitro et in silico) sont dépendantes des efforts menés en biologie médicinale pour identifier des cibles biologiques pertinentes ; cibles difficiles à définir pour les maladies génétiques dites "perte de fonction". De plus, les composés issus de ces cribles s'avèrent souvent inefficaces et/ou toxiques une fois confrontés à la complexité physiologique d'un organisme entier. Pour contourner ce problème, nous proposons d'utiliser le nématode C. elegans, notamment pour des maladies répondant aux critères suivants : i) physiopathologie complexe et/ou mal comprise excluant le développement à court terme de médicaments sur une base rationnelle, ii) peu d'espoir de thérapie génique/cellulaire à court terme, iii) conservation chez C. elegans du gène relié à la maladie humaine et induisant un phénotype exploitable une fois inactivé. Nous démontrons ici que ce petit nématode permet de tester, à moindre coût, un grand nombre de composés chimiques tout en conservant la complexité physiologique d'un animal entier. De plus, la souplesse génétique de cet animal permet d'apporter rapidement des informations sur le mode d'action des composés identifiés. Ainsi, en plus du but initial visant à identifier des molécules bioactives à intérêt thérapeutique, cette approche peut permettre de dégager de nouvelles cibles moléculaires utiles pour l'industrie chimique, et cruciales pour la recherche de traitements contre les maladies perte de fonction. Finalement, nous présentons comment mettre en place une telle stratégie, notamment pour la myopathie de Duchenne, l'amyotrophie spinale et le syndrome de Schwartz-Jampel. Enfin, nous présentons les résultats obtenus lors des différentes campagnes de criblage, les validations des molécules les plus prometteuses et les travaux effectués pour tenter de comprendre leur mode d'action chez le nématode.

Les Maladies Neurodégénératives Rares à Expression Motrice (MNDREM) sont un groupe très hétérogène de pathologies neurodégénératives de physiopathologie acquise ou innée, pouvant se déclarer à tout âge. Elles impactent de façon ciblée, les structures neurologiques centrales ou périphériques impliquées dans l’activité motrice. Ces structures sont fonctionnellement et topographiquement proches des centres de cognition. C’est ainsi que dans certaines conditions, la neurodégénérescence des structures motrices impacte les fonctions cognitives. Elles se traduisent par des troubles de la marche et /ou de l’équilibre, une diminution ou une absence de mouvement, une atteinte cognitive variée pouvant aller jusqu’à la démence.Les MNDREM sont sporadiques ou familiales. Ces dernières sont donc à composante héréditaire et représentent des modèles d’étude intéressants car elles offrent la possibilité d’analyser des ADN d’apparentés et d’augmenter de ce fait la puissance de recherche de facteurs génétiques impliqués dans une symptomatologie familiale. La littérature scientifique indique un nombre important de variants génétiques pathogènes responsables des MNDREM, ce qui aide la classification mais la complexifie également puisqu’on constate qu’un même gène peut être impliqué dans plusieurs pathologies et une pathologie peut être causée par différents gènes. Par conséquent, dans les MNDREM, on observe des symptomatologies atypiques, des chevauchements ou « overlap » cliniques des maladies alléliques.Aux Antilles françaises, les données de la littérature en matière de MNDREM sont limitées mais riches de certaines observations confortant les atypies comme par exemple le syndrome parkinsonien atypique des Caraïbes. Sur le plan génétique, les investigations diagnostiques sont restreintes aux filières médicales basées en métropole et sur la comparaison de données génomiques de populations le plus souvent caucasiennes.Le travail de thèse présenté s’articule autour de 2 aspects : le premier, clinique et génétique, a permis de dresser un état des lieux des MNDREM en Martinique en les caractérisant sur ces plans, le deuxième sur la recherche de variants causaux par une technique de Séquençage Haut Débit (NGS) de 2e génération nommée CoDEseq (Copy number variation Detection and Exome sequencing). L’état des lieux des MNDREM en Martinique, et le travail expérimental d’analyse de données de NGS, sont les premiers travaux de ce type dans le domaine et dans notre région.La méthode CoDEseq est innovante car elle autorise l’analyse exome entier à la recherche de Variants Simples Nuclotidiques (SNVs) ou Variants de Nombre de Copies (CNVs). Elle n’avait presque jamais été utilisée dans l’analyse des MNDREM. Nous l’avons employée car c’est une méthode de choix de recherche à la fois de variants simples et de variants de structures nouveaux.Les résultats montrent une rentabilité diagnostic de 58% puisque nous avons identifié un variant probablement pathogène chez 7 patients sur 12 testés. Nous avons trouvé ces variants dans des gènes connus de MNDREM parfois décrits dans des populations asiatiques, mais aussi, d’ascendance africaine ou caucasienne. Certains de ces gènes peuvent être impliqués dans plusieurs symptomatologies, confortant le constat de chevauchement clinique dans ces maladies.Ce travail jette les bases épidémiologiques des MNDREM aux Antilles et propose un socle de registre en la matière. Sur le plan expérimental, il a permis de proposer une étiologie moleculaire impliquant des variants préalablement décrit ou nouveaux. Il est également une preuve de concept quant aux moyens bioinformatiques d’analyse de données de NGS en Martinique. Il ouvre la voie vers d’autres travaux du même genre, susceptibles de dresser les spécificités géniques des MNDREM de notre région et étoffer les données de la littérature scientifiques et médicales
Rare Neurodegenerative Diseases with Motor Expression (RNDME) are a very heterogeneous group of neurodegenerative pathologies of acquired or innate physiopathology that can occur at any age. They have a targeted impact on the central or peripheral neurological structures involved in motor activity. These structures are functionally and topographically close to the centers of cognition. Thus, under certain conditions, the neurodegeneration of motor structures impacts cognitive functions.They result in gait and/or balance disorders, a decrease or absence of movement, a varied cognitive impairment that can go as far as dementia.RNDME are sporadic or family based. The latter have a hereditary component and therefore represent interesting study models because they offer the possibility of analyzing the DNA of relatives and thus increase the research power of genetic factors involved in a family symptomatology.The scientific literature indicates an important number of genetic pathogenic variation responsible for RNDMEs, which allows classification but also makes it more complex because it can be observed that the same gene can be involved in several pathologies and a pathology can be caused by different genes. Consequently, in RNDMEs, atypical symptoms, clinical overlaps or allelic diseases are observed.In the French West Indies, the data in the literature on RNDMEs are limited but rich in certain observations confirming the atypical RNDMEs seach as the atypical Caribbean Parkinson's syndrome.On the genetic level, diagnostic investigations are limited to medical fields based in metropolitan France and most often about the comparison of genomic data of Caucasian populations.The thesis work is about 2 aspects: the first, clinical and genetic, has allowed to draw up an inventory of the RNDMEs in Martinique by characterizing them on these plans, the second on the search for causal variants by a Next Generation Sequencing (NGS) technique called CoDEseq (Copy number variation Detection and Exome sequencing). The inventory of RNDMEs in Martinique and the experimental work of data analysis of NGS, are the first works of this type, in the field and in our region.The CoDEseq method is innovative because it allows whole exome analysis in the detection of Single Nucleodis Variants (SNVs) and Copy Number Variants (CNVs). It had almost never been used in the analysis of RNDMEs. We used it because it is a method of choice for searching for both simple and structural variants. The results show a diagnostic cost-effectiveness of 58% since we identified a variant probably pathogenic in 7 patients out of 12 tested. We found these variants in known RNDMEs genes sometimes described in Asian populations, but also of African or Caucasian descent. Some of these genes may be involved in several symptomatologies, confirming the finding of overlap in these diseases.This work lays the epidemiological basis for RNDMEs in the West Indies and provides a basis for a registry in this area. On the experimental level, it allow to propose a molecular cause associated with previously described or new variations. It is also a proof of concept regarding the bioinformatics means of analyzing NGS data in Martinique. It paves the way for other work of the same kind, susceptible to draw up the gene specificities of the RNDMEs in our region and to expand the data in the scientific and medical literature
Las Enfermedades Neuro-Degenerativas Raras con Expresión Motora (ENDREM) son un grupo muy heterogéneo de patologías neurodegenerativas de fisiopatología adquirida o innata que pueden presentarse a cualquier edad. Tienen un impacto específico en las estructuras neurológicas centrales o periféricas involucradas en la actividad motora. Estas estructuras están funcional y topográficamente próximas a los centros de cognición. Así, bajo ciertas condiciones, la neurodegeneración de las estructuras motoras impacta las funciones cognitivas. Producen trastornos de la marcha y / o del equilibrio, una disminución o ausencia de movimiento, un deterioro cognitivo variado que puede llegar hasta la demencia. Las ENDREM son esporádicas o familiares. Estos últimos tienen un componente hereditario y, por tanto, representan modelos de estudio interesantes porque ofrecen la posibilidad de analizar el ADN de familiares y así aumentar el poder de investigación de los factores genéticos implicados en una sintomatología familiar. para las ENDREMs, lo que permite la clasificación pero también la hace más compleja porque se puede observar que un mismo gen puede estar involucrado en varias patologías y una patología puede ser causada por diferentes genes. En consecuencia, en las ENDREMs se observan síntomas atípicos, solapamientos clínicos o enfermedades alélicas.En las Antillas francesas, los datos de la literatura sobre las ENDREMs son limitados pero ricos en ciertas observaciones que confirman la búsqueda de las ENDREMs atípicas como síndrome de Parkinson del Caribe atípico. En el nivel genético, las investigaciones de diagnóstico se limitan a los campos médicos basados en la Francia metropolitana y con mayor frecuencia sobre la comparación de datos genómicos de poblaciones caucásicas.El trabajo de tesis gira en torno a 2 aspectos: el primero, clínico y genético, ha permitido elaborar un inventario de las ENDREMs en Martinica caracterizándolas en estos planos, el segundo sobre la búsqueda de variantes causales mediante una secuenciación de próxima generación (NGS) técnica denominada CoDEseq (Detección de variación de número de copias y secuenciación de exomas). El inventario de ENDREMs en Martinica y el trabajo experimental de análisis de datos de NGS, son los primeros trabajos de este tipo, en el campo y en nuestra región.El método CoDEseq es innovador porque permite el análisis del exoma completo en la detección de variantes de núcleo único (SNV) y variantes de número de copias (CNV). Casi nunca se había utilizado en el análisis de las ENDREMs. Lo usamos porque es un método de elección para buscar variantes simples y estructurales. Los resultados muestran una rentabilidad diagnóstica del 58% ya que identificamos una variante probablemente patogénica en 7 pacientes de los 12 analizados.Encontramos estas variantes en genes ENDREMs conocidos que a veces se describen en poblaciones asiáticas, pero también de ascendencia africana o caucásica. Algunos de estos genes pueden estar implicados en varias sintomatologías, lo que confirma el hallazgo de superposición en estas enfermedades.Este trabajo sienta las bases epidemiológicas para las ENDREMs en las Indias Occidentales y proporciona una base para un registro en esta área. A nivel experimental, permite proponer una causa molecular asociada a variaciones nuevas o descritas anteriormente. También es una prueba de concepto con respecto a los medios bioinformáticos de analizar datos NGS en Martinica.Allana el camino para otros trabajos del mismo tipo, susceptibles de trazar las especificidades genéticas de las ENDREMs en nuestra región y ampliar los datos en la literatura científica y médica

Les maladies rares sont d’identification récente. Elles posent de nombreuses difficultés diagnostiques parce qu'encore mal connues par le corps médical. Elles se présentent parfois par des symptômes que nous avons nommés comme disqualifiants parce que principalement subjectifs et sans manifestation objectivable ou visible par la biologie ou l’imagerie. Notre travail est au carrefour de la philosophie et de la psychologie sociale. Nous avons travaillé à partir du vécu de 16 malades qui ont participé à notre recherche par un entretien semi-dirigé. Les grandes thématiques de leur vécu ont ainsi pu être identifiées : l'expérience pathique de l’éprouvé, les modèles de représentation, les métaphores utilisées pour dire la génétique et la rareté, le lien avec le corps médical et l'expérience sociale des maladies. Pour les personnes atteintes, ces maladie rares ne sont ni des maladies ni des handicaps, mais un entre-deux.Compte tenu que 80 % des maladies rares sont d'origine génétique, nous avons exploré comment cette dimension intervient dans le vécu de la maladie rare. L'imaginaire de la génétique est encore très prégnant, évoquant l'origine causale linéaire de la maladie et tous les espoirs de guérison. Il est souvent associé à une représentation de l'erreur, de la faute ou de la malformation qui est survenue lors de la fécondation. C'est avec toutes ces représentations que les malades vont devoir reconstruire leur vie bouleversée par l'existence de la maladie pour laquelle malheureusement encore le plus souvent il n'existe pas de thérapeutique. Ce parcours nous a conduit à envisager une médecine qui intégrerait une médecine de l'incertitude et reconnaîtrait les limites de la connaissance médicale. À terme, cette médecine devrait pouvoir devenir celle de l’adaptabilité soutenant le travail d'adaptation du malade qui doit trouver le chemin pour continuer d’être un vivant malgré les limites imposées par la maladie. Sur ce chemin parfois très long, la narration, l’échange des savoirs et une importante solidarité entre malades au sein des associations de patients soutiennent les capacités du malade à se reconstruire comme sujet, lui ouvrant la possibilité de vivre son destin comme une destinée
Rare diseases have only recently been identified. They set up quite a lot of diagnostic difficulties because not well-known yet by the medical profession .They sometimes occure by (ou bien with? With symptoms we named as being disqualifying because mainly subjective and without any outbreak possibly objective or evident by biology or medical imaging.Our work is at the crossroad of philosophy and social psychology. Week-end worked on the base of actual experience of 16 sick patients cases who took part in our research through semi-managed talks. So,main themes of their actual current experience could be identified : the pathological of the suffering person, the models of representation,the images used to express the genetics and the rare case, the link with the medical profession and the social experience of the diseases. For the patients concerned,these rare diseases are neither diseases nor handicaps but in-between cases.Taking into account that 80% of rare diseases have a genetique genetic origine origin ,we explored how this theory involves in the way it is lived. The imaginary of genetics still is still very pregnant,calling forth the causal linear origin of the disease and all hopes for recovery .It is often connected to a representation of the error,the fault or the malformation that happened at the time of fecondation. It is with all these representations that patients will have to rebuild their life,upset by the disease against which unfortunately more often most of the time ,no therapy exists yet. This research lead us to view a therapy that would combine a therapy of uncertainty and admit the limits of medical knowledge. In the end, this therapy should be able to become the therapy of an adaptation supporting the adaptability work of the patient who has to find his way to keep being a human person. in spite of the limits compelled by the disease. All along this sometimes very long way, the exchange of knowledge and an amazing solidarity among the patients within the associations back up the patient's capacities to rebuild himself as a subject, giving him the possibility of living his fate as a destiny

Contexte : De nombreuses études ont établi que la maladie chronique d'un enfant représentait un risque suffisamment significatif pour les familles pour introduire le concept de résilience familiale, et ont défini des hypothèses quant à l'émergence de cette résilience. Objectif : En nous fondant sur le modèle psychosocial Family Systems Illness Model de John Rolland et sur la théorie du Resiliency Model of Family Stress, Adjustment and Adaptation de Hamilton McCubbin, décrire et analyser le processus de résilience de familles françaises élevant un ou plusieurs enfants atteints d'une maladie chronique rare. Méthodologie : évaluations quantitatives et qualitatives : des questionnaires standardisés (Fiche anamnestique détaillée, Impact on Family Scale, Family Index of Regenerativity and Adaptation, Family Relationship index), dont certains adaptés pour la première fois en France, et, auprès d'un nombre restreint de familles, des entretiens cliniques semi-structurés et des tests projectifs (Family Apperception Test, Dessin de famille). Résultats : 39 familles ont participé à l'étude quantitative et 7 à l'étude qualitative. Les 39 familles regroupent 37 mères, 27 pères, 26 enfants (14 frères et soeurs d'enfants malades et 11 enfants malades) et 3 « tiers » vivant au foyer familial. Les résultats montrent une bonne applicabilité des modèles et outils utilisés à une population française et à l'objet de notre étude. Les variables d'impact de la maladie sur les parents, d'ajustement et de fonctionnement familial se sont révélées très sensibles à la typologie clinique de la maladie. Ainsi, chez les parents, les caractéristiques de réduction de l'espérance de vie et de degré d'incapacités sont significativement associées à un impact plus lourd de la maladie, un moindre ajustement et une moindre qualité des relations familiales. Chez la fratrie, un lien négatif entre brutalité d'apparition et phase de la maladie, et variables dépendantes est observé. En terme de résilience, le soutien social, en particulier, joue un rôle important dans la stratégie d'ajustement, même si la nature du soutien utilisé diffère selon les membres de la famille. Un impact plus élevé de la maladie dans les familles monoparentales, une association positive entre niveau d'éducation de la mère et adaptation familiale, un impact négatif d'une longue durée d'obtention d'un diagnostic sur l'ensemble de la famille, ainsi qu'un lien entre les variables paternelles et la prédictabilité et la contrôlabilité de la maladie ont été relevés. Conclusion : Ces différents résultats nous ont permis, d'une part, de formuler des propositions cliniques en matière de prévention et de protection visant à soutenir les familles élevant un enfant souffrant d'une maladie chronique rare. Et d'autre part de présenter des perspectives de recherches futures, recherches qui devraient adopter une approche systémique et réaliser un suivi longitudinal de ces familles
Context: Numerous studies have established that chronic illness is a sufficiently significant risk to allow the introduction of the concept of family resilience and have set hypotheses relating to the emergence of such resilience. Objectives: Using John Rolland's integrative psychosocial model about Families, Illness and Disability, and the McCubbin's Resiliency Model of Family Stress, Adjustement and Adaptation, we describe and explain the construct of resilience among 39 French families with children suffering from a rare chronic illness. Methodology: quantitative and qualitative evaluations: standardized questionnaires (Detailed anamnestic form, Impact on Family Scale, Family Relationship Index, Family Index of Regenerativity and Adaptation), and, with a limited number of families, semi-structured clinical interviews and projective tests (Family Apperception Test, Draw-a-Family). Results: 39 families have participated in the quantitative study and 7 in the qualitative study. These families count 37 mothers, 27 fathers, 26 children (14 siblings and 11 ill children) and 3 close relatives living with the family. Results show a good applicability of the models and tools chosen to a French population and the subject of the study. Variables of parental impact of the disease, family adjustment and functioning have proved to be very sensitive to the clinical typology of the disease. Thus, a higher parental impact of the disease and a lower parental perception of family adjustment and relationships are significantly associated with a disease presenting potential reduction of the life span and incapacities. In siblings, an abrupt onset and the phase of the disease are negatively linked to the dependent variables. Speaking of resilience, social support plays an important role in the adjustment strategy, even if the nature of social support preferred for that purpose differs between members of the family. A higher impact of the disease on single families, a positive association between the mother's education level and family adaptation, a negative impact of a long diagnosis period on the whole family, and a link between the father's variables and the predictability and controllability of the disease, have been observed. Conclusion: These results have allowed us on the first hand to propose prevention and protection measures to support families raising a child suffering from a rare chronic disease, and on the second hand to present perspectives for future research, which should adopt a systemic and longitudinal approach

L'objectif de ce travail était de caractériser par CGH (Comparative Genomic Hybridization) array des régions chromosomiques impliquées dans des maladies ophtalmologiques rares, pour identifier de nouveaux gènes. Dans le premier volet de ma thèse, 65 patients présentant une malformation oculaire syndromique ont été explorés par CGH-array. Une anomalie probablement causale a été identifiée chez 15% d'entre eux. Quatre patients ont une délétion emportant un gène déjà connu dans le développement de l'œil (FOXC1 ou OTX2) et 4 autres patients, une délétion pathogénique non classiquement associée à une atteinte oculaire : del(17)(p!3. 3pl3. 3), del(10)(pl4p!5. 3) et del(16)(pll. 2pll. 2). En collaboration avec d'autres équipes nous avons rassemblé des patients pour étudier les corrélations génotype-phénotype des délétions 6p25 et 17pl3. 3. La deuxième partie de ce travail s'est centrée sur l'étude d'un gène candidat : ARHGEF26. L'étude de la ségrégation dans la famille index et le séquençage de ce gène chez des patients à phénotype commun ne nous ont pas permis de conclure à l'implication d'ARHGEF26 dans ce phénotype. Cette deuxième partie souligne les difficultés et les limites de la stratégie d'identification de nouveaux gènes par CGH-array. Au total, ces résultats montrent que l'analyse chromosomique par CGH-array au-delà de son intérêt diagnostique et pour le conseil génétique, permet d'établir de nouvelles corrélations génotype-phénotype et d'identifier de nouvelles régions potentiellement impliquées dans des pathologies ophtalmologiques rares
The karyotype detects a chromosomal anomaly in 7. 7% to 10% of neonates with ocular birth defect. The introduction of microarray technology showed a very high rate of rearrangements below the resolution of karyotyping. My objectives in this work were to characterize using comparative genome hybridisation-based microarray analysis (array-CGH) chromosomal regions involved in rare ophthalmologic disorders, and then to identify new genes. In the first part of my work, we performed array-CGH in 65 patients presenting syndromal ocular developmental anomalies. A causal or potentially causal anomaly was found for 15% of them. Four had a pathogenic deletion involving a gene known to be involved in ocular anomalies (FOXC1 or OTX2}, while 4 others had a pathogenic deletion not classically associated with ocular malformations: del(17)(pl3. 3p!3. 3), del(10)(pl4p!5. 3) and del(16)(pl 1. 2pl 1. 2). In collaboration with other teams, we gathered patients to study genotype-phenotype correlations for 6p25 and 17pl3. 3 deletions. The second part of my work focused on a candidate gene study: ARHGEF26. Sequencing this gene in other patients with similar phenotype and studying the index patient family segregation, we could not demonstrate the ARHGEF26 involvement in this phenotype. This second part highlights the limits and difficulties of gene identification using array-CGH. These results demonstrate that array-CGH-based chromosomal analysis, beyond its importance for diagnosis and genetic counselling, can help to establish new genotype-phenotype correlations for chromosomal anomalies as well as identify potential new regions involved in rare ophthalmologic disorders

Les maladies d'origine tellurique sont difficilement contrôlables par la lutte chimique ou variétale et se caractérisent par des processus et des échelles spatio-temporelles différents de ceux des maladies aériennes. En particulier, les modes de dispersion des agents pathogènes du sol permettent l'apparition et le maintien d'une forte structure spatiale de ces maladies, qui se développent souvent sous forme de foyers. Cette agrégation influence à la fois la dynamique temporelle des épidémies et la relation dégâts-dommages, ce qui en fait un élément important du raisonnement des méthodes de lutte. L'objectif de cette thèse est de comprendre et de modéliser le développement spatio-temporel des épidémies d'origine tellurique afin d'en déduire des stratégies de gestion susceptibles de limiter les risques associés, en particulier en agissant sur la structure spatiale de ces maladies. Pour ce faire, deux modèles ont été développés. Le premier, spatialement explicite et assez détaillé biologiquement, a été paramétré en conditions contrôlées dans le cas du piétin-échaudage du blé. Le test de ce modèle à l'aide de données issues du champ montre une bonne précision malgré un biais positif et indique des pistes pour améliorer la valeur prédictive du modèle. Le second modèle, plus simple et plus générique, utilise la théorie de la hiérarchie pour simuler le développement d'épidémies à plusieurs échelles spatiales simultanément. Il permet de tester des hypothèses concernant le fonctionnement des épidémies et les liens entre incidences à différentes échelles, et en particulier l'effet de la structure spatiale du peuplement hôte et de l'inoculum primaire sur la dynamique et l'agrégation de la maladie. Dans le cas du piétin-échaudage, pour lequel nous avons montré l'importance de la structure spatiale de l'inoculum primaire, ces simulations conduisent à préconiser des semis différents en fonction du rang dans la succession culturale.

La thématique des maladies infectieuses représente un réel enjeu politique, économique et de santé publique. Les objectifs de mes travaux de thèse étaient de développer des approches protéomiques pour identifier, détecter, caractériser et/ou quantifier des protéines et de les appliquer à l’étude de maladies infectieuses pour lesquelles des données de protéomique pourraient ouvrir à de nouvelles approches thérapeutiques et/ou diagnostiques. Les stratégies d’identification et de détection des protéines développées pour l’étude de la maladie de Lyme ont permis de prouver la faisabilité du diagnostic par spectrométrie de masse et de proposer des protéines candidates-vaccin. Les stratégies de quantification mises en place pour l’étude de la toxoplasmose ont permis d’identifier et de quantifier un complexe protéique clef. Les stratégies de caractérisation du N-terminome pour l’étude du paludisme ont permis d’apporter des preuves expérimentales des processus de maturation et d’adressage des protéines
Infectious diseases represent a real challenge in terms of politic, economic and public health. The purposes of my thesis works were to develop proteomic approaches able to identify, to detect, to characterize and/or to quantify proteins and to apply these approaches to the study of infectious diseases for which proteomic data cou Id open to new therapeutic and/or diagnostic strategies. Identification and specific detection strategies developed in the study of Lyme's disease allowed to prove the feasibility of diagnosis by mass spectrometry and to propose new vaccine-candidate proteins. Quantification strategies developed in the study of toxoplasmosis allowed us to identify and to quantify a key protein complex of the parasite. N-terminome characterization strategy developed in the study of malaria allowed us to bring experimental proofs of proteins processing and trafficking

Les maladies d’origine tellurique sont difficilement contrôlables par la lutte chimique ou variétale et se caractérisent par des processus et des échelles spatio-temporelles différents de ceux des maladies aériennes. En particulier, les modes de dispersion des agents pathogènes du sol permettent l’apparition et le maintien d’une forte structure spatiale de ces maladies, qui se développent souvent sous forme de foyers. Cette agrégation influence à la fois la dynamique temporelle des épidémies et la relation dégâts-dommages, ce qui en fait un élément important du raisonnement des méthodes de lutte. L’objectif de cette thèse est de comprendre et de modéliser le développement spatio-temporel des épidémies d’origine tellurique afin d’en déduire des stratégies de gestion susceptibles de limiter les risques associés, en particulier en agissant sur la structure spatiale de ces maladies. Pour ce faire, deux modèles ont été développés. Le premier, spatialement explicite et assez détaillé biologiquement a été paramétré en conditions contrôlées dans le cas du piétin-échaudage du blé. Le test de ce modèle à l’aide de données issues du champ montre une bonne précision malgré un biais positif et indique des pistes pour améliorer la valeur prédictive du modèle. Le second modèle, plus simple et plus générique, utilise la théorie de la hiérarchie pour simuler le développement d’épidémies à plusieurs échelles spatiales simultanément. Il permet de tester des hypothèses concernant le fonctionnement des épidémies et les liens entre incidences à différentes échelles, et en particulier l’effet de la structure spatiale du peuplement hôte et de l’inoculum primaire sur la dynamique etl ‘agrégation de la maladie. Dans le cas du piétin-échaudage, pour lequel nous avons montré l’importance de la structure spatiale de l’inoculum primaire, ces simulations conduisent à préconiser des semis différents en fonction du rang dans la succession culturale
Soilborne diseases are difficult to control by fungicides or resistant cultivars ; they are characterized by processes and spatio-temporal scales that can be different from those of aerial pathogens. In particular, the dispersal processes of soiborne pathogens result in the appearance and persistence of strong spatial patterns, namely disease foci. Aggregation inflences both the temporal dynamics of diseases and their relation to crop losses thus making spatial pattern an important factor when assessing control methods. The objectives of this study were to understand and model the spatio-temporel develoment of soilborne epidemics in order to determine control strategies that may reduce disease risk through an effect on spatial pattern. To that end, two models were developed. The first one is spatially explicit and biologically realistic ; its parameters were measured for take-all disease of wheat. The model was tested with field data ; this showed that the model is precise but overestimates disease development. This test also provided possible avenues for improving the predictive ability of the model. The second model is simpler and more genetic ; it uses hierarchy theory in order to simulate disease spread across multiple spatial scales. Hypotheses concerning the behaviou of epidemics and the relationships between disease incidences at different spatial scales culd be tested using this model for example the effect of the host and inoculum spatial structures on disease dynamics and aggregation. In the case of take-all disease of wheat –for which we have demonstrated the importance of the spatial pattern of primary inoculum- the simulation results advocate for different sowing patterns according to the rank of consecutive wheat crops

Ce mémoire présente les travaux effectués pour la mesure rapide des éléments des terres rares (ETR), comprenant Sc et Y, dans des matériaux géologiques. La digestion acide sur plaque chauffante, la digestion micro-onde et la digestion par fusion boratée ont été étudiées en tant que méthodes de digestion possibles pour les minéraux porteurs d’ETR. Une nouvelle procédure de digestion a été développée en utilisant un appareil de fusion. La température élevée de la digestion (1050 °C) et l'utilisation de LiBO2 comme fondant se sont montrées efficaces pour la digestion de chaque ETR. L'analyse par activation neutronique (NAA), la spectroscopie d’émission atomique par plasma micro-onde (MP-AES), la spectroscopie d’émission optique couplée à un plasma induit (ICP-OES) et la spectrométrie de masse en tandem couplée à un plasma induit (ICP-MS/MS) ont été explorées à titre des techniques d'analyse possibles pour la mesure des ETR dans divers échantillons de minerais. L'étude comparative a montré que les résultats obtenus par ICP-MS/MS sont en accord avec les résultats de matériaux de références certifiés, alors que les autres techniques d'analyse révèlent plusieurs interférences spectrales pour certains ETR. En outre, la spectrométrie de masse en tandem permet de nouvelles configurations de filtrage de masse, ce qui réduit les interférences polyatomiques lors de la détermination du Sc dans des matrices minérales. La conversion des ions Sc+ en ions ScO+ a fourni des conditions analytiques sans interférence et des limites de détections suffisamment basses, en bas de 3 ng/L, pour quantifier avec précision le Sc. La précision de la méthode proposée a été évaluée par l'analyse de cinq matériaux de référence certifiés différents (BX-N, 2-OKA, NIM-L, SY-3 et GH).
In this work, an innovative analytical protocol is introduced for rapid measurement of rare-earth elements (REE), including Sc and Y, in geological materials. Open-vessel acid digestion, microwave digestion and alkali digestion were investigated as possible digestion methods for minerals bearing REE. A new digestion procedure was developed using a fusion apparatus. The high digestion temperature (1050 ºC) and the use of LiBO2 as a flux were found to be effective for the digestion of every REE. Instrumental neutron activation analysis (NAA), microwave induced plasma atomic emission spectroscopy (MP-AES), inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES), and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) were explored as possible analytical techniques for the measurement of REE in various mineral samples. The comparative study showed that the results obtained by ICP-MS are in good agreement with the certified reference materials (CRM) data, whereas the other analytical techniques reveal several spectral interferences for some REE. Furthermore, the tandem quadrupole instrument enables new mass filtering configurations, which can reduce polyatomic interferences during the determination of Sc in mineral matrices. Conversion of Sc+ ions into ScO+ ions provided interference-free conditions and sufficiently low limits of detection, down to 3 ng/L, to accurately quantify Sc. The accuracy of the proposed methodology was assessed by analyzing five different CRM (BX-N, OKA-2, NIM-L, SY-3 and GH).

Les terres rares (TRs) sont omniprésentes dans les objets technologiques du quotidien (téléphones mobiles, ordinateurs, …) et sont de plus en plus utilisées dans les technologies vertes (éoliennes, véhicules électriques, …). Ces métaux, de par leur importance, sont considérés comme critiques pour l’Europe qui détient très peu de gisements primaires. L’accès à ces TRs peut être envisagé au travers du recyclage de produits en fin de vie, en particulier par l’intermédiaire des aimants permanents de type NdFeB ou SmCo qui représentent environ 37%, en masse, du marché des TRs.Dans ce contexte, la présente thèse étudie le recyclage des TRs (Nd, Pr et Dy) provenant des aimants permanents de type NdFeB issus des disques durs d’ordinateurs par voie hydrométallurgique « éco-compatible » en considérant l’utilisation d’un acide organique lors du processus de lixiviation comme alternative aux acides minéraux, et un diglycolamide (N,N,N′,N′‐Tetraoctyl diglycolamide - TODGA) comme molécule extractante dans le processus d’extraction liquide-liquide comme alternative aux composés organophosphorés.Des études multiparamétriques ont été réalisées afin d’étudier la récupération sélective des TRs vis-à-vis des autres éléments présents dans ces aimants, en particulier le fer.Ainsi à partir des résultats obtenus, deux procédés alternatifs sont proposés.Le premier consiste en un grillage oxydant de la poudre d’aimants NdFeB suivi de deux lixiviations sélectives par l’acide acétique qui permettent, après les étapes de précipitation et de calcination, une séparation de l’oxyde Didymium (Nd2O3. Pr2O3), de l’oxyde de dysprosium (Dy2O3) et de l’oxyde de fer (Fe2O3) qui est non lixiviable dans l’acide acétique. La faisabilité de ce procédé a été démontrée sur des mélanges synthétiques d’oxydes ayant une composition identique à celle d’une poudre d’aimants NdFeB oxydée (lixiviation > 95%, pureté des oxydes >99,8%). Cependant, les conditions du grillage oxydant doivent être optimisés davantage pour reproduire les mêmes résultats sur la poudre d’aimant réelle.Le second procédé consiste en une lixiviation totale de la poudre d’aimant NdFeB brute par l’acide acétique suivi par une étape d’extraction liquide-liquide en utilisant le TODGA comme molécule extractante. Ainsi il a été montré que l’extraction quantitative de l’ensemble des TRs (Nd, Pr et Dy) avec une excellente sélectivité vis-à-vis des autres métaux présents dans le lixiviat (Fe, B, Co et Ni) est possible en deux étages d’extraction liquide-liquide. La désextraction quantitative de l’ensemble des TRs extraits a ensuite été possible en utilisant une solution d’EDTA. De plus, Une extraction multi-étagée en utilisant le TODGA suivi d’une désextraction à l’eau déionisée permet d’envisager la séparation du Didymium et du Dy
Rare earth elements (REEs) are omnipresent in high technology devices (smartphones, computers…) and are increasingly used in green technologies (wind power turbines, electric vehicles…). Due to their importance, these metals are considered critical for Europe, which has very few primary deposits. Access to these REEs can be considered through the recycling of end-of-life products, in particular through NdFeB or SmCo permanent magnets, which represent 37%, by weight, of the REEs market.In this context, this thesis studies the recycling of REEs, especially Nd, Pr and Dy from NdFeB permanent magnets, found in hard disk drives, through “eco-compatible” hydrometallurgical routes considering the use of organic acids in the leaching process as alternatives to the mineral acids, and the use of a diglycolamide (N,N,N′,N′‐Tetraoctyl diglycolamide - TODGA) as the extracting molecule as an alternative to organophosphorus compounds.Multiparametric studies were realized in order to evaluate the selective recovery of REEs from other elements present in these magnets, in particular iron.Thus, from the results obtained, two alternative methods are proposed.The first process consists in an oxidative roasting of the NdFeB magnet powder followed by two selective leaching steps that allow, after the steps of precipitation and calcination, the separation of Didymium oxide (Nd2O3. Pr2O3), dysprosium oxide (Dy2O3) and iron oxide (Fe2O3) which is non-leachable in acetic acid. The feasibility of this process has been demonstrated on synthetic mixtures of oxides having the same composition as an oxidized NdFeB magnet powder (leaching> 95%, oxide purity> 99.8%). However, the oxidative roasting conditions must be further optimized in order to reproduce the same results on the real NdFeB magnet powder.The second process starts with the complete leaching of the non-roasted NdFeB magnet powder followed by a solvent extraction step using the extracting molecule TODGA. Thereby, a two-stage solvent extraction allowed the extraction of all REEs (Nd, Pr and Dy) with excellent selectivity against other elements present in the acetic acid leachate (Fe, B, Co and Ni). The quantitative stripping of all extracted REEs was possible using an EDTA solution. In addition, a multi-stage solvent extraction, using TODGA, followed by a stripping step using water allowed the separation of Didymium and dysprosium

Récemment, le concept de chaperon pharmacologique a émergé pour le traitement des maladies lysosomales. Comme inhibiteurs réversibles de glycosidases mutantes impliquées dans ces maladies, les chaperons pharmacologiques sont capables, à des concentrations sub-inhibitrices, de sauver ces enzymes des mécanismes de destruction du réticulum endoplasmique (RE). Ainsi, une partie de l’activité enzymatique est restaurée. Les iminosucres sont connus pour être une classe importante de chaperons pharmacologiques. Au cours de ce travail de thèse, de nouvelles classes d’iminosucres mono- et multivalents ont été conçues et synthétisées. Nos objectifs étaient de mettre en évidence de nouveaux chaperons pour la β-glucocérébrosidase, impliquée dans la maladie de Gaucher, mais également d’identifier de nouveaux inhibiteurs des α-glucosidases du RE impliquées dans la destruction de la protéine déficiente chez les malades atteints de la mucoviscidose. Plusieurs stratégies ont été mises en œuvre: l’utilisation d’une méthodologie de diamination d’alcènes pallado-catalysée, d’une méthodologie permettant la synthèse rapide d’une bibliothèque de composés iminosucres par chimie click ou encore de la multivalence. Une étude poussée sur la multivalence et l’inhibition de glycosidases a également été réalisée en faisant varier des paramètres clés de la multivalence tels que la valence, la charpente, le linker, ou encore la nature des ligands iminosucres. Le premier exemple d’un effet multivalent puissant jusqu’à quatre ordre de grandeur sur l’inhibition de glycosidases a été mis en évidence avec des systèmes iminosucres multivalents basés sur des charpentes de type β-cyclodextrine et fullerène C60
Recently an innovative concept for the treatment of lysosomal diseases as emerged called pharmacological chaperone. Pharmacological chaperones are reversible inhibitors of the deficient glycosidases involved in these diseases. These molecules are able, at sub-inhibitory concentrations, to stabilize the enzymes and rescue them from the destruction by the quality control system of the endoplasmic reticulum. A part of the catalytic activity of the enzyme could be restored. Iminosugars are known to be an important class of pharmaceutical chaperones. During this PhD work, novel classes of mono- and multivalent iminosugars were designed and synthesized in order to identify novel pharmacological chaperones for the glycosidase: β-glucocerebrosidase involved in Gaucher’s disease and novel inhibitors of the α-glucosidases involved in the destruction of the defective protein delF508CFTR in cystic fibrosis. Several strategies were applied to achieve this aim. These strategies consist in the use of a synthetic methodology of palladium catalyzed alkenes diamination, the use of an efficient methodology to synthesize a library of novel iminosugars by click chemistry and the use of multivalency. A full study on the impact of multivalency on glycosidases inhibition was also completed by changing crucial structural parameters including valency, scaffold, linker and ligand. The first strong multivalent effect on glycosidases inhibition up to four orders of magnitude was reported with multivalent iminosugars based on β-cyclodextrin or C60 fullerene cores

La santé se digitalise et de multiples projets d’e-santé se développent. Dans le contexte des maladies rares (MR), un champ qui est devenu parmi les priorités de la stratégie de santé publique en France, l’e-santé pourrait constituer une solution pour améliorer les connaissances sur l’épidémiologie des MR. La Banque Nationale de Données Maladies Rares (BNDMR) propose de centraliser la conduite de ces études épidémiologiques pour toutes les MR et tous les patients, atteints de ces maladies, suivis dans le système de soin français. La BNDMR doit se développer au sein d’un paysage numérique dense et hétérogène. Développer l’interopérabilité de la BNDMR constitue l’objectif des travaux de cette thèse. Comment identifier les patients, incluant les fœtus ? Comment fédérer les identités des patients? Comment chainer des données pour permettre la conduite des études ? En réponse à ces questions, nous proposons une méthode universelle d’identification des patients qui respecte les contraintes de protection des données de santé. Quelles données recueillir dans la BNDMR ? Comment améliorer l’interopérabilité entre ces données et celles issues du large éventail des systèmes existants ? En réponse à ces questions, nous proposons de standardiser le recueil d’un set minimal de données pour toutes les MR. L’implémentation de standards internationaux assure un premier pas vers l’interopérabilité. Nous proposons aussi d’aller à la découverte de correspondances. Minimiser l’intervention humaine en adoptant des techniques d’alignement automatisé et rendre fiables et exploitables les résultats de ces alignements ont constitué les principales motivations de notre proposition
The digitalization of healthcare is on and multiple e-health projects are unceasingly coming up. In the rare diseases context, a field that has become a public health policy priority in France, e-health could be a solution to improve rare diseases epidemiology and to propose a better care for patients. The national data bank for rare diseases (BNDMR) offers the centralization of these epidemiological studies conduction for all rare diseases and all affected patients followed in the French healthcare system. The BNDMR must grow in a dense and heterogeneous digital landscape. Developing the BNDMR interoperability is the objective of this thesis’ work. How to identify patients, including fetuses? How to federate patients’ identities to avoid duplicates creation? How to link patients’ data to allow studies’ conduction? In response to these questions, we propose a universal method for patients’ identification that meets the requirements of health data protection. Which data should be collected in the national data bank? How to improve and facilitate the development of interoperability between these data and those from the wide range of the existing systems? In response to these questions, we first propose the collection of a standardized minimum data set for all rare diseases. The implementation of international standards provides a first step toward interoperability. We then propose to move towards the discovery of mappings between heterogeneous data sources. Minimizing human intervention by adopting automated alignment techniques and making these alignments’ results reliable and exploitable were the main motivations of our proposal

La réutilisation des données de soins pour la recherche s’est largement répandue avec le développement d’entrepôts de données cliniques. Ces entrepôts de données sont modélisés pour intégrer et explorer des données structurées liées à des thesaurus. Ces données proviennent principalement d’automates (biologie, génétique, cardiologie, etc) mais aussi de formulaires de données structurées saisies manuellement. La production de soins est aussi largement pourvoyeuse de données textuelles provenant des comptes rendus hospitaliers (hospitalisation, opératoire, imagerie, anatomopathologie etc.), des zones de texte libre dans les formulaires électroniques. Cette masse de données, peu ou pas utilisée par les entrepôts classiques, est une source d’information indispensable dans le contexte des maladies rares. En effet, le texte libre permet de décrire le tableau clinique d’un patient avec davantage de précisions et en exprimant l’absence de signes et l’incertitude. Particulièrement pour les patients encore non diagnostiqués, le médecin décrit l’histoire médicale du patient en dehors de tout cadre nosologique. Cette richesse d’information fait du texte clinique une source précieuse pour la recherche translationnelle. Cela nécessite toutefois des algorithmes et des outils adaptés pour en permettre une réutilisation optimisée par les médecins et les chercheurs. Nous présentons dans cette thèse l'entrepôt de données centré sur le document clinique, que nous avons modélisé, implémenté et évalué. À travers trois cas d’usage pour la recherche translationnelle dans le contexte des maladies rares, nous avons tenté d’adresser les problématiques inhérentes aux données textuelles: (i) le recrutement de patients à travers un moteur de recherche adapté aux données textuelles (traitement de la négation et des antécédents familiaux), (ii) le phénotypage automatisé à partir des données textuelles et (iii) l’aide au diagnostic par similarité entre patients basés sur le phénotypage. Nous avons pu évaluer ces méthodes sur l’entrepôt de données de Necker-Enfants Malades créé et alimenté pendant cette thèse, intégrant environ 490 000 patients et 4 millions de comptes rendus. Ces méthodes et algorithmes ont été intégrés dans le logiciel Dr Warehouse développé pendant la thèse et diffusé en Open source depuis septembre 2017
The repurposing of clinical data for research has become widespread with the development of clinical data warehouses. These data warehouses are modeled to integrate and explore structured data related to thesauri. These data come mainly from machine (biology, genetics, cardiology, etc.) but also from manual data input forms. The production of care is also largely providing textual data from hospital reports (hospitalization, surgery, imaging, anatomopathologic etc.), free text areas in electronic forms. This mass of data, little used by conventional warehouses, is an indispensable source of information in the context of rare diseases. Indeed, the free text makes it possible to describe the clinical picture of a patient with more precision and expressing the absence of signs and uncertainty. Particularly for patients still undiagnosed, the doctor describes the patient's medical history outside any nosological framework. This wealth of information makes clinical text a valuable source for translational research. However, this requires appropriate algorithms and tools to enable optimized re-use by doctors and researchers. We present in this thesis the data warehouse centered on the clinical document, which we have modeled, implemented and evaluated. In three cases of use for translational research in the context of rare diseases, we attempted to address the problems inherent in textual data: (i) recruitment of patients through a search engine adapted to textual (data negation and family history detection), (ii) automated phenotyping from textual data, and (iii) diagnosis by similarity between patients based on phenotyping. We were able to evaluate these methods on the data warehouse of Necker-Enfants Malades created and fed during this thesis, integrating about 490,000 patients and 4 million reports. These methods and algorithms were integrated into the software Dr Warehouse developed during the thesis and distributed in Open source since September 2017

La maladie de Crigler-Najjar est une affection rare du métabolisme hépatique liée à un déficit partiel ou total de l'activité de l'enzyme UGT1A1 conjuguant la bilirubine. La maladie se manifeste dans les premières heures suivant la naissance par un ictère intense et persistant à bilirubine non conjuguée. Sur le plan clinique, les enfants atteints sont à risque élevé de lésions cérébrales irréversibles liées à des dépôts de bilirubine non-conjuguée dans les noyaux gris centraux (ictère nucléaire). Depuis la description de cette pathologie par Crigler et Najjar en 1952, des études moléculaires ont permis d'identifier le gène responsable. UGT1A1 est situé à l'extrémité du bras long du chromosome 2 et comporte 5 exons. Il existe deux formes de maladie de Crigler-Najjar : le type I dans lequel le déficit d'activité est complet et l’enzyme non inductible et le type II dans lequel le déficit est partiel et l’enzyme inductible. Au cours de ce travail, nous avons décrit plusieurs nouvelles anomalies de séquences responsables de maladie de Crigler-Najjar de type I ou de type II, tout en les resituant dans un contexte d’analyse de relations génotype-phénotype. Dans un deuxième temps, nous avons étudié plus particulièrement deux familles de malades ayant une présentation moléculaire particulière (premier cas d’isodisomie uniparentale paternelle du chromosome 2, caractérisation d'une large délétion dans le gène UGT1A1), soulignant ainsi l’importance de l’enquête familiale dans cette pathologie. Dans une dernière partie, nous avons caractérisé sur le plan moléculaire un effet fondateur pour la mutation c. 1070A>G dans la population tunisienne au sein de laquelle la maladie de Crigler-Najjar est particulièrement fréquente
Crigler-Najjar syndrome is a rare hepatic disorder due to partial or total deficiency of enzymatic activity of UGT1A1 involved in bilirubin conjugation. The disease manifests itself during the first hours of life by intense and persistent unconjugated hyperbilirubinaemia. Affected children are at high risk to develop brain non-reversible damages (kernicterus) due to bilirubin encephalopathy. Since 1952 and the description of this syndrome by Crigler and Najjar, molecular studies allowed to identify the gene. UGT1A1 gene is located on the terminal part of the chromosome 2 and is composed of 5 exons. Crigler-Najjar syndrome can take two forms: type I with complete and non-inducible enzymatic deficiency and type II with non-complete and inducible enzymatic deficiency. In this work, we have described new mutations responsible for Crigler-Najjar syndrome type I or II and we have analysed them in terms of phenotype-genotype correlations. Secondly we have studied two families with non-canonical presentation (first description of paternal isodisomy for chromosome 2, molecular characterisation of a large deletion in UGT1A1 gene), highlighting the importance of familial investigations in this syndrome. In the last part, we have molecularly characterised a founder effect for the mutation c. 1070A>G in the Tunisian population, in whom Crigler-Najjar syndrome is particularly frequent

Les maladies génétiques complexes présentent une étiologie impliquant plusieurs facteurs génétiques encore mal compris. L’identification de ces facteurs nécessite une meilleure interprétation du rôle des variants génétiques identifiés par le séquençage haut-débit dans le cadre clinique. Mes travaux de thèse concernent l’étude d’holoprosencéphalie (HPE) - une pathologie cérébrale extrêmement sévère, associée à un rendement diagnostique très faible due à sa complexité génétique. L’objectif de ma thèse est de préciser les mécanismes génétiques impliqués dans l’HPE et de proposer des nouvelles approches bio-informatiques pour améliorer le diagnostic des maladies génétiques complexes. Au cours de ma thèse, j’ai tout d’abord identifié et décrit pour la première fois des cas d’HPE oligogénique, causés par un effet cumulatif de plusieurs variants rares agissant de manière hypomorphe dans les gènes liés à la voie Sonic Hedgehog (SHH). Ces travaux ont démontré l’importance de considérer l’effet combiné de plusieurs mutations lors du diagnostic des patients. Par la suite, j’ai démontré l’impact pathogène des mutations synonymes du gène SHH sur la traduction : par introduction des codons possédants les propriétés biochimiques différentes, ces variants modifient la capacité de la protéine à se replier correctement. Ces résultats indiquent que les mutations synonymes peuvent avoir un rôle majeur dans l’étiologie des maladies génétiques. Les travaux de ma thèse contribuent à la compréhension de l’architecture génétique complexe de l’HPE et proposent de nouvelles méthodes d’analyse des mécanismes génétiques des maladies complexes, notamment l’hérédité oligogènique et l’impact des variants synonymes. A terme, ces résultats devraient permettre de réduire l’errance diagnostique et d’améliorer la prise en charge des patients atteints des pathologies génétiques encore mal comprises
The etiology of complex genetic disorders involves multiple genetic factors that are still poorly understood. Identification of these factors requires a better clinical interpretation of genetic variants identified by high-throughput sequencing. My thesis concerns the study of holoprosencephaly (HPE) - an extremely severe cerebral pathology associated with a very low diagnostic yield due to its genetic complexity. The objective of my thesis is to elucidate the genetic mechanisms underlying HPE and to propose novel bioinformatic strategies of pathogenic variant interpretation in complex genetic disorders. During my thesis, I first identified and described cases of oligogenic HPE resulting from a joint effect of several rare hypomorphic variants in genes related to the Sonic Hedgehog (SHH) pathway. This work has shown the importance to consider the combined effect of several mutations in molecular diagnosis of complex genetic disorders. Second, I demonstrated the pathogenic impact of synonymous mutations in the SHH gene on translation: by introducing codons with different biochemical properties, these variants modify the capacity of the protein to fold correctly. These results indicate that synonymous mutations may play a major role in etiology of genetic disorders. Overall, my thesis contributes to the understanding of complex genetic architecture of HPE and proposes novel analytical methods to investigate the genetic mechanisms underlying complex disorders, such as oligogenic inheritance and synonymous variants. Ultimately, these results should help avoid misdiagnosis and improve genetic counseling in human disorders that remain to be resolved

Les luminaires à LEDs représentent une alternative "verte" aux lampes fluorescentes et aux lampes à incandescence en répondant notamment à des critères de préservation de l'environnement : réduction de la consommation d’énergie, technologies sans mercure ni plomb et recyclables à 98%. Cependant, ces luminophores, qui sont actuellement utilisés dans les luminaires à LEDs, contiennent aujourd’hui des éléments de terres rares qui sont issus à 95% de Chine, créant de ce fait une situation de quasi-monopole et un risque réel pour le déploiement de la technologie LED dans les années à venir. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés au développement de luminophores sans terres rares pour produire de la lumière blanche dans les luminaires à LEDs. Au cours de ces travaux nous avons étudié trois types de luminophores sans terres rares: luminophores organiques, luminophores hybrides (organiques-inorganiques) et quantum dots (QDs) type cœur-coquille. Les études optiques réalisées sur ces luminophores sous excitation LEDs UV ou bleue nous ont permis de déterminer leurs caractéristiques colorimétriques (IRC, T(K), PLQY(%)) et de mettre en évidence l’évolution de leurs performances dans les conditions d’usage. Pour obtenir une lumière la plus proche du blanc idéal, les luminophores les plus performants ont été sélectionnés puis mélangés en proportion adéquate avec une matrice polymère de type silicone pour conduire à un film composite offrant une émission blanche de qualité sous excitation LEDs UV ou bleue. Un autre volet de ce travail a été dédié à l’étude de la stabilité de ces luminophores (films ou poudres) en fonction du temps et de la température. L’influence de ces paramètres sur les propriétés optiques a été déterminée. Des performances optiques de 30% ont été enregistrées avec des caractéristiques photométriques intéressantes. Aussi, l’ensemble des résultats obtenus montre l’intérêt de poursuivre ces études sur les luminophores sans terres rares qui offrent des propriétés optiques intéressantes. Même s'ils ne concurrencent pas encore les luminophores inorganiques pour l’application « éclairage grand public », les luminophores sans terres rares peuvent déjà se positionner sur d’autres secteurs d’activité comme par exemple : l’éclairage d’ambiance, la signalétique le marquage anti-contrefaçons
Lighting technologies based on light-emitting diodes have become an alternative solution over the obsolete technologies (fluorescent lamps and incandescent lamps) due to their positive key criteria of environmental conservation: reduction of energy consumption and mercury/lead-free with 98% recycling technologies. However, the rare-earth elements, which are currently used in LED lightings, are produced by China at about 95%, thereby creating a monopoly situation on the rare-earth elements’ market and also a risk to the deployment of LED technologies in coming years. In this work, we have been interested in the development of rare-earth-free luminescent materials for LED lighting applications in order to produce a white light emission. Three kinds of rare-earth-free luminescent materials have been investigated: organic phosphors, hybrid (organic-inorganic) phosphors and core-shell quantum dots (QDs). The optical studies of these phosphors recorded upon UV and/or blue excitations allow us to determine their colorimetric parameters (CRI, T(K), PLQY(%)) and to demonstrate their optical performances for use in lighting devices. In order to yield a color emission close to ideal white light, the best phosphors were selected and then introduced by mixing them in appropriate proportions into silicone polymers. Another part of this work was devoted to the studies of stability of phosphors (films or powders) under operating conditions of LEDs, moreover, variation of their optical properties as a function of time and temperature were also determined. The optical performances about 30% have been recorded with some interesting colorimetric parameters. Although these materials have presented lower photoluminescence properties compared with commercial rare-earth based inorganic phosphors for “public lighting” applications, they can already be positioned on other luminescent sectors such as indoor lighting, signage anti-counterfeit marking