Soutenance de thèse de CHARBEL ABOUKHATER

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie - Spécialité Microbiologie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
polymorphismes,gènes candidats,interactions hôtes-pathogènes,SNP,
Keywords
polymorphisms,gene candidates,host-pathogen interactions,SNP,
Titre de thèse
Caractérisation de nouveaux gènes candidats et polymorphismes potentiellement impliqués dans les interactions hôtes-pathogènes
Finding novel gene candidates and polymorphisms potentially involved in host-pathogen interactions
Date
Mercredi 5 Juillet 2017 à 14:00
Adresse
Aix-Marseille Université- Campus St Charles 3 place Victor Hugo- case 19- 13331 Marseille cedex 3
Amphiteatre
Jury
Directeur de these Daniel OLIVE Aix-Marseille Université, Institut Paoli-Calmettes
Rapporteur Brigitte CROUAU-ROY Université Paul Sabatier
Rapporteur Benoît FAVIER iMETI / DSV / CEA
Examinateur PIERRE PONTAROTTI I2M 7373 AMU/CNRS

Résumé de la thèse

La coévolution ainsi que les différentes interactions entre hôte et pathogène contribuent à former la diversité génétique de ces deux organismes. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’étude de la variabilité génétique de 1760 gènes immunitaires choisis suivant des critères définis, pour essayer d’expliquer pourquoi il existe une variation individuelle face aux infections. L’objectif principal de ce projet était alors de caractériser et d'analyser de nouveaux gènes et polymorphismes immunitaires pouvant expliquer le contrôle ou la susceptibilité à certaines infections (par exemple la tuberculose). Deux études pilotes nous ont permis de développer le pipeline de détection de polymorphismes. Pour la première, le polymorphisme de 3 gènes immuno-modulateurs (CD28, CTLA4, et ICOS) a été caractérisé. On a trouvé que CD28 et ICOS sont des gènes conservés tandis que CTLA4 présente deux allèles communs sous sélection balancée. Nous avons voulu aussi déterminer s'il y avait une corrélation entre une variation codante chez ces 3 gènes et une variation connue associée à certaines maladies auto-immunes (appelée SNP CT60) dans la région intergénique (en 3’) de CTLA4. Aucune corrélation n’a été trouvée. Dans la deuxième étude, nous avons caractérisé le polymorphisme de 10 gènes impliqués dans la réponse immunitaire contre Mycobacterium tuberculosis : BTLA, TNFRSF14, TNFRSF1B, CCL2, TLR2, INFG, IFNGR, VDR, NRAMP1, et CISH. Ces gènes ne sont pas très polymorphes et trois d’entre eux sont très conservés (IFNG, CCL2, CISH). Ces deux études nous ont aidés à préparer une analyse à grande échelle avec des séries de mise au point et d’amélioration du pipeline. Pour l’analyse à grande échelle, nous avons sélectionné 1760 gènes en se basant sur des critères définis (gènes impliqués dans l’immunité contre les infections, gènes appartenant à des familles multigéniques ou présentant des domaines structuraux intéressants etc.). La variabilité génétique a été ainsi étudiée dans les populations humaines par une analyse minutieuse in silico de données de séquençage d’exomes générées par différents projets et consortiums (1000 Genomes, HGPD, et d’autres projets) pour plus de 700 individus représentant 20 populations à travers le monde. 30 gènes les plus polymorphes ont été ainsi identifiés (SLC35G4, SIRPA, DEFB108B, GYPB, IGLL1, PSG1, SLC25A5, KIR3DL3, DEFB132, PSG2, PSG5, OBP2A, CCL4, SIRPB1, ORM2, SFTPA1, CD52, SIGLEC12, ABO, SLC35G5, DEFB126, FUT3, DEFB1, PSG8, PSG11, P2RX7, CD207, DEFA3, IL37,DEFB127). Ces gènes pourront être entièrement caractérisés et les données produites pourraient être comparées avec des données de résistance/sensibilité de certaines maladies infectieuses.

Thesis resume

Host-pathogen co-evolution and interactions contribute in shaping the genetic diversity of both organisms. The objective of this thesis is to define the genetic basis of variability in disease resistance/susceptibility through the development of large-scale in silico screens to identify novel gene candidates implicated in host-pathogen interactions (such as tuberculosis). A pilot study was conducted on CD28, CTLA4, and ICOS to investigate their polymorphism and determine if there was a correlation between variation in their coding regions and the Single Nucleotide Polymorphism (SNP) CT60 of CTLA4 that is associated with autoimmune diseases. Our results showed that CD28 and ICOS are highly conserved, while CTLA4 has two common allotypes. Population genetics analyses indicate that balancing selection maintains this polymorphism in the leader (p=0.001), but, no coding variation correlates with the SNP CT60. As a first step in our study based on data available in the literature, we selected a set of ten genes relevant for the immune response against Mycobacterium tuberculosis: BTLA, TNFRSF14, TNFRSF1B, CCL2, TLR2, INFG, IFNGR, VDR, NRAMP1, and CISH. Seven of these genes were moderately polymorphic, while three of them (IFNG, CCL2, CISH) were highly conserved. This analysis was used to prepare and setup the large scale analysis using the same developed pipeline for polymorphism detection and allele reconstruction. For our in silico screens to identify novel candidates at a large-scale, we used sequence data from several projects and consortiums (like the 1000 Genomes Project, HGPD and others) to isolate most polymorphic human genes amongst a list of over 1760 candidates selected based on a) already established relevance for infections (tuberculosis in particular, by literature searches) and b) on evolutionary considerations (multigenic families, structural domains, etc.). A first screen of 64 individuals from eight different populations from several regions of the world (1000 Genomes project) was performed and most variable genes were selected for more further extensive analyses on a larger panel (715 individuals). 30 most polymorphic genes were thus identified (SLC35G4, SIRPA, DEFB108B, GYPB, IGLL1, PSG1, SLC25A5, KIR3DL3, DEFB132, PSG2, PSG5, OBP2A, CCL4, SIRPB1, ORM2, SFTPA1, CD52, SIGLEC12, ABO, SLC35G5, DEFB126, FUT3, DEFB1, PSG8, PSG11, P2RX7, CD207, DEFA3, IL37,DEFB127). The extent of polymorphism and the allelic worldwide variants of each of these 30 genes are ready to be fully characterized. The data generated could be compared against infectious disease resistance/susceptibility data to identify potentially relevant gene variation.