Etude de la composante génétique de la Polyarthrite Rhumatoïde par séquençage d'exomes : contribution des variants rares - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Study of the genetic component of rheumatoid arthritis by exome sequencing: contribution of rare variants

Etude de la composante génétique de la Polyarthrite Rhumatoïde par séquençage d'exomes : contribution des variants rares

Résumé

Rheumatoid arthritis (RA) is a complex inflammatory autoimmune disease affecting around 0.3% of the French population. To date, despite the identification of a major genetic factor (HLA-DRB1), and around a hundred susceptibility factors of low to moderate effect (mostly identified by genome-wide association studies - GWAS), only 50% of the genetic component of the disease can be explained. As GWAS focus on frequent variants (minor allele frequency (MAF) ≥ 1%) and consider the effect of these variants as independent, we sought in this work to identify new genetic factors in RA via the analysis of rare variants (single nucleotide variants (SNVs) or small insertions and deletions (InDels)) for which few studies are referenced in the literature. We then studied gene/gene (GxG) interactions in biological pathways enriched by the rare variants identified, using two exome sequencing datasets. In the first sample (data1), we sought to assess the contribution of rare variants in 1080 candidate genes sequenced in 240 French cases and 240 controls. In the second sample (data2), our aim was to identify new genetic factors by analyzing rare variants in 30 individuals (including 19 affected individuals) from 9 French families with multiple cases of RA. We set up a workflow to process the sequences obtained through to variant identification (alignment of reads with the GRCh37 human genome reference sequence, alignment clean-up, variant identification (SNV and Indels) and quality filtering of identified variants). With data1, we replicated the association between RA and the BTNL2 gene (p-value = 3.0E-6) and identified three new risk genes (p-value ≤ 4.0E-3), involved in differentiation and activation of immune system cells, by combining the multiple low-to-moderate frequency variants identified in these genes (burden-type association analyses). In data2, we carried out an association-linkage study, by which we identified 3 genes - SUSD5, MNS1 and SMYD5 - presenting an aggregation of variants (rare and frequent) associated with RA (p-value < 0.04 after 10E6 permutations), and a gene named SUPT20H whose association signal was carried by a single rare variant with complete penetrance in one family and no phenocopy. We also highlighted, via an enrichment study, an aggregation of rare variants in several biological pathways, including focal adhesion. In this pathway, we have identified 9 candidate interactions for which several genotypic combinations appear to confer an additional risk of developing RA (p-value ≤ 5.0E-5).
La Polyarthrite Rhumatoïde (PR) est une maladie auto-immune inflammatoire complexe qui touche près de 0,3% de la population française. A ce jour, malgré l'identification d'un facteur génétique majeur (HLA-DRB1), et d'une centaine de facteurs de susceptibilité d'effet faible à modéré (majoritairement identifiés par des études d'associations pangénomiques - GWAS), on ne peut expliquer au plus que 50% de la composante génétique de la maladie. Les GWAS se focalisant sur les variants fréquents (fréquence de l'allèle mineure (MAF) ≥ 1%) et considérant l'effet de ces variants comme indépendants, nous avons cherché dans ces travaux à identifier de nouveaux facteurs génétiques de la PR via l'analyse de variants rares (variants d'un seul nucléotide (SNVs) ou petites insertions et délétions (InDels)) pour lesquels peu d'études sont référencées dans la littérature. Nous avons ensuite étudié les interactions gène/gène (GxG) dans des voies biologiques enrichies par les variants rares identifiés.Pour cela, nous avons travaillé sur deux jeux de données obtenus par séquençage d'exomes. Dans le premier échantillon (data1), nous avons cherché à évaluer la contribution des variants rares dans 1080 gènes candidats séquencés chez 240 cas et 240 témoins français. Dans le second échantillon (data2), notre objectif était d'identifier de nouveaux facteurs génétiques par l'analyse de variants rares chez 30 individus (dont 19 atteints) appartenant à 9 familles françaises à cas multiples de PR. Nous avons mis en place un workflow afin de réaliser toutes les étapes de traitement des séquences obtenues jusqu'à l'identification des variants (alignement des lectures sur la séquence de référence du génome humain GRCh37, nettoyage de l'alignement, identification des variants (SNV et Indels) et filtre qualité des variants identifiés).Avec data1, nous avons répliqué l'association entre la PR et le gène BTNL2 (p-value = 3,0E-6) et identifié trois nouveaux gènes à risque (p-value ≤ 4,0E-3), impliqués dans la différentiation et l'activation des cellules du système immunitaire, en combinant les multiples variants de fréquences faibles à modérées identifiés dans ces gènes (analyses d'association de type burden). Dans data2, nous avons effectué une étude d'association-liaison, par laquelle nous avons identifié 3 gènes - SUSD5, MNS1 et SMYD5 - présentant une agrégation de variants (rares et fréquents) associée à la PR (p-value < 0,04 après 10E6 permutations), et un gène nommé SUPT20H dont le signal d'association était porté par un seul variant rare à pénétrance complète dans une famille et sans phénocopie. Nous avons aussi mis en évidence, via une étude d'enrichissement, une agrégation de variants rares dans plusieurs voies biologiques dont l'adhésion focale. Dans cette voie, nous avons identifié 9 interactions candidates pour lesquelles plusieurs combinaisons génotypiques semblent conférer un risque supplémentaire de développer la PR (p-value ≤ 5,0E-5).
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Dates et versions

tel-04485259 , version 1 (01-03-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04485259 , version 1

Citer

Maeva Veyssière. Etude de la composante génétique de la Polyarthrite Rhumatoïde par séquençage d'exomes : contribution des variants rares. Statistiques [stat]. Laboratoire de recherche européen pour la polyarthrite rhumatoïde, Université d'évry, Université Paris Saclay, France, 2019. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04485259⟩
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