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Deciphering human resistance to malaria : from genetic studies to functional approaches
No full textLa sévérité du paludisme est influencée par des interactions complexes entre de nombreux facteurs dont la génétique de l’hôte. Plusieurs études de liaison génétique menées dans différentes ethnies africaines ont montré une liaison entre le locus 6p21 et le paludisme simple. De plus, différents variants au sein des gènes TNF et NCR3, retrouvés dans ce locus, ont été indépendamment associés à ce phénotype au Burkina Faso.Ainsi, nous nous sommes tout d’abord intéressés aux polymorphismes du TNF. Nos résultats montrent que les variants TNF-308, TNF-244, et TNF-238 sont associés à la parasitémie maximale ou aux accès simples au Congo. Les approches moléculaires indiquent que le TNF-244 a un effet cis-régulateur avec une activité promotrice réduite en présence du variant A ainsi qu’une fixation altérée de protéines nucléaires en présence de ce même variant. Enfin, nos analyses bio-informatiques suggèrent que le TNF-244 et le TNF-238 agissent en synergie pour modifier le site de fixation d’au moins un facteur de transcription.Nous avons ensuite confirmé l’association du NCR3-412 avec le paludisme simple et le nombre d’accès fébrile au Congo. Les analyses fonctionnelles montrent que ce SNP a aussi un effet cis-régulateur avec une activité promotrice accrue en présence de l’allèle G et une liaison altérée de deux complexes protéiques en présence de l’allèle C. Les approches in silico et in vitro indiquent que les facteurs STAT4 et RUNX3 sont ceux dont la fixation est altérée.NCR3-412 altérant la résistance à la forme simple du paludisme, nous avons souhaité déterminer s’il est aussi impliqué dans la résistance au paludisme sévère mais nous n’avons détecté aucune association.The severity of malaria is influenced by complex interactions between many factors including host genetics. Numerous genetic studies conducted in different African ethnic groups have shown a significant linkage between the 6p21 locus and mild malaria attack. In addition to their linkage, several polymorphisms found under the linkage peak, and more precisely within TNF and NCR3, were also independently associated with different sub-phenotypes of mild malaria in Burkina Faso.Thus, we first focused on TNF polymorphisms. Among the 4 polymorphisms analyzed, we found associations between TNF-238, TNF-244, TNF-308 and either mild malaria attack or maximum parasitemia. Molecular approaches showed that TNF-244 has a cis-regulatory effect. Indeed, we observe a decreased promoter activity and an altered binding of nuclear proteins in the presence of the A variant. In addition, our bioinformatics analyses suggested a cooperative effect of TNF-244 and TNF-238 in modifying the binding of at least one transcription factor.We then confirmed the association of NCR3-412 with both mild malaria and the number of febrile episodes in Congo. Functional analyses have shown that this SNP has also a cis-regulatory effect with a decreased promoter activity and an altered binding of two nuclear protein complexes in the presence of the C allele. Finally, in silico and in vitro approaches indicated that STAT4 and RUNX3 are the two transcription factors affected.As NCR3-412 is associated with resistance to mild malaria, we therefore investigated whether this SNP is also involved in severe malaria resistance, but we did not detect any association neither with severe anemia nor with cerebral malaria
research of genetic factors involved in malaria and sepsis resistance : genomewide genetic linkage and association studies, integration of association's results in protein-protein interactions networks
No full textLe paludisme et le sepsis sont des maladies infectieuses très répandues causant plusieurs centaines de milliers de morts tous les ans. Elles sont toutes deux multifactorielles. Les devenirs de ces infections sont influencés par des facteurs environnementaux, par des facteurs sociaux-économiques, politiques et comportementaux mais aussi par des variables dépendant du patient comme son âge. De nombreux arguments existent en faveur d'un contrôle génétique de la résistance au paludisme et au sepsis. Ces deux maladies sont considérées comme proches par les spécialistes car leur physiopathologie est liée notamment à une inflammation systémique non contrôlée responsable des formes les plus graves. Afin d'identifier de nouveaux gènes potentiellement impliqués dans la résistance à ces deux maladies, nous avons effectué des études génétiques pangénomiques dans deux populations vivant en zone endémique pour le paludisme à Plasmodium falciparum au Burkina-Faso et dans une cohorte de patients atteints de sepsis.Enfin nous avons réalisé les deux premières études d'association pangénomiques identifiant des associations significatives avec la mortalité suite à un choc septique. Nous avons obtenu 32 SNPs significativement associés à la mortalité précoce et 108 significativement associés à la mortalité tardive. Le réseau des interactions protéine-protéine impliquant les protéines codées par les gènes associés a permis d'établir une liste non exhaustive des fonctions altérées durant le choc septique, notamment liées à la réponse immune, et a révélé, malgré les différences au niveau des gènes impliqués, un mécanisme commun participant à la susceptibilité précoce et tardive au choc septique.Malaria and sepsis are widespread infectious diseases causing hundreds of thousands deaths each year. There is a growing body of evidence for a genetic control of malaria and sepsis resistance. Both diseases are considered close because they are characterized by a systemic inflammation, some common organ dysfunctions, and disorders of coagulation. In order to identify new genes potentially involved in disease resistance, we performed genomewide genetic studies in two populations living in endemic regions for Plasmodium falciparum malaria in Burkina-Faso and in a cohort of septic shock patients. Genetic linkage studies revealed significant genetic linkages on chromosome 6p21.3 and 17p12 with, respectively, mild malaria and asymptomatic parasitaemia. We also performed the first genetic linkage studies concerning immunoglobulin G and their sub-classes against Plasmodium falciparum antigens. We detected significant linkages of IgG3 sub-class with chromosomes 8p22-p21 and 20q13 and between IgG4 sub-class and chromosome 9q34. Finally we performed the first two genomewide association studies identifying significant associations with all-causes mortality after a septic shock. We identified 32 SNPs significantly associated with early mortality and 108 SNPs significantly associated with late mortality. We identified a protein-protein network containing proteins associated with both early and late mortality. Furthermore, the network of protein-protein interactions involving proteins encoded by associated genes allowed us to establish a list of some altered functions during septic shock, most of them being related to the immune responses or the renin-angiotensin-aldosterone system
Influence de variants génétiques candidats sur des phenotypes liés au paludisme à Plasmodium falciparum et effet fonctionnel du polymorphisme NCR3-412 associés au paludisme
No full textLe paludisme est une cause majeure de morbidité et de mortalité, plus particulièrement en Afrique sub-saharienne. De très nombreuses observations sont en faveur de l'existence de facteurs génétiques contrôlant le devenir de l'infection palustre. Il est très probable que certains variants génétiques de gènes candidats du paludisme affectent la résistance du paludisme à travers leur effet sur la réponse immunitaire acquise. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons étudié, dans une population vivant au Burkina Faso, des variants génétiques de HBB, IL4, IL12B, TNF, LTA, FCGR2A et NCR3 dont l'association avec des phénotypes liés à la résistance au paludisme a été publiée; nous avons évalué leur influence sur les niveaux d'IgG dirigés contre les antigènes de Plasmodium falciparum en utilisant un test d'association basé sur les familles. Ainsi, nous avons détecté, l'effet de l'hémoglobine C, FCGR2A-H131, le TNF-857T, et TNF1304A sur les niveaux des sous-classes d'IgG anti-P. falciparum. Ces résultats constituent une base utile pour des études ultérieures du contrôle génétique de la réponse immunitaire chez des individus vivant dans une zone d'endémie. Un autre projet a porté sur l'étude fonctionnelle du polymorphisme NCR3-412, dont nous avions montré l'association avec les accès palustres simples. Nos résultats basés sur des techniques moléculaires montrent l'effet de ce polymorphisme situé dans le promoteur sur la liaison de protéines nucléaires.Malaria is the major cause of morbidity and mortality especially in the Sub-Saharan Africa. There is a growing body of evidence for genetic factors controlling the outcome of malaria infection. It is thought that some genetic variants of malaria candidate genes affect malaria resistance through their effect on the acquired immune response. In order to verify this hypothesis, we worked on genetic variants of HBB, IL4, IL12B, TNF, LTA, FCGR2A and NCR3, which have been associated with malaria resistance phenotypes, to determine their influence on levels of anti-P. falciparum IgG in urban population of Burkina Faso. Using family-based association analysis, we detected the effect of Hemoglobin C, FCGR2A-H131, TNF-857T, and TNF1304A on the levels of anti-P. falciparum IgG. This study can pave the way towards further comprehension of genetic control of an individual's immune response against malaria. Another project focused on functional study of polymorphism NCR3-412, which has already been associated to mild malaria. We investigated the functional effect of this polymorphism located in the promoter by using molecular techniques and showed the effect of this polymorphism on the binding of nuclear proteins
Study of factors influencing host susceptibility malaria : the effect of genetic factors and the stateinflammatory
No full textMon travail de thèse a porté sur l'étude des facteurs influençant le devenir de l'infection palustre. Une étude de liaison génétique basée sur des marqueurs répartis sur l'ensemble du génome nous a permis de mettre en évidence la liaison génétique de la région chromosomique 17p11-p13 avec la parasitémie. Nous avons étudié les variations génétiques des gènes HS3ST3A1 et HS3ST3B1 du chromosome 17p12 humain car ces gènes pourraient influencer l'infection de cellules humaines par le Plasmodium. Nous avons ainsi observé la liaison génétique de certain SNP de ces gènes avec la parasitémie. Les anticorps IgG dirigés contre le parasite P. falciparum sont connus pour jouer un rôle important dans la réponse immunitaire. Certain gènes associés à la résistance au paludisme pourraient également être associés au niveau de production d'IgG. Nous avons montré que certains polymorphismes situés dans les gènes HBB, FcRIIA, et du TNF influencent le niveau de production de différentes sous classes IgG. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre le contrôle génétique de la réponse humorale contre la malaria.J'ai aussi caractérisé l'inflammation non infectieuse dans un modèle murin afin de tester l'influence de l'état inflammatoire lors de l'infection par le plasmodium. L'étude transcriptomique de trois organes réalisée sur un modèle de souris injectée avec de l'acide oléique, nous a permis de mettre en évidence une réponse inflammatoire principalement au niveau des poumons et du cerveau. Ces résultats vont nous permettre de tester l'hypothèse qu'une réponse inflammatoire pré-existante favoriserait la survenue de forme sévère du paludisme chez des souris infectées par Plasmodium.My thesis focused on the study of factors influencing the future of malaria infection. A genetic linkage study based on markers distributed throughout the genome has allowed us to highlight the linkage of 17p11 - p13 chromosome region with parasitaemia. We investigated the genetic variation of genes and HS3ST3A1 HS3ST3B1 human chromosome 17p12 because these genes may influence the infection of human cells by Plasmodium . We observed genetic linkage of some SNPs in these genes with parasitaemia.IgG antibodies against the parasite P. falciparum are known to play an important role in the immune response . Certain genes associated with resistance to malaria could also be associated with the level of IgG production . We have shown that some polymorphisms located in genes HBB , Fc RIIA , and TNF influence the level of production of different IgG subclasses . These results allow us to better understand the genetic control of humoral response against malaria.I also characterized non- infectious inflammation in a mouse model to test the influence of the inflammatory condition during infection by Plasmodium . The transcriptomic study performed on three organs mouse model injected with oleic acid , has allowed us to demonstrate an inflammatory response mainly in the lungs and brain. These results will allow us to test the hypothesis that pre-existing inflammatory response favor the occurrence of severe malaria in mice infected with Plasmodium
Genetic susceptibility to Plasmodium falciparum malaria : association and functional analyzes studies of candidate genetic variants located in the regions genetically related to malaria
No full textDans cette thèse, nous avons étudié l'influence de plusieurs variants génétiques situés dans les régions chromosomiques 5q31-q33, 6p21, et 17p12, pour lesquelles une liaison génétique avec des phénotypes de paludisme a été montrée.Les gènes NCR3 et TNF, qui sont situés dans la région chromosomique 6p21, ont été associés au paludisme dans une population vivant au Burkina Faso. Nous avons répliqué ces études dans une population congolaise afin deconfirmer les associations des polymorphismes avec les accès palustres simples et la parasitémie symptomatique. Nos résultats montrent que le polymorphismeNCR3-412 est associé avec les accès palustres simples au Congo, et que les polymorphismes TNF-308, TNF-244, et TNF-238 sont associés avec les accès palustres simples ou la parasitémie symptomatique. En outre, nos analyses bioinformatiques suggèrent que les polymorphismes TNF-244 et TNF-238 agissent en synergie pour modifier le site de fixation pour au moins un facteur de transcription.Les deux gènes HS3ST3A1 et HS3ST3B1, qui sont situés dans la région chromosomique 17p12, sont impliqués dans la biosynthèse des heparanes sulfates. Dans cette étude, nous avons étudié l'association d’un polymorphisme situé dans le promoteur de HS3ST3A1 avec les accès palustres simples et la parasitémie symptomatique, et n’avons détecté aucune association. Nous avons étudié en outre le gène NDST1, situé dans la région chromosomique 5q31-q33, et qui code également pour une enzyme impliquée dans la voie héparane sulfate. Des résultats préliminaires encourageants soutiennent l'hypothèse que la variation génétique de NDST1 influence la parasitémie asymptomatique.In this thesis, we investigated the influence of some genetic variants located within chromosomes 5q31-q33, 6p21, and 17p12, which have been shown to be linked to malaria phenotypes. The genes NCR3 and TNF, which are located in the chromosomal region 6p21, have been reported to be associated with malaria in Burkina Faso population. We have replicated those studies in Congolese population to evaluate the associations of the SNPs in those genes with mild malaria attack and Plasmodium parasitemia. The results showed that the variant NCR3-412 is associated with mild malaria in Congo, and TNF-308, TNF-244, and TNF-238 are associated with mild malaria attack, maximum parasitemia, or both. In addition, bioinformatic studies suggest that TNF-244 and TNF-238 synergise to alter the binding of transcription factors.The two genes HS3ST3A1 and HS3ST3B1, which are located in chromosomal regions 17p12, are involved in the heparan sulfate proteoglycan biosynthesis. In this study, we further investigated the association of the polymorphisms in these genes with mild malaria attack and maximum parasitemia. However no association was found. We further studied the NDST1 gene, which is located within chromosome 5q31-q33, and which encodes the bifunctional enzyme N-deacetylase/ N-sulfotransferase 1, and also participates in the heparan sulfate synthesis . Encouraging results support the hypothesis that NDST1 variation influence controlling parasitemia. Further association and functional studies are needed to validate the role of NDST1 in malaria infection. More generally, the enzymes involved in the heparan sulfate pathway might play a key role in controlling malaria infection
Association des IgE avec la resistance humaine a Schistosoma mansoni en region endemique. Effet antagoniste des IgG4
No full textSIGLEAvailable from INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : T 83916 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc
Beyond genome-wide association studies : transcriptomic study and identification of regulatory variants involved in the development of sepsis
No full textEn 2017, l'Assemblée mondiale de la Santé et l'Organisation mondiale de la Santé ont fait du sepsis une priorité de santé mondiale en adoptant une résolution pour améliorer, prévenir, diagnostiquer et gérer le sepsis. Cette pathologie tue principalement des personnes déjà fragilisées. Il a été démontré que l'état du patient et la réponse immunitaire de l'hôte est primordiale dans le développement de la pathologie. Mon projet de thèse a tout d’abord consisté à caractériser la réponse transcriptionnelle de cellules du péritoine stimulées au LPS dans un modèle murin du sepsis. Par ailleurs, j’ai recherché les variants génétiques cis-régulateurs potentiellement impliqués dans la mortalité des patients en choc septique par une approche bioinformatique et une validation fonctionnelle expérimentale. Ces 2 projets mettent en évidence, chez l'homme, des mécanismes de la régulation de l’expression de gènes clés dans la survie des patients atteints de sepsis.In 2017, the World Health Assembly and the World Health Organization made sepsis a global health priority by adopting a resolution to improve, prevent, diagnose and manage sepsis. This pathology mainly kills people who are already vulnerable. It has been shown that the patient's condition and the host's immune response are essential in the development of the disease. My thesis project first consisted in characterizing the transcriptional response of peritoneal cells stimulated at the LPS in a mouse model of sepsis. In addition, I researched cis-regulatory genetic variants potentially involved in the mortality of patients in septic shock through a bioinformatics approach and experimental functional validation. These 2 projects highlight, in humans, mechanisms for regulating the expression of key genes in the survival of patients with sepsis
Comprehension of molecular mechanisms and genetic factors involved in severe malaria : analysis of transcriptomic profiles and biological processes that caracterized cerebral malaria and metaanalysis in genes associated with severe malaria resistance
No full textLe paludisme est l'une des maladies infectieuses les plus dévastatrices qui a affecté environ 214 millions de personnes dans le monde. Elle est causée par l'infection par le parasite plasmodium, dont P. falciparum et P. vivax sont les plus représentés. Le développement asexué du parasite dans le sang provoque la physiopathologie de la maladie dont l'évolution passe du paludisme simple au paludisme grave, notamment le neuropaludisme. Nos travaux ont d'abord porté sur l'analyse du transcriptome, par la technologie des microarrays, des cellules sanguines d'une cohorte constituée au Sénégal. L'analyse des résultats a permis d'identifier un ensemble de gènes dont l'expression permettait de distinguer le profil transcriptomique du neuropaludisme de ceux du paludisme simple et des autres formes de paludisme grave. Ces gènes sont enrichis en voies biologiques impliquées dans l'activation des récepteurs des lymphocytes B et T mais aussi des TLR et des récepteurs Fcgamma. On y trouve aussi plusieurs gènes candidats qui ont déjà été testés pour leur résistance au paludisme, dont RNASE3 et IL18R. Nous avons aussi réalisé, avec une partie de cette même cohorte sénégalaise, une étude d’association cas-contrôles qui n’a pas permis de détecter d’association entre le polymorphisme NCR3-412 et le paludisme sévère. Enfin l’approche basée sur une métaanalyse a permis de confirmer son implication dans le paludisme simple, ainsi que celle du polymorphisme LTA+252 dans le paludisme sévère, contrairement au LTA+80, au TNF-238 et au TNF-308. L’ensemble des travaux contribuent à une meilleure compréhension des facteurs génétiques et génomiques impliqués dans la résistance de l’hôte au paludisme.Malaria is one of the most devastating infectious diseases that has affected an estimated 214 million people worldwide and caused nearly 600,000 deaths in 2015. It is caused by infection with the plasmodium parasite, P. falciparum and P. vivax are the most represented. The asexual development of the parasite in the blood causes the pathophysiology of the disease which can evolve from mild malaria to severe malaria, including cerebral malaria. Our work first focused on the analysis of the microarray transcriptome of blood cells of a cohort composed in Senegal. The analysis of the results allow to identify a set of genes whose expression permit to distinguish the transcriptomic profile of cerebral malaria from those of mild malaria and other forms of severe malaria. These genes are enriched in biological pathways involved in the activation of B and T lymphocyte receptors also TLRs and Fcgamma receptors. These genes also include several candidate proteins that have already been tested for resistance to malaria, including RNASE3 and IL1RN
Contribution à l'identification de facteurs de résistance au paludisme à Plasmodium fasciparum chez l'homme : Analyses d'association familiale et d'interaction génétique de l'IL12B, de HS3ST3A1, de HS3ST3B1 et de l'HBB
No full textLe paludisme tue un enfant toutes les 30 secondes en Afrique et 1 à 3 millions de personnes par an. Deux milliards d'individus sont exposés et on estime à 500 millions le nombre de cas cliniques survenant chaque année. Le paludisme étant une maladie multifactorielle, son évolution est soumise à l'influence d'effets environnementaux, à des variables telles que l'âge de l'individu, ainsi qu'à une combinaison de facteurs génétiques. De nombreux arguments sont en faveur d’un contrôle génétique de la résistance au paludisme, mais les gènes impliqués restent encore mal connus. Afin d’identifier de nouveaux gènes de résistance ou de susceptibilité au paludisme à Plasmodium falciparum, nous avons réalisé différentes études génétiques dans deux populations vivant en zone d’endémie palustre au Burkina Faso. Ainsi, des polymorphismes du gène IL12B situé dans une région chromosomique liée au paludisme (5q31-q33) ont été génotypés puis analysés. Nous n’avons pas décelé d’association allélique, mais ce travail a permis de confirmer l’existence d’une liaison génétique dans ce locus. Les données issues du génotypage du gène IL12B ainsi que celles d’études antérieures ont été utilisées pour évaluer les interactions génétiques entre la mutation provoquant l’hémoglobine C et 11 autres polymorphismes situés dans 5 gènes précédemment associés à la résistance au paludisme. En utilisant 3 phénotypes liés à l’infection palustre, nous avons ainsi pu observer 43 combinaisons multilocus significatives incluant des polymorphismes des gènes IL12B, IL4, TNF, NCR3 et LTA. Ces résultats d’interactions démontrent l’intérêt de développer ce type d’approches pour élucider le contrôle génétique de la résistance humaine au paludisme.Une approche par clonage positionnel, suivie d’une approche « gène candidat » nous a permis de mettre en évidence une liaison génétique entre la région 17p11-p13 et la parasitémie, puis une association allélique entre les gènes candidats HS3ST3A1 et HS3ST3B1 et la parasitémie. Ces gènes codent pour des isoenzymes transférant un groupement sulfate à des protéoglycanes afin de former des molécules d’héparane sulfates. L’implication potentielle de ces récepteurs, dans le contrôle génétique du paludisme suggère le rôle déterminant qu’ils pourraient jouer dans le déclenchement de l’infection, et fournit un nouveau terrain d’investigation pour l’identification de gènes contrôlant l’évolution de l’infection palustre. A notre connaissance, il s’agit de la première étude d’association entre un phénotype lié à l’infection palustre et des gènes impliqués dans la synthèse des héparane sulfates.Malaria kills a child every 30 seconds in Africa and 1 to 3 million people per year. Two billion people are exposed and an estimated 500 million of clinical cases occur each year. Malaria being a multifactorial disease, its evolution is subject to the influence of environmental effects, variables such as age of the individual, and a combination of genetic factors. Many arguments are in favor of a genetic control of resistance to malaria, but the genes involved are still poorly understood. In order to identify new genes for resistance or susceptibility to Plasmodium falciparum, we performed genetic studies in two different populations living in malaria endemic area in Burkina Faso. Thus, polymorphisms of the IL12B gene located in a chromosomal region associated with malaria (5q31-q33) were genotyped and analyzed. We did not detect allelic association, but this work has confirmed the existence of a genetic linkage at this locus. Genotype data from IL12B gene and those of previous studies were used to evaluate interactions between the genetic mutation causing hemoglobin C and 11 other polymorphisms located in five genes previously associated with resistance to malaria. Using 3 phenotypes related to malaria infection, we were able to observe 43 significant multilocus combinations including IL12B gene polymorphisms, IL4, TNF, LTA and NCR3. These results demonstrate the interest to develop such approaches for elucidating the genetic control of human resistance to malaria. A positional cloning approach followed by a "candidate gene" approach allowed us to identify a genetic link between the region 17p11-p13 and parasitemia, and allelic association between candidate genes HS3ST3A1 and HS3ST3B1 and parasitemia. These genes encode isoenzymes transferring a sulfate group to proteoglycans to form molecules of heparan sulfates. The potential involvement of these receptors in the genetic control of malaria suggests the crucial role they might play in the onset of infection, and provides a new field of investigation for the identification of genes controlling the development of malaria infection. To our knowledge this is the first study of association between a phenotype associated with malaria infection and genes involved in the synthesis of heparan sulfates
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