NEXT GENERATION SEQUENCING IN HUMAN DISEASES

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State: Public
Version: After imprimatur
Serval ID
serval:BIB_4CE29719D9DB
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Institution
Title
NEXT GENERATION SEQUENCING IN HUMAN DISEASES
Author(s)
Royer-Bertrand  Béryl
Director(s)
Rivolta  Carlo
Institution details
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Address
Faculté de biologie et de médecine
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne
SUISSE

Publication state
Accepted
Issued date
2016
Language
english
Abstract
Over the past years, Next-Generation Sequencing (NGS) has become an effective and accurate tool for the détection of potential causes and for the better understanding of human genetic diseases. Here, I applied bioinformatics analysis of NGS data to shed new light on the biology of two very différent types of diseases, ocular melanomas and Mendelian diseases. For each patient, we sequenced either the coding régions of the genes, by means of Whole-Exome Sequencing (WES), or the full genome, by means of Whole-Genome Sequencing (WGS), this latter giving more complété and more diverse genetics altérations, compared to WES.
In the first part, I exploit the WGS data to understand the genetic causes of two subtypes of ocular melanomas, Uveal Melanoma (UM) and Conjunctival Melanoma [CM), both characterized by an overall high rate of metastatic transformation and mortality. Via the full genome sequencing of 2 patients with CM, we highlighted the presence of a high number of somatic mutations with a majority of cytosine to tyrosine (C>T) substitutions, specifically found at the 3' end of pyrimidine dinucleotide. They are classical features of UV light mutational signature. From a cohort of 34 patients with UM, we determined the genomic landscape of UM, which is very distinct from CM. More specifically, we detailed four classes of UM, depending on specific genetic altérations, corresponding to large copy number variants and mutations in driver genes (BAP1, EIF1AX, and SF3BT), which could be useful to infer a potential metastatic development.
In the second part, I was dealing with genomic analysis of rare inherited Mendelian diseases, more specifically with retinal degenerations and skeletal or metabolic disorders. I developed bioinformatics procédures aimed at detecting the variations present in the WES or the WGS data of patients of interest. Then, I set up in silico analyses to identify the disease-causing candidate DNA variants and to reduce the overall noise, which is rather abundant in ail NGS-based approaches. These tools allowed us to discover two new developmental syndromes [caused by HSPA9 and NANS), to characterize four genes causing retinal degeneration (CEP78 and TTLL5), a skeletal phenotype [ASAH1) and a multisystem disorder (NBAS).
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Ces dernières années, le séquençage à haut débit (en anglais « Next-Generation Sequencing » - NGS) est devenu un outil efficace et précis pour la détection des causes potentielles des maladies génétiques humaines. Durant ma thèse, j'ai appliqué des analyses bioinformatiques pour étudier deux types de maladies bien différentes, les mélanomes oculaires et les maladies mendéliennes. Pour chaque patient, nous avons séquencé soit les régions codantes des gènes via la technique de « Whole Exome Sequencing » (WES), soit le génome en entier via du « Whole Genome Sequencing » (WGS). En comparaison au WES, le WGS donne des informations plus précises et plus complexes sur toutes les altérations génétiques.
D'une part, j'ai cherché à comprendre les causes génétiques de deux mélanomes oculaires, le Mélanome de l'Uvée (UM) et le Mélanome de la Conjonctive (CM), caractérisés par un taux élevé de métastases et un faible pronostic vital. En séquençant le génome de deux patients atteints de CM, j'ai mis en avant la présence d'un très grand nombre de mutations somatiques ; avec une majorité de substitutions de cytosine en tyrosine (C>T), trouvées spécifiquement du côté 3' des couplets de pyrimidine. Ce sont des modifications caractéristiques de l'action des rayons ultra-violets. A partir d'une cohorte de 34 patients atteints d'UM, j'ai déterminé les bases génomiques de ce cancer, très différentes de celles de CM. J'ai notamment détaillé quatre classes d'UM, chacune ayant des altérations génétiques spécifiques, consistant en de larges variations du nombre de copies et des mutations dans des gènes « drivers » (BAP1, EIF1AX, et SF3B1), ce qui pourrait être utile pour prédire des potentiels développements métastatiques.
D'une autre part, j'ai étudié des maladies mendéliennes rares, plus particulièrement les dégénérations rétiniennes ainsi que les maladies du squelette et métaboliques. J'ai développé des pipelines bioinformatiques détectant les variations génétiques présentes dans le WES ou le WGS de nos patients. J'ai ensuite mis en place des analyses in-silico pour identifier les variantes pouvant potentiellement expliquer la maladie, tout en réduisant les faux positifs, qui sont très fréquents en NGS. Ces outils m'ont permis de découvrir, avec mes collaborateurs, deux nouveaux syndromes développementaux (causés par les gènes HSPA9 et NANS] et de caractériser quatre autres gènes causant une dégénérescence rétinienne (CEP78 et TTLL5), une maladie squelettique (ASAH1) et une maladie multi-systémique (NBAS).
Create date
31/03/2017 14:31
Last modification date
20/08/2019 14:01
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