CRISPR-Cas9-mediated functional dissection of 3'-UTRs.

Many studies using reporter assays have demonstrated that 3' untranslated regions (3'-UTRs) regulate gene expression by controlling mRNA stability and translation. Due to intrinsic limitations of heterologous reporter assays, we sought to develop a gene editing approach to investigate the regulatory activity of 3'-UTRs in their native context. We initially used dual-CRISPR (clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats)-Cas9 targeting to delete DNA regions corresponding to nine chemokine 3'-UTRs that destabilized mRNA in a reporter assay. Targeting six chemokine 3'-UTRs increased chemokine mRNA levels as expected. However, targeting CXCL1, CXCL6 and CXCL8 3'-UTRs unexpectedly led to substantial mRNA decreases. Metabolic labeling assays showed that targeting these three 3'-UTRs increased mRNA stability, as predicted by the reporter assay, while also markedly decreasing transcription, demonstrating an unexpected role for 3'-UTR sequences in transcriptional regulation. We further show that CRISPR-Cas9 targeting of specific 3'-UTR elements can be used for modulating gene expression and for highly parallel localization of active 3'-UTR elements in the native context. Our work demonstrates the duality and complexity of 3'-UTR sequences in regulation of gene expression and provides a useful approach for modulating gene expression and for functional annotation of 3'-UTRs in the native context

Dual gene activation and knockout screen reveals directional dependencies in genetic networks.

Understanding the direction of information flow is essential for characterizing how genetic networks affect phenotypes. However, methods to find genetic interactions largely fail to reveal directional dependencies. We combine two orthogonal Cas9 proteins from Streptococcus pyogenes and Staphylococcus aureus to carry out a dual screen in which one gene is activated while a second gene is deleted in the same cell. We analyze the quantitative effects of activation and knockout to calculate genetic interaction and directionality scores for each gene pair. Based on the results from over 100,000 perturbed gene pairs, we reconstruct a directional dependency network for human K562 leukemia cells and demonstrate how our approach allows the determination of directionality in activating genetic interactions. Our interaction network connects previously uncharacterized genes to well-studied pathways and identifies targets relevant for therapeutic intervention

Gene List significance at-a-glance with GeneValorization

Motivation: High-throughput technologies provide fundamental informations concerning thousands of genes. Many of the current research laboratories daily use one or more of these technologies and end-up with lists of genes. Assessing the originality of the results obtained includes being aware of the number of publications available concerning individual or multiple genes and accessing information about these publications. Faced with the exponential growth of publications avaliable and number of genes involved in a study, this task is becoming particularly difficult to achieve

EMA - A R package for Easy Microarray data analysis

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The increasing number of methodologies and tools currently available to analyse gene expression microarray data can be confusing for non specialist users.</p> <p>Findings</p> <p>Based on the experience of biostatisticians of Institut Curie, we propose both a clear analysis strategy and a selection of tools to investigate microarray gene expression data. The most usual and relevant existing R functions were discussed, validated and gathered in an easy-to-use R package (EMA) devoted to gene expression microarray analysis. These functions were improved for ease of use, enhanced visualisation and better interpretation of results.</p> <p>Conclusions</p> <p>Strategy and tools proposed in the EMA R package could provide a useful starting point for many microarrays users. EMA is part of Comprehensive R Archive Network and is freely available at <url>http://bioinfo.curie.fr/projects/ema/</url>.</p

Independent Component Analysis of Cancer Transcriptome

L'analyse de données d'expression montre qu'il est avantageux d'analyser les processus biologiques en termes de modules plutôt que simplement considérer les gènes un par un. Dans ce projet nous avons conduit une analyse non supervisée des données d'expression de gènes de plusieurs cohortes de tumeurs urothéliales en appliquant la méthode d'Analyse en Composantes Indépendantes. Plusieurs études ont démontré les meilleures performances de l'ACI par rapport à l'ACP et les méthodes de clustering, pour obtenir une décomposition plus réaliste des données d'expression en patterns d'expression pertinents et associés avec le phénotype d'intérêt.Les tumeurs urothéliales apparaissent et évoluent selon deux voies distinctes dont la probabilité de progression en cancer musculo-invasif diffère radicalement. Excepté la mutation de FGFR3 dans le groupe le moins agressif, les processus moléculaires sous-jacents n'ont pas été complètement identifiés. Le principal objectif de cette thèse était dédié aux interprétations biologiques des différentes composantes indépendantes pour aider à confirmer et étendre la liste des processus biologiques connus pour être impliqués dans le cancer de vessie.Chaque composante indépendante est caractérisée par une liste de projections de gènes et de contributions pondérées d'échantillons tumoraux . En combinant expertise biologique et comparaison des listes de gènes à des voies existantes et en étudiant conjointement l'association des composantes aux annotations cliniques et moléculaires, nous avons pu différencier les CIscausées par des facteurs techniques, tels que le prélèvement chirurgical de celles ayant des interprétations biologiques pertinentes. De plus, parmi les signaux pertinents biologiquement, cette analyse nous a permis de différencier les signaux provenant du stroma, comme la réponse immunitaire médiée par les lymphocytesB&T, de ceux produits par les tumeurs elles-mêmes, comme les signaux reliés à la prolifération ou à la différenciation. La classification des tumeurs selon leurs contributions à certaines CIs a pu être étroitement associée à des annotations anatomo-cliniques, et a mis en évidence de nouveaux sous-types de tumeur spotentiels, qui suggèrent l'existence de voies de progression supplémentaires dans le cancer de vessie. De façon similaire, l'étude des contributions de groupes de tumeurs basés sur des annotations cliniques ou moléculaires a montré différents niveaux de contamination par le stroma entre les tumeurs mutées et nonmutées pour FGFR3. La reproductibilité des composantes a été étudiée en utilisant des graphes de corrélation. La majeure partie des CIs interprétées a été validée sur trois jeux de données indépendants, et plusieurs d'entre elles ont aussi détectées dans un jeu de données de lignées cellulaires.Une deuxième étude sur le rétinoblastome a montré que nous pouvions tirer partie de l'ACI dans des contextes variés. Le rétinoblastome est initié par la perte des deux alléles du gène suppresseur de tumeur RB1. D'autres évènements génomiques non identifiés sont nécessaires à la progression de la maladie. Nous avons observé une association entre âge des patients et altérations génomiques. Les patients jeunes présentant moins d'altérations que les patients âgés, ces derniers présentant des gains du 1q et des pertes du 16q. Cette séparation des tumeurs selon l'âge est également observée sur les données d'expression, notamment en appliquant l'ACI dont l'une des composantes discrimine les patients selon leur âge. Ces résultats suggèrent l'existence de deux voies de progression dans le rétinoblastome. L'analyse des données à haut débit fournit de nombreuses listes de gènes. Afin de les interpréter, une possibilité est d'extraire les dernières publications groupées par sujets prédéfinis (fonction, localisation,...).Practice of gene expression data analysis shows that it is advantageous to analyze biologicalprocesses in terms of modules rather than simply consider gene one by one. In this project, we conducted anunsupervised analysis of the gene expression data of several cohorts of urothelial tumors, applying theIndependent Component Analysis method. Several studies demonstrated the outperformance of ICA overPCA and clustering-based methods in obtaining a more realistic decomposition of the expression data intoconsistent patterns of coexpressed genes associated with the studied phenotypes[1, 2, 3, 4].Urothelial tumors arise and evolve through two distinct pathways which radically differ on their probabilityof progression to muscle invasion. Except the mutation of FGFR3 in the less aggressive group, theunderlying molecular processes have not been completely identified. The first and main objective of the PhDthesis was dedicated to the biological interpretation of the different independent components to help toconfirm and extend the list of biological processes known to be involved in bladder cancer.Each independent component (IC) is characterized by a list of gene projections on the one hand and weightedcontributions of tumor samples on the other hand. By combining biological expertise and comparison of theassociated list of genes to known pathways, and jointly studying the association of the components tomolecular and clinical annotations, we have been able to differentiate components that were caused bytechnical factors, such as surgical sampling, from those having consistent biological interpretationin terms of tumor biology. Moreover, among the biologically meaningful signals, this analysis allowed us todifferentiate the signals from stroma of the tumor, like immune response mediated by B- and T-lymphocytes,from the signals produced by the tumors themselves, like signals related to proliferation, or differentiation.The clustering of the tumor samples according to their contributions on some ICs can be closely associated toanatomo-clinical annotations, and highlighted new potential subtypes of tumors which suggest existence ofadditional pathways of bladder cancer progression. Similarly, the study of the contributions of preestablishedgroups of tumors based on clinical or molecular criteria showed different levels of stromacontamination between FGFR3 non-mutated and mutated tumors. The reproducibility of the components wasinvestigated using correlation graphs. The major part of the interpreted ICs was validated on threeindependent bladder cancer datasets, and several of them were also identified in an urothelial cancer celllines data set.A second study about retinoblastoma gave us the occasion to show that we can take advantage ofICA in various contexts. Retinoblastoma is initiated by the loss of both alleles of the RB1 tumor suppressorgene. Although necessary for initiation, other genomic events, that remain to be identified, are needed for theprogression of the disease [5]. We observed, as it was previously described [6], an association between age ofthe patients and levels of genomic aberrations, the younger patients having fewer alterations than the olderpatients, which generally present gain of 1q and loss of 16q. We showed that this tendency of the tumors tobe clustered into two groups of age can also be observed on the expression data by applying ICA whose oneof the component was highly correlated to the age of the patients. These results suggest the existence of twopathways of progression in retinoblastoma.The analysis of high throughput data provides many lists of genes. To interpret them, a possibility isto study the latest related publications grouped by pre-defined group of topics (function, cellular location...).To that aim, in a third study, we introduced a web-based Java application tool named GeneValorization whichgives a clear and handful overview of the bibliography corresponding to one particular gene list [7]

Independent Component Analysis of cancer transcriptome

L'analyse de données d'expression montre qu'il est avantageux d'analyser les processus biologiques en termes de modules plutôt que simplement considérer les gènes un par un. Dans ce projet nous avons conduit une analyse non supervisée des données d'expression de gènes de plusieurs cohortes de tumeurs urothéliales en appliquant la méthode d'Analyse en Composantes Indépendantes. Plusieurs études ont démontré les meilleures performances de l'ACI par rapport à l'ACP et les méthodes de clustering, pour obtenir une décomposition plus réaliste des données d'expression en patterns d'expression pertinents et associés avec le phénotype d'intérêt.Les tumeurs urothéliales apparaissent et évoluent selon deux voies distinctes dont la probabilité de progression en cancer musculo-invasif diffère radicalement. Excepté la mutation de FGFR3 dans le groupe le moins agressif, les processus moléculaires sous-jacents n'ont pas été complètement identifiés. Le principal objectif de cette thèse était dédié aux interprétations biologiques des différentes composantes indépendantes pour aider à confirmer et étendre la liste des processus biologiques connus pour être impliqués dans le cancer de vessie.Chaque composante indépendante est caractérisée par une liste de projections de gènes et de contributions pondérées d'échantillons tumoraux . En combinant expertise biologique et comparaison des listes de gènes à des voies existantes et en étudiant conjointement l'association des composantes aux annotations cliniques et moléculaires, nous avons pu différencier les CIscausées par des facteurs techniques, tels que le prélèvement chirurgical de celles ayant des interprétations biologiques pertinentes. De plus, parmi les signaux pertinents biologiquement, cette analyse nous a permis de différencier les signaux provenant du stroma, comme la réponse immunitaire médiée par les lymphocytesB&T, de ceux produits par les tumeurs elles-mêmes, comme les signaux reliés à la prolifération ou à la différenciation. La classification des tumeurs selon leurs contributions à certaines CIs a pu être étroitement associée à des annotations anatomo-cliniques, et a mis en évidence de nouveaux sous-types de tumeur spotentiels, qui suggèrent l'existence de voies de progression supplémentaires dans le cancer de vessie. De façon similaire, l'étude des contributions de groupes de tumeurs basés sur des annotations cliniques ou moléculaires a montré différents niveaux de contamination par le stroma entre les tumeurs mutées et nonmutées pour FGFR3.La reproductibilité des composantes a été étudiée en utilisant des graphes de corrélation. La majeure partie des CIs interprétées a été validée sur trois jeux de données indépendants, et plusieurs d'entre elles ont aussi détectées dans un jeu de données de lignées cellulaires.Une deuxième étude sur le rétinoblastome a montré que nous pouvions tirer partie de l'ACI dans des contextes variés. Le rétinoblastome est initié par la perte des deux alléles du gène suppresseur de tumeur RB1. D'autres évènements génomiques non identifiés sont nécessaires à la progression de la maladie. Nous avons observé une association entre âge des patients et altérations génomiques. Les patients jeunes présentant moins d'altérations que les patients âgés, ces derniers présentant des gains du 1q et des pertes du 16q. Cette séparation des tumeurs selon l'âge est également observée sur les données d'expression, notamment en appliquant l'ACI dont l'une des composantes discrimine les patients selon leur âge. Ces résultats suggèrent l'existence de deux voies de progression dans le rétinoblastome. L'analyse des données à haut débit fournit de nombreuses listes de gènes. Afin de les interpréter, une possibilité est d'extraire les dernières publications groupées par sujets prédéfinis (fonction, localisation,...).Dans ce but, nous avons introduit une application Web Java nommée GeneValorization qui donne un aperçu clair de la bibliographie correspondant à une liste de gènes donnée.Practice of gene expression data analysis shows that it is advantageous to analyze biologicalprocesses in terms of modules rather than simply consider gene one by one. In this project, we conducted anunsupervised analysis of the gene expression data of several cohorts of urothelial tumors, applying theIndependent Component Analysis method. Several studies demonstrated the outperformance of ICA overPCA and clustering-based methods in obtaining a more realistic decomposition of the expression data intoconsistent patterns of coexpressed genes associated with the studied phenotypes[1, 2, 3, 4].Urothelial tumors arise and evolve through two distinct pathways which radically differ on their probabilityof progression to muscle invasion. Except the mutation of FGFR3 in the less aggressive group, theunderlying molecular processes have not been completely identified. The first and main objective of the PhDthesis was dedicated to the biological interpretation of the different independent components to help toconfirm and extend the list of biological processes known to be involved in bladder cancer.Each independent component (IC) is characterized by a list of gene projections on the one hand and weightedcontributions of tumor samples on the other hand. By combining biological expertise and comparison of theassociated list of genes to known pathways, and jointly studying the association of the components tomolecular and clinical annotations, we have been able to differentiate components that were caused bytechnical factors, such as surgical sampling, from those having consistent biological interpretationin terms of tumor biology. Moreover, among the biologically meaningful signals, this analysis allowed us todifferentiate the signals from stroma of the tumor, like immune response mediated by B- and T-lymphocytes,from the signals produced by the tumors themselves, like signals related to proliferation, or differentiation.The clustering of the tumor samples according to their contributions on some ICs can be closely associated toanatomo-clinical annotations, and highlighted new potential subtypes of tumors which suggest existence ofadditional pathways of bladder cancer progression. Similarly, the study of the contributions of preestablishedgroups of tumors based on clinical or molecular criteria showed different levels of stromacontamination between FGFR3 non-mutated and mutated tumors. The reproducibility of the components wasinvestigated using correlation graphs. The major part of the interpreted ICs was validated on threeindependent bladder cancer datasets, and several of them were also identified in an urothelial cancer celllines data set.A second study about retinoblastoma gave us the occasion to show that we can take advantage ofICA in various contexts. Retinoblastoma is initiated by the loss of both alleles of the RB1 tumor suppressorgene. Although necessary for initiation, other genomic events, that remain to be identified, are needed for theprogression of the disease [5]. We observed, as it was previously described [6], an association between age ofthe patients and levels of genomic aberrations, the younger patients having fewer alterations than the olderpatients, which generally present gain of 1q and loss of 16q. We showed that this tendency of the tumors tobe clustered into two groups of age can also be observed on the expression data by applying ICA whose oneof the component was highly correlated to the age of the patients. These results suggest the existence of twopathways of progression in retinoblastoma.The analysis of high throughput data provides many lists of genes. To interpret them, a possibility isto study the latest related publications grouped by pre-defined group of topics (function, cellular location...).To that aim, in a third study, we introduced a web-based Java application tool named GeneValorization whichgives a clear and handful overview of the bibliography corresponding to one particular gene list [7].PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Le pharmacien d'officine et les différentes étapes de la prise en charge du cancer du sein (développement de supports de communication à destination des patientes)

Le cancer du sein est le plus fréquent des cancers chez la femme, il est estimé qu'une femme sur dix présentera un cancer du sein au cours de sa vie. Le pharmacien d'officine a un rôle important dans l'accompagnement de la patiente au cours de son parcours de soin. Cette thèse met à disposition des informations sur les étapes de la prise en charge : du dépistage au suivi post thérapeutique, en passant par le diagnostic et les différentes alternatives. thérapeutiques (chirurgie, chimiothérapie, radiothérapie et traitements adjuvants). Des supports de communication, destinés aux patientes, sont mis à disposition du pharmacien pour aider à l'explication et aux conseils. Ces outils se présentent sous forme de fiches bilan abordant les moments clés à l'officine. La première est intitulée, le sein et le cancer , elle détaille l'anatomie du sein et le processus de cancérisation. La seconde, le dépistage , décrit le déroulement d'une mammographie. La troisième explique de façon illustrée comment se pratique un auto examen des seins . La dernière, la prise en charge thérapeutique , permet de récapituler le déroulement des différentes prises en charge médicale, tout en donnant des conseils associés.NANTES-BU Médecine pharmacie (441092101) / SudocSudocFranceF

Overlapping Definitive Progenitor Waves Divide and Conquer to Build a Layered Hematopoietic System

ABSTRACTAdult innate immune cells are part of a layered hematopoietic system constructed from definitive hematopoietic stem and progenitor cells (HSPC) with diverse origins during development. One source of HSPC are fetal hematopoietic stem cells (HSC) that provide long-term reconstitution throughout life. However, the extent to which HSC produce mature cellsin uterois only recently being uncovered. This is in part due to the added complexity of an overlapping wave of definitive progenitors that derive from yolk sac erythro-myeloid progenitors (EMP). HSC and EMP are generated from spatiotemporally distinct hemogenic endothelia, yet they both migrate to the fetal liver niche where they co-habitate and are presumed to reach their full potential. Delineation of the respective HSC and EMP pathways towards developmental immune cell differentiation has been confounded by challenges in ontogeny-specific cell labeling. In this study,in vivoinducible pulse chase labeling revealed that HSC contribute little to fetal myelopoiesis and that EMP are the predominant source of mature myeloid cells until birth. This is similar to what has been reported for the erythroid branch of hematopoiesis thereby establishing a developmentally-restricted privilege for erythro-myeloid differentiation from EMP compared to HSC. Tracing the origins of mature cells to the progenitor level by immunophenotyping and single cell RNA sequencing uncovered a dichotomy in the allocation of fetal liver EMP and HSC to myeloid progenitor subsets, both in timing and lineage bias. This has exposed an uncoupling between developmental granulopoiesis and monopoiesis from EMP and HSC pathways, and provides a framework for future studies of HSC-dependent and -independent hematopoiesis.HIGHLIGHTSEMP-to-HSC switch in fetal liver myelopoiesis occurs late in gestationEMP are efficient at producing early transit amplifying erythroid and myeloid intermediatesscRNA-seq reveals three trajectories of EMP myelopoiesisMyeloid lineage commitment during development is cell type and ontogeny specific</jats:sec