Multi-loci diagnosis of acute lymphoblastic leukaemia with high-throughput sequencing and bioinformatics analysis

International audienceHigh-throughput sequencing (HTS) is considered a technical revolution that has improved our knowledge of lymphoid and autoimmune diseases, changing our approach to leukaemia both at diagnosis and during follow-up. As part of an immunoglobulin/T cell receptor-based minimal residual disease (MRD) assessment of acute lymphoblastic leukaemia patients, we assessed the performance and feasibility of the replacement of the first steps of the approach based on DNA isolation and Sanger sequencing, using a HTS protocol combined with bioinformatics analysis and visualization using the Vidjil software. We prospectively analysed the diagnostic and relapse samples of 34 paediatric patients, thus identifying 125 leukaemic clones with recombinations on multiple loci (TRG, TRD, IGH and IGK), including Dd2/Dd3 and Intron/KDE rearrangements. Sequencing failures were halved (14% vs. 34%, P = 0.0007), enabling more patients to be monitored. Furthermore, more markers per patient could be monitored, reducing the probability of false negative MRD results. The whole analysis, from sample receipt to clinical validation, was shorter than our current diagnostic protocol, with equal resources. V(D)J recombination was successfully assigned by the software, even for unusual recombinations. This study emphasizes the progress that HTS with adapted bioinformatics tools can bring to the diagnosis of leukaemia patients

Fast multiclonal clusterization of V(D)J recombinations from high-throughput sequencing

International audienceBACKGROUND: V(D)J recombinations in lymphocytes are essential for immunological diversity. They are also usefulmarkers of pathologies. In leukemia, they are used to quantify the minimal residual disease duringpatient follow-up. However, the full breadth of lymphocyte diversity is not fully understood. RESULTS: We propose new algorithms that process high-throughput sequencing (HTS) data to extract unnamedV(D)J junctions and gather them into clones for quantification. This analysis is based on a seedheuristic and is fast and scalable because in the first phase, no alignment is performed with germlinedatabase sequences. The algorithms were applied to TR HTS data from a patient with acutelymphoblastic leukemia, and also on data simulating hypermutations. Our methods identified themain clone, as well as additional clones that were not identified with standard protocols. CONCLUSIONS: The proposed algorithms provide new insight into the analysis of high-troughput sequencing data forleukemia, and also to the quantitative assessment of any immunological profile. The methodsdescribed here are implemented in a C++ open-source program called Vidjil

Fast multiclonal clusterization of V(D)J recombinations from high-throughput sequencing

International audienceBACKGROUND: V(D)J recombinations in lymphocytes are essential for immunological diversity. They are also usefulmarkers of pathologies. In leukemia, they are used to quantify the minimal residual disease duringpatient follow-up. However, the full breadth of lymphocyte diversity is not fully understood. RESULTS: We propose new algorithms that process high-throughput sequencing (HTS) data to extract unnamedV(D)J junctions and gather them into clones for quantification. This analysis is based on a seedheuristic and is fast and scalable because in the first phase, no alignment is performed with germlinedatabase sequences. The algorithms were applied to TR HTS data from a patient with acutelymphoblastic leukemia, and also on data simulating hypermutations. Our methods identified themain clone, as well as additional clones that were not identified with standard protocols. CONCLUSIONS: The proposed algorithms provide new insight into the analysis of high-troughput sequencing data forleukemia, and also to the quantitative assessment of any immunological profile. The methodsdescribed here are implemented in a C++ open-source program called Vidjil

: Recueil de fiches pédagogiques du réseau MAPS

DoctoralLe réseau thématique MAPS «Modélisation multi-Agent appliquée aux Phénomènes Spatialisés » propose depuis 2009 des évènements scientifiques ayant pour but de diffuser les pratiques de modélisations multi-agents au sein des Sciences de l’Homme et de la Société (SHS). Ce collectif pluridisciplinaire de chercheurs, d’enseignants-chercheurs et de doctorants est labellisé en tant que ≪ réseau thématique » par le Réseau National des Systèmes Complexes (GIS RNSC) et bénéficie du soutien du CNRS au titre de la Formation Permanente. Depuis 2009, plusieurs modèles ont été développés au cours d'événements MAPS. Ces modèles ont fait l'objet de fiches pédagogiques détaillées destinées aux communautés éducatives et universitaires et en particulier aux enseignants qui souhaiteraient faire découvrir la modélisation à leurs étudiants, mais aussi à ceux qui envisagent d’approfondir certains aspects avec un public plus averti. Elles sont également destinées à tous les curieux qui souhaiteraient découvrir ce que la modélisation apporte aux SHS, du point de vue heuristique et du point de vue opérationnel. Enfin, elles sont aussi des supports pour toutes les personnes qui souhaiteraient diffuser les réflexions scientifiques sur la modélisation et la simulation qui ont présidé à la rédaction de ces fiches

3D otolith shape for the main commercial species (flatfish and roundfish) in the Eastern Channel and the North Sea

Otolith shape analysis is commonly used in fisheries sciences to validate the relationship with fish length, to discriminate between stock units of fish, and to identify fish species from archeological data or stomach contents. However, all otolith studies have used two-dimensional (2D) images, a partial representation of the whole shape of the otolith. This study presents a comparative analysis of 2D and three-dimensional (3D) otolith shape data for many commercial species (flatfish: Lepidorhombus whiffiagonis, Scophthalmus maximus, Scophthalmus rhombus, Solea solea, Limanda limanda, Microstomus kitt, Platichthys flesus, Pleuronectes platessa and roundfish: Clupea harengus, Sardina pilchardus, Sprattus sprattus, Engraulis encrasicolus, Gadus morhua, Melanogrammus aeglefinus, Merlangius merlangus, Trisopterus luscus, Mullus surmuletus, Eutrigla gurnardus, Chelidonichthys cuculus, Chelidonichthys lucerna, Trachurus trachurus, Zeus faber) in the Eastern English Channel and the North Sea. 2D otolith images were made with an optical scanner, and 3D otolith images with an X-ray microtomograph. For each species, several specimens were selected from the complete size range. Otolith shape was assessed by analyzing several descriptors from 2D and 3D images from the otolith size parameters (Length, Width, Perimeter, Area and Volume). The relationship between fish length and otolith shape parameters are not the same within species and/or among species for 2D versus 3D data. Moreover, the relationship between 2D otolith size parameters and 3D otolith parameters are different among species. These results demonstrate the importance of 3D otolith shape analysis. In the future, the number of studies using otolith shape analysis in three dimensions must be increased strongly to validate previous studies on 2D images.   

A dataset of sequences with manually curated V(D)J designations

Workshop Immune Repertoire Sequencing : Bioinformatics and Applications in Hematology and Immunology (RepSeq 2016

Diagnostic et suivi des leucémies aiguës lymphoblastiques (LAL) par séquençage haut-débit (HTS)

National audienceLe diagnostic moléculaire des LAL permet, par la recherche de réarrangements V (D) J sur l’ADN des lymphoblastes, de mettre en évidence des marqueurs de clonalité dans 95% des cas. Ces marqueurs servent aussi à quantifier la maladie résiduelle par Q-PCR en temps réel (chimie Taqman) afin d’adapter au mieux la thérapeutique. Cette stratégie peut échouer dans les cas suivants : absence de marqueur initial, échec du séquençage ou enfin émergence à la rechute d’un clone non observé au diagnostic ou très minoritaire. Le HTS autorise désormais le séquençage profond d'une population lymphoïde et permet de contourner ces écueils. Ce travail explore l'utilisation de cette technologie pour le diagnostic et le suivi des LAL.La clonalité de 8 patients pédiatriques (5 LAL-B et 3 LAL-T, 2F/6M, 2 à 14 ans), au diagnostic et en suivi (37 points) a été étudiée . La sensibilité a été évaluée par une gamme de dilution d’ADN tumoral en ADN de PBL (de 10-2 à 10-5). Pour chaque échantillon, 500ng d’ADN médullaire sont extraits sur colonne Qiagen®, dosés sur NanoDrop® et amplifiés par les systèmes de PCR classiques, non fluorescents pour la cible TCRg et les IgH, systèmes décrits ou dérivés des travaux du Biomed-2. Les librairies de séquençages sont réalisées à partir des produits de PCR vérifiés sur gel d’agarose puis barre-codées et séquencées avec un séquenceur Ion Torrent (puce 318).Les séquences obtenues sont classées sur la base de leur réarrangement V (D) J par le logiciel Vidjil dédié (http : //bioinfo.lifl.fr/vidjil). Nous avons identifié les clones et leurs proportions respectives au diagnostic, et étudié leur évolution aux différents points de suivi. Nous avons retrouvé les clones détectés par les méthodes classiques mais aussi mis en évidence des clones minoritaires. Les rechutes ont été retrouvées, et, pour un patient, un clone émergent a été observé. L'ensemble de l'analyse validée, incluant la préparation, le séquençage et l'analyse informatique, semble plus rapide que par les protocoles actuels.Par la reconstruction de répertoires lymphoïdes, le HTS préfigure des avancées dans la connaissance des pathologies lymphomateuses et auto-immunes. Notre objectif est d’intégrer cette technologie dans le processus moléculaire de diagnostic et de suivi des LAL, ce qui pose aussi des défis de formation à l’analyse et l’interprétation des résultats et de praticité au sein d'un laboratoire d'hématologie. Le séquençage haut-débit, couplé à une analyse bioinformatique, donne une cartographie plus complète de la population blastique au diagnostic d’une LAL et permet d'observer l’évolution de cette population