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Les systèmes sexuels et les mécanismes responsables de la détermination du sexe chez les animaux sont issus de stratégies diverses. Cette incroyable diversité se reflète notamment chez les bivalves, où autant les facteurs génétiques qu’environnementaux y jouent un rôle, avec des espèces utilisant divers modes de reproduction, tels que le gonochorisme ou l’hermaphroditisme simultané ou séquentiel. La découverte la plus notable est celle d’un système de déterminisme sexuel unique qui impliquerait les mitochondries. Spécifiquement, un système de transmission sexe-spécifique de l’ADN mitochondrial, connu sous le nom de DUI (« Double Uniparental Inheritance » ou double transmission uniparentale), serait lié au maintien du gonochorisme chez certaines espèces de bivalves. La DUI implique un ADN mitochondrial qui est transmis de façon maternelle (ADNmt F) aux femelles et aux mâles, et l’autre transmis de façon paternelle (ADNmt M) aux mâles seulement. Les ADNmt F et M chez les espèces à DUI sont caractérisés par des traits uniques, comme une modification du gène cox2, ou encore la présence de nouveaux gènes associés à chacun des génomes mitochondriaux (des gènes sexe-spécifiques) qui ont une fonction autre que la production d’énergie contrairement aux autres gènes mitochondriaux typiques. Le lien entre la DUI et la détermination du sexe étant encore flou, trois approches ont été proposées pour aider à le démystifier, chacune des approches constituant un chapitre de cette thèse. Les deux premiers chapitres se sont concentrés sur des espèces de moules d’eau douce de l’ordre des Unionida, où une corrélation entre gonochorisme et DUI et hermaphroditisme et SMI (« Strictly Maternally Inheritance » ou transmission strictement maternelle) a été décrite. La première approche consistait à produire une analyse transcriptomique comparative entre les gonades mâles et femelles de deux espèces à DUI gonochoriques, Venustaconcha ellipsiformis et Utterbackia peninsularis (famille Unionidae), pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à la détermination du sexe et à la DUI chez ces bivalves. Cette étude a révélé 12 000 gènes orthologues, avec 2 583 gènes différentiellement exprimés chez les deux espèces, dont les gènes Sry, Dmrt1 et Foxl2 connus pour être des éléments clés dans la détermination du sexe chez les vertébrés et d’autres bivalves. Nos résultats ont aussi été comparés avec d’autres espèces à DUI, notamment avec la palourde marine Ruditapes philippinarum, pour identifier des éléments partagés entre des espèces éloignées qui pourraient être responsables de la régulation de la DUI. Globalement, ces résultats corroborent l'hypothèse selon laquelle un mécanisme d'ubiquitination modifié pourrait être responsable de la rétention de l'ADNmt paternel chez les bivalves mâles. Les analyses ont aussi révélé que la méthylation de l'ADN pourrait être impliquée dans la régulation de la DUI. Une deuxième analyse transcriptomique comparative a été réalisée afin de discerner les mécanismes sous-jacents à la détermination du sexe et à la DUI, mais cette fois-ci entre l’espèce à DUI gonochorique U. peninsularis et l’espèce proche parente à SMI hermaphrodite U. imbecillis. Cette étude a permis de supporter l’hypothèse d’une implication des mécanismes d’ubiquitination et de méthylation dans la régulation de la DUI, ainsi que de confirmer un rôle des gènes conservés liés à la détermination du sexe également chez les bivalves hermaphrodites. Nos résultats ont également révélé de nouveaux gènes candidats ayant des rôles potentiels dans la DUI, y compris des nucléases et des facteurs impliqués dans l’autophagie / mitophagie. Finalement, afin d’identifier des éléments génétiques mitochondriaux qui pourraient faire partie des mécanismes sous-jacents à la DUI et la détermination du sexe chez les bivalves, nous avons séquencé les ADNmt F et M complets de deux nouvelles espèces à DUI de deux familles de l’ordre des Venerida, Scrobicularia plana (famille Semelidae) et Limecola balthica (famille Tellinidae). En effet, la description complète des ADNmt chez les espèces à DUI a été effectuée chez plusieurs espèces de moules d’eau douce (ordre Unionoida), mais peu d’espèces l’ont été pour les ordres Mytilida et Venerida. Ces études sont essentielles pour retracer des signatures génétiques mitochondriales partagées par différentes espèces à DUI. Nos résultats ont révélé les plus grosses différences de taille (>10kb) et de divergence nucléotidique (jusqu’à 50% de divergence) entre les ADNmt M et F, parmi toutes les espèces à DUI. Ces différences de taille sont principalement dues à une immense insertion (>3.5kb) dans la séquence du gène cox2 du génome mitochondrial M, chez nos deux espèces, un trait précédemment décrit chez les moules d’eau douce. Le gène cox2 des mâles de S. plana est la plus longue séquence à travers le règne animal. Une autre fonctionnalité importante portés par les ADNmt F et M est la présence de nouveaux gènes spécifiques au sexe, comme reportée chez toutes les autres espèces à DUI jsuqu’à maintenant. Les résultats combinés de cette thèse soutiennent le partage de plusieurs éléments génétiques clés entre les espèces à DUI. De plus, un parallèle avec le système CMS (« Cytoplasmic Male Sterility » ou stérilité cytoplasmique mâle) chez les plantes, les seuls autres organismes possédant un déterminisme sexuel qui implique les mitochondries, est proposé pour expliquer le rôle de l’ADNmt dans la détermination du sexe chez les espèces de bivalves à DUI., Sexual systems and sex determining mechanisms described among animals are extraordinarily diverses. This amazing diversity is present in bivalves where both environment and genetic factors occur, leading to, among others, gonochoric and simultaneous or sequential hermaphroditic species. The most impressive discovery is a sex-determining system that would involve mitochondria. Specifically, a unique mitochondrial DNA inheritance system, known as Doubly Uniparental Inheritance (DUI), would be related to the maintenance of gonochorism in some bivalve species. DUI involves two mitochondrial DNA lineages, one that is maternally transmitted (F mtDNA) to females and males, and the other that is transmitted paternally (M mtDNA) to males only. The F and M mtDNAs, in DUI species, are characterized by unique traits, such as a modification of the cox2 gene, or the presence of new genes associated with each of the mitochondrial genomes (sex-specific genes) that have a function other than energy production, unlike other typical mitochondrial genes. Since the link between DUI and sex determination is still unclear, three approaches have been proposed to help demystify it, with each of the approaches constituting a chapter of this thesis. The first two chapters focused on freshwater mussel species of the order Unionida, where a correlation between gonochorism and DUI and hermaphroditism and SMI (Strictly Maternally Inheritance) was described. The first approach was to produce a comparative transcriptomic analysis between the male and female gonads of two gonochoric DUI species; Venustaconcha ellipsiformis and Utterbackia peninsularis (Unionidae family), to better understand the mechanisms underlying sex determination and DUI in these bivalves. This study revealed 12,000 orthologous genes, with 2 583 genes differentially expressed in both species, including Sry, Dmrt1, and Foxl2 known to be key sex-determining genes in vertebrates and other bivalve species. Our results were also compared with other DUI species, including the marine clam Ruditapes philippinarum, to identify shared elements between distant species that may be responsible for DUI regulation. Overall, these results support the hypothesis that a modified ubiquitination mechanism may be responsible for the retention of paternal mtDNA in male bivalves. The analyzes also revealed that DNA methylation could be involved in DUI regulation. 7 A second comparative transcriptomic analysis was performed to discern the mechanisms underlying sex determination and DUI between the gonochoric DUI species, U. peninsularis, and the closely related SMI hermaphroditic species, U. imbecillis. This study supported the hypothesis of an involvement of ubiquitination and methylation mechanisms in DUI regulation, as well as confirmed a role of conserved genes related to sex determination in hermaphroditic bivalves. Our results also revealed novel candidate genes with potential roles in DUI, including nucleases and factors involved in autophagy / mitophagy mechanisms. Finally, to identify mitochondrial genetic elements that could be part of the mechanisms underlying DUI and sex determination in bivalves, we sequenced the complete F and M mtDNAs of two new DUI species, from two families of the order Venerida; Scrobicularia plana (Semelidae family) and Limecola balthica (Tellinidae family). The complete description of mtDNAs in DUI species has been carried out for several species of freshwater mussels (Unionoida order), but very few species have been described for the orders Mytilida and Venerida. Such studies are essential for tracing mitochondrial genetic signatures shared by different DUI species. Our results revealed the largest differences in size (>10kb) and nucleotide divergence (up to 50% divergence) between M and F mtDNAs, among all DUI species. These differences in size are mainly due to a huge insertion (> 3.5kb) in the cox2 gene of the M mtDNA from both species, a trait previously described in freshwater mussels. The cox2 gene in S. plana males represents the longest cox2 sequence across the animal kingdom. Another important feature of F and M mtDNAs is the presence of new sex-specific genes, as reported in all other DUI species so far. The combined results of this thesis support the sharing of several key genetic elements among DUI species. In addition, a parallel with the Cytoplasmic Male Sterility (CMS) system in plants, the only other organisms with a sex determination system that involves mitochondria, is proposed to explain the role of mtDNA in sex determination in DUI bivalve species.

After its discovery in 1948, circulating DNA (cirDNA) was studied in various fields. It has become an emerging biomarker, particularly in oncology, and several studies have recently sought to investigate its interest in cancer screening and early detection. The first part of my thesis was devoted to the study of the quantitative and structural characteristics of cirDNA, taking into account its origin (nuclear and mitochondrial cirDNA) and its structure (fragmentation and size profile), for the screening and early detection of cancer. Two cirDNA parameters, the Ref A 67 (total nuclear cirDNA concentration) and the MNR (Mitochondrial to Nuclear Ratio), were quantified by q-PCR in a mouse model and further validated in cell culture media to assess their potential to discriminate between a healthy and a cancerous state. These two variables were evaluated by taking into account other quantitative and structural parameters of cirDNA, after age adjustment, in the plasma of 289 healthy individuals, 99 individuals at risk of colorectal cancer (CRC) and 983 patients with CRC (n = 791), breast cancer (n = 169) and other cancers (hepatocellular, pancreatic, ovarian and lymphoma) (n = 23). Through a machine learning approach, we combined these different parameters into a prediction model using decision trees for the classification of healthy and cancer patients. We have obtained very encouraging results, especially for early-stage cancers. This method seems promising for early and non-invasive cancer detection. The addition of other biomarkers such as the size profile of the cirDNA or the detection of methylation markers could further increase its potential.The second part of my thesis was devoted to the study of the relationship between the quantity of extracellular DNA of nuclear and mitochondrial origin in the embryo culture medium, and the quality of these embryos during in vitro fertilization (IVF). It has been shown that an embryo releases extracellular DNA into the culture medium during IVF, and that this DNA could be a predictive biomarker of embryo quality and thus be used as a non-invasive preimplantation genetic test (PGT). We detected, as well, the SRY gene in the culture medium to determine the sex of the embryo, which is an important information in the case of gender-related genetic disorders. We also tried to detect the presence of the Delta F508 mutation of the CFTR gene responsible for cystic fibrosis, by analyzing extracellular DNA from high-risk embryos to assess its potential as a non-invasive PGT.; Après sa découverte en 1948, l'ADN circulant (ADNcir) a été étudié dans divers domaines. Il est devenu un biomarqueur émergent, en particulier en oncologie, un domaine dans lequel plusieurs travaux ont récemment cherché à étudier son intérêt dans le dépistage et la détection précoce du cancer. La première partie de ma thèse a été consacrée à l’étude des caractéristiques quantitatives et structurelles de l’ADNcir, en prenant en compte son origine (ADNcir nucléaire et mitochondrial) et sa structure (fragmentation et profil de taille), pour le dépistage et la détection précoce du cancer. Deux paramètres, le Ref A 67 (concentration totale d’ADNcir nucléaire) et le MNR (Rapport entre la concentration de l’ADNcir mitochondrial et nucléaire), ont été quantifiés par q-PCR dans un modèle murin puis validés dans les milieux des cellules en culture pour évaluer leur potentiel à discriminer un état sain d’un état cancéreux. Ces deux paramètres ont été quantifiés chez l’Homme, en prenant en compte d'autres paramètres quantitatifs et structurels de l'ADNcir, après réajustement en fonction de l’âge, dans le plasma de 289 individus sains, 99 individus à risque de cancer colorectal (CCR) et 983 patients atteints de CCR (n = 791), de cancer du sein (n = 169) et d'autres cancers (hépatocellulaire, pancréatique, ovarien et lymphome) (n = 23). Par une approche d’apprentissage automatique, nous avons combiné ces différents paramètres dans un modèle de prédiction en utilisant des arbres de décision pour la classification des patients sains et cancéreux. Nous avons obtenu des résultats très encourageants, en particulier pour les cancers de stades précoces. Cette méthode semble prometteuse pour une détection précoce et non invasive du cancer. L'ajout d'autres biomarqueurs, comme le profil de taille ou le profil de méthylation de l'ADNcir, pourrait encore en augmenter le potentiel. La deuxième partie de ma thèse a été consacrée à l’étude de la relation entre la quantité d’ADN extracellulaire d’origine nucléaire et mitochondriale dans le milieu de culture d’embryons, et la qualité de ces embryons lors d’une fécondation in vitro (FIV). En effet, il a été montré qu’un embryon libère de l’ADN extracellulaire dans le milieu de culture lors d’une FIV, et que cet ADN pourrait être un biomarqueur prédictif de la qualité de l’embryon et servir comme test génétique préimplantatoire (PGT) non invasif. Nous avons détecté le gène SRY dans le milieu de culture afin de déterminer le sexe de l’embryon, ce qui constitue une information importante dans les cas des maladies génétiques liées au sexe. Nous avons également entrepris de détecter la présence de la mutation Delta F508 du gène CFTR responsable de la mucoviscidose par analyse de l’ADN extracellulaire issu d’embryons à risque, afin d’évaluer son potentiel en tant que PGT non invasif.

After its discovery in 1948, circulating DNA (cirDNA) was studied in various fields. It has become an emerging biomarker, particularly in oncology, and several studies have recently sought to investigate its interest in cancer screening and early detection. The first part of my thesis was devoted to the study of the quantitative and structural characteristics of cirDNA, taking into account its origin (nuclear and mitochondrial cirDNA) and its structure (fragmentation and size profile), for the screening and early detection of cancer. Two cirDNA parameters, the Ref A 67 (total nuclear cirDNA concentration) and the MNR (Mitochondrial to Nuclear Ratio), were quantified by q-PCR in a mouse model and further validated in cell culture media to assess their potential to discriminate between a healthy and a cancerous state. These two variables were evaluated by taking into account other quantitative and structural parameters of cirDNA, after age adjustment, in the plasma of 289 healthy individuals, 99 individuals at risk of colorectal cancer (CRC) and 983 patients with CRC (n = 791), breast cancer (n = 169) and other cancers (hepatocellular, pancreatic, ovarian and lymphoma) (n = 23). Through a machine learning approach, we combined these different parameters into a prediction model using decision trees for the classification of healthy and cancer patients. We have obtained very encouraging results, especially for early-stage cancers. This method seems promising for early and non-invasive cancer detection. The addition of other biomarkers such as the size profile of the cirDNA or the detection of methylation markers could further increase its potential.The second part of my thesis was devoted to the study of the relationship between the quantity of extracellular DNA of nuclear and mitochondrial origin in the embryo culture medium, and the quality of these embryos during in vitro fertilization (IVF). It has been shown that an embryo releases extracellular DNA into the culture medium during IVF, and that this DNA could be a predictive biomarker of embryo quality and thus be used as a non-invasive preimplantation genetic test (PGT). We detected, as well, the SRY gene in the culture medium to determine the sex of the embryo, which is an important information in the case of gender-related genetic disorders. We also tried to detect the presence of the Delta F508 mutation of the CFTR gene responsible for cystic fibrosis, by analyzing extracellular DNA from high-risk embryos to assess its potential as a non-invasive PGT., Après sa découverte en 1948, l'ADN circulant (ADNcir) a été étudié dans divers domaines. Il est devenu un biomarqueur émergent, en particulier en oncologie, un domaine dans lequel plusieurs travaux ont récemment cherché à étudier son intérêt dans le dépistage et la détection précoce du cancer. La première partie de ma thèse a été consacrée à l’étude des caractéristiques quantitatives et structurelles de l’ADNcir, en prenant en compte son origine (ADNcir nucléaire et mitochondrial) et sa structure (fragmentation et profil de taille), pour le dépistage et la détection précoce du cancer. Deux paramètres, le Ref A 67 (concentration totale d’ADNcir nucléaire) et le MNR (Rapport entre la concentration de l’ADNcir mitochondrial et nucléaire), ont été quantifiés par q-PCR dans un modèle murin puis validés dans les milieux des cellules en culture pour évaluer leur potentiel à discriminer un état sain d’un état cancéreux. Ces deux paramètres ont été quantifiés chez l’Homme, en prenant en compte d'autres paramètres quantitatifs et structurels de l'ADNcir, après réajustement en fonction de l’âge, dans le plasma de 289 individus sains, 99 individus à risque de cancer colorectal (CCR) et 983 patients atteints de CCR (n = 791), de cancer du sein (n = 169) et d'autres cancers (hépatocellulaire, pancréatique, ovarien et lymphome) (n = 23). Par une approche d’apprentissage automatique, nous avons combiné ces différents paramètres dans un modèle de prédiction en utilisant des arbres de décision pour la classification des patients sains et cancéreux. Nous avons obtenu des résultats très encourageants, en particulier pour les cancers de stades précoces. Cette méthode semble prometteuse pour une détection précoce et non invasive du cancer. L'ajout d'autres biomarqueurs, comme le profil de taille ou le profil de méthylation de l'ADNcir, pourrait encore en augmenter le potentiel. La deuxième partie de ma thèse a été consacrée à l’étude de la relation entre la quantité d’ADN extracellulaire d’origine nucléaire et mitochondriale dans le milieu de culture d’embryons, et la qualité de ces embryons lors d’une fécondation in vitro (FIV). En effet, il a été montré qu’un embryon libère de l’ADN extracellulaire dans le milieu de culture lors d’une FIV, et que cet ADN pourrait être un biomarqueur prédictif de la qualité de l’embryon et servir comme test génétique préimplantatoire (PGT) non invasif. Nous avons détecté le gène SRY dans le milieu de culture afin de déterminer le sexe de l’embryon, ce qui constitue une information importante dans les cas des maladies génétiques liées au sexe. Nous avons également entrepris de détecter la présence de la mutation Delta F508 du gène CFTR responsable de la mucoviscidose par analyse de l’ADN extracellulaire issu d’embryons à risque, afin d’évaluer son potentiel en tant que PGT non invasif.

Triple-negative breast cancer (TNBC) has an increased risk of developing visceral metastases and other primary non-breast cancers, particularly lung cancer. The differential diagnosis of TNBC metastases and primitive cancers from other organs can be difficult due to lack of a TNBC standard immunoprofile. We analyzed the diagnostic value of estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR), human epidermal growth factor receptor (HER2), Thyroid transcription factor-1 (TTF1), Napsin A, Sry-related HMg-Box gene 10 (SOX10), GATA-binding protein 3 (GATA3) and androgen receptor (AR) in a series of 207 TNBC and 152 primary lung adenocarcinomas (LA). All tested TNBCs were TTF1 and Napsin A-negative. When comparing TNBC and TTF1-positive or negative LA, SOX10 had the best sensitivity (62.3%) and specificity (100%) as marker in favor of TNBC compared to LA, irrespective of TTF1 status (p, Les patientes atteintes de cancers du sein triple négatif (CSTN) présentent un risque augmenté de présenter des métastases viscérales et de développer d’autres cancers primitifs, notamment pulmonaire. Le diagnostic différentiel entre une métastase de CSTN et un cancer primitif d’autre organe est difficile du fait de l’absence de profil immunohistochimique standardisé des CSTN. Nous avons testé la valeur diagnostique des récepteurs aux œstrogènes (RE), à la progestérone (RP), de l’Human Epidermal growth factor Receptor (HER2), de Thyroid transcription factor-1 (TTF1), Napsin A, Sry-related HMg-Box gene 10 (SOX10), GATA-binding protein 3 (GATA3) et des récepteurs aux androgènes (RA) sur 207 CSTN et 152 adénocarcinomes primitifs pulmonaires (AP). L’ensemble des CSTN testés étaient TTF1 and Napsin A négatifs. La comparaison entre CSTN et les AP TTF1-positif ou négatif montre que : SOX10 présente la meilleure sensibilité (62.3%) et spécificité (100%) comme marqueur en faveur des CSTN par rapport aux AP, quelque soit le statut TTF1 (p

Disorders of Sex Development (DSD) can be identified in new-born and during infancy but also in adults because of infertility. Most 46,XX testicular DSD have a normal testicular development due to the presence of the SRY gene at the tip of one of their X chromosome. However, the genetic causes of 46,XX-SRY negative testicular DSD remain poorly defined. In women, disorders of gonadal development can be responsible for primary ovarian insufficiency (POI) and genetic causes are identify in only 20% of cases. The aim of this thesis was to identify molecular mechanisms involved in gonadal development and in its functioning. The cohort study of 46,XX testicular DSD identified four patients with a duplication in the previously reported RevSex region located about 550 kb upstream of SOX9. One duplication allowed us to refine the minimal region associated with 46,XX-SRY negative DSD to a 40.7–41.9 kb element. Exome sequencing of 10 patients from the cohort did not show any mutation in genes implicated in DSD or in new candidate genes. These results raise questions about the role of the regulatory sequences in the onset of DSD.The cohort study of POI patients identified three patients carrying a microdeletion including CPEB1 a good candidate gene for POI as study in mice showed the implication of CPEB1 in follicular development. Sequencing CPEB1 gene did not identified any mutation. Therefore, heterozygous deletion of CPEB1 gene leading to haploinsufficiency could be responsible for POI in humans. This microdeletion is rare but recurrent and was identified in about 1% of patients with POI. Another microdeletion containing CASP3 gene that belongs to the caspase family, which is implicated in the regulation of the follicular pool, was identified in a patient. Further studies are needed to confirm the role of CASP3 in POI. These results demonstrate the importance of genetic study of patients presenting with DSD or POI using whole genome techniques., Les anomalies du développement sexuel recouvrent un spectre phénotypique large. Les hommes XX présentent dans la majorité des cas un développement testiculaire normal, lié à la présence SRY sur un des chromosomes X. Dans 10% des cas, aucune cause n’est retrouvée. Chez les femmes, l’origine de l’insuffisance ovarienne prématurée (IOP) n’est identifiée que dans 20% des cas. L’objectif de cette thèse a été d’identifier de nouveaux mécanismes moléculaires impliqués dans le développement gonadique, testiculaire et ovarien, ainsi que dans son fonctionnement. L’étude d’une cohorte de patients DSD 46,XX SRY négatifs a mis en évidence une duplication de la région RevSex dans un désert génique en amont de SOX9 chez quatre patients. Ceci a permis de redéfinir la région minimale impliquée dans l'activation de l'expression de SOX9 à une taille maximale de 41.9 kb et de proposer un mécanisme permettant cette expression chez des hommes XX. Le séquençage d’exome chez dix patients de la cohorte n’a pas mis en évidence de mutations dans des gènes d’intérêts. L’ensemble de ces résultats pose la question du rôle des régions régulatrices dans la survenue des DSD.L’analyse d’une cohorte de patientes ayant une IOP a permis d'identifier des délétions incluant le gène CPEB1. Des études précédentes chez la souris ont montré son implication dans le développement folliculaire. Le séquençage du gène CPEB1 dans la cohorte n'a pas mis en évidence de mutation pathogène. Ce travail a permis de montrer que la délétion impliquant le gène CPEB1est une cause rare mais récurrente d'IOP et concerne environ 1% des patientes. Une microdélétion contenant le gène CASP3 un gène de la voie des caspases impliquée dans la régulation du pool folliculaire a également été identifiée chez une patiente. L'ensemble de ces résultats montre l'intérêt de l'étude génétique des patients présentant une anomalie du développement de la gonade ou de son fonctionnement par des techniques d'étude globale du génome.

Liver tissue predominantly consists of hepatocytes, which carry out metabolic functions and are responsible for bile production, and biliary cells or cholangiocytes, which line biliary ducts through which bile flows to the digestive tract. These two cell populations originate from common precursors called hepatoblasts. In mice, hepatocyte and biliary lineages segregate at embryonic stage E13. This process is controlled by a network of transcription factors. Biliary cells differentiate around branches of the portal vein and constitute a ring of cells, the ductal plate, where biliary duct formation is initiated. In order to characterize the transcriptional control network involved in biliary duct development, we have first identified new markers of biliary development, namely SOX9 and osteopontin. Using these new markers, we were able to uncover that biliary duct development occurs via an undescribed mode of tubulogenesis, duringwhich transient, primitive ductal structures are formed from the ductal plate. These transient structures are asymmetrical, that is they are lined by biliary cells on their portal side while they are lined by hepatoblasts on their parenchymal side. Maturation of these structures takes place by differentiation of hepatoblasts toward biliary cells, resulting in a radial symmetry of the biliary ducts which become entirely lined by cholangiocytes. In addition, we have revealed an early expression of two members of the transcription factor family Sry-related HMG box (SOX), namely SOX4 and SOX9, in biliary cells. The role of both genes was investigated by means of an in vivo knockout approach. This showed that SOX4 and SOX9 stimulate biliary duct morphogenesis and differentiation. In conclusion, our observations lead to a better understanding of the morphogenesis and of the transcriptional mechanisms which control the differentiation of hepatoblasts into biliary cells Our work offeris new perspectives for diagnosis and understanding human biliary duct malformations. Le foie est majoritairement constitué d’hépatocytes, qui exercent les fonctions métaboliques de l'organe et sécrètent la bile, et de cellules biliaires, ou cholangiocytes, qui bordent les canaux biliaires au travers desquels la bile est drainée vers le tube digestif. Ces deux populations de cellules sont issues de précurseurs communs, appelés hépatoblastes. Chez la souris, la ségrégation des lignées hépatocytaire et biliaire s’opère vers le jour embryonnaire E13 et est contrôlée par un réseau de facteurs de transcription. Les cellules biliaires se différencient autour des branches de la veine porte et constituent un anneau de cellules, appelé plaque ductale, à partir duquel se forment les canaux biliaires. En vue de caractériser le réseau de régulation transcriptionnelle opérant au cours du développement des canaux biliaires, nous avons dans un premier temps identifié de nouveaux marqueurs de développement biliaire, à savoir SOX9 et l'ostéopontine. A l'aide de ces marqueurs, nous proposons un nouveau modèle de tubulogenèse des canaux biliaires qui est caractérisée par la formation transitoire de structures ductales primitives à partir de la plaque ductale. Ces structures transitoires sont asymétriques, c'est-à-dire délimitées du côté portal par des cellules biliaires et du côté parenchymateux par des hépatoblastes. Leur maturation se fait par différenciation des hépatoblastes en cellules biliaires, conférant ainsi une symétrie radiaire aux canaux biliaires qui, à l'état mature, sont entièrement délimités par des cholangiocytes. Nous avons également découvert que deux membres de la famille des facteurs de transcription Sry-related HMG box (SOX), SOX4 et SOX9 sont exprimés dans les cellules biliaires dès le début du développement biliaire. Le rôle de ces deux gènes a été étudié principalement au moyen d'une approche expérimentale in vivo de perte-de-fonction, et nous montrons que SOX4 et SOX9 stimulent la différenciation et la morphogenèse des canaux biliaires. Ces données nous permettent de mieux comprendre les mécanismes transcriptionnels régulant la différenciation des hépatoblastes en cellules biliaires et offrent de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes qui peuvent mener aux malformations des voies biliaires chez l’Homme. (SBIM 3) -- UCL, 2011

The embryology of the human adrenal and the pathogenesis of the hypoplasia adrenal congenital are complex and not well known. We studied the histological and functional characteristics of the fetal human adrenal in normal fetuses aged 12 to 36 weeks development (WD) and presented three cases of congenital adrenal hypoplasia with pituitary abnormalities. In the human fetal adrenal cortex, only the cells of the definitive zone proliferate from the 12th WD. We observe the expression of an adherence protein (NCAM) and of two steroidogenesis enzymes (3β-HSD and P450 c21) in the definitive zone cells, attesting to the capacity of these cells to synthesize mineralocorticoids and/or cortisol. In the fetal zone, only P450 c21 immunoreactivity is detected. The adrenal medulla is formed by immature neuroblasts (CgA -, NCAM+) which migrate and proliferate from the periphery toward the center of the gland, where they differentiate in mature neuroblasts (CgA+). In the two cases of congenital adrenal hypoplasia of anencephalic type without DAX 1 and SF-1 mutation, the cause is probably from pituitary origin and related to absence of gonadotrope cells. In the third case of congenital adrenal hypoplasia, never described, combining a retard intrauterine development, a congenital adrenal hypoplasia, sexual ambiguity, pituitary abnormalities. The absence of mutation of known genes (DAX -1, SF -1, SRY, FGF9, SOX2, SOX3, SOX5 and SOX9) suggests the existence of new genes regulating early differentiation of the adrenal, the gonad and the pituitary., L’embryologie de la surrénale humaine et la pathogénie de l’hypoplasie congénitale des surrénales sont mal connues et complexes. L’une pouvant expliquer l’autre, nous présentons, à partir de 119 fœtus humains normaux de12 à 36 semaines de développement (SD), une étude cinétique histologique et moléculaire de la surrénale fœtale et nous décrivons 3 cas d’hypoplasie surrénalienne. Après un rappel des mécanismes moléculaires connus, régulant ensemble l’embryologie surrénalienne, gonadique et hypophysaire et ceux de l’hypoplasie surrénale congénitale, nous présentons nos résultats. Dans la corticosurrénale humaine fœtale normale, les cellules du cortex permanent prolifèrent et, dès la 12ème SD, expriment la NCAM, la 3β-HSD et la P450 c21. Elles ont la capacité de synthétiser des minéralocorticoïdes et/ou du cortisol. Les cellules du cortex fœtal ne prolifèrent pas et expriment ni la 3β-HSD, ni la NCAM. La médullosurrénale est formée par des neuroblastes immatures (CgA-, NCAM+) qui migrent et prolifèrent de la périphérie vers le centre de la glande, où ils se différencient en neuroblastes matures (CgA+). Dans les deux cas d’hypoplasie surrénale de type anencéphalique, avec absence de mutation de DAX-1 et de SF-1, la dysembryoplasie surrénalienne est probablement d’origine hypophysaire, par absence de cellules gonadotropes. Dans le 3ème cas, jamais décrit, associant un RCIU, une hypoplasie surrénalienne congénitale, une ambiguïté sexuelle, une absence de différenciation des cellules antéhypophysaires, l’absence de mutation de gènes connus (DAX-1, SF-1, SRY, FGF9, SOX2, SOX3, SOX5 et SOX9) suggère l’existence de nouveaux gènes régulant la différenciation précoce de ces trois glandes endocrines.

The embryology of the human adrenal and the pathogenesis of the hypoplasia adrenal congenital are complex and not well known. We studied the histological and functional characteristics of the fetal human adrenal in normal fetuses aged 12 to 36 weeks development (WD) and presented three cases of congenital adrenal hypoplasia with pituitary abnormalities. In the human fetal adrenal cortex, only the cells of the definitive zone proliferate from the 12th WD. We observe the expression of an adherence protein (NCAM) and of two steroidogenesis enzymes (3β-HSD and P450 c21) in the definitive zone cells, attesting to the capacity of these cells to synthesize mineralocorticoids and/or cortisol. In the fetal zone, only P450 c21 immunoreactivity is detected. The adrenal medulla is formed by immature neuroblasts (CgA -, NCAM+) which migrate and proliferate from the periphery toward the center of the gland, where they differentiate in mature neuroblasts (CgA+). In the two cases of congenital adrenal hypoplasia of anencephalic type without DAX 1 and SF-1 mutation, the cause is probably from pituitary origin and related to absence of gonadotrope cells. In the third case of congenital adrenal hypoplasia, never described, combining a retard intrauterine development, a congenital adrenal hypoplasia, sexual ambiguity, pituitary abnormalities. The absence of mutation of known genes (DAX -1, SF -1, SRY, FGF9, SOX2, SOX3, SOX5 and SOX9) suggests the existence of new genes regulating early differentiation of the adrenal, the gonad and the pituitary., L’embryologie de la surrénale humaine et la pathogénie de l’hypoplasie congénitale des surrénales sont mal connues et complexes. L’une pouvant expliquer l’autre, nous présentons, à partir de 119 fœtus humains normaux de12 à 36 semaines de développement (SD), une étude cinétique histologique et moléculaire de la surrénale fœtale et nous décrivons 3 cas d’hypoplasie surrénalienne. Après un rappel des mécanismes moléculaires connus, régulant ensemble l’embryologie surrénalienne, gonadique et hypophysaire et ceux de l’hypoplasie surrénale congénitale, nous présentons nos résultats. Dans la corticosurrénale humaine fœtale normale, les cellules du cortex permanent prolifèrent et, dès la 12ème SD, expriment la NCAM, la 3β-HSD et la P450 c21. Elles ont la capacité de synthétiser des minéralocorticoïdes et/ou du cortisol. Les cellules du cortex fœtal ne prolifèrent pas et expriment ni la 3β-HSD, ni la NCAM. La médullosurrénale est formée par des neuroblastes immatures (CgA-, NCAM+) qui migrent et prolifèrent de la périphérie vers le centre de la glande, où ils se différencient en neuroblastes matures (CgA+). Dans les deux cas d’hypoplasie surrénale de type anencéphalique, avec absence de mutation de DAX-1 et de SF-1, la dysembryoplasie surrénalienne est probablement d’origine hypophysaire, par absence de cellules gonadotropes. Dans le 3ème cas, jamais décrit, associant un RCIU, une hypoplasie surrénalienne congénitale, une ambiguïté sexuelle, une absence de différenciation des cellules antéhypophysaires, l’absence de mutation de gènes connus (DAX-1, SF-1, SRY, FGF9, SOX2, SOX3, SOX5 et SOX9) suggère l’existence de nouveaux gènes régulant la différenciation précoce de ces trois glandes endocrines.

Pure gondal dysgenesis is characterized by impuberism with a female phenotype without genital ambiguity. The aim of the study is to describe the diagnostic and therapeutic patterns as well as the clinical features.A retrospective study of 15 patients with pure gonadal dysgenesis (15 patients, 46 XX and two 46 XY). Clinical parameters, familial cases, serum gonadotropin levels, pelvic ultrasonography, endoscopic data, karyotype, analysis of SRY (sex determining Y chromosome) and therapeutic control and clinical course were recorded.Average age at diagnosis was 21+/-2.83 years. Primary amenorrhea was the most frequent reason for consultation. A familial case was found in five patients. The association of sensorineural deafness was noted in one patient, suggesting Perrault's syndrome. Serum gonadotropin levels were elevated. Celioscopic evaluation carried out for six patients confirmed the diagnosis. There was one case of uterine and vaginal aplasia association (Mayer-Rokytansky-Küster-Hauser syndrome). In one XY patient, SRY analysis was normal. Prophylactic gonadectomy was performed in both XY patients. Substitution therapy was initiated in 11 patients. Follow-up in 6 patients revealed development of secondary sexual characters.The clinical, biological and histological features of our patients presenting pure gonadal dysgenesis XX were in agreement with earlier reports in the literature. Familial cases suggest possible autosomal transmission. The lack of a mutation in XY patients suggests a post-transcription anomaly. Complete or parital dysgenesis can be identified by histological analysis of the gondads.Study of sex determining genes should provide new perspectives for earlier diagnosis and treatment of pure gondadal dysgenesis.

In goats, the PIS (polled intersex syndrome) mutation is responsible for the absence of horns in both males and females and sex-reversal affecting exclusively XX individuals. The mode of inheritance is dominant for the polled trait and recessive for sex-reversal. In XX PIS+ mutants, the expression of testis-specific genes is observed very precociously during gonad development. By positional cloning, we demonstrate that the PIS mutation is an 11.7-kb regulatory-deletion affecting the expression of two genes, PISRT1 and FOXL2 which could act synergistically to promote ovarian differentiation. The transcriptional extinction of these two genes leads, very early, to testis-formation in XX homozygous PIS+ mutants. According to their expression profiles and bibliographic data, we propose that FOXL2 may be an ovary-differentiating gene, and the non-coding RNA PISRT1, an anti-testis factor repressing SOX9, a key regulator of testis differentiation. Under this hypothesis, SRY, the testis-determining factor would inhibit these two genes in the gonads of XY males, to ensure testis differentiation., Chez la chèvre domestique, la mutation PIS (polled intersex syndrome) entraîne à la fois une absence de cornes dans les deux sexes, et une inversion sexuelle touchant exclusivement les individus XX. Le mode de transmission est dominant pour les cornes et récessif pour l’inversion sexuelle. Chez les mutants XX PIS+, l’expression de gènes, spécifiques du testicule est observée de façon très précoce durant le développement gonadique. Par clonage positionnel, nous avons démontré que la mutation PIS consiste en la délétion d’un élément d’ADN de 11,7 kilobases, élément régulateur affectant l’expression de deux gènes, PISRT1 et FOXL2, qui agiraient de façon synergique pour déterminer le sexe femelle et promouvoir la différenciation ovarienne. L’extinction transcriptionnelle de ces deux gènes conduit à la formation très précoce de testicules chez les femelles génétiques mutantes (XX PIS+). En accord avec le profil d’expression et les données de la littérature, nous proposons l’hypothèse selon laquelle FOXL2 serait un gèneclef de la différenciation ovarienne et que l’ARN non codant PISRT1 pourrait agir comme un facteur répresseur de SOX9, gène-clef de la cascade de détermination mâle. Dans cette hypothèse, SRY, le facteur de détermination testiculaire, inhiberait ces deux gènes dans les gonades XY, pour permettre la différenciation testiculaire., Vaiman Daniel. Mammifères, sexe, gènes et génome : les leçons du modèle de la chèvre intersexuée. In: Bulletin de l'Académie Vétérinaire de France tome 158 n°4, 2005. pp. 509-518.

Dicentric Y chromosomes are the most common Y structural abnormalities and their influence on gonadal and somatic development is extremely variable. Here, we report the third comprehensive review of the literature concerning dicentric Y chromosomes reported since 1994. We find 78 new cases for which molecular studies (PCR or FISH) have been widely applied to investigate SRY (68% of cases), GBY, ZFY, RFS4Y, GCY and different genes at AZF region. For dic(Yq), all cases (n = 20) were mosaic for 45,X and 4 of them were also mosaic for a 46,XY cell line. When breakpoints were available (15/20 cases), they were in Yp11. 50% of cases were phenotypic female and 20% phenotypic male while 20% of cases were reported with gonadal dysgenesis. Gonadal histology was defined in 8 cases but only in one case, gonadal tissu was genetically investigated because of gonadoblastoma. For dic(Yp) (n = 55), mosaicism concerned only 45,X cell line and was found in 50 cases while the remainder five cases were homogeneous. When breakpoints were available, it was at Yq11 in 50 cases and at Yq12 in two cases. 54% of cases were phenotypic female, 26% were phenotypic male and 18% were associated with genitalia ambiguous. SRY was analyzed in 33 cases, sequenced in 9 cases and was muted in only one case. Gonads were histologically explored in 34 cases and genetically investigated in 8 cases. Gonadoblastoma was found in only two cases. Through this review, it seems that phenotype-genotype correlations are still not possible and that homogeneous studies of dic(Y) in more patients using molecular tools for structural characterization of the rearranged Y chromosome and assessment of mosaicism in many organs are necessary to clarify the basis of the phenotypic heterogeneity of dicentric Y chromosomes and then to help phenotypic prediction of such chromosome rearrangement.

The De La Chapelle syndrome (XX male) is a peripheral hypogonadism concerning males with 46,XX karyotype. We conducted a retrospective study of 18 cases and report the main clinical biological and hormonal characteristics.Clinical features (weight, height, aspect of the external genital organs, body hair, gynecomastia), hormone levels (testosterone, gonadotrophin, baseline and stimulated prolactin estradiol), and results of a Barr test and karyotype were recorded in all patients in addition to search for the SRY gene (in 8 of the 18 patients). Findings were compared with a matched male population and a Klinefelter syndrome population.Microrchidia was found in almost all the patients while the penis had a normal size. Signs of hypoandrogenism were frequent and gynecomastia was present in half the cases. De La Chapelle patients differed from Klinefelter patients by the absence of dysmorphism.Patients with De La Chapelle syndrome diagnosed around the age of 20 years do not have borderline disorders associating genitalia anomalies or sexual ambiguity. The majority of the patients bear the testis determining SRY gene on one of the X chromosomes, providing the rational explanation of the male phenotype, but 20% of the XX males doe not have this gene. The role of certain key genes that could be implicated in abnormal sexual differentiation is known, but the complexity and heterogeneous nature of this syndrome leaves many questions unanswered. Therapy is based on androgen replacement therapy given at an early stage.

National audience; Chez les Mammifères, la différenciation sexuelle résulte d’une cascade complexe dont le premier acteur est le gène SRY, porté par le chromosome Y, qui masculinise la gonade indifférenciée. Cependant, certains individus, en l’absence de SRY, présentent un développement testiculaire et une réversion du sexe. Chez la chèvre, par exemple, la réversion du sexe d’individus XX en l’absence du gène SRY ou d’autres séquences du chromosome Y est étroitement liée à l’absence de corne (mutation motte) puisqu’aucun recombinant n’a jamais été observé. Ce syndrome, nommé PIS pour Polled Intersex Syndrome, est causé par des mutations dans un ou deux gènes autosomiques que nous avons localisés dans un premier temps à proximité de deux marqueurs microsatellites d’origine bovine sur le chromosome 1 caprin. Les cartes génétique, cytogénétique et physique de la région ont ensuite été construites à l’aide, d’une part, de banques d’ADN issues de chromosome 1 trié, des bandes 1q42, 1q43 et 1q44 microdisséquées et de grands fragments (BAC) et, d’autre part, de la cartographie comparée avec les gènes ou EST (expressed sequence tags) localisés dans la région humaine homologue. Ces différentes approches ont permis de localiser le gène PIS au sein d’un contig de 1,5 Mb, dans une région de 100 kb autour d’un marqueur microsatellite.

The XX males represent a proportion of 1/25 of all patients suffering of the Klinefelter syndrome. From a clinical and endocrinological point of view, they exhibit a hypogonadotropic hypogonadism. Isolated cases are rare and familial forms are exceptional. The XX males may be divided in 3 subgroups: 46, XX males with the SRY gene; 46, XX males without the SRY gene and XX/XY mosaics.