Techniques statistiques pour la détection de gènes à effets quantitatifs

Statistical techniques for the detection of genes with quantitative effect on traits

• Auteur / Autrice : Charles-Elie Rabier
• Direction : Jean-Marc Azaïs, Jean-Michel Elsen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques. Statistiques
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Statistique

Génome

Mots clés libres

Modèle de mélange

Processus de Chi-Deux

Processus Gaussien

Modèles statistiques à paramètres de nuisance

Test de rapport de vraisemblance

Monte-Carlo Quasi Monte-Carlo

Statistique génétique

Détection de Quantitative Trait Loci

Résumé

Devant l'afflux d'informations moléculaires, la statistique est un outil indispensable à l'analyse des données issues du génome. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail est d'étudier et de proposer des techniques statistiques propres à la détection et à la localisation de loci responsables de la variation d'un caractère quantitatif (Quantitative Trait Loci : QTL). Une première partie est consacrée au selective genotyping (dispositif permettant de réduire les coûts dus au génotypage) et une deuxième partie au génome scan (technique permettant de détecter les QTL en scannant le génome). Dans la première partie, en utilisant des arguments de contiguïté et des calculs d'efficacité on prouve qu'il n'y a aucun gain de puissance à considérer les phénotypes non-extrêmes dans l'analyse statistique, dans le cadre d'un backcross, mais aussi dans un contexte plus général. Si on souhaite génotyper uniquement un pourcentage donné de la population, on montre qu'on doit génotyper le même pourcentage d'individus aux deux extrêmes de la population. On obtient les mêmes conclusions pour un selective genotyping en présence de deux caractères corrélés. Dans le cadre du génome scan, utilisant les lemmes de Le Cam, on présente des résultats asymptotiques sur la distribution du processus de détection sous l'hypothèse nulle d'absence de QTL, sous l'alternative où il existe un seul QTL sur le chromosome et sous l'alternative générale où plusieurs QTL sont présents sur le chromosome. On propose également quelques méthodes adaptées à la carte génétique et permettant d'obtenir le quantile du supremum du processus de détection, indispensable dans la prise de décision. Enfin, on prouve qu'il s'avère inutile d'effectuer des tests sur l'ensemble du chromosome, mais que l'on doit au contraire considérer uniquement quelques positions bien précises.

This works aims at studying and proposing statistical techniques dedicated to the detec-tion and the localization of loci responsible for the variation of a quantitative character(Quantitative Trait Loci : QTL). A first part is devoted to selective genotyping (a processallowing to reduce genotyping costs) and the second part to the genome scan (a techniqueallowing to detect QTL when scanning the genome). In the first part, using contiguity ar-guments and efficiency calculations, it is proved that there is no power benefit to considernon extreme phenotypes in the statistical analysis not only in the frame of a backcross,but also in a more general context. When only a given percentage of the populationhas to be genotyped, it is shown that the method is optimal when genotyping the samepercentage of individuals at the two extrema of the population. The same conclusionshold for a selective genotyping with two correlated characters. As far as genome scan isconcerned, using Le Cam’s lemmas, asymptotic results are given on the distribution ofthe detecting process under the null hypothesis of absence of QTL on the chromosome,under the alternative that there is only one QTL and under the general alternative whereseveral QTL are present on the chromosome. These results have been established for po-pulations structured in families of sires. Methods suited to the genetic map are proposedin order to calculate thresholds for the supremum of the process, required for decisionaids. Finally it is shown that testing the whole chromosome is not relevant, only somevery precise positions need to be tested.