Rôle de l'ATP2B4 dans le paludisme humain : recherche de variants génétiques fonctionnels associés au paludisme

Role of ATP2B4 and human malaria : looking for functional genetic variants associated with malaria

• Auteur / Autrice : Samia Nisar
• Direction : Pascal Rihet, Sandrine Marquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génomique et Bioinformatique
• Date : Soutenance le 11/09/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Théories et approches de la complexité génomique (TAGC) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Nguyen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Flori
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anavaj Sakuntabai, Richard Redon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Teneur en calcium

Membrane cellulaire

Luciferases

Étude d'association pangénomique

Paludisme

Mots clés libres

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Résumé

GWAS pour le paludisme grave identifié 30 variantes génétiques situées dans régions non codantes, avec seulement quelques associations répliquées dans des populations indépendantes. Dans cette étude, nous avons cherché à identifier les variantes génétiques potentielles situées dans ces loci et à démontrer leur activité fonctionnelle. Nous avons systématiquement étudié l'effet régulateur des SNP en déséquilibre liaison avec les tagSNPs associés au paludisme sévère dans plusieurs populations. L'annotation et priorisation ont conduit à l'identification d'une région régulatrice contenant 5 SNP ATP2B4 en déséquilibre liaison avec le tagSNP. Nous confirmé l'association de rs10900585 et trouvé des associations significatives de paludisme sévère avec nos candidats dans population sénégalaise. Nous montré que cette région avait à la fois une activité promoteur et un activateur et que l'individu et combinaison de SNP avaient un effet en utilisant des dosages de luciférase. En outre, la délétion médiée par CRISPR / Cas9 de cette région a diminué le transcrit ATP2B4 et les niveaux de protéines et a augmenté la concentration intracellulaire de Ca2+ dans les cellules K562. Ensemble, nos données montrent les variantes génétiques associées au paludisme grave modifient l'activité d'un promoteur avec une fonction d'activateur. Nous montré que cet amplificateur contrôle l'expression de l'ATP2B4 qui code l'ATPase 4 (PMCA4) transportant le calcium dans la membrane plasmique, qui est la principale pompe à calcium des globules rouges. La modification de l'activité de cet Epromoter affecte le risque de paludisme sévère probablement par l'effet de la concentration de calcium sur la parasitémie.

Genome-wide association studies (GWAS) for severe malaria have identified 30 genetic variants mostly located in non-coding regions, with only few associations replicated in independent populations. In this study, we aimed at identifying potential causal genetic variants located in these loci and demonstrate their functional activity. We systematically investigated the regulatory effect of the SNPs in linkage disequilibrium with the tagSNPs associated with severe malaria in several populations. Annotating and prioritizing genetic variants led to the identification of a regulatory region containing 5 ATP2B4 SNPs in linkage disequilibrium with the tagSNP rs10900585. We confirmed the association of rs10900585 and also found significant associations of severe malaria with our candidate SNPs (rs11240734, rs1541252, rs1541253, rs1541254, and rs1541255) in a Senegalese population. Then, we showed that this region had both a promoter and an enhancer activity and that both individual SNPs and the combination of SNPs had an effect using luciferase reporter assays. In addition, CRISPR/Cas9-mediated deletion of this region decreased ATP2B4 transcript and protein levels and increased Ca2+ intracellular concentration in K562 cell line. Taken together, our data show that severe malaria associated genetic variants alters the activity of a promoter with enhancer function. We showed that this enhancer controls the expression of ATP2B4 that encodes plasma membrane calcium-transporting ATPase 4 (PMCA4), which is the major calcium pump on red blood cells. Altering the activity of this Epromoter affects the risk of severe malaria probably through calcium concentration effect on parasitaemia.