Modélisation des réarrangements V(D)J au niveau du locus TRA/TRD

par Maria-Ana Simonet

Thèse de doctorat en Modélisation des systèmes vivants

Sous la direction de Jacques Demongeot et de Evelyne Jouvin-Marche.

Soutenue en 2008

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

• Réarrangement génétique
• Lymphocytes T
• Modèles mathématiques

Résumé

Les lymphocytes T expriment à leur surface des récepteurs (TCR) composés de chaînes a~ ou y8, chargés de reconnaitre des peptides antigéniques. Une chaîne d'un TCRa donnée est le résultat de l'assemblage de gènes variable (V), jonction (J) et constant (C) sous le contrôle d'un mécanisme de recombinaison spécifique dénommé «recombinaison V(D)J ». De part le nombre important de gènes V et J dispersés sur plus de 1méga base et des segments V dupliqués chez la souris, il est quasiment impossible d'établir la diversité combinatoire VJ exacte et surtout leurs fréquences par les techniques actuelles de biologie moléculaire. Aussi pour appréhender ces questions, nous avons développé un modèle de simulation des ré arrangements des combinaisons VJ codant pour la chaine TCRa chez la souris. Le modèle implémenté est basé sur des fenêtres d'accessibilités flexibles, des vitesses d'ouverture variables et inclue aussi un temps de maturation entre deux ré arrangements. Il permet de rendre compte de la dynamique et de la variabilité de la chaine a en termes de répertoire (nombre et fréquence des combinaisons). Il propose que 2 à 3 réarrangements sont suffisant pour utiliser l'ensemble des segments J et permet aussi de donner un profil global de l'ensemble des combinaisons VJ. En parallèle, une analyse des réarrangements VJ a été réalisée chez l'homme. Cetteanalyse permet de visualiser les profils des combinaisons VJ expérimentaux et permettra de valider l'adaptation du modèle de simulation des réarrangements des chaines TCRa chez la souris aux chaines TCRa chez l'homme. Le modèle pourra servir d'outils pour analyser les variations entre répertoire sain et répertoire altéré ou modifié dans le cas de pathologies.

Titre traduit

Modelling of the TRA/TRD locus V(D)J rearrangements

Résumé

T lymphocytes express at their surface an antigen receptor composed by a~ or y8 chains. A TCRa chains are encoded by a variable (V), ajoining (J) and a constant (C) segments which are under the of the control of a specific recombination mechanism called "V(D)J recombination". The VJ combinatorial diversity is unknown and the current state of molecular technology does not allow us to perform an analysis of aIl putative VJ combination or to estimate the frequencies of the functional VJ in mice. To overcome this difficulty we defined a mathematical model fitting experimental data. This model gives new insights on the mIes controlling the use of the V and the J genes and provides a dynamic ca1culation of the VJ combinations. The model proposes an accessibility of the TRAlTRD locus by sûccessive windows of different sizes and with different speed of progression. Furthermore, a possibility of successive secondary rearrangements was introduced. Ln parallel, an experimental analysis of the VJ combination has been performed in humans. From this analysis, the VJ combination profiles are ca1culated and used to validate our simulation program. Ln the future, the model may be use to analysis the variations between sound or altered repertoire.