Discipline, spécialité : SCIENCES DU VIVANT Bio-informatique et Génomique

Titre FR: Criblage fonctionnel des variants germinaux régulateurs dans la leucémie lymphoïde chronique : implications pronostiques et thérapeutiques

Titre EN: Functional screening of germline regulatory variants in Chronic Lymphocytic Leukemia : implications for prognosis and immunotherapy

Date et heure de soutenance : 20 novembre 2026 à 14h00

Lieu de soutenance : salle : HEXAGONE

Adresse : HEXAGONE - Campus de Luminy, 172 Av. de Luminy, 13009 Marseille

Composition du jury

Pascale PAUL - TAGC - Directeur de thèse

Jérome MOREAUX  - praticien hospitalier IGH - Institut de Génétique Humaine, Université de Montpellier - Rapporteur 

Sophie PERON - CRIBL - Contrôle de la Réponse Immune B et lymphoproliférations, Université de Limoges - Rapporteur 

Marion ESPELI - MI2 - Inflammation, Microbiome, Immunosurveillance, Université Paris Cité - Examinateur 

Benoit FAVIER - IDMIT - Immunological Diseases, Microbiology and Innovative Therapies, Université Paris Saclay - Examinateur

Régis COSTELLO - praticien hospitalier TAGC - Examinateur

Salvatore SPICUGLIA - TAGC -  Président

Résumé 

La leucemie lymphoïde chronique (LLC) est une hemopathie maligne B caracterisee par une forte variabilite interindividuelle de la susceptibilite a la maladie et de son evolution clinique. Les etudes d’association pangenomique (GWAS) ont identifie de nombreux variants germinaux associes au risque de LLC. Cependant, la majorite de ces variants etant localises dans des regions non codantes, leur role fonctionnel reste mal compris. Cette these etudie les effets de variants germinaux non codants impliques dans la regulation de genes de la reponse immunitaire, depuis des etudes ciblees dans le paludisme jusqu’a une caracterisation fonctionnelle systematique dans la LLC. Dans le paludisme, l’etude du locus FCGR a identifie des variants regulateurs associes a la susceptibilite a l’infection et aux reponses humorales antipaludiques. L’etude de LILRB1 a egalement permis d’identifier rs7246537 comme un variant regulateur fonctionnel associe a une protection face aux formes cliniques et cerebrales du paludisme. Ces travaux ont fourni un cadre pour etudier plus largement l’impact des variants regulateurs germinaux sur les reponses immunitaires et la susceptibilite aux maladies. Dans la LLC, des variants regulateurs candidats ont ete selectionnes en integrant des donnees genetiques et genomiques fonctionnelles, puis etudies par STARR-seq allele-specifique dans deux lignees cellulaires de LLC. Parmi 5 420 variants testes, 247 modifiaient significativement l’activite de regions enhancers ciblant des genes tels que les HLA de classe II, MS4A1 (CD20), BCL2, FCGR2B et d’autres genes impliques dans la fonction des lymphocytes B et la regulation immunitaire. L’inte gration avec des analyses de QTL realisees dans des echantillons primaires de patients atteints de LLC a revele des effets regulateurs de pendants au gene cible. Au locus HLA de classe II, le variant rs9271176, associe au risque de LLC, est associe a une augmentation de l’expression de HLA-DRB1, mais a une diminution de celle de HLA-DQA1, HLA-DQB1 et HLA-DRB5, revelant un effet regulateur pleiotrope au sein de cette region. Le variant rs9271171, en fort desequilibre de liaison, presentait egalement un effet re gulateur suggerant que plusieurs variants pourraient contribuer au signal fonctionnel de ce locus. Des regions regulatrices impactant l’expression de HLA-DRB1, MS4A1 et BCL2 ont ensuite ete caracterisees par des tests de genes rapporteurs et par CRISPRi, apportant des elements fonctionnels complementaires. Au locus FCGR2B, plusieurs variants presentaient egalement un effet regulateur, suggerant un role potentiel de ces variants germinaux dans la modulation de l’expression de FcγRIIb. Des analyses cliniques ont identifie plusieurs associations nominales avec le delai avant le premier traitement et la survie globale, mais aucune n’est restee significative apres correction pour tests multiples. Dans son ensemble, cette these montre que des variants germinaux non codants peuvent contribuer a la susceptibilite aux maladies et a leur heterogeneite clinique en modulant l’expression de genes implique s dans l’immunite et la biologie des lymphocytes B. Elle souligne plus largement l’interet d’integrer les approches ge ne tiques, fonctionnelles et d’expression pour caracteriser des mecanismes regulateurs susceptibles d’influencer le developpement et l’evolution des cancers, ainsi que la reponse aux traitements, avec des implications potentielles dans d’autres contextes infectieux et auto-immuns. 

Mots cles : ge nomique, cancer, immunothe rapie, variants ge ne tiques, e pige ne tiques, he mopathies malignes 

Abstract 

Chronic Lymphocytic Leukemia (CLL) is a common B-cell malignancy characterized by substantial interindividual variability in disease susceptibility and clinical outcome. Genome-wide association studies (GWAS) have identified numerous germline variants associated with CLL risk, most of which are located in non coding regions, yet their functional contribution to disease biology remains incompletely understood. This thesis investigates the effects of non-coding germline regulatory variants affecting immune-related genes, progressing from candidate-based studies in malaria to a broader, systematic functional characterization in CLL. In malaria, studies of the FCGR locus identified regulatory variants associated with susceptibility to infection and antimalarial humoral immune responses, while investigation of LILRB1 identified rs7246537 as a functional regulatory variant associated with reduced risk of clinical and cerebral malaria. These studies provided a framework for investigating how inherited regulatory variation can influence immune responses and disease susceptibility. In CLL, candidate variants were prioritized by integrating genetic and functional genomic data and systematically evaluated using allele-specific STARR-seq in two CLL cell lines. Among 5,420 variants tested, 247 showed significant regulatory effects on enhancer activity. These included variants affecting regulatory regions of HLA class II genes, MS4A1 (CD20), BCL2, FCGR2B, and other genes involved in B-cell biology and immune regulation. Integration with QTL data from primary CLL samples revealed gene-dependent effects of regulatory variation on gene expression. At the HLA class II locus, the CLL risk-associated variant rs9271176 was associated with increased HLA-DRB1 expression but decreased HLA-DQA1, HLA-DQB1 and HLA-DRB5 expression, demonstrating a pleiotropic regulatory effect across HLA-DQ and HLA-DR genes. The linked variant rs9271171 also displayed allele-dependent regulatory activity, suggesting that multiple variants may contribute to the functional signal at this highly polymorphic locus. Selected regulatory regions were subsequently investigated using luciferase reporter assays and CRISPR interference (CRISPRi), including regions affecting HLA-DRB1, MS4A1 and BCL2. These complementary approaches provided functional evidence for regulatory effects and highlighted the dependence of variant activity on genomic and cellular context. At the FCGR2B locus, several variants also displayed allele-specific regulatory activity, identifying inherited regulatory variation as a potential mechanism influencing FcγRIIb expression. Clinical analyses identified nominal associations with time to first treatment and overall survival; however, none remained significant after correction for multiple testing. Overall, this thesis shows that non-coding germline variants can contribute to disease susceptibility and clinical heterogeneity by modulating the expression of genes involved in immunity and B-cell biology. More broadly, it highlights the value of integrating genetic, functional and gene expression approaches to characterize regulatory mechanisms that may influence cancer development and progression, as well as treatment response, with potential implications for other infectious and autoimmune contexts. 

Keywords : genomics, cancer, immunotherapy, genetic variants, epigenetics, hematological malignancies