Abstract European genetic ancestry originates from three main ancestral populations - Western hunter-gatherers, early European farmers and Yamnaya Eurasian herders - whose edges geographically met in present-day France. Despite its central role to our understanding of how the ancestral populations interacted and gave rise to modern population structure, the population history of France has remained largely understudied. Here, we analysed the high-coverage whole-genome sequences and genome-wide genotype profiles of respectively 856 and 3,234 present-day individuals from the northern half of France, and merged them with publicly available present-day and ancient Europe-wide genotype datasets. We also explored, for the first time, the whole-genome sequences of six mediaeval individuals (300-1100 CE) from Western France to gain insights into the genetic impact of what is commonly known as the Migration Period in Europe. We found extensive fine-scale population structure across Brittany and the downstream Loire basin, emphasising the need for investigating local populations to better understand the distribution of rare and putatively deleterious variants across space. Overall, we observed an increased population differentiation between the northern and southern sides of the river Loire, which are characterised by different proportions of steppe vs. Neolithic-related ancestry. Samples from Western Brittany carry the largest levels of steppe ancestry and show high levels of allele sharing with individuals associated with the Bell Beaker complex, levels that are only comparable with those found in populations lying on the northwestern edges of Europe. Together, our results imply that present-day individuals from Western Brittany retain substantial legacy of the genetic changes that occurred in Northwestern Europe following the arrival of the Bell Beaker people c. 2500 BCE. Such genetic legacy may explain the sharing of disease-related alleles with other present-day populations from Western Britain and Ireland.

Abstract Assortative mating for a given phenotype is the phenomenon by which mates select each other based on their phenotypic similarity. Other phenomena can create positive correlation between the parents’ and the offspring’s environment: vertical cultural transmission, or dynastic effects. When these phenomena occur together, they induce a gene-environment correlation at the population scale. It will impact genetic measures of associations such as SNP effect size and SNP-heritability. In this paper, we provide a complete mathematical modeling of this phenomenon, in the classical framework of the polygenic additive model. We then derive its consequences on typical genetic epidemiology study designs. We validate our calculations through simple forward-time simulations.

Elevated blood pressure is a major risk factor for cardiovascular disease and has a substantial genetic contribution. Genetic variation influencing blood pressure has the potential to identify new pharmacological targets for the treatment of hypertension. To discover additional novel blood pressure loci, we used 1000 Genomes Project-based imputation in 150,134 European ancestry individuals and sought significant evidence for independent replication in a further 228,245 individuals. We report 6 new signals of association in or near HSPB7, TNXB, LRP12, LOC283335, SEPT9 and AKT2, and provide new replication evidence for a further 2 signals in EBF2 and NFKBIA. Combining large whole-blood gene expression resources totaling 12,607 individuals, we investigated all novel and previously reported signals and identified 48 genes with evidence for involvement in BP regulation that are significant in multiple resources. Three novel kidney-specific signals were also detected. These robustly implicated genes may provide new leads for therapeutic innovation.

The demographical history of France remains largely understudied despite its central role toward understanding modern population structure across Western Europe. Here, by exploring publicly available Europe-wide genotype datasets together with the genomes of 3234 present-day and six newly sequenced medieval individuals from Northern France, we found extensive fine-scale population structure across Brittany and the downstream Loire basin and increased population differentiation between the northern and southern sides of the river Loire, associated with higher proportions of steppe vs. Neolithic-related ancestry. We also found increased allele sharing between individuals from Western Brittany and those associated with the Bell Beaker complex. Our results emphasise the need for investigating local populations to better understand the distribution of rare (putatively deleterious) variants across space and the importance of common genetic legacy in understanding the sharing of disease-related alleles between Brittany and people from western Britain and Ireland.

The study of the genetic structure of different countries within Europe has provided significant insights into their demographic history and their actual stratification. Although France occupies a particular location at the end of the European peninsula and at the crossroads of migration routes, few population genetic studies have been conducted so far with genome-wide data. In this study, we analyzed SNP-chip genetic data from 2 184 individuals born in France who were enrolled in two independent population cohorts. Using FineStructure, six different genetic clusters of individuals were found that were very consistent between the two cohorts. These clusters match extremely well the geography and overlap with historical and linguistic divisions of France. By modeling the relationship between genetics and geography using EEMS software, we were able to detect gene flow barriers that are similar in the two cohorts and corresponds to major French rivers or mountains. Estimations of effective population sizes using IBDNe program also revealed very similar patterns in both cohorts with a rapid increase of effective population sizes over the last 150 generations similar to what was observed in other European countries. A marked bottleneck is also consistently seen in the two datasets starting in the fourteenth century when the Black Death raged in Europe. In conclusion, by performing the first exhaustive study of the genetic structure of France, we fill a gap in the genetic studies in Europe that would be useful to medical geneticists but also historians and archeologists.