Thèse Etude des Effets Toxiques Combinés des Contaminants Alimentaires dans un Modèle Hépatique Multicellulaire de Sphéroïde Humain H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SEVAB - Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingenieries Laboratoire de recherche : TOXALIM - Laboratoire de Toxicologie Alimentaire Direction de la thèse : Marc AUDEBERT ORCID 0000000178986912 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 Il s'agit d'une thèse en toxicologie combinant les dernières avancées en culture cellulaire (modèle de sphéroïde 3D multicellulaire, traitement chronique) et les derniers développements techniques d'analyse d'image (analyse assistée par IA de fluorescences en imagerie confocale multi paramétrique). La thèse aura pour objectif de déterminer les effets toxiques de contaminants (seul et en mélange) sur un modèle cellulaire 3D permettant des avancées importantes dans la stratégie globale de toxicologie prédictive basée sur l'identification des mécanismes précis de toxicité des produits chimiques. L'unité INRAE Toxalim s'intéresse à la toxicologie des contaminants alimentaires et l'équipe d'accueil Génotoxicité et Signalisation (GS) s'intéresse en particulier à leurs potentiels génotoxique et cancérigène. Il est maintenant couramment admis que l'exposition aux composés chimiques seuls ne sauraient complètement expliquer l'augmentation importante du nombre de cas de cancer hépatiques observés ces dernières années. Les études épidémiologiques laissent à penser que le style de vie de chaque individu (régime alimentaire, environnement global) est également impliqué dans l'apparition du cancer.
Au sein de l'équipe GS nous avons pu mettre en place et valider un modèle de sphéroïde hépatique multicellulaire humain, intégrant cellules hépatiques, stellaires et immunitaires. Métaboliquement compétent, ce modèle 3D combiné à une analyse à haute résolution par microscopie confocale nous a permis d'évaluer simultanément, à l'échelle de la cellule unique, différents modes d'action hépato toxiques des produits chimiques. De plus ce modèle est compatible avec des traitements répétés sur le long terme. Le modèle 3D développé se révèle particulièrement adapté à l'étude de la toxicologie prédictive pour l'Homme, en cohérence avec les initiatives internationales pour la promotion du principe des 3R.
L'objectif du projet de thèse HepatoTox est d'étudier les effets toxiques de différents contaminants alimentaires dans un modèle hépatique humain en 3D mis en place au sein de l'équipe GS. Celui-ci permet de simuler un environnement sain ou au contraire mimer un régime alimentaire riche en graisse et/ou en sucre, ceux-ci étant soupçonnés d'être des facteurs aggravants dans le processus de cancérogenèse. Le projet vise donc à observer si des contaminants seuls peuvent induire différents effets toxiques délétères (cytotoxicité, inflammation, génotoxicité, stress oxydant, stéatose, fibrose) mais également si ces effets sont exacerbés dans un contexte hépatique physiologique altéré reflétant un régime alimentaire déséquilibré. Ces travaux seront réalisés avec des traitements répétés des modèles cellulaires afin de mimer au mieux la réalité de l'exposition chronique humaine.
Les objectifs de la thèse HepatoTox consistent à préciser les mécanismes d'action toxiques de contaminants alimentaires dans un système cellulaire 3D métaboliquement compétent (modèle multicellulaire sphéroïde 3D, expositions chroniques à de faibles doses). Nous mettrons en oeuvre lors de cette thèse plusieurs approches complémentaires : (i) Etude des effets toxiques (cytotoxicité, inflammation, génotoxicité, stress oxydant, stéatose et fibrose) des contaminants seuls sur le modèle cellulaire sphéroïde 3D « sain », (ii) Etude des mêmes effets toxiques sur le modèle multicellulaire cellulaire hépatique 3D « pathologique » riche en lipide et en sucre, (iii) Etude des effets combinés des contaminants sur le modèle hépatique « pathologique » et d'une possible interaction entre contaminants et « style » de vie, (iv) Etudier si les effets toxiques observés sont définitifs ou transitoires. Les étapes de la thèse seront les suivantes :
- Mise en place d'un protocole permettant d'étudier au mieux les différentes toxicités considérées (cytotoxicité, inflammation, génotoxicité, stress oxydant, stéatose, fibrose) dans le modèle cellulaire 3D. Différents biomarqueurs seront testés afin de valider les plus pertinents et reproductibles ainsi que de la faisabilité de les associés dans une même expérimentation.
- Optimisation de l'analyse HCA des sphéroïdes par l'utilisation d'intelligence artificielle.
- Etude des effets toxiques des contaminants seul, puis en mélange, sur le modèle hépatique 3D normal.
- Etude des effets toxiques des contaminants seul, puis en mélange, sur le modèle hépatique pathologique.
- Etude pour savoir si les effets toxiques observés sont définitifs ou transitoires. Mise en place de traitement chronique (traitement répété tous les jours) ainsi que l'effet d'une période de recouvrement après traitement (plusieurs jours sans traitement).
- Evaluation des effets toxiques par un approche de transcriptomiques non ciblée.
- Evaluation de l'apparition de mutations dans le modèle par une approche de séquençage en duplex.

M2 en biologie cellulaire et moléculaire; Culture de cellules 3D, rigueur, curiosité.