Thèse Évaluation de la Résistance à l'Électroporation Induite par la Fibrose à l'Aide d'Organoïdes Tumoraux Hépatiques Riches en Matrice Extracellulaire H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : IPBS - Institut de Pharmacologie et Biologie Structurale Direction de la thèse : Muriel GOLZIO ORCID 0000000274703708 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 L'électroporation irréversible (IRE) est une modalité clinique émergente utilisée pour l'ablation de tumeurs hépatiques situées à proximité de structures critiques (veine portale et hépatique, voies biliaires), non éligibles à la résection chirurgicale ou aux techniques d'ablation thermique. Malgré son efficacité, les taux de récidive restent élevés chez les patients atteints de cirrhose avancée. Environ 80 % des carcinomes hépatocellulaires se développent dans des foies fibrosés, dont la matrice extracellulaire (MEC) dense - caractérisée par une accumulation de collagène, une contrainte mécanique accrue et une conductivité hétérogène - peut perturber la propagation du champ électrique. Nous émettons l'hypothèse que la MEC crée des zones « protégées », conduisant à une électroporation hétérogène et une ablation incomplète ce qui expliquerait certains des échecs thérapeutiques.
Ce projet doctoral vise à élucider les interactions entre l'IRE et la MEC fibrotique et leurs répercussions sur la croissance de cellules cancéreuses. Nous développerons des organoïdes hépatiques présentant des niveaux de fibrose contrôlés et caractériserons leurs propriétés structurelles et biologiques avant et après IRE. Les objectifs sont de : (1) générer des organoïdes avec une fibrose spatialement définie, reflétant les gradients observés en clinique ; (2) caractériser l'architecture et les propriétés mécaniques de la MEC à l'aide de techniques de microscopie avancées ; (3) quantifier spatialement l'efficacité de l'IRE selon l'état et l'organisation de la matrice extracellulaire, incluant la perméabilisation membranaire, les voies de mort cellulaire et les régions de survie [5].
Les organoïdes seront dérivés de lignées cellulaires commerciales : HepaRG (modèle de cellules hépatiques non tumorales), Huh-7 (cellules de carcinome hépatocellulaire) et LX-2 (lignée immortalisée de cellules stellaires hépatiques capables de se différencier en phénotype fibrogénique et de sécréter des protéines de la MEC, notamment des collagènes fibrillaires). Tandis que HepaRG et Huh-7 modélisent respectivement le foie sain et tumoral, les cellules LX-2 constitueront le compartiment fibrogénique favorisant le dépôt d'une MEC riche en collagène.
Nous distinguerons les dommages électriques immédiats et à long terme sur les cellules (e.g. viabilité, prolifération, collapse métabolique après traitement) [5]. De manière complémentaire, nous quantifierons aussi les effets de l'IRE sur l'architecture du collagène (densité, orientation, continuité, fragmentation des fibres), afin d'identifier les phénomènes de désassemblage ou de réalignement induits par les impulsions électriques. L'analyse comparative des effets de l'IRE dans les zones pauvres ou riches en MEC permettra de déterminer dans quelle mesure la matrice extracellulaire confère une protection électrique aux cellules, et d'évaluer si les modifications de la matrice induites par les impulsions influencent l'efficacité du traitement par électroporation.
Ces travaux fourniront un cadre mécanistique et prédictif pour comprendre et optimiser les protocoles d'électroporation dans les tumeurs fibrosées. L'électroporation irréversible (IRE) [1] est une technique d'ablation non thermique utilisée pour traiter certaines tumeurs hépatiques localisées à proximité de structures vasculaires ou biliaires sensibles [2]. Malgré des résultats cliniques encourageants, des récidives persistent, en particulier dans les foies fibrosés ou cirrhotiques où se développent la majorité des carcinomes hépatocellulaires [3]. Dans ces tissus pathologiques, la matrice extracellulaire, riche en collagène et profondément remodelée, modifie les propriétés mécaniques et électriques du microenvironnement tumoral. Elle pourrait ainsi perturber la distribution du champ électrique et être à l'origine des zones insuffisamment traitées, limitant ainsi l'efficacité de l'IRE [4]. Mieux comprendre l'interaction entre fibrose et électroporation constitue donc un enjeu majeur pour optimiser cette approche thérapeutique. Objectif général : Comprendre comment la matrice extracellulaire, dans un contexte de fibrose tumorale, influence la distribution du champ électrique et module la réponse cellulaire, afin de mieux prédire et optimiser l'efficacité de l'électroporation irréversible dans les tissus fibrosés.
Objectifs spécifiques :1) Déterminer dans quelle mesure des gradients de fibrose spatialement organisés modifient la distribution du champ électrique et la réponse à l'IRE dans des organoïdes hépatiques.2) Identifier les caractéristiques structurales et mécaniques de la matrice extracellulaire associées à une moindre sensibilité ou à une résistance locale à l'IRE.
3) Établir les relations entre organisation de la MEC et réponses biologiques post-IRE, incluant la perméabilisation membranaire, les voies de mort cellulaire et les profils spatiaux de survie tumorale.

Différents types d'organoïdes seront générés à partir des cellules commerciales (HepaRG, HepaRG + LX-2, Huh-7, Huh-7 + LX-2), les conditions de culture cellulaire (e.g. ajout du TGF-1, acide ascorbique, durée de culture) et la proportion de LX-2 permettant de contrôler spatialement le niveau de fibrose. Les propriétés structurales (organisation, densité, désorganisation potentielle de la MEC) seront évaluées par microscopie de génération de seconde harmonique, et les propriétés mécaniques par microscopie à force atomique, et élastographie ultrasonore par ondes de cisaillement, afin d'identifier les architectures les plus représentatives des gradients de fibrose observés cliniquement.
Le protocole d'IRE (80 impulsions haute tension, jusqu'à 2500 V/cm, durée de 100 µs) sera appliqué à l'aide d'un générateur clinique commercial et des électrodes en inox à plaques parallèles. Une microscopie de fluorescence permettra de suivre les effets de l'IRE sur les cellules cancéreuses (viabilité, prolifération, perméabilité membranaire, modes de mort cellulaire) de façon longitudinale. La viabilité et la croissance, la mort cellulaire (internalisation de l'iodure de propidium) et le devenir cellulaire (apoptose, survie) seront corrélés à leur localisation au sein des organoïdes (périphérie, centre, proximité des zones riches en collagène).

Candidat(e) titulaire d'un Master 2 en biologie, biotechnologies, biophysique ou discipline connexe, avec un excellent niveau académique et un fort intérêt pour la recherche biomédicale. Des compétences en culture cellulaire, microscopie, biologie cellulaire ou techniques expérimentales quantitatives seront particulièrement appréciées. Une expérience en électroporation constituera un atout, sans être indispensable. Une appétence pour les approches interdisciplinaires à l'interface entre biologie, physique et technologies médicales est attendue. Le/la candidat(e) devra faire preuve de rigueur scientifique, d'autonomie progressive, d'esprit d'initiative et de capacité d'analyse. De bonnes aptitudes rédactionnelles et communicationnelles en français et en anglais, ainsi qu'une capacité à travailler en équipe dans un environnement collaboratif national et international, seront également recherchées.