Thèse Développement d'Un Panel de Tests Biologiques Fonctionnels du Gène Lrp5 Afin d'Aider au Diagnostic Génétique des Ostéoporoses Héréditaires Précoces Eoo à Partir de Cellules Sanguines du Pati H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : INFINITY - Institut Toulousain des Maladies Infectieuses et Inflammatoires Direction de la thèse : Isabelle GENNERO ORCID 0000000285727852 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-12-01T23:59:59 La signalisation Wnt canonique via le récepteur LRP5 est un régulateur clé du métabolisme osseux, impliqué dans la croissance et le remodelage. Des variants pathogènes de LRP5, établis sur des données clinico-biologiques, sont responsables de fragilités osseuses héréditaires rares, caractérisées par une ostéoporose précoce (early onset osteoporosis, EOO) avec risque fracturaire élevé.

Le développement du séquençage haut débit a considérablement accru le génotypage clinique, mais aussi le nombre de variants de signification incertaine (VUS), dont la pathogénicité reste indéterminée. Le gène LRP5 est particulièrement concerné. Le développement d'outils fonctionnels permettant d'évaluer directement l'impact de ces variants dans les cellules de patients EOO constitue donc un enjeu majeur pour l'aide au diagnostic génétique et le dépistage des porteurs de variants pathogènes.

Face à la difficulté d'accès aux cellules osseuses, notre équipe a développé une approche innovante basée sur les cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC), permettant une évaluation fonctionnelle accessible et reproductible. Des modèles validés chez des contrôles sains (C) ont montré une réponse reproductible au ligand Wnt3a, mesurable via l'expression de biomarqueurs transcriptionnels spécifiques (IL6, BCL2, CXCL2...).

L'objectif principal est de valider et d'optimiser un panel (Panel-EOOs) de biomarqueurs sanguins reflétant la fonctionnalité du récepteur LRP5, afin d'identifier les patients EOO présentant un hypofonctionnement de cette voie. L'objectif secondaire est d'explorer les mécanismes intracellulaires de la signalisation LRP5, encore peu décrits dans les PBMC.

Le projet s'articule en trois étapes.
1- Une analyse transcriptomique de la réponse à Wnt3a chez des contrôles (C, n=10-15) et des patients (P, n=6-10) associée à une analyse protéomique sur les mêmes cohortes afin de constituer un panel combiné ARN/protéines. L'intégration multiomique, via des outils bioinformatiques, permettra d'identifier les biomarqueurs les plus robustes. En parallèle, des analyses d'enrichissement fonctionnel préciseront les voies intracellulaires et mécanismes associés à l'activation de LRP5.

2- Les biomarqueurs sélectionnés seront validés quantitativement (P, n=6-10 ; C, n=10-15), aux niveaux transcriptomique et protéique. Cette étape permettra de sélectionner les marqueurs les plus discriminants, d'évaluer leurs performances et de définir le panel final avec des seuils décisionnels. Les voies de signalisation identifiées seront également confirmées par des approches ciblées (marqueurs ARN/protéiques, inhibition de la voie Wnt/LRP5).

3- Le Panel-EOOs final sera testé chez des patients porteurs de VUS (n=6-10) et chez des patients EOO sans anomalie identifiée sur LRP5 (EOO(-), n=10-15). Cette étape évaluera la fréquence et l'intensité de la réponse fonctionnelle dans ces groupes, dans une perspective d'aide à l'interprétation génétique et à l'orientation diagnostique.

Ce projet repose sur une expertise reconnue en génétique osseuse, ostéo-immunologie et biologie cellulaire, ainsi que sur des collaborations cliniques et technologiques solides. Il vise à transformer une approche de recherche en un outil diagnostique innovant, directement applicable à la prise en charge des maladies osseuses rares.

Les fragilités osseuses héréditaires (FOsH) constituent un ensemble de maladies génétiques rares caractérisées par une fragilité osseuse, une diminution de la masse osseuse et un risque accru de fractures précoces. Parmi les mécanismes impliqués, la voie de signalisation Wnt/LRP5 occupe une place centrale dans la régulation de la formation osseuse. Des anomalies touchant cette voie sont associées à des formes d'ostéoporose héréditaire précoce (early-onset osteoporosis, EOO), notamment chez les patients porteurs de variants pathogènes du gène LRP5.
Le développement du séquençage à haut débit a considérablement amélioré l'identification des anomalies génétiques impliquées dans ces pathologies. Toutefois, cette avancée s'accompagne d'une augmentation importante du nombre de variants de signification incertaine (VUS), dont l'impact fonctionnel reste difficile à interpréter en l'absence de données biologiques adaptées. Cette problématique est particulièrement marquée pour le gène LRP5, pour lequel de nombreux variants demeurent non classés.
À ce jour, il n'existe pas d'outil simple, reproductible et accessible permettant d'évaluer directement la fonctionnalité de la voie LRP5 chez les patients. Les modèles cellulaires actuellement disponibles présentent des limites importantes, notamment en raison de la difficulté d'accès aux cellules osseuses humaines. Dans ce contexte, notre projet propose une approche innovante reposant sur l'utilisation des cellules immunitaires circulantes (PBMC), qui expriment également le récepteur LRP5.
Le projet vise à étudier la réponse des PBMC à une stimulation par Wnt3A afin d'identifier une signature moléculaire reflétant l'activité fonctionnelle de la voie Wnt/LRP5. L'objectif est de développer un panel de biomarqueurs permettant d'évaluer quantitativement le fonctionnement de cette voie chez les patients porteurs de variants du gène LRP5, en particulier les VUS.
Les travaux préliminaires réalisés par notre équipe ont démontré la faisabilité de cette approche et permis d'identifier plusieurs biomarqueurs transcriptionnels présentant une réponse reproductible après stimulation des PBMC et des monocytes par Wnt3A chez des sujets témoins. Ces premiers résultats soutiennent le potentiel diagnostique de cette stratégie et ouvrent la voie au développement d'outils fonctionnels directement transposables en pratique clinique.
À terme, ce projet pourrait contribuer à améliorer le classement des variants de LRP5, faciliter le dépistage des patients présentant un hypofonctionnement de cette voie de signalisation et poser les bases de nouvelles approches diagnostiques et thérapeutiques ciblant l'axe Wnt/LRP5.
identification de la signalisation LRP5/Wnt et de ses effecteurs dans les cellules immunitaires.
Mise en place d'un panel de marqueurs pour les ostéoporoses héréditaires précoces. Le projet se déroulera en trois étapes principales.
La première étape consistera à identifier des biomarqueurs spécifiques de la signalisation LRP5 après stimulation des PBMC par Wnt3A. Une approche multiomique combinant transcriptomique et protéomique sera réalisée sur les groupes contrôles (C) et pathogènes (P), avant et après stimulation cellulaire. Les protéines intracellulaires et plasmatiques seront analysées afin d'identifier des signatures moléculaires discriminantes. Les données transcriptomiques et protéomiques seront ensuite intégrées par des analyses bioinformatiques afin de sélectionner les biomarqueurs les plus robustes. En parallèle, des analyses d'enrichissement fonctionnel permettront d'identifier les mécanismes intracellulaires et les voies biologiques activées par la signalisation Wnt/LRP5 dans les PBMC.
La deuxième étape visera à valider un panel de biomarqueurs (« Panel-EOOs ») capable de distinguer les patients porteurs d'anomalies pathogènes de LRP5 des sujets contrôles. Les biomarqueurs sélectionnés seront testés dans les PBMC totaux ainsi que dans certaines sous-populations cellulaires (monocytes, lymphocytes) après tri magnétique. Des inhibitions ciblées de LRP5 par siARN ou inhibiteurs chimiques seront utilisées afin de confirmer la spécificité des marqueurs identifiés. Les performances diagnostiques du panel seront évaluées en termes de sensibilité et de spécificité, puis corrélées aux données cliniques des patients (fractures, densité minérale osseuse, sévérité de la maladie). Les voies intracellulaires identifiées lors de l'analyse multiomique feront également l'objet d'analyses complémentaires de confirmation.
Enfin, la troisième étape consistera à appliquer le panel validé aux patients porteurs de variants de signification incertaine (VUS) ainsi qu'aux patients EOO sans anomalie identifiée de LRP5. Cette phase permettra d'évaluer la capacité du panel à détecter un hypofonctionnement de la voie Wnt/LRP5 dans une perspective d'aide au diagnostic génétique.
Les analyses statistiques incluront des analyses en composantes principales, des modèles d'expression différentielle adaptés aux données multiomiques, des analyses d'enrichissement fonctionnel (KEGG, Reactome), ainsi que des tests non paramétriques et des courbes ROC pour évaluer les performances diagnostiques des biomarqueurs sélectionnés.

Étudiant titulaire d'un Master 2 en biologie, biotechnologies, génétique, immunologie ou domaine équivalent, avec un fort intérêt pour la recherche biomédicale translationnelle et les maladies rares.

Le candidat devra posséder des connaissances en biologie cellulaire et moléculaire ainsi qu'un intérêt pour les approches multiomiques et l'analyse de données biologiques. Une expérience en culture cellulaire, techniques de biologie moléculaire et/ou immunologie sera appréciée. Des compétences de base en bioinformatique et analyse statistique constitueront un atout.

Le profil recherché nécessite également rigueur scientifique, autonomie, capacités d'organisation, esprit d'analyse et aptitude au travail en équipe dans un environnement multidisciplinaire. Une bonne maîtrise de l'anglais scientifique est souhaitée.