Thèse Contributions du Sang à la Calcification Cardiovasculaire par la Signalisation Moléculaire et l'Hémodynamique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : MCD - Molecular, Cellular and Developmental Biology Unit Direction de la thèse : Pascale DUFOURCQ Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 Dans ce projet, nous visons à élucider comment le sang circulant contribue à la calcification cardiovasculaire (CVC) à travers les forces hémodynamiques et les signaux moléculaires d'origine sanguine. La CVC affecte les vaisseaux et les valves cardiaques, entraînant un durcissement tissulaire, une altération fonctionnelle et, à terme, une insuffisance cardiaque (1). Sa prévalence augmente avec l'âge et constitue une cause majeure de morbidité et de mortalité à l'échelle mondiale (2).
Malgré cet enjeu clinique, la recherche s'est surtout concentrée sur les mécanismes cellulaires et moléculaires au sein des tissus cardiovasculaires, tandis que le rôle du sang comme acteur actif demeure sous-exploré (3). Au sein du laboratoire d'accueil, nous étudions la nature multifactorielle de la CVC, incluant cellules cardiovasculaires, système immunitaire et propriétés mécaniques. Ce projet s'inscrit dans cette continuité en considérant le sang comme un fluide capable de moduler la biomécanique tissulaire et de fournir des signaux régulateurs.
Le système cardiovasculaire est soumis aux forces hémodynamiques générées par le flux sanguin. En conditions physiologiques, ces forces maintiennent l'intégrité endothéliale, l'homéostasie vasculaire et un état anticoagulant (4). À l'inverse, un flux perturbé est associé à dysfonction endothéliale, inflammation, remodelage matriciel et lésions propices à la calcification (4). Des altérations hémodynamiques sont également liées à l'activation de la coagulation et au recrutement plaquettaire (5). Il reste toutefois à déterminer si ces phénomènes initient la pathologie ou en résultent.
Les plaquettes jouent un rôle central entre lésion vasculaire, inflammation et thrombose. Lors d'une altération endothéliale, elles sont recrutées et activées, libérant des facteurs bioactifs tels que les platelet-derived growth factors (6). Ces signaux régulent activation endothéliale, inflammation, phénotype des cellules musculaires lisses et remodelage matriciel, et pourraient aussi favoriser la calcification (6). Des résultats préliminaires du laboratoire appuient cette hypothèse : des structures de type caillot ont été observées à proximité de régions calcifiées dans un modèle de CVC chez le poisson zèbre âgé.
Nous faisons l'hypothèse que des perturbations hémodynamiques et/ou des signaux dérivés des thrombocytes contribuent à l'initiation et à la progression de la CVC. Pour la tester, nous utiliserons le poisson zèbre, modèle permettant une imagerie in vivo à haute résolution du coeur grâce à sa transparence et sa manipulabilité génétique. Le laboratoire a optimisé l'imagerie rapide du tractus d'éjection (OFT), équivalent fonctionnel de l'aorte, dans un modèle de CVC. Nous caractériserons et modulerons les flux sanguins afin d'analyser les réponses endothéliales dans l'OFT en conditions physiologiques et pathologiques, et déterminer si les altérations hémodynamiques précèdent la maladie (Objectif 1). En modulant coagulation et fréquence cardiaque, nous évaluerons l'impact global de l'hémodynamique. En parallèle, nous analyserons le rôle des signaux plaquettaires et leur capacité à induire un phénotype calcifiant (Objectif 2) à l'aide de lignées CRISPR/Cas9.
Ce projet intégrera les dimensions hémodynamiques et sanguines afin d'améliorer la compréhension de la CVC et d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Cardiovascular calcification is one of the most common forms of cardiovascular disease, causing progressive dysfunction of the cardiac muscle, arteries, and heart valves through pathological ECM calcification. While most studies focus on the tissue intrinsic characteristics to define the propensity to calcify, much remains unknown on how blood flow contributes to CVC by changing biomechanics and access to specific signalling factors.
It is still unclear whether flow disturbances act as initiating triggers of calcification or whether calcific lesions themselves alter hemodynamics and further aggravate disease progression.
Platelets are increasingly recognised as active regulators of vascular remodelling beyond their traditional role in hemostasis. Activated platelets release growth factors, inflammatory mediators, extracellular vesicles, and osteogenic signalling molecules that may contribute to vascular calcification. Several studies have suggested that platelet-derived TGF- and BMP-associated signalling pathways can induce osteogenic differentiation of vascular smooth muscle cells and valvular cells.
However, a major limitation in the field is the inability to experimentally separate platelet activation from the coagulation cascade in vivo. Since platelet aggregation is usually accompanied by thrombin generation and fibrin clot formation, previous studies have been unable to determine whether platelet-derived signalling alone is sufficient to initiate calcification. This limitation has hindered identification of thrombocyte-specific signalling pathways capable of directly regulating calcification associated remodelling. Aim 1: Determine how altered hemodynamic forces contribute to endothelial dysfunction and cardiovascullar calcification initiation.
Aim 2: Asses individual contributions of thrombocyte-derived signalling to cardiovascular calcification independently of their classical hemostatic functions. Taking advantage of zebrafish transparency, we have the opportunity to directly visualize hemodynamics in beating hearts in healthy and genetic models for cardiovascular calcification.
Aim 1:
Blood flow will be characterised using live imaging in transgenic and mutant zebrafish models, before and after the onset of calcification. Hemodynamic flow patterns within the OFT will be quantitatively analysed using high speed imaging. To further investigate the implications of altered blood flow to disease initiation, we will use anti- and pro-coagulant treatments as well as pharmacological compounds to alter heart-rate and experimentally perturb blood flow. In parallel, flow obstructions will be locally induced using matrix plugs to determine whether perturbed flow promotes endothelial dysfunction and induces CVC in localised areas.

Aim 2:
Thrombocyte recruitment and activation dynamics will be characterised using transgenic reporter lines developed within the host laboratory. Based on single cell RNA sequencing data from CVC zebrafish models available in the lab we will select thrombocyte-associated signalling pathways activated in platelets in disease conditions and will characterize them in vivo using high resolution live imaging. The most relevant candidates secreted by the platelets and received by the endothelial cells will be functionally manipulated using transgenic and CRISPR/Cas9-based approaches to determine their contribution to cardiovascular calcification.

Manipulation et expérimentation sur le poisson-zèbre
Traitement des tissus, y compris l'immunohistochimie
Principes de biologie moléculaire et analyse des données génétiques
Microscopie et analyse d'images
Niveau d'anglais B2