Topic description
Le diagnostic tardif des cancers ovariens demeure un obstacle majeur à la prise en charge thérapeutique, en raison de l'absence de tests de dépistage précoces, spécifiques et non invasifs. Dans ce contexte, le développement de biocapteurs innovants capables de détecter précocement des biomarqueurs tumoraux dans des fluides biologiques facilement accessibles, tels que les urines, représente un enjeu majeur. Ce projet propose une approche intégrée reposant sur des aptamères hautement spécifiques et des squelettes organométalliques (MOF) fonctionnalisé pour le développement d'un biosenseur de détection sensible de biomarqueurs urinaires de cancers ovariens.
Les aptamères sont oligonucléotides synthétiques reconnus pour leur capacité à identifier de manière rapide et spécifique un large panel de cibles de nature et caractéristiques très diJérentes. Leur stabilité chimique, leur faible coût de production et leur facilité de modification en font des outils particulièrement adaptés à la conception de biocapteurs Point-Of-Care (POC) dans des matrices complexes comme l'urine. Dans ce projet, des aptamères seront sélectionnés pour cibler des biomarqueurs de cancers ovariens, notamment un peptide dérivé de la glycoprotéine LGR1(Leucine-rich repeat-containing G protein-coupled receptor 1). impliquée dans la prolifération tumoral et la néovascularisation. Par ailleurs, l'acide glutamique sera intégré comme une cible supplémentaire pour renforcer la spécificité du biocapteur. Ce métabolite est un indicateur potentiel de dysrégulation énergétique, qui reflète les profondes altérations de la reprogrammation des cellules cancéreuses.
Les MOF (Metal-Organic Frameworks) seront utiliser comme plateforme de support en raison de leur surface spécifique très élevée, de leur porosité modulable et de leur versatilité chimique. Ces propriétés permettent l'immobilisation controlée des aptamères, en conservant leur spécificité et sensibilité. La structure poreuse et l'avidité accrue permettront la concentration locale des analytes présents dans les échantillons urinaires, améliorant la sensibilité de détection même à de très faibles concentrations.
L'approche proposée s'appuie sur la synergie entre la sélectivité moléculaire des aptamères et les propriétés d'enrichissement et de signal des MOF. Cette combinaison devrait permettre le développement à terme d'un biocapteur capable de détecter précocement la signature moléculaire du cancer ovarien dans les urines.
Dans la continuité de ces travaux et des travaux issus d'un précédent travail de thèse, l'intégration de plusieurs marqueurs devraient permettre de développer un biocapteur multiplex, afin d'accroitre la spécificité, la sensibilité et la réduction de faux-négatifs.
A l'horizon, ce travail pourrait ouvrir la voie à des nouveaux dispositifs POC peu couteux, basés sur ces biocapteurs pour systématiser le dépistage rapide et non-invasif de la population à risque, contribuant à améliorer significativement le pronostic des patientes atteintes de cancer ovarien.
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The late diagnosis of ovarian cancer remains a major obstacle to efective therapeutic management, mainly due to the lack of early, specific, and non-invasive screening tests. In this context, the development of innovative biosensors capable of early detection of tumor biomarkers in easily accessible biological fluids, such as urine, represents a major challenge. This project proposes an integrated approach based on highly specific aptamers and functionalized metal-organic frameworks (MOFs) for the development of a sensitive biosensor targeting urinary biomarkers of ovarian cancer.
Aptamers are synthetic oligonucleotides known for their ability to rapidly and specifically recognize a wide range of targets with highly diverse structures and properties. Their chemical stability, low production cost, and ease of modification make them particularly suitable for the design of pointof-care (POC) biosensors in complex matrices such as urine. In this project, aptamers will be selected to target ovarian cancer biomarkers, including a peptide derived from the LGR1 glycoprotein (Leucine-rich repeat-containing G protein-coupled receptor 1), which is involved in tumor proliferation and neovascularization. In addition, glutamic acid will be integrated as an additional target to enhance biosensor specificity. This metabolite is a potential indicator of metabolic dysregulation, reflecting the profound alterations associated with cancer cell reprogramming.
MOFs (Metal-Organic Frameworks) will be used as a supporting platform due to their extremely high specific surface area, tunable porosity, and versatile chemical functionality. These properties allow for the controlled immobilization of aptamers while preserving their specificity and sensitivity. The porous structure and high adsorption capacity will enable local concentration of analytes present in urine samples, thereby improving detection sensitivity even at very low concentrations.
The proposed approach relies on the synergy between the molecular selectivity of aptamers and the enrichment and signal enhancement properties of MOFs. This combination should ultimately enable the development of a biosensor capable of early detection of the molecular signature of ovarian cancer in urine samples.
Building upon this work and previous doctoral research, the integration of multiple biomarkers is expected to enable the development of a multiplex biosensor, thereby increasing specificity and sensitivity while reducing false-negative rates.
In the long term, this work could pave the way for low-cost POC devices based on such biosensors, enabling systematic, rapid, and non-invasive screening of at-risk populations, and significantly improving the prognosis of patients with ovarian cancer.
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Début de la thèse : 01/10/
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Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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Concours pour un contrat doctoral
