Topic description
1 Contexte scientifique
L’immunothérapie par inhibiteurs de points de contrôle immunitaire (ICI), notamment ciblant l’axe PD-1/PD-L1, a révolutionné la prise en charge des patients atteints de cancers avancés tels que le cancer du poumon non à petites cellules (CBNPC), le mélanome et le lymphome. Toutefois, seuls 30 à 40 % des patients présentent une réponse clinique significative. Actuellement, la sélection des patients repose principalement sur l’analyse de l’expression tumorale de PD-L1 par immunohistochimie sur biopsie tumorale. A ce jour aucun biomarqueurs non invasifs, fiables n’existe pour prédire de la réponse à l’immunothérapie.
Ce projet de thèse s’inscrit au cœur de cette problématique clinique majeure, avec un objectif ambitieux : développer une signature biologique innovante, non invasive et prédictive de la réponse aux immunothérapies.
Dans ce contexte, les vésicules extracellulaires (VE) suscitent un intérêt croissant. Considérées comme des nanoréservoirs potentiels de biomarqueurs tumoraux (protéines, lipides, métabolites et acides nucléiques), elles ont la capacité de refléter à la fois l'état de la tumeur dans son ensemble et le microenvironnement immunitaire. Les VE présentent de nombreux avantages : (i) de par leur biogenèse, elles reflètent l’état de la cellule l'origine ; (ii) elles peuvent circuler dans tous les fluides corporels (sang, urine), représentent une source facilement accessible de biomarqueurs ; (iii) enfin, elles se trouvent en grandes quantités dans le sang (10 9-12 VE/mL de plasma). En somme, les VE représentent des candidates idéales pour le développement de biomarqueurs non-invasifs. Notre équipe développe depuis plus de 10 ans un programme de recherche translationnelle innovant, basé sur l’étude de l’implication des VE circulantes dans le cancer. Pionniers en recherche translationnelle dans le domaine des VE, l’équipe a coordonné différents essais cliniques sur les VE en tant que biomarqueurs. Nos travaux antérieurs ont permis de démontrer la faisabilité d’isoler, quantifier et caractériser chez l’homme les VE dans le sang humain et mis en évidence l’intérêt de mesurer PD-L1 circulant dans les VE (PD-L1-VE) comme biomarqueur dynamique de la réponse aux anti-PD-1/PD-L1. Cepandant ce marqueur ne prédit pas la réponse au traitement avant son initiation. Ces résultats soulignent la nécessité de développer une signature multiparamétrique intégrant plusieurs biomarqueurs complémentaires, afin d’identifier en amont les patients répondeurs et non-répondeurs. L’enjeu est désormais de construire une signature multiparamétrique plus global intégrant des caractéristiques du microenvironnement tumoral et immunitaire est indispensable.
2 Objectifs de la thèse :
Ce projet se poursuivra en deux objectifs distincts et complémentaires, visant à développer et à transférer vers la clinique une signature prédictive de réponse à l’immunothérapie basée sur les VE.
Objectif 1 : Identification d’une signature prédictive basée sur les vésicules extracellulaires. Le/la doctorant(e) participera au développement d’une signature prédictive de réponse à l’immunothérapie chez les patients. Pour cela, les VE seront isolées et caractérisées à partir du plasma des patients, en utilisant des protocoles optimisés et standardisés au laboratoire. Les analyses combineront : (i) Le profil protéique multiplexé des VE, incluant des biomarqueurs immunitaires et tumoraux d’intérêt, (ii) le profilage global des microARN par RNA-seq, suivi d’une validation ciblée par RT-qPCR, (iii) l’intégration des données cliniques, biologiques et de suivi thérapeutique des patients, (iv) la modélisation par intelligence artificielle, incluant des approches de machine learning supervisé et non supervisé, afin d’identifier des signatures prédictives robustes et généralisables
Ce projet a pour vocation un transfert vers la clinique. Concernant le volet protéique, les technologies ELISA sont déjà adaptées à ce cadre translationnel. En revanche, pour les microARN issus des VE, aucune méthode standardisée, sensible et directement transposable en clinique n’est actuellement disponible.
En effet, l’analyse ciblée des mirARN dérivés des VE repose principalement sur la PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR), considérée comme la méthode de référence (« gold standard ») pour la détection ciblée des microARN. Cependant, cette approche présente plusieurs limitations majeures, notamment : l’absence de quantification absolue fiable, importante, un manque de standardisation des protocoles pour les microARN issus des VE, et une sensibilité limitée. Ces limitations constituant ainsi un obstacle majeur à leur utilisation en routine clinique. Ces verrous technologiques justifient le développement d’une nouvelle approche, constituant le second objectif du projet.
Objectif 2 : Développement d’une méthode innovante de détection quantitative et sensible des microARN
Le second objectif du projet vise à développer une méthode de détection multiplexée, sensible et quantitative des microARN dérivés des vésicules extracellulaires, compatible avec une utilisation clinique. Dans ce cadre, le/la doctorant(e) adaptera la plateforme N-PLEX (Meso Scale Discovery), une technologie permettant la détection multiplexée des microARN.
L’objectif sera de développer une approche : multiplexée, permettant la détection simultanée de plusieurs microARN, quantitative, avec une meilleure précision et reproductibilité, hautement sensible, permettant la détection de microARN de faible abondance, compatible avec un format clinique, et réalisable en une seule étape (« one-pot »), afin de simplifier le workflow et de réduire la variabilité technique.
À terme, cette technologie permettra la détection fiable et standardisée des signatures microARN dérivées des VE dans un contexte clinique.
3 - Environnement technologique
Le projet repose sur des technologies innovantes automatisées maitrisées et validées au laboratoire : (i) Plateforme ELISA ultrasensible automatisée (quantification rapide et robuste à partir de faibles volumes), (ii)Western blot capillaire automatisé de nouvelle génération (standardisation complète et faible variabilité), (iii)Séquençage RNA-seq haut débit pour l’analyse des microARN, (iv)Plateforme N-PLEX (Meso Scale Discovery) pour la détection multiplexée des mirARN. Une collaboration étroite déja en plac avec un laboratoire spécialisé en intelligence artificielle permettra au/à la doctorant(e) d’acquérir des compétences en analyse avancée de données biomédicales. Le projet s’appuiera sur une dimension translationnelle forte ; des cohortes rétrospectives de patients atteints de mélanome, CBNPC et du lymphome déjà disponible et un essai clinique multicentrique prospectif (n = patients), financé et dont l’ouverture est prévue en mars (EV-predict : NCT), permettant la validation externe de la signature identifiée dans les cohortes rétrospectives.
Les retombées attendues sont nombreuses : meilleure stratification des patients, adaptation des traitements en temps réel, réduction des effets secondaires et optimisation de la prise en charge. Ce projet propose une approche complète et translationnelle, combinant analyses protéiques, transcriptomiques et modélisation via IA, avec une perspective clinique concrète. Nous espérons qu’il contribuera à faire des VE un outil clé de la médecine personnalisée en immuno-oncologie, au bénéfice direct des patients et des systèmes de santé.
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
Funding further details
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