Modifications du microenvironnement après irradiation localisée du colon : identification de voies moléculaires pour optimiser la transplantation de cellules souches coliques

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Nom du doctorant : Martin JESTIN
Lieu de thèse : Laboratoire de radiobiologie des expositions médicales (LRMed) - Fontenay-aux-Roses (92)
Date de début : octobre 2020

La radiothérapie reste aujourd’hui incontournable dans la prise en charge des pathologies cancéreuses de la zone pelvienne. Elle consiste en un compromis optimal entre le contrôle tumoral et les dommages aux tissus sains entourant la tumeur. L’irradiation des zones saines peut aboutir à des complications gastro-intestinales très invalidantes pouvant chez certains patients altérer fortement leur qualité de vie. A ce jour, la complexité de cette pathologie, encore mal décrite, limitent l'efficacité des thérapies disponibles ainsi que la mise en place de nouvelles thérapies efficaces et pérennes. Les projets de recherche réalisés au sein du LRMED visent à développer des stratégies thérapeutiques innovantes pour la prise en charge de ces complications. Il a été mis en évidence l’intérêt d’utiliser la thérapie cellulaire et les Cellules Stromales Mésenchymateuses (CSM) en particulier, pour traiter les lésions tissulaires radio-induites (Semont, 2013; Linard, 2013). Ces résultats ont permis d’utiliser les CSM à titre compassionnel, chez 3 patients sur-irradiés (Epinal-2007) souffrant de rectites radiques graves et réfractaires aux traitements symptomatiques. Une efficacité transitoire des CSM a pu être notée et aujourd’hui, l’IRSN, en collaboration avec différents hôpitaux français participe au 1er essai clinique «PRISME ». L’étude des mécanismes d’action dans des modèles animaux a démontré, que les CSM diminuent le processus inflammatoire et réduisent la taille de l’ulcère (Semont, 2013; Bessout, 2014-2015 ; Durand 2015). Les CSM, par la sécrétion de molécules, agissent sur les cellules souches épithéliales de la crypte située en marge de l’ulcère et en stimulent leur prolifération, à l’origine de la réduction de la taille de l’ulcère. Ainsi, dans les cas d’altération sévères, la déplétion en cellules souches coliques reste un obstacle pour une action efficace des CSM. L’avènement de la culture 3D d’organoïdes intestinaux a ouvert de nouveaux espoirs, notamment pour la médecine régénérative. En mimant un microenvironnement de niche, elle permet l'expansion de structures intestinales présentant une similitude remarquable avec leurs homologues in vivo qui peuvent être transplantées dans des modèles animaux. De nombreuses études montrent que les signaux moléculaires issus du microenvironnement du colon sont primordiaux à la prolifération des cellules souches. Or l’irradiation induit de multiples modifications (augmentation des signaux inflammatoires/pro-fibrotiques) cependant, les signaux nécessaires à la prolifération des cellules souches n’ont pas été caractérisés après irradiation.

Ce projet de thèse aura pour objectif de i) caractériser les modifications du microenvironnement colique dans un modèle animal de séquelles de radiothérapies pelviennes. Cette étude ii) mettra en évidence et validera des voies moléculaires pertinentes iii) afin d’optimiser la transplantation de cellules souches coliques dans un modèle de souris. Ce projet utilisera les techniques de culture d’organoïdes intestinaux, culture cellulaire (dont CSM), expérimentation animale (injections-prélèvements), microscopie, immunohistochimie, analyse « single cell » Cytométrie en flux et RT-PCR quantitative.