Thèse Impact des Sénothérapeutiques sur la Résilience Pulmonaire à la Ré-Irradiation chez la Souris H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health École doctorale : Cancérologie : Biologie - Médecine - Santé Laboratoire de recherche : Laboratoire de radiobiologie des expositions médicales (LRMed) Direction de la thèse : Agnès FRANCOIS ORCID 0000000270186192 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-03T23:59:59 La qualité de la prise en charge des tumeurs de la sphère thoracique n'a cessé de progresser ces dernières années, avec une amélioration notable du contrôle tumoral et de la survie globale des patients. L'amélioration du pronostic augmente néanmoins le risque de récidive locale, de nouvelle tumeur primaire ou enfin l'apparition de métastases intra-thoraciques, pouvant justifier la réalisation d'une nouvelle radiothérapie, appelée ré-irradiation. La ré-irradiation soulève plusieurs questions : comment évaluer le cumul des doses ? comment adapter les doses de tolérance aux organes à risque ? La radiobiologie des tissus sains est-elle modifiée face à cette nouvelle exposition ? Aucune réponse précise à ces questions n'a été apportée mais les observations cliniques montrent que les tissus ont une certaine « mémoire » de l'irradiation antérieure, compromettant la tolérance tissulaire et augmentant le risque de toxicité.
La sénescence cellulaire est considérée comme un des piliers de l'orchestration des évènements tissulaires aboutissant à la fibrose pulmonaire. Ainsi, la sénescence des pneumocytes de type II, des macrophages et des cellules endothéliales, a été associée au développement de la toxicité radio-induite pulmonaire. Elle se caractérise par un arrêt définitif de la prolifération cellulaire, l'acquisition d'un phénotype sécrétoire (SASP, Senescence-Associated Secretory Phenotype) qui recrute des cellules immunitaires, modifiant le micro-environnement tissulaire pour favoriser sa régénération. Au cours du développement embryonnaire, la sénescence contribue à l'harmonie du développement de l'organisme. La sénescence est également reconnue comme un processus anti-tumoral, empêchant la prolifération cellulaire, mais pourrait également favoriser la transition épithélio-mésenchymateuse et la ré-entrée dans le cycle des cellules souches tumorales. Il semble donc aujourd'hui important d'éliminer les cellules sénescentes induites par les traitements anti-cancéreux. Au niveau des tissus sains en contexte pathologique, l'accumulation des cellules sénescentes peut participer à l'aggravation de la détérioration structurelle et fonctionnelle de l'organe, y compris après irradiation.
Eliminer les cellules sénescentes ou bloquer leur action pourrait représenter une voie thérapeutique intéressante pour permettre d'augmenter la résilience pulmonaire des patients orientés vers une ré-irradiation, ou d'ouvrir la possibilité d'irradier des patients considérés comme à haut risque de toxicité. Plusieurs stratégies, représentées par plusieurs classes de molécules pharmacologiques (sénolytiques, sénomorphiques ou sénosuppresseurs), peuvent être envisagées pour lutter contre la sénescence cellulaire et ses conséquences tissulaires.
L'objectif du projet de thèse est de déterminer si une stratégie sénothérapeutique peut réduire les lésions pulmonaires radio-induites lors d'une première exposition aux rayonnements ionisants et augmenter ainsi la résilience pulmonaire à une seconde irradiation. La molécule choisie est un sénolytique, le navitoclax (ABT-263). Le projet utilisera un modèle d'irradiation hémithoracique chez la souris. Les animaux seront irradiés à une dose unique de 20 Gy en faisceau plein, traités ou non au Navitoclax, puis ré-irradiés soit à l'identique, soit en utilisant le fractionnement spatial de la dose grâce à des mini-faisceaux. Le suivi de la toxicité pulmonaire utilisera des observations cliniques, de l'imagerie microCT, de l'histologie et de l'immunohistologie. Enfin, une étude en séquençage ARN sur cellules uniques sera faite pour révéler d'éventuels acteurs moléculaires impliqués dans l'impact du Navitoclax sur le développement des lésions pulmonaires.
La qualité de la prise en charge des tumeurs de la sphère thoracique n'a cessé de progresser ces dernières années, avec une amélioration notable du contrôle tumoral et de la survie globale des patients. L'amélioration du pronostic augmente néanmoins le risque de récidive locale, de nouvelle tumeur primaire ou enfin l'apparition de métastases intra-thoraciques, pouvant justifier la réalisation d'une nouvelle radiothérapie, appelée ré-irradiation. Alors qu'elle n'était utilisée que dans un cadre palliatif, la ré-irradiation devient aujourd'hui une option thérapeutique de plus en plus utilisée grâce aux progrès balistiques, avec possiblement un risque accru de toxicité. La ré-irradiation soulève plusieurs questions : comment évaluer le cumul les doses ? comment adapter les doses de tolérance aux organes à risque ? La radiobiologie des tissus sains est-elle modifiée face à cette nouvelle exposition ? Aucune réponse précise à ces questions n'a été apportée mais les observations cliniques montrent que les tissus ont une certaine « mémoire » de l'irradiation antérieure. Ainsi, plus l'intervalle de temps entre les deux radiothérapies est long, plus la résilience tissulaire face à une ré-irradiation est importante. Cependant, une ré-irradiation peut s'avérer nécessaire relativement rapidement après la première radiothérapie, compromettant la tolérance tissulaire et augmentant le risque de toxicité.
De nombreux mécanismes cellulaires et moléculaires ont été décrits dans la littérature expliquant la réponse du tissu pulmonaire aux rayonnements ionisants et le développement de la pneumopathie et de la fibrose pulmonaire radio-induite. Parmi ces mécanismes, la sénescence cellulaire est considérée comme un des piliers de l'orchestration des évènements tissulaires aboutissant à la fibrose pulmonaire. Ainsi, la sénescence des pneumocytes de type II, des macrophages et des cellules endothéliales, a été associée au développement de la toxicité radio-induite pulmonaire. La sénescence cellulaire est un processus dont le but est d'éliminer les cellules indésirables et de stimuler le remodelage tissulaire. Elle se caractérise par un arrêt définitif de la prolifération cellulaire, l'acquisition d'un phénotype sécrétoire (SASP, Senescence-Associated Secretory Phenotype) qui recrute des cellules immunitaires, modifiant le micro-environnement tissulaire pour favoriser sa régénération. Au cours du développement embryonnaire, la sénescence contribue à l'harmonie du développement de l'organisme en éliminant certains tissus non conservés et en maintenant l'équilibre entre les différents types cellulaires. La sénescence est également reconnue comme un processus anti-tumoral, empêchant la prolifération cellulaire, mais pourrait également favoriser la transition épithélio-mésenchymateuse et la ré-entrée dans le cycle des cellules souches tumorales. Il semble donc aujourd'hui important d'éliminer les cellules sénescentes induites par les traitements anti-cancéreux. Au niveau des tissus sains en contexte pathologique, la sénescence cellulaire peut dans un premier temps aider à éliminer les fibroblastes activés, limitant ainsi le dépôt de matrice extra-cellulaire, ou encore favoriser via le SASP le recrutement immunitaire pour « nettoyer » les cellules sénescentes et aider à la reconstruction tissulaire. En revanche, lorsque les cellules sénescentes s'accumulent, lors du vieillissement ou de pathologies chroniques comme la fibrose pulmonaire radio-induite par exemple, elles peuvent participer à l'aggravation de la détérioration structurelle et fonctionnelle de l'organe, y compris après irradiation.
Eliminer les cellules sénescentes ou bloquer leur action pourrait représenter une voie thérapeutique intéressante pour permettre d'augmenter la résilience pulmonaire des patients orientés vers une ré-irradiation ou d'ouvrir la possibilité d'irradier des patients considérés comme à haut risque de toxicité. Plusieurs stratégies, représentées par plusieurs classes de molécules pharmacologiques, peuvent être envisagées pour lutter contre la sénescence cellulaire et ses conséquences tissulaires:
- Les sénolytiques : ils réactivent le processus apoptotique ou limitent la surexpression des voies de survie cellulaire, on peut citer l'association Dasatinib/Quercetin ou le Navitoclax.
- Les sénomorphiques : ils modulent le métabolisme pour restaurer les processus autophagiques empêchant l'accumulation intracellulaire de biomolécules endommagées, caractéristiques de la sénescence. C'est le cas de la Rapamycine ou de la Metformine.
- Les sénosuppresseurs : ils ciblent le SASP pour limiter le recrutement immunitaire, les dommages tissulaires et la propagation de la sénescence de proche en proche. Ainsi, les inhibiteurs ou anticorps anti-cytokines ou facteurs trophiques, ou encore les molécules dédiées telles que le Ruxotinilib sont capables de lutter contre le SASP et ses effets.

L'objectif du projet de thèse est de déterminer si une stratégie sénothérapeutique à base de sénolytiques, sénomorphiques et/ou sénosuppresseurs peut réduire les lésions pulmonaires radio-induites lors d'une première exposition aux rayonnements ionisants et augmenter ainsi la résilience pulmonaire à une seconde irradiation. Pour le présent projet, la molécule choisie est un sénolytique, le navitoclax (ABT-263). Ce projet apportera des connaissances précises grâce à des techniques innovantes sur la sénescence cellulaire radio-induite au sein du poumon et sur la preuve de principe que l'élimination des cellules sénescentes pourrait offrir la possibilité 1) de réduite les effets secondaires pulmonaires des radiothérapies, 2) de ré-irradier les patients de manière plus sécurisée.
L'objectif du projet de thèse est de déterminer si une stratégie sénothérapeutique peut réduire les lésions pulmonaires radio-induites lors d'une première exposition aux rayonnements ionisants et augmenter ainsi la résilience pulmonaire à une seconde irradiation. Pour le présent projet, la molécule choisie est un sénolytique, le navitoclax (ABT-263). Ce projet apportera des connaissances précises grâce à des techniques innovantes sur la sénescence cellulaire radio-induite au sein du poumon et sur la preuve de principe que l'élimination des cellules sénescentes pourrait offrir la possibilité 1) de réduite les effets secondaires pulmonaires des radiothérapies, 2) de ré-irradier les patients de manière plus sécurisée. 1) Caractérisation de la sénescence radio-induite après irradiation thorax entier chez la souris
Cette partie se fera en utilisant des animaux dédiés à la caractérisation histologique de la sénescence cellulaire après irradiation hémithoracique (HTRT, Hemi Thorax Radiation Therapy) à une dose de 20 Gy au SARRP. Une cinétique sera faite avec des prélèvements et l'identification des cellules sénescentes par coloration beta-GAL et marquages immuno-histologiques sur coupes 2, 4, 6 et 8 semaines post-HTRT. Ces études serviront à prévoir les temps d'administration des sénothérapeutiques en fonction de la cinétique d'apparition des cellules sénescentes au sein du tissu pulmonaire.

2) Sénothérapeutique et ré-irradiation pulmonaire à l'identique
Cette seconde partie vise à évaluer la toxicité d'une seconde irradiation pulmonaire chez des animaux traités ou non avec un sénolytique, le navitoclax (ABT-263). Le navitoclax est habituellement administré par gavage, en deux campagnes de 5 jours séparées par 2 semaines sans traitement. En fin de traitement, la seconde irradiation se fera à l'identique, à savoir 20 Gy HTRT au SARRP. La toxicité pulmonaire sera évaluée par suivi clinique, imagerie et analyses microCT, et analyses histologiques et immunohistologiques. Des animaux seront prévus pour analyses en séquençage ARN sur cellules uniques et en transcriptomique spatiale grâce au panel de 500 gènes construit récemment au laboratoire.

3) Sénothérapeutique et ré-irradiation pulmonaire en utilisant une technique de radiothérapie innovante
Cette troisième partie évaluera la toxicité d'une seconde irradiation pulmonaire en utilisant une technique de radiothérapie innovante, à savoir l'irradiation par mini faisceaux (MBRT, Mini Beam Radiation Therapy) chez des animaux traités ou non au navitoclax. Les techniques d'évaluation de la toxicité pulmonaire seront les mêmes qu'en partie 2. Le but est de déterminer si le traitement sénothérapeutique apporte un gain supplémentaire en terme de tolérance du tissu sain pulmonaire par rapport au gain démontré du fractionnement spatial de la dose.

- Master 2 biologie
- connaissances en physiologie/physiopathologie
- connaissances en biologie cellulaire et moléculaire
- expérimentation animale si possible
- autonomie, curiosité, motivation