Thèse Optimisation de la Prise en Charge Thérapeutique des Intoxications par les Neurotoxiques Organophosphorés Étude des Mécanismes Responsables du Dysfonctionnement Ventilatoire chez la Souris H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Santé et médicaments École doctorale : Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué Laboratoire de recherche : Institut de Recherche Biomédicale des Armées Direction de la thèse : Anne-Sophie HANAK ORCID 0000000340957854 Début de la thèse : 2026-09-01 Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59 Bien que de nombreux États aient ratifié la Convention sur l'interdiction des armes chimiques en 1997, la menace chimique demeure persistante, comme l'illustrent les récents événements internationaux (conflit en Syrie, aaires Skripal en 2018 et Navalny en 2020). Les agents responsables sont des neurotoxiques organophosphorés (NOPs), qui inhibent de manière irréversible les cholinestérases, des enzymes essentielles à la transmission de l'influx nerveux. Cette inhibition perturbe la signalisation cholinergique, provoquant une surstimulation des récepteurs muscariniques et une désensibilisation des récepteurs nicotiniques. En l'absence de traitement médical approprié, la défaillance respiratoire, qui survient rapidement, peut être fatale. Le traitement actuel repose sur l'administration de trois molécules : un antagoniste des récepteurs muscariniques, une oxime capable de réactiver l'acétylcholinestérase inhibée et un anticonvulsivant. Toutefois, cet arsenal thérapeutique présente des limites, notamment l'incapacité des oximes à franchir la barrière hémato-encéphalique, ce qui restreint leur action aux zones périphériques, ainsi que leur efficacité limitée vis-à-vis de certains NOPs. Ces limites soulignent la nécessité de développer de nouvelles approches thérapeutiques. Dans ce contexte, ce projet vise à améliorer les traitements existants en se concentrant sur la préservation de la fonction respiratoire. Dans un premier temps, l'objectif sera d'étudier, chez la souris, la physiopathologie respiratoire induite par une intoxication par un NOP via l'inhalation de vapeurs générées par un banc d'inhalation, et de comparer ces résultats aux données obtenues précédemment après une exposition parentérale. Dans un second temps, il s'agira d'explorer les mécanismes respiratoires sous-jacents et de confirmer si la surstimulation des récepteurs muscariniques, en particulier du sous-type M3, précédemment mise en évidence, est bien responsable de la défaillance respiratoire observée. Enfin, la contribution respective du système nerveux central et du système nerveux périphérique à ce dysfonctionnement sera évaluée.
Le projet de thèse s'inscrit dans un contexte global de sécurité internationale et de santé publique, où la menace des intoxications chimiques, en particulier celles causées par les neurotoxiques organophosphorés (NOPs), demeure une préoccupation majeure. Malgré les eorts des traités internationaux, les récents événements tragiques - tels que les attaques chimiques en Syrie, les empoisonnements de Skripal en 2018 et Navalny en 2020 - ont mis en évidence l'utilisation persistante de ces composés. Ces incidents soulignent de manière alarmante que les NOPs représentent non seulement un risque immédiat pour les civils et les populations vivant en zones de conflit, mais également un danger pour les militaires en mission, susceptibles d'être exposés à ces agents chimiques. Dans ce contexte, ce projet de thèse vise à répondre aux enjeux cruciaux de sécurité chimique et de protection sanitaire en améliorant les traitements existants contre les intoxications par les NOPs, avec un focus particulier sur la préservation de la fonction respiratoire, cible privilégiée de ces agents. Ainsi, cette thèse ambitionne d'approfondir la compréhension des mécanismes physiopathologiques sous-jacents aux eets toxiques des NOPs sur le système respiratoire et d'identifier de nouvelles approches thérapeutiques susceptibles de pallier les limites des traitements actuellement disponibles. Ce travail contribuera ainsi à l'élaboration de stratégies thérapeutiques plus ecaces face à la menace persistante que constituent ces agents chimiques.
Ce projet de thèse s'inscrit dans la continuité d'une étude précédente, au cours de laquelle nous avons caractérisé les atteintes ventilatoires induites par l'administration sous-cutanée d'une dose sous-létale de VX, l'un des NOPs les plus toxiques. La nature et la durée des eets ventilatoires ont ainsi été déterminés. Les souris intoxiquées ont notamment présenté : (i) une réduction de la fréquence respiratoire due à un allongement des temps inspiratoires et expiratoires ; (ii) une diminution significative du volume minute, indiquant une dépression respiratoire ; (iii) des épisodes d'apnée ; (iv) une bronchoconstriction, mise en évidence par une augmentation de la résistance spécifique des voies aériennes. Ces eets, qui ont débuté dès 20 minutes post-intoxication, ont persisté pendant au moins 72 heures. Malgré ces perturbations fonctionnelles, aucune lésion histologique significative n'a été observée dans les tissus impliqués dans la respiration. Ces observations nous ont conduits à formuler l'hypothèse que ces altérations ventilatoires résultaient d'un dysfonctionnement du système respiratoire plutôt que de lésion tissulaire directe. Une atteinte du diaphragme, principal muscle respiratoire, semble particulièrement plausible, en raison de la persistance de l'inhibition de l'acétylcholinestérase dans ce tissu, corrélée à la persistance des eets ventilatoires observés. Afin d'explorer les mécanismes sous-jacents à ces altérations ventilatoires, diérents composés candidats (antagonistes spécifiques de sous-types de récepteurs, agonistes partiels, inverses, modulateurs allostériques) ciblant des voies cholinergiques ou non cholinergiques ont été administrés une minute après l'intoxication dans notre modèle expérimental. Nos résultats ont montré que, dans les conditions expérimentales étudiées, seuls les antagonistes muscariniques présentaient un bénéfice thérapeutique dans la gestion des eets respiratoires. La voie muscarinique semble donc jouer un rôle clef dans l'induction des eets ventilatoires du VX, en particulier le sous-type M3 des récepteurs muscariniques, abondant au niveau des voies respiratoires.
L'objectif de ce projet de thèse est désormais d'élargir ces investigations en comparant les résultats obtenus avec un autre mode d'exposition au NOP, à savoir la voie inhalée, qui permet un contact direct de l'agent toxique avec les voies respiratoires. Il s'agira également de confirmer que la surstimulation des récepteurs muscariniques, et en particulier du sous-type M3, est bien à l'origine de la défaillance respiratoire observée. Parallèlement, d'autres composés candidats seront testés afin d'identifier d'éventuelles voies de signalisation supplémentaires impliquées dans le toxidrome respiratoire des intoxications pas les organophosphorés. Les objectifs de ce projet de thèse sont d'approfondir la compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués dans l'intoxication aux neurotoxiques organophosphorés sur la fonction respiratoire ainsi que de développer de nouvelles approches thérapeutiques, notamment pour la prise en charge de la défaillance respiratoire. Dans ce projet de thèse, plusieurs approches méthodologiques seront mises en oeuvre afin d'explorer les mécanismes sous-jacents au dysfonctionnement respiratoire induit par les neurotoxiques organophosphorés et d'évaluer les eets thérapeutiques de composés candidats chez la souris :
1. Étude de la ventilation
La ventilation des souris sera analysée à l'aide de la pléthysmographie corps entier ou de la pléthysmographie double-chambre. Ces deux techniques permettent de mesurer avec précision les paramètres respiratoires de l'animal, tels que les volumes et les temps respiratoires, et ainsi de caractériser les altérations fonctionnelles induites par les neurotoxiques.
2. Analyse des biomarqueurs inflammatoires
L'analyse des biomarqueurs inflammatoires sera réalisée à l'aide de la technologie Luminex, qui permet la détection simultanée de plusieurs cytokines et autres biomarqueurs dans un échantillon biologique. Parallèlement, la cytométrie en flux sera utilisée pour caractériser les populations cellulaires, notamment dans les lavages broncho-alvéolaires, et mesurer leur activation dans le cadre de l'inflammation pulmonaire. L'association de ces approches fournira une vision détaillée des mécanismes inflammatoires impliqués.
3. Analyse histologique
Une analyse histologique sera réalisée pour évaluer l'intégrité tissulaire des organes impliqués dans la respiration, tels que le diaphragme, le poumon et le bulbe rachidien. Cette analyse permettra d'identifier d'éventuelles lésions tissulaires et d'approfondir la compréhension des altérations physiopathologiques associées à l'intoxication.
4. Analyse immunohistochimique
L'implication des centres respiratoires bulbaires dans les altérations ventilatoires induites par les neurotoxiques organophosphorés sera étudiée via la mesure de l'activation neuronale par immunohistochimie. La détection de la protéine c-Fos servira de marqueur d'activation des neurones en réponse à l'exposition à ces neurotoxiques, seuls ou en présence de traitements thérapeutiques.
5. Établissement de la pharmacocinétique sanguine et tissulaire
La quantification des concentrations sanguines et tissulaires des composés candidats permettra d'évaluer leur absorption, distribution, métabolisme et élimination au sein de l'organisme. Ces données seront essentielles pour caractériser leur profil pharmacologique, et établir une corrélation entre leurs eets thérapeutiques et leur biodisponibilité.
6. Évaluation des indices de protection et de la qualité de survie
Enfin, l'évaluation des indices de protection et de la qualité de survie des souris sera réalisée afin de mesurer l'impact global des traitements sur leur état de santé et leur longévité. Cette évaluation inclura des observations comportementales, basées sur une grille de scoring validée, permettant de suivre l'évolution des comportements moteurs, alimentaires et sociaux des animaux tout au long de l'étude.

Le candidat doit être titulaire d'un master 2 en toxicologie ou dans une discipline scientifique apparentée. Une première expérience en expérimentation animale constituera un atout. La rigueur scientifique, l'esprit critique et l'autonomie sont des qualités qui seront recherchées chez le candidat.