Thèse Puce Modulaire Multi-Organes pour la Médecine Personnalisée dans la Bronchopneumopathie Chronique Obstructive H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : NIMBE - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie - DRF/IRAMIS Direction de la thèse : Florent MALLOGGI ORCID 0000000166114295 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-10-01T23:59:59 La BPCO, maladie chronique touchant les poumons et associée à des complications comme la sarcopénie, pose un défi majeur en raison de ses mécanismes complexes et mal compris, notamment les interactions entre les poumons et les muscles. Les modèles in vitro classiques ne permettent pas de reproduire fidèlement ces dynamiques, ni l'impact des exacerbations qui aggravent l'inflammation.
Cette thèse, menée dans le cadre d'un projet collaboratif, propose de développer une plateforme multi-organes-sur-puce intégrant des cellules pulmonaires et musculaires de patients. L'objectif est de modéliser les échanges entre ces tissus via un système microfluidique reproduisant la circulation sanguine et les médiateurs inflammatoires, tout en évaluant les réponses aux biothérapies et aux exacerbations simulées par un cocktail de cytokines. Pour cela, des modules spécifiques - poumon et muscle - sont conçus pour analyser en temps réel l'inflammation et le métabolisme, tandis que leur couplage permet d'étudier les effets croisés. Les résultats seront comparés à des échantillons cliniques pour valider le modèle.
La Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est une maladie systémique associée à une inflammation pulmonaire chronique et à des comorbidités extra-pulmonaires, notamment la sarcopénie (atrophie musculaire). Les mécanismes sous-jacents aux interactions entre le poumon et le muscle squelettique restent mal compris, limitant le développement de thérapies ciblées. Les modèles in vitro classiques ne reproduisent pas la complexité de ces interactions ni la dynamique des exacerbations, qui aggravent la pathologie et la réponse inflammatoire. Cette thèse s'inscrit dans le Work Package 2 (WP2) d'un projet collaboratif visant à développer une plateforme multi-organes-sur-puce intégrant des cellules pulmonaires (bronchiques et alvéolaires) et musculaires dérivées de patients.
L'objectif est de :
Modéliser les interactions épithélium-muscle via un système microfluidique reproduisant la circulation sanguine et les échanges de médiateurs inflammatoires.
Caractériser la réponse aux biothérapies et aux facteurs d'exacerbation (cocktail de cytokines pro-inflammatoires : IL-1, IL-6, IL-8, TNF-).
Développer des outils analytiques pour le suivi en temps réel de l'inflammation (mesures de TEER, ELISA sur puce à billes magnétiques) et l'analyse métabolomique du milieu circulant. Développement de modules organoïdes :
Poumon-sur-puce (LoC) : Culture en interface air-liquide (ALI) de cellules épithéliales bronchiques et alvéolaires, intégrées dans un système microfluidique miniaturisé avec mesure en temps réel de la résistance transépithéliale (TEER).
Muscle-sur-puce (MoC) : Modèle 3D de fibres musculaires enroulées autour de piliers flexibles, permettant l'évaluation de la force contractile et de l'atrophie sous perfusion.
Couplage des organes :
Intégration des LoC et MoC via des circuits microfluidiques unidirectionnels (poumon muscle), mimant la circulation des médiateurs inflammatoires.
Optimisation d'un milieu de co-culture compatible avec les trois types cellulaires.
Modélisation des exacerbations :
Exposition des cellules à un cocktail de cytokines pour induire un environnement inflammatoire aigu.
Analyse des sécrétions (cytokines, alarmines) et du profil métabolomique, corrélés à des échantillons cliniques (lavages broncho-alvéolaires de patients BPCO).

Master 2 ou diplôme d'ingénieur en biologie cellulaire, bio-ingénierie, ou biomécanique.
Compétences souhaitées : Culture cellulaire, microfluidique, analyse d'images (confocale), et/ou modélisation in silico (simulations par éléments finis).
Motivation pour le travail en équipe et l'interface recherche clinique/fondamentale.

• Travail en équipe
• Éléments finis