Description du sujet de thèse

Le poste de doctorat s’inscrit dans un projet collaboratif entre les laboratoires de Christophe Lamaze (Institut Curie, Paris, France) et Robert Nabi (UBC, Vancouver, Canada). Il est financé par le programme de doctorat conjoint CNRS–UBC.

INTRODUCTION

Cavéoles : nouveaux acteurs de la mécanobiologie
Les cavéoles sont des invaginations de 80 à 100 nm de la membrane plasmique (MP), composées d’oligomères de scaffolds de caveoline-1 (Cav1), stabilisées par les cavines cytosoliques et ancrées à la MP par l’ATPase EHD2. Longtemps considérées comme des structures endocytiques, le laboratoire Lamaze a démontré que les cavéoles s’aplatissent et se désassemblent rapidement sous stress mécanique, servant de réservoir membranaire pour prévenir la rupture. Cela a profondément modifié la compréhension des fonctions des cavéoles. Alors que Cav1 a longtemps été considéré comme un régulateur de la signalisation au sein des cavéoles, le laboratoire Nabi a remis en question ce dogme en révélant que la régulation de la signalisation repose sur des scaffolds de Cav1 non cavéolaires, et a développé un logiciel basé sur l’intelligence artificielle (SuperResNET) pour détecter ces scaffolds à partir de la microscopie super-résolution dSTORM. Récemment, Lamaze et Nabi ont montré que le désassemblage mécanique des cavéoles libère des scaffolds de Cav1 hautement diffusibles à travers la MP, régulant la signalisation intracellulaire selon un nouveau paradigme que nous appelons « remote mechanosignaling ».

Invasion tumorale et fibroblastes associés au cancer (CAF)
La progression tumorale dépend des propriétés intrinsèques des cellules tumorales et est fortement soutenue par le microenvironnement tumoral (TME), où les fibroblastes associés au cancer (CAF) jouent un rôle clé. Dans le TME, les cellules tumorales et les CAF sont continuellement exposés à des forces mécaniques dynamiques. L’expression de Cav1 dans les cellules tumorales et les CAF influence le pronostic du cancer ; cependant, les implications de son nouveau rôle mécanique ne sont pas clairement comprises et restent à explorer.

RAISONNEMENTS ET OBJECTIFS

Ce projet collaboratif vise à élucider le rôle de la mécanique des cavéoles dans la tumorigenèse, en s’appuyant sur l’expertise complémentaire des laboratoires Lamaze et Nabi. Il comprend deux projets de recherche intégrés : (1) Lamaze étudiera le rôle de la mécanosignalisation des cavéoles des CAF dans l’invasion tumorale ; (2) Nabi étudiera le mécano-trafic de Cav1 dans les cellules tumorales et les CAF.

PROJET LAMAZE : Mécanique des cavéoles dans les CAF et rôle dans la tumorigenèse

Nous nous concentrons sur le cancer colorectal (CRC) en raison de son microenvironnement hautement mécano-dynamique et de l’abondance de cavéoles mécano-sensibles dans les CAF associés au CRC (données préliminaires).

AXE 1 : Impact de la mécanique des cavéoles des CAF sur l’invasion tumorale
Nous utiliserons des modèles tumoraux 3D qui miment l’architecture tumorale et permettent l’application de forces mécaniques contrôlées (puces extensibles). Premier modèle : des sphéroïdes CRC CT26 seront co-encapsulés avec des CAF murins dans une matrice de collagène I. Deuxième modèle : CRC-on-chip avec co-culture d’organoïdes CRC murins et de CAF reproduisant l’architecture des cryptes et le péristaltisme. L’indice d’invasion sera quantifié par microscopie 3D (biphoton, lightsheet). Pour disséquer les rôles des cavéoles versus scaffolds dans l’invasion tumorale, les CAF seront déplétés en Cav1 (éliminant les deux) ou en cavine-1 (conservant les échafaudages).

AXE 2 : Mécanique des cavéoles et signalisation intracellulaire des CAF
Nous évaluerons le rôle des scaffolds de Cav1 dans la mécanosignalisation à distance, en nous concentrant sur des voies candidates (IL6/STAT3, YAP/TAZ, PI3K, TGF-β, ERK…), tandis que l’analyse transcriptomique et du kinome révélera d’autres voies pertinentes. Des monocultures de CAF (+/- Cav1 ou cavine-1) sur des substrats de collagène I étirables seront utilisées pour réaliser des tests fonctionnels (contractilité, topographie de la matrice) et analyser les effecteurs de signalisation (IF/WB). La microscopie dSTORM, combinée au logiciel SuperResNET de Nabi et au logiciel SiMiLe-M (apprentissage par instances multiples), permettra de distinguer les cavéoles des échafaudages dans la régulation des voies. Nous étudierons également l’endocytose mécanique de Cav1 dans ces régulations à l’aide du capteur à biotine développé par le laboratoire Nabi.

AXE 3 : Effets de la mécanique des cavéoles des CAF sur les cellules tumorales
À l’aide des modèles de l’Axe 1, nous évaluerons l’impact de la mécanique des cavéoles des CAF sur la signalisation dépendante des CAF dans les cellules tumorales (Axe 2) et utiliserons l’analyse transcriptomique/kinome pour identifier d’autres cibles. La prolifération des cellules tumorales (Ki67), la survie (TUNEL, caspase-3) et le métabolisme seront également examinés.

Contexte de travail

Le doctorant sera encadré par Christophe Lamaze. Il sera inscrit à l’École Doctorale Sciences de la Vie de l’Université Paris Sciences et Lettres (PSL). En plus de la collaboration avec R. Nabi, ce projet est mené en collaboration avec les équipes de D. Vignjevic (spécialiste du microenvironnement tumoral, Institut Curie, UMR144) et de S. Descroix (spécialiste en microfluidique, Institut Curie, UMR168). Des échanges d'étudiants entre les laboratoires Lamaze et Nabi sont prévus afin de favoriser le travail conjoint sur leurs projets respectifs.

L’équipe est composée de 10 membres travaillant sur différents aspects des cavéoles. Plusieurs financements ont été obtenus par le directeur d’équipe pour garantir la continuité du projet (CNRS, financement institutionnel de l’Institut Curie, INCa, Fondation de France, Ligue contre le Cancer), et plusieurs membres de l’équipe (post-doctorants et ingénieurs) sont également financés pour travailler sur ce sujet.

Le projet sera mené à l’Institut Curie, centre de recherche en cancérologie de renommée mondiale, reconnu pour son expertise en biologie cellulaire, physique de la matière molle et chimie biologique. Il regroupe des équipes pluridisciplinaires (biologistes, chimistes, physiciens, informaticiens). L’Institut Curie dispose de technologies de pointe, notamment le Nikon Imaging Centre (l’un des rares en Europe), offrant l’accès à des microscopes avancés et des outils performants d’analyse d’image. Le centre de recherche collabore étroitement avec les cliniciens de l’Hôpital Curie, l’un des principaux centres européens de traitement du cancer, et travaille régulièrement avec des équipes académiques. L’ensemble constitue un environnement idéal pour le doctorant.

Contraintes et risques

Risques biologiques (culture cellulaire), Risques chimiques (CMR).