Etude du devenir et des effets des xénobio1ques (polluants et médicaments) dans des organoïdes de foie humain mimant différentes pathologies hépa1ques

Le sujet proposé s’inscrit dans le cadre du projet de la Chaire de recherche du Dr Etienne Blanc, financée par Rennes Métropole/Université de Rennes/IRSET, qui vise étudier l’Impact de l’exposome sur la santé humaine avec un focus sur la caractérisation moléculaire et cellulaire des mécanismes de toxicité, en particulier hépatique.

Les études sur l’exposome qui visent à appréhender le risque induit par l’exposition continue des individus à de faibles doses de contaminants de l’environnement et de l’alimentation sont un enjeu de santé publique et une priorité des travaux de santé environnementale. Ces expositions pourraient favoriser l’apparition des perturbations métaboliques (obésité, diabète), l’augmentation et/ou l’aggravation de maladies hépatiques chroniques (stéatose, fibrose), voire le développement de carcinome hépatocellulaire (CHC) (3ème cause de mortalité par cancer ; 500 000 nouveaux cas/an dans le monde). Dans le contexte de ces pathologies multifactorielles, il est crucial d’étudier, dans le foie humain, les effets conjugués des expositions aux xénobiotiques et des perturbations métaboliques ou inflammatoires. 

Par ailleurs un changement majeur s’opère aujourd’hui dans la recherche biomédicale et l’évaluation de la sécurité chimique, avec l’intégration croissante de méthodologies innovantes (NAM – New Approach Methodology) à toutes les étapes du développement scientifique et réglementaire. Pour être fiables et généralisables, ces systèmes d’analyse nécessitent la création de dispositifs modulaires, reproductibles et physiologiquement représentatifs des tissus humains sains et pathologiques. Le laboratoire d’accueil s’intéresse aux mécanismes qui sous-tendent le développement et la progression de pathologies hépatiques, en particulier suite à des expositions à des polluants environnementaux, et développe, à cet effet, des modèles de culture pertinents et innovants.

La maladie du foie associée à un dysfonctionnement métabolique (MASLD) représente une préoccupation majeure en raison de son incidence en augmentation dans les pays industrialisés, avec la stéatose et la stéatohépatite associée à un dysfonctionnement métabolique (MASH) comme une forme plus agressive caractérisée par des lésions hépatocellulaires, une inflammation et la fibrose. L'inflammation chronique et l'activation accrue des cellules immunitaires sont des caractéristiques clés de la MASH, favorisant le développement, sur une base stéatosique, de la fibrose par l'activation des cellules étoilées hépatiques. Dans le contexte de ces pathologies multifactorielles, le rôle des xénobiotiques et les mécanismes sous-jacents de leurs effets sont encore peu connus. Le but du projet est de caractériser, d’un point de vue fonctionnel (toxicité, métabolisme, paramètres métaboliques et inflammatoires…), les effets de xénobiotiques (polluants environnementaux ou médicaments). 

Pour cela, le projet s’appuiera sur le modèle Hepoid®, développé dans le laboratoire d’accueil (Eq DYMEC2, IRSET), de culture cellulaire dans des matrices définies qui permettent une différentiation élevée des hépatocytes humains (lignée ou primaire) et une activation des cellules étoilées sur le long terme. Les différents objectifs seront i) la caractérisation fonctionnelle des modèles 3D de co-culture représentant le foie pathologique (stéatose, fibrose) ; ii) L’optimisation et complexification de ce modèle en y intégrant d’autres types cellulaires pertinents pour l’étude du foie (cellules immunitaires, cellules endothéliales) ; iii) l’étude de l’effet de xénobiotiques (polluants environnementaux et médicaments) dans les contextes pathologiques ; iv) le développement d’organes sur puce permettant de mettre en contact plusieurs types d’organoïdes.

Ce projet comprendra plusieurs axes :

-    La caractérisation fonctionnelle des modèles 3D de co-culture représentant le foie pathologique.

-    L’étude de l’effet de xenobiotiques (polluants environnementaux et médicaments) dans ces contextes pathologiques. Le métabolisme des xénobiotiques est-il perturbé dans ces conditions ? Le traitement (médicament ou polluant) aggrave-t-il la pathologie ?

-    L’optimisation et complexification du modèle Hepoid® en y intégrant d’autres types cellulaires pertinents pour l’étude du foie (cellules immunitaires, cellules endothéliales). Outre l’optimisation des conditions de cultures pour rendre compatible la croissance des différents types cellulaires, le projet visera à développer les méthodes d’évaluation des paramètres physiologiques spécifiques dans ces conditions particulières.

-    Dans le but d’une étude plus systémique, une partie du projet portera sur le développement d’« organe sur puce » (MPS - Microphysiological systems) par l’utilisation ou la création de puces microfluidiques dédiées mettant en contact plusieurs types d’organoïdes (en particulier, le foie et le tissu adipeux) Cette partie sera réalisée en lien étroit avec la plateforme BIM3D de l’UAR Biosit de l’université de Rennes.

L’IRSET est un centre de recherche pluri- et interdisciplinaire en santé humaine, qui étudie les risques liés à l’environnement et au travail. Regroupant 12 équipes de recherches et près de 350 personnes, l’unité représente un vivier de compétences et d’expertises complémentaires lui permettant de répondre à plusieurs missions de recherche fondamentale et translationnelle, d’épidémiologie, d’expertises auprès d’agence gouvernementale, d’interaction avec les partenaires socioéconomiques, et d’enseignement.

L’équipe d’accueil DYMEC2 (Microenvironment Dynamics, Contaminants and Cancer), est co-dirigée par Sophie Langouët (DR2 Inserm). Elle s'intéresse en particulier au rôle du microenvironnement dans la progression de la fibrose hépatique, aux forces mécaniques liées au dépôt de matrice extracellulaire et au devenir des contaminants environnementaux dans le contexte des maladies hépatiques chroniques. L’équipe possède une expertise en biotransformation des xénobiotiques, leur activation métabolique et les altérations de l'ADN qui en résultent dans le foie humain. Ses travaux reposent sur le développement de modèles innovants de culture cellulaire 3D utilisant des cellules HepaRG et des hépatocytes humains primaires dans diverses matrices mimant fidèlement les conditions physiopathologiques.

• Formation niveau Master 2/Ingénieur en biologie, physiologie cellulaire, biochimie et/ou toxicologie. 
• Expérience en culture cellulaire, idéalement des cultures cellulaires en 3D
• Expérience en biologie moléculaire et cellulaire
• Appétence pour le développement bioingénierie

• Aptitudes à la communication
• Esprit de synthèse et curiosité scientifique
• Maitrise de l’anglais