Augmenter la résistance des organes lors de transplantation : le métabolisme comme cible pharmacologique dans la protection tissulaire face à l’ischémie-reperfusion

Face au besoin constant de transplantation (Tx) et à la pénurie de greffons, il apparaît crucial d’augmenter la tolérance des greffons à cette procédure, et de fait d’augmenter le taux de réussite des Tx à court et long terme. L’ischémie-reperfusion (IR) du greffon, qui accompagne la Tx, et ses lésions associées (IRI) sont l’un des aspects clés et les plus étudiés pour comprendre et améliorer la reprise de fonction dès l’organe transplanté. Dans ce contexte, nous proposons d’utiliser une approche innovante basée notamment sur de la microscopie multiphotonique afin de 1/ décrire l’IR hépatique au niveau cellulaire, tissulaire et fonctionnelle et ce, longitudinalement, 2/ étudier les effets protecteurs potentiels de l’inhibition de l’hypusination d’eIF5A, une cible identifiée préalablement au laboratoire, 3/ caractériser cette protection pour finalement 4/ identifier des cibles pharmacologiques précises pouvant être utilisées dans des modèles translationnels et en clinique.  

A ce jour, la transplantation est l’option thérapeutique ultime permettant de pallier des pathologies chroniques (néphropathies, cancers, cirrhoses...) qui entraîneraient la défaillance d’un organe vital. Outre la complexité de la procédure, la limitation majeure reste la disponibilité de greffons pouvant être utilisés : en France, près de 22.000 patients sont toujours en attente d’une greffe en 2024 (part. rénale et hépatique). Récemment des efforts ont été mis en place afin d’augmenter le nombre de greffons disponibles, via l’utilisation de greffons dits “à critères étendus”, et plus généralement, grâce à la mise en œuvre de moyens pour améliorer leur reprise de fonction. Cela implique notamment à une meilleure tolérance vis-à-vis des lésions liées à l’IR indissociables d’une Tx. Dans ce contexte, nous proposons de développer de nouveaux modèles pour l’étude de la tolérance à l’IR notamment hépatique et de mettre en évidence des cibles pharmacologiques utilisables en clinique.

Nous avons précédemment mis en évidence dans le contexte de la Tx rénale, que l’inhibition de l’hypusination d’eIF5A permettait d’augmenter la tolérance face à une IR au niveau cellulaire, tissulaire et fonctionnel. L’hypusination est une modification post-traductionnelle unique à eIF5A, un facteur de traduction et cette modification est nécessaire à son activité. Cette protection se traduit par d’importants remaniements cellulaires (reprogrammation métabolique, stress oxydatif et du RE...) dont les mécanismes moléculaires exacts restent à être élucider. 

Cette étude a pour but de mettre en évidence que cette tolérance à l’IR peut être transposée au niveau hépatique, notamment pour préserver les canaux biliaires, particulièrement sensibles à l’IR, et associés à un bon pronostic de l’issue de la Tx. Cette étude vise de plus à comprendre les déterminants moléculaires de la tolérance à l’IR et à identifier les cibles qui permettraient la meilleure issue et une application clinique. 

Nous souhaitons étudier cette tolérance à l’IR hépatique à différents niveaux sur les modèles les plus pertinents, pour la plupart établis au sein du laboratoire.

Cellulaires à différents degrés de complexité pour réaliser les approches pharmacologiques et mécanistiques : culture d’hépatocytes, co-culture hépatocytes et cholangiocytes, modèles 3D (organoïde hépatique) 

Modèles fonctionnels murins pour reproduire les cinétiques et problématiques de la Tx hépatique : IR hépatique maîtrisée au laboratoire 

Outre les techniques classiques de biologie et biochimie nécessaires pour répondre à ces questions, cette étude étudiera ces phénomènes en utilisant largement la microscopie optique et notamment la microscopie multiphotonique. Cela permet l’étude d’échantillons volumineux par transparisation, de suivre dynamiquement et longitudinalement des processus métaboliques (NADH, FADH…) ainsi que la réorganisation spatiale et la composition cellulaire et extracellulaire (SHG du collagène-I, FLIM). 

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To face the constant need in organ transplantation (Tx) and the lack of available grafts, it becomes critical to improve graft tolerance to the transplantation stresses happening during this procedure and therefore, improve Tx outcome on short and long term. Ischemia-reperfusion (IR) and its associated injuries (IRI) occurring during the Tx are one of the key aspects and among the most studied to understand and improve the normal function of the graft. In this context, we propose to use an innovative approach, notably using multiphoton microscopy, to 1/ describe hepatic ischemia-reperfusion at the cellular, tissular and functional level longitudinally, 2/ study the potential protector effects of eIF5A hypusination inhibition, a pharmacological target previously identified, 3/ characterize this protection to finally 4/ identify new pharmacological targets to be used in translational models and ultimately in clinic. 

To this day, transplantation (Tx) is the last considered treatment that can be used to cure chronic pathologies (nephropathy, cancer, cirrhosis...), that would, if untreated, lead to a major organ failure and death. Beside the complex procedure, the main limitation is the availability of usable graft: in France alone, in 2024, almost 22.000 patients are on a waiting list for a transplantation (particularly renal and hepatic). Recently, efforts have been made to increase available graft, by considering ones defined as “marginal”, and generally by improving graft resuming its normal function post transplantation. This entails a better tolerance toward IR injuries (IRI) happening during Tx. In this context, we are proposing to develop new models to particularly study IR tolerance in the liver and to evidence pharmacological targets that could be use in a clinical context. 

We previously demonstrated that in renal Tx, inhibition of eIF5A hypusination increased IR tolerance at the cell, tissue and functional level. Hypusination is a post-translational modification unique to eIF5A, a translation factor, and this modification is critical to its function. The protection led to a clear and deep cell reprogramming (metabolic, ER and oxidative stress tolerance...) whose exact molecular targets remained to be characterized. 

This study’s goal is to evidence that this IR tolerance can be transposed to the liver, notably by the preservation of the biliary ducts, particularly sensitive to IRI and a key structure for a favorable outcome of the Tx. This study also aims to understand the molecular determinants of IR tolerance and identify new pharmacological targets that could be used in a (pre)clinical model. 

To study the tolerance of liver to IRI, we will use a multi-level approach on the most relevant models, for most part already established in the lab. 

Cell models with various degrees of complexity to perform pharmacological and mechanistic studies: hepatocytes culture, cholangiocytes-hepatocytes co-culture, 3D models (liver organoids...). 

Functional murine models to mimic kinetics and problematics of the hepatic Tx: Liver IR developed and used in the lab. 

Beside classical cell biology and biochemistry techniques needed to address those questions, this study will deeply use light microscopy and particularly multiphoton microscopy. This will allow us to study large samples by tissue clearing, to follow dynamically and longitudinally metabolic processes (NADH, FADH fluctuations) as well as cellular and extracellular nature and organization (Collagen-I SHG, molecule ID via FLIM…). 

IRMETIST INSERM U1313

Le laboratoire Ischémie Reperfusion, Métabolisme et Inflammation Stérile en Transplantation (IRMETIST) est une unité mixte de recherche INSERM/Université de  Poitiers (U1313). L’unité fait partie intégrante de l’institut fédératif de recherche en BioSanté. Elle est située à Poitiers, pour l’instant en partie sur le site du CHU de Poitiers à proximité de la faculté de Médecine et de Pharmacie et également au pôle de biologie santé (PBS) sur le campus de l’université de Poitiers. Les thématiques de recherche de l’unité s’articulent autour de l’amélioration des conditions de la transplantation d’organes, principalement le rein et le foie, et autour de l’étude des phénomènes lésionnels liées à l’ischémie-reperfusion (IR).Cette équipe monothématique est dirigée par le Professeur Luc Pellerin depuis  le 1er janvier 2022.

Le ou la candidat(e) devra avoir obtenu un master 2 en biologie ou biotechnologies et avoir de bonnes connaissances en biologie cellulaire et biochimie et si possible en physiologie et microscopie optique (épifluorescence, confocal, multiphotonique…) ou faire preuve de curiosité envers ces techniques. Le ou la candidat(e) idéal(e) fera preuve de : motivation, curiosité, pro-activité, autonomie et de rigueur. Il/Elle rejoindra un environnement stimulant, collaboratif et engageant. Un travail sur les modèles murins étant nécessaire, le ou la candidat(e) sera en accord avec la pratique de l’expérimentation animale. Le diplôme d’expérimentation animale serait un plus mais pourra être acquis au sein du laboratoire. Une bonne maîtrise de l’anglais (lu, écrit, parlé) est nécessaire, notamment pour des interactions avec les collaborateurs internationaux de l’équipe. 

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The ideal candidate must have obtained a master 2 in biology or biotechnologies and have solid knowledge of cell biology / biochemistry /physiology and if possible in light microsopy (epifluorescence, confocal, multiphoton…) or have a strong interest to learn those approaches. He or she will show motivation, curiosity, pro-activity and autonomy. He or she will join a stimulating, collaborating and friendly work environment. An animal work is part of the project and therefore the candidate will agree to work with such models. Animal experimentation diploma is needed but can be acquired in the lab. Very good spoken and written English is required to communicate in the lab and particularly with the group international network of collaborators.