Thèse Evaluation des Fonctions Immunitaires de Patients Atteints d'Hémopathies Malignes par Test Microassays H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Aix Marseille Université École doctorale : Recherches Biomédicales Laboratoire de recherche : TAGC - Theories and Approaches of Genomic Complexity Direction de la thèse : Régis COSTELLO ORCID 0000000240861302 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59 Les traitements actuels des pathologies onco-hématologiques reposent souvent sur l'association immuno/chimiothérapie. Quelle que soit la pathologie, y compris myéloïde, la réponse immunitaire est nécessaire pour le contrôle de la maladie résiduelle. La réponse immunitaire spontanée ou liée à l'immunothérapie repose (exception faite des anticorps monoclonaux couplés à une toxine ou élément radioactif) sur les capacités cytotoxiques des effecteurs immuns du patient, que ce soient les cellules de l'immunité innée ou celles de l'immunité acquise.
En pratique clinique, l'évaluation de ces capacités de réponse n'est pas effectuée. Les patients bénéficient d'une immunothérapie décidée selon les critères généraux (type de tumeur, stade, état général du patient, expression des cibles antigéniques par la tumeur) et non pas sur la capacité de réponse des effecteurs du patient.
Ce projet vise à développer de nouveaux tests fonctionnels permettant une utilisation personnalisée des nouvelles immunothérapies. Le projet est basé sur une plateforme microfluidique innovante récemment brevetée au Laboratoire Adhésion et Inflammation (LAI). Les explorations fonctionnelles lentes et complexes pour une utilisation clinique restent cantonnées à la recherche fondamentale. Notre technologie repose sur des substrats 'intelligents' micropatternés avec plusieurs anticorps. Elle permet de mesurer l'activation de leucocytes en quelques heures et est particulièrement pertinente pour évaluer l'efficacité des immunothérapies et pour stratifier précocement les patients répondeurs à ces traitements coûteux.
Nous avons récemment validé et breveté une méthode permettant d'analyser phénotypiquement et au niveau de la cellule unique l'activation des cellules immunitaires (Figure 1). La méthode utilise la microscopie optique pour réaliser de multiples micropatterns de différentes protéines (Figure 1-A). Ces substrats micro-élaborés sont capables d'effectuer de multiples essais fonctionnels sur des suspensions de cellules immunitaires ou du sang entier, tels que (1) la sélection/l'identification d'un type de cellule d'intérêt, (2) le déclenchement d'un signal d'activation, et (3) la lecture de la cinétique de l'activation immunitaire. L'évaluation de ces fonctions est réalisée par la nature des protéines du micropattern, généralement des anticorps. Lorsque la membrane cellulaire de la suspension exprime la cible des anticorps sur le substrat, la cellule s'étale sur le motif correspondant (figure 1A-B) et l'empreinte de l'adhésion cellulaire est détectée par microscopie interférométrique. Les différentes fonctions réalisées par le micropattern peuvent être évaluées en prenant une seule image et en analysant l'étalement des cellules dans chaque motif. La lecture ne nécessite aucune des manipulations fastidieuses qu'impliquent généralement les techniques d'immunophénotypage. Dans une image typique de microscopie interférentielle, les zones sombres indiquent l'adhésion et les zones claires la non-adhésion (figure 1-B, encart). La figure 1-C donne un exemple de mesure dans un dispositif conçu avec des micropatterns pour accueillir des cellules T uniques. Ces motifs étaient composés de deux zones distinctes, chacune ayant une fonction spécifique : la zone centrale colorée en rouge contenait de l'anti-CD3 et de l'anti-CD28 pour sélectionner et activer les cellules T, et les zones latérales colorées en vert contenaient de l'anti-CD69 pour lire l'expression de CD69 des cellules activées. Le résultat du test par interférométrie est présenté dans la figure 1-C-droite. Il révèle que toutes les zones anti-CD69 lues sont sombres, ce qui signifie que toutes les cellules T capturées sont activées dans cette expérience. Le concept de substrat intelligent recouvert d'anticorps est très souple et peut être adapté à diverses applications et à divers types de cellules, en adaptant le choix des anticorps imprimés au type de cellule et à la fonction en question.
Les hémopathies malignes (leucémies, lymphomes, myélomes) constituent un ensemble de pathologies caractérisées par une interaction étroite et durable entre les cellules tumorales et le système immunitaire. Le contrôle de la maladie, en particulier de la maladie résiduelle minimale, repose en grande partie sur l'efficacité de l'immunosurveillance assurée par les cellules immunitaires effectrices, notamment les lymphocytes T, les cellules NK et certaines populations myéloïdes. L'effet greffon contre leucémie observé après allogreffe de cellules souches hématopoïétiques illustre de manière probante le rôle central de la réponse immunitaire dans l'éradication des cellules tumorales résiduelles.
Au cours des dernières années, la prise en charge thérapeutique des hémopathies malignes a été profondément transformée par l'essor des immunothérapies (anticorps monoclonaux, anticorps bispécifiques, inhibiteurs de checkpoints, thérapies cellulaires adoptives). À l'exception des anticorps conjugués à une toxine ou à un radioélément, l'efficacité de ces approches repose directement sur les capacités fonctionnelles des effecteurs immunitaires du patient, incluant leur aptitude à s'activer, à proliférer, à produire des cytokines et à exercer une cytotoxicité efficace.
Cependant, ces fonctions immunitaires sont fréquemment altérées chez les patients atteints d'hémopathies malignes, du fait de la maladie elle-même, de l'âge, de l'immunosuppression induite par la tumeur et des traitements antérieurs. Malgré ce constat, l'évaluation des fonctions immunitaires reste très limitée en pratique clinique. Les décisions thérapeutiques reposent principalement sur des critères cliniques et biologiques généraux (type de pathologie, stade, état général du patient, expression de cibles tumorales), ainsi que sur des analyses immunologiques essentiellement quantitatives ou phénotypiques. Ces approches ne permettent pas d'appréhender la compétence fonctionnelle réelle des cellules immunitaires ni leur capacité à répondre à une stimulation thérapeutique.
Les tests fonctionnels existants (cytotoxicité, prolifération, activation) demeurent pour l'essentiel confinés à la recherche fondamentale, en raison de leur complexité, de leur durée, de leur faible standardisation et de leur incompatibilité avec les contraintes de la pratique clinique. Il existe ainsi un verrou scientifique et technologique majeur : l'absence d'outils fonctionnels rapides, robustes et transposables en clinique pour évaluer la réponse immunitaire des patients candidats à une immunothérapie.
Dans un contexte de développement rapide de traitements innovants, coûteux et potentiellement toxiques, l'identification d'outils permettant de prédire la réponse, de stratifier précocement les patients et d'optimiser les stratégies thérapeutiques constitue un enjeu majeur de santé publique. L'évaluation fonctionnelle des réponses immunitaires s'inscrit pleinement dans la dynamique de la médecine de précision, en proposant d'adapter les immunothérapies non seulement aux caractéristiques de la tumeur, mais également au potentiel immunologique propre à chaque patient.
Evaluer la réponse des effecteurs immuns chez des patients atteints d'hémopathies malignes afin d'adapter les approches d'immunothérapie afin d'en optimiser l'efficacité et éviter les traitements inutiles (nocifs / couteux, ex; T CAR cells) Ce projet vise à développer de nouveaux tests fonctionnels permettant une utilisation personnalisée des nouvelles immunothérapies. Le projet est basé sur une plateforme microfluidique innovante récemment brevetée au Laboratoire Adhésion et Inflammation (LAI ; UMR) [3-5]. Les explorations fonctionnelles sont souvent trop lentes et complexes pour une utilisation clinique et restent cantonnées à la recherche fondamentale. Notre technologie repose sur des substrats 'intelligents' micropatternés avec plusieurs anticorps. Elle permet de mesurer l'activation de leucocytes en quelques heures et est particulièrement pertinente pour évaluer l'efficacité des immunothérapies et pour stratifier précocement les patients répondeurs à ces traitements coûteux.
Nous avons récemment validé et breveté une méthode permettant d'analyser phénotypiquement et au niveau de la cellule unique l'activation des cellules immunitaires (Figure 1). La méthode utilise la microscopie optique pour réaliser de multiples micropatterns de différentes protéines et tailles subcellulaires (Figure 1-A). Ces substrats micro-élaborés sont capables d'effectuer de multiples essais fonctionnels sur des suspensions de cellules immunitaires ou du sang entier, tels que (1) la sélection/l'identification d'un type de cellule d'intérêt, (2) le déclenchement d'un signal d'activation, et (3) la lecture de la cinétique de l'activation immunitaire. L'évaluation de ces fonctions est réalisée par la nature des protéines du micropattern, qui sont généralement des anticorps ayant des affinités spécifiques et des actions efficaces. Lorsque la membrane cellulaire de la suspension exprime la cible des anticorps sur le substrat, la cellule s'étale sur le motif correspondant (figure 1A-B) et l'empreinte de l'adhésion cellulaire est détectée par microscopie interférométrique. Les différentes fonctions réalisées par le micropattern peuvent être évaluées en prenant une seule image et en analysant l'étalement des cellules dans chaque motif. La lecture ne nécessite aucune des manipulations fastidieuses qu'impliquent généralement les techniques basées sur l'immunomarquage (injections, incubations, rinçages). Dans une image typique de microscopie interférentielle, les zones sombres indiquent l'adhésion et les zones claires la non-adhésion (figure 1-B, encart). La figure 1-C donne un exemple de mesure dans un dispositif conçu avec des micropatterns pour accueillir des cellules T uniques. Ces motifs étaient composés de deux zones distinctes, chacune ayant une fonction spécifique : la zone centrale colorée en rouge contenait de l'anti-CD3 et de l'anti-CD28 pour sélectionner et activer les cellules T, et les zones latérales colorées en vert contenaient de l'anti-CD69 pour lire l'expression de CD69 des cellules activées. Le résultat du test par interférométrie est présenté dans la figure 1-C-droite. Il révèle que toutes les zones anti-CD69 lues sont sombres, ce qui signifie que toutes les cellules T capturées sont activées dans cette expérience. Cet exemple simple illustre le principe de la technique, mais le concept de substrat intelligent recouvert d'anticorps est très souple et peut être adapté à diverses applications et à divers types de cellules uniquement en adaptant le choix des anticorps imprimés au type de cellule et à la fonction en question.

Figure 1: Premier prototype de substrats multifonctionnels intelligents pour l'activation des leucocytes.
A) Dispositif d'impression : un microscope personnalisé nous permet d'effectuer des impressions multiples de micropatterns d'anticorps.
B) Exemple d'un réseau de motifs avec deux zones différentes, rouge et verte, imprimées avec différentes compositions d'anticorps. Principe de mesure : motifs rouges pour capturer et déclencher l'activation d'un leucocyte d'intérêt (par exemple, les cellules T avec anti-CD45 et anti-CD3, les cellules NK avec anti-CD56 ou anti NCR3/NKp30 CD337, les monocytes avec anti-CD14), et des motifs verts pour révéler l'activation (par exemple, anti-CD69, anti-CD25, anti-CD107).
C) Lecture par imagerie interférentielle de l'adhésion cellulaire sur les motifs (les zones noires indiquent l'adhésion). Résultats préliminaires du test d'activation des cellules T. À gauche- Image microscopique d'un substrat réel sur lequel ont été déposés des motifs anti-CD3/anti-CD28 (colorés en rouge) et anti-CD69 (colorés en vert). A droite- Image interférentielle montrant des cellules activées avec adhésion sur les motifs centraux et environnants.

Le profil recherché est celui d'un étudiant possédant ou désirant acquérir un bagage technologique avec l'apprentissage de multiples techniques, dont par exemple biologie cellulaire, biologie moléculaire, microfluidique. L'étudiant devra aussi s'intéresser au caractère transversal de la recherche (médecine/onco-hématologie, immunologie) et à l'application potentielle du travail et des découvertes effectuées dans le champ du diagnostic et/ou de la thérapeutique.