Thèse Développement et Exploitation de Modèles Tumoroïdes 3D de Glioblastome pour l'Évaluation de Thérapies Personnalisées. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Limoges École doctorale : Biologie, Chimie, Santé Laboratoire de recherche : Contrôle de l'Activation cellulaire, Progression Tumorale et Résistance thérapeutique Direction de la thèse : Serge BATTU ORCID 0000000318619410 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59 Le glioblastome (GB) est la tumeur cérébrale la plus fréquente et la plus agressive de l'adulte. En France, environ 3 500 nouveaux cas sont diagnostiqués chaque année, avec une surmortalité notable en Nouvelle-Aquitaine. Malgré les progrès de la chirurgie et des traitements combinés, le pronostic demeure défavorable (survie médiane 14 mois, rechutes quasi systématiques). Ces échecs thérapeutiques s'expliquent par la forte hétérogénéité cellulaire et génétique du GB, la présence de cellules souches cancéreuses résistantes et l'absence de modèles représentatifs permettant d'anticiper la réponse individuelle aux traitements.
Face à ce constat, le projet GEMINI vise à développer des modèles tridimensionnels dérivés de patients - des tumoroïdes de glioblastome - capables de reproduire fidèlement la complexité biologique de la tumeur humaine. Ces modèles permettront d'étudier les mécanismes d'agressivité, de résistance et d'évolution du GB, et d'évaluer de façon prédictive l'efficacité de différentes thérapies. L'ambition de GEMINI est d'ouvrir la voie à une médecine personnalisée du glioblastome, mieux adaptée aux spécificités de chaque patient.
La démarche scientifique de GEMINI repose sur une chaîne de valeur intégrée : collecte de prélèvements tumoraux de patients opérés au CHU de Limoges, génération et validation de tumoroïdes stables et comparables au tissu d'origine, puis évaluation de leur réponse à des traitements standards et innovants. Ces innovations incluent notamment le développement d'oligonucléotides antisens (ASO/LASO) ciblant des gènes clés de l'agressivité tumorale (comme CHI3L1), ainsi que la mise au point d'outils diagnostiques microfluidiques (SdFFF) permettant d'analyser rapidement la sensibilité et la résistance des tumoroïdes à différents agents thérapeutiques.
Le projet est porté par un consortium régional fort, réunissant :
- CAPTuR (Université et CHU de Limoges), coordinateur et expert en modélisation tumorale ;
- ARNA (Université de Bordeaux), spécialiste des thérapies antisens ;
- DAMOCLES Diagnostics (Limoges), start-up issue de la recherche académique, experte en microfluidique appliquée au diagnostic biomédical.
- IASO Discovery (Bordeaux), Start-up issue de la recherche académique (Hub Optoligo, Inserm Transfert), experte dans le domaine des oligonucléotides thérapeutiques.
Cette alliance entre recherche fondamentale, clinique et industrielle illustre la capacité d'innovation et de structuration régionale autour des enjeux de santé et de biotechnologies.
Ancré dans la stratégie régionale de santé et d'innovation de la Nouvelle-Aquitaine, GEMINI contribue à renforcer une offre de soins équitable, personnalisée et innovante, tout en soutenant la valorisation économique et la formation des jeunes chercheurs. Le projet consolide ainsi le rôle de la région comme pôle d'excellence en oncologie translationnelle et acteur de la médecine de précision, au service d'une recherche biomédicale à fort impact territorial et sociétal. En France, environ 3 500 nouveaux cas de GB sont diagnostiqués chaque année. En Nouvelle-Aquitaine, la surmortalité liée aux tumeurs du SNC atteint 12 %, contre 8 % au niveau national. Selon la classification de l'OMS 2021, le GB est une tumeur infiltrante caractérisée par une forte hétérogénéité morphologique et moléculaire, responsable en grande partie de la résistance aux traitements actuels, de la fréquence élevée des rechutes et de la difficulté à proposer des thérapies personnalisées. C'est dans ce contexte de pronostic défavorable et d'absence de traitement curatif que s'inscrit l'originalité du projet GEMINI. Son objectif est de développer de nouvelles approches thérapeutiques personnalisées intégrant la complexité biologique du glioblastome et ses interactions avec le microenvironnement tumoral.
Le projet repose sur 1) la mise en oeuvre d'une chaine de valeur pérenne permettant depuis le patient, la production de tumoroïdes reproduisant fidèlement l'hétérogénéité tumorale (CAPTUR/CHU Limoges) ; 2) le développement d'outils analytiques rapides de criblage thérapeutique (SdFFF) (CAPTUR, DAMOCLES Diagnostics) et 3) l'évaluation de stratégies ciblées innovantes, notamment à travers l'utilisation d'oligonucléotides antisens (ASO) dirigés contre Chi3L1 (ARNA / IASO Discovery). Les tumoroïdes produits dans le projets serviront notamment à :
- Évaluer le potentiel d'agressivité et de récidive des tumeurs, par la quantification du taux de cellules souches cancéreuses (GCS) ou l'analyse de l'expression de biomarqueurs spécifiques tel que CHI3L1 ;
- Étudier les profils de réponse aux traitements existants ou innovants, afin d'identifier les mécanismes de sensibilité et de résistance.
Le projet permettra d'envisager une stratification des patients fondée sur trois niveaux complémentaires : (1) les caractéristiques cliniques et histopathologiques, (2) les altérations génétiques et/ou génomiques identifiées par NGS (Next Generation Sequencing) et par ACPA (Analyse chromosomique sur puce à ADN), et (3) le profil fonctionnel ex vivo obtenu sur tumoroïdes par SdFFF.
Cette approche intégrée représente un pas concret vers une médecine personnalisée du GB, encore difficile à concrétiser en raison de la forte hétérogénéité tumorale. La génération tumoroïdes à partir des tumeurs de chaque patient permettra de mieux appréhender cette variabilité et d'orienter le choix des thérapies les plus efficaces pour chaque cas individuel.
Dans ce cadre, le projet comprend également le développement, le criblage et la validation de nouvelles approches thérapeutiques à base d'oligonucléotides antisens (ASO/LASO, Lab ARNA/ IASO Discovery), ciblant spécifiquement le gène CHI3L1, identifié comme un marqueur majeur d'agressivité tumorale, au sein de modèles tumoroïdes dérivés de patients, reproduisant fidèlement la hiérarchie cellulaire et le microenvironnement tumoral. Ces modèles offriront un cadre pertinent pour étudier la pénétration, la cinétique d'action et les effets phénotypiques des ASO avant les études précliniques. L'intégration de ces technologies de modulation génique dans des modèles 3D personnalisés représente une approche innovante pour identifier de nouvelles vulnérabilités thérapeutiques et améliorer le contrôle tumoral du GB.
Parallèlement, le projet intègre le développement d'outils diagnostiques innovants (Société DAMOCLES Diagnostics) destinés à déterminer rapidement les profils de résistance/sensibilité thérapeutique, afin d'optimiser encore la prise en charge individualisée du GB. Le projet capitalisera également sur l'expertise de la Société IASO Discovery en matière d'optimisation et développement des oligonucléotides antisens.
Le projet GEMINI repose sur 3 volets complémentaires allant de la création d'une bio-banque de GB à la recherche appliquée de thérapeutiques innovantes :
Volet 1 : Constitution de la banque de prélèvements (Partenaires impliqués : CAPTuR / services de Neurochirurgie, et d'Anatomie Pathologique et de Cytogénétique du CHU de Limoges / UF5315, CHU de Limoges (logistique de gestion des prélèvements , suivi des expérimentations de l'anatomie pathologique et de la PGMC ; suivi réglementaire ; suivi de toutes les données (IHC, Biologie moléculaire) en rapport avec les patients, incluant les données du prélèvement et des tumoroïdes dérivés).
Principal attendu : Création d'une bio-banque de prélèvements de glioblastome validés histologiquement, associée à une procédure harmonisée de collecte, de traitement et de conservation, garantissant la reproductibilité des travaux ultérieurs.
Livrables :
L2.1 : Constitution d'une bio-banque de prélèvements de glioblastome validés histologiquement et adaptés à la génération de tumoroïdes.
L2.2 : Standardisation des procédures, traçabilité des échantillons.
L2.3 : Base de données associée et protocole de contrôle qualité

Volet 2 : Production et validation fonctionnelle et moléculaire de tumoroïdes de glioblastome. (Partenaires impliqués : CAPTuR / Service d'Anatomie Pathologique et de Cytogénétique du CHU de Limoges).
L'objectif de ce troisième volet est d'établir, à partir des prélèvements collectés (volet 2), des tumoroïdes de glioblastome fidèles au tissu d'origine, évaluer leur taux de succès, leur stabilité morphologique et génétique, et confirmer leur pertinence comme modèle ex vivo patient-dérivé.
Principal attendu : Validation d'un modèle patient-dérivé de tumoroïdes de glioblastome stable et représentatif, apte à des analyses fonctionnelles et thérapeutiques (volet 5).
Livrables :
L3-4.1 : Procédure standardisée de culture et de cryoconservation ;
L3-4.2 : Données de taux de succès et de viabilité ;
L3-4.3 : Profils histologiques et moléculaires comparatifs tumeur/organoïde ;
L3-4.4 : Caractérisation fonctionnelle et hétérogénéité cellulaire (SdFFF).

Volet 3 : Analyse de la sensibilité des tumoroïdes aux oligonucléotides thérapeutiques ciblées et innovantes (Partenaires impliqués : CAPTuR / DAMOCLES Diagnostics / ARNA / IASO Discovery).
L'objectif est ici d'évaluer la sensibilité et la résistance des tumoroïdes dérivés de patients à des traitements ciblés ou innovants (ASO/LASO), grâce à l'utilisation d'outils de screening microfluidiques SdFFF développés par DAMOCLES Diagnostics.
Principal attendu : Évaluation de la sensibilité des tumoroïdes de glioblastome à différentes thérapies ciblées et innovantes, afin d'identifier des profils de réponse et de résistance exploitables pour une approche de médecine personnalisée.
Livrables :
T1 : Profil de sensibilité/résistance de chaque organoïde obtenu par analyse SdFFF multiplexée (DAMOCLES Diagnostics).
T2 : Corrélation entre profils mutationnels (NGS) et réponses thérapeutiques.
T3 : Données de réponse aux traitements innovants (ASO/LASO) développés par ARNA / IASO Discovery.
T4 : Identification de biomarqueurs de réponse et de résistance cellulaire.

Missions du doctorant et des équipes de recherche fondamentale, appliquée et clinique : Le doctorant aura la responsabilité de l'ensemble des activités liées aux tumoroïdes de glioblastome, incluant leur production, caractérisation et validation à partir de la banque d'échantillons constituée en collaboration avec les services de Neurochirurgie et d'Anatomopathologie-Cytogénétique du CHU de Limoges (Volet 3). Au sein de l'unité CAPTuR, et en coordination avec le service d'Anatomopathologie-Cytogénétique, il sera chargé de définir les profils de sensibilité et de résistance thérapeutique des tumoroïdes produits et caractérisés. Une stratification clinico-biologique sera ainsi définie. Une attention particulière sera portée, en collaboration avec le laboratoire ARNA, à l'évaluation de la réponse aux oligonucléotides antisens (ASO) et lipidés (LASO) spécifiquement conçus pour cibler le gène CHI3L1 (Volet 4).
- Missions du doctorant et des partenaires socio-économiques : en partenariat avec CAPTuR, la société DAMOCLES Diagnostics développera et mettra à disposition des outils de SdFFF microfluidique destinés au criblage rapide de l'effet des thérapies sur les tumoroïdes générés par le doctorant. Ce dernier sera directement impliqué dans la phase de validation de la technologie SdFFF, en qualité d'utilisateur final (End-User), contribuant ainsi à la transposition expérimentale et applicative de cette approche innovante au sein du projet. De la même manière, en partenariat avec ARNA, la société IASO Discovery sera impliquée dans la validation des séquences d'intérêts, la production des lots, les développements précliniques et clinique.