Thèse Impact de l'Exposition Chronique des Cellules Coliques Normale et Cancéreuse à un Cocktail de Pesticides Rôle du Microbiote et Identification des Voies de Signalisation H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Picardie - Jules Verne École doctorale : Sciences, Technologie, Santé Laboratoire de recherche : PéRITOX - Laboratoire Périnatalité et risques Toxiques Direction de la thèse : Hafida KHORSI CAUET Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-30T23:59:59 L'exposition chronique aux pesticides constitue un enjeu majeur de santé publique, notamment en raison de leur présence persistante dans l'alimentation et de leurs effets potentiellement délétères à long terme. Parmi les pathologies associées, le cancer colorectal (CCR) reste encore insuffisamment étudié, malgré des données suggérant un lien entre exposition aux pesticides et augmentation du risque. Ce projet de thèse vise à étudier l'impact d'une exposition chronique à faibles doses d'un cocktail de pesticides couramment retrouvés dans l'alimentation (chlorpyrifos, glyphosate et imazalil) sur la cancérogenèse colique. L'hypothèse centrale est que ce cocktail peut induire une dysbiose intestinale, une altération de la barrière intestinale, une translocation bactérienne et des modifications épigénétiques favorisant l'apparition de lésions inflammatoires et tumorales. Le projet repose sur une approche multidisciplinaire et complémentaire combinant : des modèles cellulaires de côlon sain et cancéreux, un modèle d'intestin artificiel (SHIME®) simulant le microbiote intestinal humain, des analyses moléculaires (prolifération, apoptose, migration, inflammation), l'étude des voies de signalisation (NF-B, Wnt/-caténine, PI3K/AKT, etc.), et des analyses épigénétiques (méthylation de l'ADN, modifications des histones). Des résultats préliminaires ont montré que le Chlorpyrifos perturbe le microbiote intestinal, augmente la perméabilité intestinale et favorise des phénomènes pro-inflammatoires. Au niveau cellulaire, il induit une augmentation de la prolifération, de la migration et une résistance à la chimiothérapie. Le projet a pour objectifs : 1-Évaluer les effets directs du cocktail de pesticides sur les cellules coliques, 2-Identifier les voies de signalisation dérégulées. 3-Étudier les modifications épigénétiques associées. 4-Caractériser l'impact du microbiote intestinal exposé aux cocktails pesticides. 5-Tester une stratégie préventive basée sur des prébiotiques (inuline). Une attention particulière sera portée au rôle protecteur potentiel des prébiotiques et des acides gras à chaîne courte. Ce travail permettra d'identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans le CCR et de proposer des approches préventives basées sur la modulation du microbiote intestinal afin de limiter les effets cancérogènes des pesticides et thérapeutiques innovantes ciblant le microbiote et les voies de signalisation. Ce projet s'inscrit dans la continuité d'un programme de recherche initié par le laboratoire PERITOX depuis 2010. Il concerne l'impact de l'exposition aux pesticides sur la santé en particulier les changements de la fonction intestinale. Nos études expérimentales, in vivo (rat) et in vitro (SHIME®), ont mis en évidence que l'exposition aux résidus de pesticides alimentaires, notamment le Chlorpyrifos (CPF), déséquilibre le microbiote (dysbiose intestinale) en faveur des bactéries potentiellement pathogènes, induit une translocation bactérienne, module la perméabilité de la barrière intestinale et génère ainsi un passage non contrôlé et permissif non seulement d'agents pro-inflammatoires (cytokines, interleukines, bactéries vivantes, composants bactériens) (Guibourdenche et al., 2021; Joly Condette et al., 2015; N. Djekkoun et al., 2022; Reygner et al., 2016 ; Maria abou Diwan et al., 2025). Dans le but de contrer les effets des pesticides, une stratégie de prévention utilisant un prébiotique, l'inuline, a été mise en place. Nos recherches ainsi que celles d'autres laboratoires sur des animaux indiquent qu'une exposition prolongée à certains pesticides altère le microbiote intestinal (MI), la barrière intestinale (BI) et augmente le risque du développement du cancer colorectal (CCR). Un intérêt croissant s'observe quant à l'utilisation potentielle de prébiotiques, tels que l'inuline, afin de prévenir la perturbation du MI, le dysfonctionnement de la BI et l'état normal de l'épithélium intestinal. Bien que ces études confirment d'une part les dangers des pesticides et d'autre part l'effet préventif des prébiotiques, les mécanismes par lesquels ils agissent sur ces barrières demeurent non élucidés en raison d'incertitudes concernant les relations de cause à effet et la complexité des modèles utilisés, notamment in vitro. Au niveau cellulaire, l'exposition chronique aux pesticides altère la barrière intestinale (BI), la composition du microbiote (MI) animal et humain, augmente la production des espères réactives de l'oxygène (ROS) et la sécrétion des agent pro-inflammatoires. Au sein de ce projet, notre objectif est de déterminer les effets d'un cocktail de pesticides, comprenant l'Imazalil (fongicide), le Glyphosate (herbicide) et le Chlorpyrifos (organophosphoré), sur le MI, la BI, et le développement de CCR. Nous déterminerons la manière dont l'inuline, atténue significativement les dysfonctionnements constatés au niveau intestinal. Trois questions principales seront abordées : (i) Quels sont les effets des métabolites microbiens suite à une exposition à un mélange de polluants à faible doses sur la transformation du phénotype intestinal, la perméabilité de la BI et le MI?, (ii) Quels sont les mécanismes moléculaires sous-jacents ?, (iii) est ce qu'une intervention précoce par une supplémentation en prébiotiques pourrait atténuer l'impact des pesticides sur la BI, MI et le développement du CCR ? La problématique centrale de ce projet est donc de comprendre comment l'exposition chronique à un cocktail de pesticides (chlorpyrifos, glyphosate, imazalil) influence la biologie des cellules coliques normales et cancéreuses, et d'évaluer le rôle du microbiote intestinal dans ces effets. L'ensemble de nos résultats est en faveur d'une modification des voies de signalisation dans l'induction des effets délétères du CPF. L'objectif de ce projet de thèse est : (i) évaluer l'effet direct du cocktail de pesticides sur la biologie des cellules normales et cancéreuse du côlon, (ii) caractériser les voies de signalisation, et des modifications épigénétiques impliquées dans l'acquisition du phénotype prolifératif et migratoire des cellules normales et l'agressivité du CCR suite à l'exposition chronique aux pesticides, (iii) évaluer les modifications du microbiote intestinal (MI) de volontaires sains et de patients atteints de CRR exposé aux pesticides, et étude de son impact sur la barrière intestinale et les caractéristiques biologiques des cellules normales et cancéreuses coliques et (iv) proposer une stratégie nutritionnelle préventive via les prébiotiques afin de contre carrer les effets délétères de ces xénobiotiques.

Ce projet exige des approches multidisciplinaires nécessitant des échantillons humains, des lignées cellulaires normales, ainsi qu'une grande variété de techniques expérimentales. Toutes ces techniques sont utilisées en routine dans les laboratoires PériTox en France et TMPAC au Liban:
1.Modèles cellulaires et Étude des voies de signalisation au liban:Deux lignées cellulaires intestinales saines du colon (NCM460 et CCD 841 CoTr) et cancéreuses (HCT116 et Caco-2) seront utilisées dans ce projet. La prolifération, survie, migration et invasion seront évaluées par les tests de MTT, le système d'imagerie cellulaire automatisée ImageXpress Pico, test de blessure et de chambres de boyden sans/avec matrigel, cytométrie en flux. Le sécrétome (en particulier le TNF, IL-6, et des espèces réactives de l'oxygène (par Kit, qPCR), et la morphologie cellulaire (Immunofluorescence en marquant l'actine et la paxilline)... Le stress mitochontrial sera suivi par la sonde JC-1 et l'apoptose évaluée par différentes techniques : (double marquage Annexine V/7-AAD, ratio Bcl2/Bax, Hoescht et effet «Tunel», clivage des protéines PARP et Caspases 3 et 9). Étude des voies de signalisation : Les voies NF-B, Wnt/-caténine, MAPK, PI3K/AKT/mTOR et Nrf2 seront analysées. L'expression des ARNm sera évaluée par RT-qPCR et l'activation protéique par Western blot. La validation fonctionnelle sera réalisée par inhibition pharmacologique ou knockdown par siRNA.
2.Analyses épigénétiques : Au liban
L'analyse épigénique sur des cellules cancéreuse traitées par le cocktail des pesticides sera réalisée sur certains gènes suppresseurs de tumeurs (comme par exemple TP53) et gênées impliques dans l'apoptose (comme par exemple BCL2) sont inactives par méthylation par différentes techniques : Bisulfite sequencing pour détecter la méthylation de l'ADN (Extraction de l'ADN, Traitement au bisulfit, PCR Specifique de régions promotrices TP53 et quantification par qPCR) et Chip-seq (chromatine immunoprécipitations sequencing) pour identifier les modifications d'histones.
3.Étude du microbiote intestinal (MI) : En France
Le modèle SHIME® (ou simulated human intestinal microbial environment) : modèle d'intestin artificiel : sera utilisé pour l'étude in vitro sur la perturbation du microbiote intestinal. Celui-ci mime chaque compartiment du tractus digestif de l'adulte (de l'estomac au côlon) et permet de mesurer l'activité et la transformation de l'aliment.
Des selles de 20 volontaires sains et 20 patients volontaires CCR seront ensemencées en parallèle dans les fermenteurs coliques (colon ascendant, transverse et descendant) du SHIME. Les pesticides en combinaison (à la dose journalière admissible, 1mg/1mL) seront inclus dans l'alimentation du SHIME® 1 fois par jour pendant 30 jours. Après exposition chronique à ce cocktail, les échantillons seront collectés et analysés à J0 (contrôle), J15 et J30 (effet chronique à court et long terme). La composition du microbiote (culture bactérienne, qPCR, NGS) et les métabolites bactériens (GC) seront analysés dans les différents compartiments du SHIME®. Le niveau des marqueurs inflammatoires dans les surnageants issus de la digestion in vitro (SHIME®) (protéine C-réactive ; cytokines pro-inflammatoires telles que TNF, IL1, IL6, IL10, TGF) sera analysé par des tests ELISA. L'expression et la localisation des protéines des jonctions serrées (occludine, claudine-5, ZO-1) dans le modèle de barrière intestinale fera l'objet d'une caractérisation par qRT-PCR et Western blot, et immunocytochimie. La translocation bactérienne à travers la barrière intestinale sera évaluée par culture bactérienne et typage moléculaire. L'expression des molécules d'adhésion telles que ICAM-1, ICAM-2, VCAM-1 sur la surface cellulaire des cellules épithéliales ainsi que les voies de signalisations (MAPK, NFkB) seront détectées par RT- qPCR et western blot.
4. Stratégie préventive: En France et au Liban
- L'effet d'un prébiotique (inuline) sur le microbiote et les cellules coliques sera étudié en co-exposition avec le cocktail de pesticides.
- Les analyses porteront sur la restauration de l'équilibre microbien, la perméabilité de la barrière intestinale, le phénotype cellulaire et les voies de signalisation impliquées.
- Cette méthodologie intégrée permettra de relier les modifications du microbiote et des cellules coliques aux effets des pesticides et d'évaluer des stratégies préventives potentiellement transposables à l'humain.

Le/la candidat(e) devra posséder des compétences techniques en relation avec l'outil SHIME (culture classique et moléculaire en microbiologie, maitrise des conditions d'asepsies, travailler en chambre anaérobie, PSM...). Il (elle) devra aussi avoir une très bonne connaissance des techniques de base en culture cellulaire (maintien et transfection de lignées cellulaires humaines) et être bien familiarisé(e) avec les approches de biologie cellulaire et moléculaire et d'étude des protéines (transfection, extraction d'ARN, qRT-PCR, Western-Blot, Facs, MTT ...). Le/la candidat(e) devra posséder une bonne aisance d'expression à l'oral. Il/elle devra être motivé(e), dynamique, rigoureux/se, désireux/se d'apprendre et de s'intégrer dans une équipe de recherche.