Ce projet serait sous la direction de : Mme. Violaine RANDRIAN et M. Aubin PENNA

Unité de recherche : PRODICET

École doctorale : Rosalind Franklin – Énergie, Environnement, Bio santé

Intitulé du sujet :

Immunité anti-tumorale induite par l’hypersensibilité à l’Interféron gamma dans le cancer colorectal métastatique

CURE – Colorectal Immunity Induced by Interferon-gamma for Tumor Eradication

Début de thèse : à partir du 01/10/2025

Mots clés : cancer colorectal, interféron gamma, métabolisme calcique, immunothérapie

Résumé:

La sensibilisation des cancers colorectaux métastatiques à l’immunothérapie reste un verrou thérapeutique important. Le projet CURE utilise les cellules de cancer colorectal avec instabilité microsatellitaire (MSI, 10% des cancers colorectaux métastatiques) comme modèle de réponse à l’immunothérapie. L’objectif est de transférer la sensibilité des cellules MSI à l’immunothérapie aux cellules de cancer colorectal sans instabilité microsatellitaire (MSS, 90% des cancers colorectaux métastatiques). L’interféron gamma (IFNg) est la principale cytokine effectrice dans la réponse immune anti-tumorale. L’IFNg induit une mort cellulaire directe des cellules de cancer colorectal MSI, y compris en l’absence de cellules immunes. Les résultats générés dans le laboratoire du Dr Diaz (New York, USA) montrent que cette action pro-apoptotique est rapide, impliquant des modifications post-traductionnelles plutôt que les voies de signalisation canoniques effectrices de l’IFNg.
Notre hypothèse de travail est que la modification de la concentration de calcium intra-cellulaire permet de sensibiliser les cellules cancéreuses à l’action de l’IFNg favorisant la mort cellulaire.
Nous étudierons cet effet sur les modèles cellulaires de cancer colorectaux MSI et MSS, incluant les modèles particulièrement agressifs de métastases cérébrales de cancer colorectal.
Pour ce faire, nous mettrons au point une imagerie calcique par fluorescence sur ces différents modèles et déterminerons s’il existe des réponses différentielles en réponse à l’IFNg. Nous caractériserons les voies de signalisation calcique impliquées et notamment les canaux calciques présents sur ces différents modèles. La régulation de l’homéostasie calcique intra-cellulaire dépend de nombreux acteurs. L’utilisation de bases de données ouvertes (The Cancer Genome Atlas, TCGA) permettra de sélectionner les canaux ioniques d’intérêt et de concentrer les expérimentations biologiques sur les canaux calciques communs aux cancers colorectaux métastatiques MSI et MSS. Nous validerons également ces données grâce à la caractérisation de lignées de métastases cérébrales de cancer colorectal déjà effectuée au sein du laboratoire PRODICET par séquençage RNA.
Nous manipulerons les différentes familles de canaux calciques identifiées en traitant ces modèles par inhibiteurs calciques et observant les effets de ces traitements sur le métabolisme calcique et l’effet pro-apoptotique de l’IFNg.
Une variable importante du micro-environnement tumoral est son pH acide qui diminue l’efficacité de l’IFNg et module l’activité des canaux calciques. Nous contrôlerons donc attentivement le pH des milieux de culture et feront varier ce pH afin d’étudier son impact sur l’interaction IFNg et canaux calciques.
Les données obtenues in vitro seront confrontées à des données d’essais cliniques obtenus par collaboration avec la Fédération Francophone de Cancérologie Digestive.

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Sensitization of metastatic colorectal cancer to immunotherapy remains a major therapeutic challenge. The CURE project uses colorectal cancer cells with microsatellite instability (MSI, 10% of metastatic colorectal cancers) as a model of response to immunotherapy. Our objective is to transfer MSI cell sensitivity to immunotherapy to colorectal cancer cells without microsatellite instability (MSS, 90% of metastatic colorectal cancers). Interferon gamma (IFNg) is the main effector cytokine in the anti-tumor immune response. IFNg induces direct cell death in MSI colorectal cancer cells, even in the absence of immune cells. Results generated in Dr. Diaz’s laboratory (New York, USA) show that this pro-apoptotic action is rapid, involving post-translational modifications rather than the canonical effector signaling pathways of IFNg.
Our working hypothesis is that altering intra-cellular calcium concentration sensitizes cancer cells to IFNg action. We will study this effect on MSI and MSS colorectal cancer cell models, including particularly aggressive models of colorectal cancer brain metastases.
To this end, we will develop fluorescence calcium imaging on these different models. We will characterize the calcium metabolic pathway and in particular the calcium channels present in these different models. Intracellular calcium metabolism involves many players. The use of open databases (The Cancer Genome Atlas, TCGA) will enable us to select ion channels of interest and focus biological experiments on calcium channels common to MSI and MSS metastatic colorectal cancers. We will also validate these data through the characterization of colorectal cancer brain metastasis lines already carried out in the PRODICET laboratory by RNA sequencing. We will manipulate the different calcium channel families identified by treating these models with calcium channel blockers and observing the effects of these treatments on calcium metabolism and the pro-apoptotic effect of IFNg.
An important variable in the tumor microenvironment is pH. The intra-tumoral environment is more acidic than other tissues. This acidity reduces IFNg efficacy and modulates calcium channel activity. We will therefore carefully monitor and vary the pH of culture media to study its impact on IFNg and calcium channel interaction. Once this study has been carried out on cancer cell lines, we will analyze the parameters in co-cultures with different concentrations of immune cells. After fine-tuning in 2D, we will carry out these experiments in 3D to study pH variation and IFNg diffusion in spheroids of different sizes.
We will validate the results observed on colorectal cancer biopsies by matching the MSI COLOMIN colorectal cancer cohort with MSS colorectal cancer biopsies, and by conducting ancillary studies for clinical trials of immunotherapy in colorectal cancers promoted by the Fédération Francophone de Cancérologie Digestive (FFCD).

Contexte et problématique :

Le mécanisme d’action des médicaments actuels d’immunothérapie repose sur la levée d’inhibition de point de contrôle immuns pour rétablir l’immunité anti-tumorale [1]. Ces inhibiteurs de points de contrôle immuns (ICI) remobilisent les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques, effecteurs principaux de l’immunité adaptative anti-tumorale, pour éliminer les cellules cancéreuses. La réponse aux ICI dépend de l’expression de points de contrôle immuns par les cellules cancéreuses. Le déclenchement d’une réponse anti-tumorale effective requiert par ailleurs différents
signaux comme la présentation de néo-antigènes par ces cellules cancéreuses et une production adéquate de cytokines par les cellules immunitaires. L’interféron gamma (IFN-γ) tient une place centrale dans cette communication inter-cellulaire [6]. Les traitements avec IFN-γ ont été testés en clinique sans succès franc dans les années 2000, avant l’ère des ICI. La révolution de l’immunothérapie fait reconsidérer cette molécule sous un nouvel angle. En effet, l’IFN-γ entraîne une surexpression de points de contrôle immuns majeurs comme le Programmed Death Ligand 1 (PD-L1) à la surface des cellules tumorales, ce qui peut entraîner une meilleure réponse aux ICI [2].
L’IFN-γ tient également un rôle pro-apoptotique direct et rapide dans l’immunité innée, avant la mise en place d’une réponse immunitaire adaptative, une propriété qui a encore été peu exploitée en cancérologie. Le virage pronostique qu’a constitué l’avènement de l’immunothérapie dans le traitement des mélanomes et de certains cancers du poumon ne concernent que 10% des cancers colorectaux qui répondent aux ICI. Il s’agit des cancers colorectaux avec une instabilité microsatellitaire (MSI), reflet d’un défaut du système de réparation de l’ADN (deficient MisMatch Repair -dMMR) [3][4]. Les autres cancers colorectaux, qui n’ont pas d’instabilité microsatellitaire (MSS) et qui présentent un système de réparation de l’ADN proficient (MMRp), ne répondent pas aux ICI. Ce groupe représentent 90% des cancers colorectaux métastatiques, ce qui crée un besoin urgent d’identifier des moyens de sensibiliser ces tumeurs aux ICI.

Description du sujet :

Ce projet s’inscrit dans une thématique de recherche clairement orientée vers l’immuno-oncologie des cancers colorectaux métastatiques qui représente un besoin thérapeutique non comblé. De plus, La spécificité des modèles développés par le laboratoire PRODICET permet d’analyser dans ce projet les métastases cérébrales de cancer colorectal qui font partie des cancers sous-étudiés et de mauvais pronostic, une priorité stratégique de l’INstitut du CAncer (INCA) pour cette décennie.
La résistance des cancers digestifs et notamment colorectaux aux traitements d’immunothérapie constitue un verrou thérapeutique à lever que nous abordons d’une part en cherchant à déterminer si la voie de l’IFN-γ permet d’améliorer la réponse à ces traitement et d’autre part en s’intéressant au rôle de la signalisation calcique. De nombreux inhibiteurs calciques sont remboursés en France et des données pré-cliniques en faveur d’un repositionnement de ces molécules comme des anti-cancéreux présenterait un progrès thérapeutique à coût modéré.

Méthodologie et mise en œuvre :

Nous disposons de plusieurs modèles cellulaires de CRC MSI et MSS :

• 1) des lignées commerciales de cancer du côlon MSI et MSS.
• 2) des lignées humaines de cellules souches de métastases cérébrales de cancer colorectal (BM-SC-CRC), disponibles uniquement à PRODICET. Ces modèles MSS issus de patients du CHU de Poitiers de type MSS sont particulièrement intéressants. Les métastases ont une sensibilité différente du site primitif aux traitements du fait de leur infiltrat immun et de la sélection de clones métastatiques particulièrement invasifs.

Les critères de jugement principaux au cours du projet seront :

• 1) Le degré d’apoptose induite par l’IFNg qui peut être évalué par imagerie de fluorescence de la Caspase (Incucyte) ou par évaluation du nombre de cellules viables après traitement (MTS assay).
• 2) La concentration de calcium intracellulaire mesuré par fluorescence FURA-2 en fonction des différents traitements appliqués.

Les modalités de culture cellulaire seront en 2D principalement, puis en 3D : soit dans des plaques faiblement adhésives en cultivant les cellules dans du Matrigel avec des facteurs de croissances spécifiques, soit par bio- impression 3D. Cette technique est disponible au sein de l’équipe PRODICET qui dispose du matériel et de l’expérience dans ce mode de culture cellulaire, la mise au point pour les modèles BM-SC-CRC étant déjà faite.

Objectif 1: Caractériser l’interaction IFNg et concentration de calcium intracellulaire au sein des modèles MSI et MSS

Screening bioinformatique sur bases de données partiellement effectué
Effet pro-apoptotique de l’IFNg sur les lignées MSI et MSS.
Mesure de la variation de la concentration calcique sous l’effet d’un traitement IFNg.
Impact d’un traitement IFNg sur les canaux calciques et effets de la modulation pharmacologique des canaux identifés sur l’effet pro-apoptotique de l’IFNg (Système de mesure automatisé des flux calciques et de criblage FLEXstation 3 de Molecular Device )

Objectif 2: Caractériser l’impact des modifications du pH sur l’interaction IFNg et calcium intracellulaire sur l’effet pro-apoptotique de l’IFN-γ

Objectif 3 : Intégration des données en co-culture avec des cellules immunes afin d’évaluer l’impact de la signalisation IFN-g sur la réponse du CRC aux ICI en fonction de leur statut MSI.

Analyse de la réponse immune dans des sphéroïdes pluri-celllulaires
La technologie de bio-impression 3D sera utilisée pour modéliser un désert immun complet (aucune cellule immune présente), des cellules immunes en périphérie du sphéroïde uniquement ou directement au coeur du sphéroïde.

 

Profil recherché :

Nous recherchons un candidat de formation scientifique ayant obtenu un Master 2 en biochimie, génétique des cancers, biologie moléculaire ou biologie cellulaire avec des compétences en biologie moléculaire.
Un intérêt pour l’immunologie et les applications cliniques en cancérologie est un atout important.
La rigueur et l’autonomie sont des qualités très appréciées. La maîtrise de l’anglais niveau B2 ou, à défaut, une forte motivation pour améliorer le niveau de langue sont des éléments recherchés.
De même, les compétences ou l’appétence forte pour la communication écrite: mise en forme de résultats et de recherche bibliographique sont prises en compte.

 

Contact pour plus d’informations et pour candidater jusqu’au 13/06/25 :
violaine.randrian@chu-poitiers.fr