Décodage de la communication intracellulaire médiée par des vésicules extracellulaires dans un microréacteur

par Balasubramaniam Namasivayam

Projet de thèse en Sciences pour l'Ingénieur

Sous la direction de Wilfrid Boireau, Annie Frelet barrand et de Céline Elie-caille.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de SPIM - Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) et de Micro Nano Sciences et Systèmes (MN2S) (equipe de recherche) depuis le 19-10-2017 .


  • Résumé

    Contexte général de la thèse de doctorat Les microparticules (MPS), les petites vésicules (50-1000 nm) du bourgeonnement de la membrane plasmique cellulaire en réponse à différents stimuli, jouent un rôle important dans les interactions cellulaires, dans des conditions physiologiques et pathologiques. Mais, de nos jours, l'analyse de leur composition, de leurs sous-populations et de leur mode d'action au sein de l'organisme est encore un véritable défi auquel sont confrontés les biologistes et les médecins. La communication entre les cellules tumorales et les cellules sanguines semble réciproque, c'est la cellule inter-communication. Les plaquettes semblent interagir directement et indirectement avec la tumeur et le système immunitaire, ce qui favorise le progrès de la tumeur. De nombreuses études soulignent le rôle joué par les députés sur les plaquettes dans la thrombose inductible par les tumeurs. Étudier ce flux de vésicules extracellulaires (EVS) en cherchant à mieux caractériser/qualifier/quantifier les différents MPS et leurs effets réciproques contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la thrombose et le cancer. Il est d'un grand intérêt d'avoir des outils d'investigation de ces objets biologiques sous-micrométriques qui sont très hétérogènes dans la taille et couvrant 2 décennies de concentration, qui les rendent difficiles à analyser par des instruments d'analyse conventionnels. Notre développement récent d'une plate-forme nanobioanalytical (NBA) combinant différentes techniques biophysiques (la résonance Plasmon de surface (SPR), la microscopie de force atomique (AFM) et la spectrométrie de masse (MS)), nous a conduits récemment à une preuve-de-concept de l'extracellulaire qualification des vésicules; Obeid et coll., 2017). Le présent projet de doctorat s'inscrit dans un contexte de cancer biologique basé sur le potentiel analytique de la plate-forme récemment validée. Ce travail consiste à explorer les EVS générés dans un bioréacteur cellulaire impliquant des lignées cellulaires tumorales et des plaquettes. Ce travail soutiendra également un programme d'investigation d'un mécanisme d'intercommunication cellulaire pour lequel notre collaborateur, PR. T. Burnouf (Taipei Medical University, Taiwan), est un expert international. Les objectifs sont 1) développer un micro-bioréacteur pour la co-culture cellulaire, notamment des cellules sanguines (plaquettes, lymphocytes) et un premier modèle de cellules tumorales telles que MCF-7 (lignée de cellules mammaires), 2) pour qualifier, par échantillonnage, les sous-populations SVE générées dans le bioréacteur avec la plate-forme nanobioanalytical. 3) d'envisager une voie d'interconnexion entre le bioréacteur et la plate-forme NBA afin de surveiller, en ligne, le flux du SVE. Le projet global vise à fournir des informations dynamiques sur les sous-populations SVE générées pendant les interférences cellulaires. Permettant ainsi une meilleure compréhension des mécanismes d'induction de leur génération à partir des cellules activées et leur rôle dans le dialogue avec les cellules tumorales et leur prolifération. Cette approche est unique à l'échelle internationale et les résultats n'apporteront pas aujourd'hui de données à ces niveaux de complexité et aux dimensions nanométrique des objets biologiques.

  • Titre traduit

    Decoding intracellular communication mediated by Extracellular Vesicles in Microreactor


  • Résumé

    General context of the PhD. Thesis Microparticles (MPs), small vesicles (50-1000 nm) from cell plasma membrane budding in response to different stimuli, play an important role in cell interactions, in physiological and pathological conditions. But, nowadays, the analysis of their composition, subpopulations and mode of action within the organism, is still a genuine challenge to which biologists and doctors are confronted. Communication between tumor cells and blood cells seems reciprocal, this is the cell inter-communication. Platelets seem to interact directly and indirectly with tumor and immune system, thus promoting the tumor progress. Numerous studies point out the role played by MPs on platelets in tumor inducible thrombosis. Investigate this flow of extracellular vesicles (EVs) by searching to better characterize/qualify/quantify the different MPs and their reciprocal effects will contribute to a better understanding of mechanisms involved in thrombosis and cancer. It's of major interest to have investigation tools of these sub-micrometric biological objects that are very heterogeneous in size and covering 2 concentration decades, which make them difficult to analyze by conventional analytical instrumentations. Our recent development of a nanobioanalytical (NBA) platform combining different biophysical techniques (Surface Plasmon Resonance (SPR), Atomic Force Microscopy (AFM) and Mass Spectrometry (MS)), led us recently to a proof-of-concept of extracellular vesicles qualification; Obeid et al., 2017).The present PhD project registers in a biological cancer context based on the analytical potential of the platform recently validated. This work consists in the exploration of EVs generated within a cell bioreactor involving tumor cell lines and platelets. This work will also support of an investigation program of a cell intercommunication mechanism for which our collaborator, Pr. T. Burnouf (Taipei Medical University, Taiwan), is an international expert. The objectives is 1) to develop a micro-bioreactor for cell co-culture, notably of blood cells (platelets, lymphocytes) and a first model of tumor cells such as MCF-7 (breast cell line), 2) to qualify, by sampling, EVs sub-populations generated within the bioreactor with the nanobioanalytical platform. 3) to envision an interconnecting pathway between the bioreactor and the NBA platform in order to monitor, on line, the EVs' flow. The overall project aims to provide dynamic information on EVs subpopulations generated during cell-cell crosstalk. Thus allowing a better understanding of induction mechanisms of their generation from activated cells and their role in dialog with tumor cells and their proliferation. This approach is unique at the international scale and results will bring data not available today to these complexity levels and nanometric dimensions of biological objects.