Doctorat Biophysique: Modélisation multi-échelle du potentiel électrique transmembranaire afin de mieux

Sujet de thèse :
Le potentiel de repos transmembranaire (TMRP) est une caractéristique fondamentale commune à toutes les cellules et un élément essentiel de leur comportement. Il résulte d’une différence de potentiels électriques entre les milieux intra- et extracellulaires, constituant une signature cellulaire. Le TMRP est finement régulé par la cellule via des canaux ioniques (IC), qui permettent les échanges de charges avec son microenvironnement. Parmi ces canaux, les jonctions communicantes (GJ) autorisent le transfert de charges entre cellules voisines, transformant les tissus vivants en réseaux bioélectriques. Ces réseaux jouent un rôle critique en tant que principe organisateur du maintien de l’homéostasie tissulaire. Bien que résilients, ils peuvent être perturbés par des facteurs exogènes, entraînant un déséquilibre au sein du réseau et compromettant l’organisation tissulaire.
Le rôle du TMRP dans le développement du cancer est de plus en plus souligné. En effet, sa distribution influence fortement la structuration des tissus. Une dérégulation du TMRP peut ainsi rompre l’architecture tissulaire, conduisant à une organisation cellulaire chaotique, l’une des premières étapes de la cancérogenèse. Par ailleurs, les cellules cancéreuses présentent un TMRP plus faible que les cellules saines, associé à un comportement prolifératif. Une dérégulation de l’expression des canaux ioniques favorise également les comportements migratoires et métastatiques. Enfin, des facteurs du microenvironnement tumoral (contact cellulaire, hypoxie, pression interstitielle) participent à la perturbation de la signalisation bioélectrique.
D’un autre côté, le TMRP peut être modulé par des champs électriques externes, ouvrant des perspectives thérapeutiques prometteuses. Cependant, les preuves actuelles, bien que dispersées, montrent que la dérégulation de l’activité bioélectrique cellulaire s’étend sur plusieurs échelles, avec des comportements multicellulaires émergents et des couplages complexes avec le microenvironnement cellulaire. Cela rend difficile l’élaboration d’un cadre expérimental unifié capable de capturer pleinement le rôle de la signalisation bioélectrique dans l’initiation, la promotion et la progression du cancer.
L’objectif du projet de thèse est donc de combler cette lacune en développant un cadre interdisciplinaire centré sur un modèle multiéchelle, élaboré à partir de méthodologies de milieux poreux et informé par des expériences dédiées sur des cultures cellulaires 2D et 3D. Ce modèle considérera la signalisation bioélectrique comme un réseau dynamique, permettant de décrire la distribution du TMRP dans un tissu comme un processus émergent de l’activité collective des cellules, tout en intégrant les effets multiéchelles et les couplages locaux avec le microenvironnement cellulaire. Le projet s’articule autour de trois objectifs : 1) Comprendre le rôle des réseaux bioélectriques dans le maintien
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