Offre de thèse
CD - Vers de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les gliomes diffus de la ligne médiane H3K27M altérés : ciblage des mécanismes de stabilisation adaptative de l'état tumoral
Date limite de candidature
09-06-2026
Date de début de contrat
01-10-2026
Directeur de thèse
BATTAGLIA Shyue-Fang
Encadrement
Le doctorant bénéficiera d'un encadrement rapproché assuré par le Pr Guillaume Gauchotte et le Dr Shyue‑Fang Battaglia. Des réunions hebdomadaires seront consacrées au suivi des expériences, à l'analyse des résultats et à l'ajustement des stratégies expérimentales. Une réunion élargie mensuelle associera les ingénieurs et collaborateurs impliqués (notamment en bioinformatique) afin de garantir une supervision intégrative et la qualité des analyses. Le doctorant sera pleinement intégré à la dynamique de l'unité Inserm U1256 NGERE : participation aux réunions d'équipe, présentations internes, journal clubs et échanges méthodologiques. Il présentera régulièrement des articles liés à son sujet et communiquera l'avancement de ses propres travaux afin de développer ses compétences analytiques et sa communication scientifique. Un suivi trimestriel sera dédié au volet formation doctorale (formations obligatoires, compétences transversales, planification congrès). Les jalons scientifiques seront structurés dès le début de la thèse : Année 1 – analyses transcriptomiques et priorisation des cibles ; Année 2 – validations fonctionnelles sur les modèles dérivés de patients ; Année 3 – CRISPRi, intégration des données et rédaction des publications. L'encadrement comprendra une formation progressive aux technologies spécifiques du projet (CRISPRi, analyses single‑cell, mesures de protéostase et bioénergétique) et veillera à développer l'autonomie, la rigueur et la capacité d'analyse critique du doctorant. Le doctorant sera accompagné dans la valorisation scientifique (articles, congrès nationaux/internationaux) et dans la préparation de son avenir professionnel. La convention individuelle de formation et le carnet de compétences seront établis puis mis à jour annuellement. Une attention particulière sera accordée au bien‑être matériel et intellectuel du doctorant tout au long de la thèse.
Type de contrat
école doctorale
équipe
contexte
Les gliomes diffus de la ligne médiane (DMG), incluant les gliomes intrinsèques diffus du pont (DIPG), représentent l'une des pathologies oncologiques pédiatriques les plus sévères. Malgré une prise en charge optimisée et l'utilisation systématique de la radiothérapie, la survie médiane globale demeure d'environ 10–12 mois [3], et aucune thérapie ciblée n'a permis d'améliorer significativement le pronostic. Cette impasse thérapeutique suggère l'existence d'un verrou biologique fondamental encore insuffisamment compris. Sur le plan moléculaire, les DMG sont caractérisés par une mutation récurrente des histones H3 (H3.1 ou H3.3), dite H3K27M, substituant la lysine 27 par une méthionine. Cette onco-histone inhibe le complexe PRC2, entraînant une perte globale et une redistribution aberrante de la marque répressive H3K27me3. Il en résulte une désorganisation profonde des programmes transcriptionnels de différenciation des lignées neuronales, principalement oligodendrocytaires. Contrairement aux glioblastomes de l'adulte, ces tumeurs présentent relativement peu d'altérations génétiques additionnelles, ce qui suggère que l'instabilité épigénétique constitue l'événement fondateur et dominant de la transformation. Les analyses transcriptomiques unicellulaires récentes [1,2] ont profondément renouvelé notre compréhension de l'architecture cellulaire des DMG. Elles montrent que ces tumeurs ne correspondent pas à une population homogène hyperproliférative, mais s'organisent selon des états développementaux pathologiques dominés par des cellules de type progéniteur oligodendrocytaire (OPC like), associant prolifération et blocage partiel de différenciation. Les axes d'identité progénitrice et de prolifération apparaissent partiellement dissociables, suggérant que la tumeur correspond à un état développemental anormalement stabilisé plutôt qu'à une simple expansion clonale. Ce cadre conceptuel fait émerger une question biologique centrale : comment un état cellulaire à la fois épigénétiquement désorganisé, transcriptionnellement instable et soumis à un environnement neuronal hautement actif, notamment dans le contexte de stades précoces du développement cérébral, peut il être maintenu durablement ? En effet, l'érosion épigénétique induite par H3K27M devrait théoriquement compromettre la stabilité des programmes d'identité cellulaire. De plus, la combinaison d'un blocage de différenciation, d'une prolifération soutenue et d'une stimulation neuronale chronique devrait générer une contrainte protéotoxique, métabolique et génomique élevée. Pourtant, les cellules tumorales persistent, se maintiennent et conservent une identité cohérente sur plusieurs mois d'évolution clinique. Ce paradoxe suggère l'existence de mécanismes actifs de stabilisation adaptative, impliquant potentiellement non seulement la protéostase mais aussi des voies amont de préservation de l'intégrité cellulaire, telles que les réponses aux dommages de l'ADN et d'autres systèmes de contrôle qualité. La protéostase, ensemble des mécanismes assurant le repliement correct, la dégradation et le contrôle qualité des protéines, constitue en effet un système adaptatif majeur dans les cellules soumises à des contraintes intenses. Elle inclut notamment la réponse intégrée au stress (ISR), la réponse au stress du réticulum endoplasmique (UPR_RE), la protéostase mitochondriale (UPR_mt), les systèmes ubiquitine protéasome et autophagie. Si ces voies sont classiquement décrites comme des réponses transitoires à un stress aigu, des travaux récents montrent qu'une activation chronique et modulée de ces réseaux peut stabiliser des états cellulaires plastiques ou instables, notamment dans des contextes de différenciation bloquée ou de reprogrammation cellulaire [4,5]. Nous formulons ainsi l'hypothèse que les réseaux de protéostase et, plus largement, les systèmes cellulaires de maintien de l'intégrité (incluant certaines réponses au stress génotoxique), ne constituent pas seulement des réponses secondaires au stress tumoral, mais participent activement à la stabilisation adaptative de l'état OPC-like pathologique dans les DMG H3K27M altérés. Afin d'explorer cette hypothèse, nous avons réanalysé préliminairement deux modèles murins complémentaires exprimant H3K27M. Dans le cerveau embryonnaire E14.5 (GSE120882) [6], nous observons une augmentation directionnelle des signatures ISR, UPR_RE et heat shock associée à une augmentation de l'entropie transcriptionnelle, suggérant qu'un stress lié au repliement protéique accompagne l'instabilité identitaire précoce. À l'inverse, dans un modèle tumoral RCAS/tva établi (GSE184935) [7], les signatures dominantes concernent l'UPR_mt et l'autophagie/lysosome, indiquant un remodelage adaptatif distinct à un stade tumoral consolidé. Ces observations soutiennent un modèle dynamique dans lequel les réseaux de protéostase se réorganisent progressivement au cours de la transition entre instabilité développementale initiale et consolidation tumorale. À ce jour, aucune étude n'a analysé de manière systématique, à résolution single-cell et dans des DMG humains, l'engagement différentiel des réseaux de protéostase en fonction des états tumoraux. Les travaux existants ont principalement décrit l'hétérogénéité cellulaire et les programmes développementaux, sans examiner explicitement les mécanismes susceptibles de stabiliser ces états. L'originalité du projet réside ainsi dans le changement de perspective proposé : analyser la protéostase non comme une réponse au stress tumoral, mais comme un mécanisme structurant de stabilisation d'un état épigénétiquement instable. L'identification de dépendances adaptatives associées à cette stabilisation pourrait révéler des vulnérabilités thérapeutiques exploitables, fondées sur la déstabilisation sélective de l'état tumoral plutôt que sur le ciblage d'oncogènes classiques. Le projet est structuré pour produire des résultats publiables en trois ans, articulant cartographie unicellulaire, validation fonctionnelle dans des modèles dérivés de patients, et démonstration causale des dépendances identifiées.spécialité
Sciences de la Vie et de la Santé - BioSElaboratoire
NGERE - Nutrition-Génétique et Exposition aux Risques Environnementaux
Mots clés
Gliome diffus de la ligne médiane (DMG), oncohistone H3K27M, Protéostase , réponse au stress cellulaire, Transcriptomique unicellulaire , Vulnérabilités thérapeutiques
Détail de l'offre
Les gliomes diffus de la ligne médiane (DMG) porteurs de la mutation H3K27M représentent l'un des cancers pédiatriques les plus agressifs, avec une survie médiane inférieure à un an et l'absence de traitement curatif. Cette onco‑histone inhibe PRC2, entraînant une perte de H3K27me3 et une désorganisation profonde des programmes d'identité cellulaire. Les analyses unicellulaires publiées ont montré que ces tumeurs correspondent à des états développementaux pathologiques dominés par des cellules OPC‑like, caractérisées par une prolifération soutenue, une instabilité transcriptionnelle marquée et un blocage de différenciation.
Ce cadre met en lumière un paradoxe biologique majeur : comment un état épigénétiquement affaibli et transcriptionnellement instable peut‑il être maintenu durablement dans un environnement neuronal exigeant, soumis à une forte activité synaptique, et ce dès les stades précoces du développement ? Nous formulons l'hypothèse que les cellules DMG reposent sur une activation adaptative, progressive et coordonnée de plusieurs réseaux de maintenance cellulaire. Ces réseaux incluent non seulement les voies classiques de protéostase (ISR, UPR du réticulum endoplasmique, UPR mitochondriale, systèmes ubiquitine‑protéasome et autophagie), mais également des mécanismes en amont de gestion du stress et de préservation de l'intégrité cellulaire, tels que les réponses aux dommages de l'ADN et d'autres systèmes de contrôle qualité. Ensemble, ces voies pourraient contribuer à stabiliser un état tumoral intrinsèquement fragile, permettant sa persistance au cours du développement cérébral et de l'évolution tumorale.
Nous posons l'hypothèse que l'inhibition sélective de ces réseaux de maintien adaptatif (i) réduit la viabilité et la clonogénicité des cellules DMG, (ii) désorganise la cohérence transcriptionnelle OPC‑like, et (iii) favorise une sortie de l'état tumoral, par différenciation forcée ou perte de viabilité.
Le projet s'articule en trois volets.
(1) Analyse unicellulaire multi‑cohortes : les données single‑cell publiées de qualité seront réanalysées afin de cartographier, à haute résolution, l'engagement des différents réseaux de stress selon les états tumoraux et le long des transitions développementales aberrantes caractéristiques des DMG.
(2) Génération de données omiques dérivées de nos propres patients : pour valider et étendre ces observations, nous produirons nos propres données bulk RNA‑seq à partir de modèles cellulaires DMG dérivés de patients diagnostiqués via notre réseau neuropathologique. Selon la qualité du matériel disponible, des analyses unicellulaires ciblées pourront être envisagées pour clarifier certains axes de protéostase.
(3) Validation fonctionnelle et démonstration causale : les dépendances adaptatives identifiées seront testées expérimentalement dans plusieurs lignées DMG indépendantes via inhibitions pharmacologiques et perturbations géniques CRISPRi. Les analyses intégreront des mesures de viabilité, clonogénicité, activation/déficience des voies de stress, ainsi que des tests d'inductibilité permettant de vérifier la capacité des cellules à mobiliser dynamiquement ces réseaux.
L'objectif final est d'identifier des vulnérabilités adaptatives reposant sur des mécanismes de stabilisation cellulaire indispensables, et d'ouvrir la voie à des stratégies thérapeutiques fondées non sur le ciblage d'un oncogène unique, mais sur la déstabilisation du système de maintien identitaire des cellules DMG H3K27M. Cette approche propose un changement de paradigme pour une pathologie où les options thérapeutiques restent dramatiquement limitées.
Keywords
Diffuse Midline Glioma (DMG), H3K27M oncohistone, Proteostasis , cellular stress response, Single-cell transcriptomics, Therapeutic vulnerabilities
Subject details
Diffuse midline gliomas (DMG) carrying the H3K27M mutation are among the most lethal pediatric brain tumors, with a median survival below one year and no curative treatment. This onco‑histone inhibits PRC2, leading to global loss of H3K27me3 and deep disruption of lineage‑defining transcriptional programs. Published single‑cell transcriptomic studies have shown that DMG do not simply reflect clonal expansion, but rather pathological developmental states dominated by OPC‑like cells, characterized by proliferative activity, transcriptional instability, and blocked differentiation. This framework highlights a fundamental biological paradox: how can a cell state that is epigenetically weakened and transcriptionally unstable persist over time in a highly demanding neural environment, particularly during early developmental stages when neuronal activity and metabolic constraints are maximal? We hypothesize that DMG cells rely on the adaptive, coordinated activation of several cellular maintenance networks. These include classical proteostasis pathways, the integrated stress response (ISR), endoplasmic reticulum stress response (UPR_RE), mitochondrial UPR (UPR_mt), ubiquitin–proteasome system, and autophagy, as well as upstream mechanisms of cellular protection such as DNA damage responses and other quality‑control systems. Together, these networks may help stabilize an intrinsically fragile tumor state, enabling its persistence throughout development and tumor evolution. We predict that selective inhibition of these adaptive networks will (i) reduce viability and clonogenicity, (ii) disrupt OPC‑like transcriptional coherence, and (iii) promote exit from the tumor state through enforced differentiation or loss of viability. The project is structured around three complementary axes. (1) Multi‑cohort single‑cell analyses: Public single‑cell datasets will be re-analyzed to delineate, at high resolution, the engagement of stress‑response modules across tumor cell states (OPC‑like, proliferative, partially differentiated) and along aberrant developmental transitions characteristic of DMG. Trajectory and pseudotime analyses will be used to explore relative activation dynamics of stress networks, without relying on RNA velocity approaches. (2) Generation of omics data from our own patients: To validate and extend these findings, we will produce our own bulk RNA‑seq data using patient‑derived DMG cultures obtained through our neuropathology network. When tissue quality and availability permit, targeted single‑cell analyses may be performed to refine specific proteostasis axes. This strategy ensures independent validation using clinically relevant, freshly derived material. (3) Functional validation and causal testing: Adaptive dependencies identified in silico will be evaluated experimentally in multiple independent DMG lines using pharmacological inhibitors and CRISPRi‑mediated gene repression (ZIM3‑dCas9‑KRAB). Functional readouts will include cell viability, clonogenicity, OPC‑like marker expression, activation or impairment of stress pathways, and inducibility assays assessing the capacity of cells to mobilize stress‑response networks. The ultimate goal is to identify adaptive vulnerabilities that sustain the tumor state — not by targeting oncogenes directly, but by destabilizing the cellular maintenance systems essential for preserving a transcriptionally unstable identity. This approach establishes a new conceptual framework for therapeutic innovation in an exceptionally severe pediatric brain tumor for which current options remain dramatically limited.
Profil du candidat
Le/la candidat(e) devra être titulaire d'un Master 2 en biologie, biologie moléculaire, bioinformatique, biologie cellulaire ou discipline connexe, avec une forte motivation pour la recherche en oncologie, en particulier dans le domaine des tumeurs cérébrales pédiatriques.
Une formation solide en biologie moléculaire et cellulaire est attendue (culture cellulaire, analyses protéiques, bases de génomique). Une première expérience en analyse de données transcriptomiques (RNA-seq ou single-cell) serait un atout, sans constituer un prérequis obligatoire. Une appétence pour l'analyse quantitative et la bioinformatique est essentielle, le projet combinant approches expérimentales et analyses computationnelles.
Le/la candidat(e) devra faire preuve d'autonomie, de rigueur scientifique et d'une capacité à travailler dans un environnement collaboratif multidisciplinaire. Une bonne maîtrise de l'anglais scientifique (lecture et rédaction) est requise.
Une motivation pour les questions de biologie des états cellulaires, de plasticité tumorale et de vulnérabilités adaptatives constituera un élément apprécié.
Candidate profile
The successful candidate should hold a Master's degree (or equivalent) in biology, molecular biology, bioinformatics, cell biology, or a related discipline, with a strong motivation for research in oncology, particularly pediatric brain tumors.
A solid background in molecular and cellular biology is expected (cell culture, protein analysis, basic genomics). Previous experience with transcriptomic data analysis (RNA-seq or single-cell RNA-seq) would be an advantage, but is not mandatory. An interest in quantitative analysis and bioinformatics is essential, as the project integrates experimental and computational approaches.
The candidate should demonstrate scientific rigor, autonomy, and the ability to work in a multidisciplinary collaborative environment. Strong reading and writing skills in scientific English are required.
A genuine interest in tumor cell state biology, cellular plasticity, and adaptive vulnerabilities will be particularly valued.
Référence biblio
1. Filbin MG, Tirosh I, Hovestadt V, Shaw ML, Escalante LE, Mathewson ND, Neftel C, Frank N, Pelton K, Hebert CM et al: Developmental and oncogenic programs in H3K27M gliomas dissected by single-cell RNA-seq. Science 2018, 360(6386):331-335.
2. Liu I, Jiang L, Samuelsson ER, Marco Salas S, Beck A, Hack OA, Jeong D, Shaw ML, Englinger B, LaBelle J et al: The landscape of tumor cell states and spatial organization in H3-K27M mutant diffuse midline glioma across age and location. Nat Genet 2022, 54(12):1881-1894.
3. Louis DN, Giannini C, Capper D, Paulus W, Figarella-Branger D, Lopes MB, Batchelor TT, Cairncross JG, van den Bent M, Wick W et al: cIMPACT-NOW update 2: diagnostic clarifications for diffuse midline glioma, H3 K27M-mutant and diffuse astrocytoma/anaplastic astrocytoma, IDH-mutant. Acta Neuropathol 2018, 135(4):639-642.
4. Avelar RA, Gupta R, Carvette G, da Veiga Leprevost F, Colina J, Teitel J, Nesvizhskii AI, O'Connor CM, Hatzoglou M, Shenolikar S et al: Integrated stress response plasticity governs normal cell adaptation to chronic stress via the PP2A-TFE3-ATF4 pathway. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-4013396/v1
5. Novak JSS, Polak L, Baksh SC, Barrows DW, Schernthanner M, Jackson BT, Thompson EAN, Gola A, Abdusselamoglu MD, Bonny AR et al: The integrated stress response fine-tunes stem cell fate decisions upon serine deprivation and tissue injury. Cell Metab 2025, 37(8):1715-1731 e1711.
6. Pathania M, De Jay N, Maestro N, Harutyunyan AS, Nitarska J, Pahlavan P, Henderson S, Mikael LG, Richard-Londt A, Zhang Y et al: H3.3(K27M) Cooperates with Trp53 Loss and PDGFRA Gain in Mouse Embryonic Neural Progenitor Cells to Induce Invasive High-Grade Gliomas. Cancer Cell 2017, 32(5):684-700 e689.
7. Tomita Y, Shimazu Y, Somasundaram A, Tanaka Y, Takata N, Ishi Y, Gadd S, Hashizume R, Angione A, Pinero G et al: A novel mouse model of diffuse midline glioma initiated in neonatal oligodendrocyte progenitor cells highlights cell-of-origin dependent effects of H3K27M. Glia 2022, 70(9):1681-1698.
8. Hafemeister C, Satija R: Normalization and variance stabilization of single-cell RNA-seq data using regularized negative binomial regression. Genome Biol 2019, 20(1):296.
9. Stuart T, Butler A, Hoffman P, Hafemeister C, Papalexi E, Mauck WM, 3rd, Hao Y, Stoeckius M, Smibert P, Satija R: Comprehensive Integration of Single-Cell Data. Cell 2019, 177(7):1888-1902 e1821.
10. McGinnis CS, Murrow LM, Gartner ZJ: DoubletFinder: Doublet Detection in Single-Cell RNA Sequencing Data Using Artificial Nearest Neighbors. Cell Syst 2019, 8(4):329-337 e324.
11. Korsunsky I, Millard N, Fan J, Slowikowski K, Zhang F, Wei K, Baglaenko Y, Brenner M, Loh PR, Raychaudhuri S: Fast, sensitive and accurate integration of single-cell data with Harmony. Nat Methods 2019, 16(12):1289-1296.
12. Hanzelmann S, Castelo R, Guinney J: GSVA: gene set variation analysis for microarray and RNA-seq data. BMC Bioinformatics 2013, 14:7.