Thèse Caractérisation et Ciblage de l'Autophagie dans les Rhabdomyosarcomes Pédiatriques H/F

Université Claude Bernard Lyon 1

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1
École doctorale : CanBioS - Cancérologie, Biologie, Santé de Lyon
Laboratoire de recherche : CRCL - CENTRE DE RECHERCHE EN CANCÉROLOGIE DE LYON
Direction de la thèse : Marie CASTETS ORCID 0000000267580017
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-15T23:59:59

Les rhabdomyosarcomes (RMS) sont les sarcomes des tissus mous les plus fréquents chez l'enfant et l'adolescent. Malgré des thérapies multimodales, le pronostic des formes métastatiques ou en rechute demeure inférieur à 20 % de survie, ce qui souligne l'urgence d'identifier de nouvelles vulnérabilités thérapeutiques. Une caractéristique centrale du RMS est la présence de marqueurs de différenciation myogénique précoces: les cellules tumorales sont incapables de finaliser le processus de différenciation, restant bloquées dans un état souche et/ou prolifératif.

L'autophagie, voie majeure de dégradation lysosomale, joue un rôle décisif dans la différenciation myoblastique normale via l'axe mTORC1/ULK1, mais son rôle dans la pathogenèse des RMS est peu exploré. Des données préliminaires obtenues par notre équipe en collaboration avec l'équipe du Dr P. Castets révèlent une expression différentielle de régulateurs autophagiques clés, dont LC3, BNIP3 et RPTOR, entre les sous-types de RMS et par rapport au muscle normal, avec une valeur pronostique significative pour BNIP3 dans les formes fusion-négatives.

Ce projet de doctorat postule que des altérations spécifiques des voies autophagiques contribuent au blocage de différenciation, au maintien de sous-populations cellulaires agressives et à la résistance thérapeutique dans les RMS.
Il se déclinera autour de 3 axes:
1 - un axe multi-omique et bioinformatique visant à cartographier les altérations autophagiques en exploitant des données multi-omiques bulk et single-cell ;
2 - un axe fonctionnel évaluant l'impact de la modulation des voies autophagiques, par des approches de CRISPR/Cas9 et pharmacologiques, sur les transitions d'états cellulaires, le potentiel invasif, les propriétés souches et la résistance aux chimiothérapies de référence, en utilisant des lignées rapportrices fluorescentes et des tumoroïdes dérivés de patients ;
3- un axe mécanistique combinant le profilage phosphoprotéomique par spectrométrie de masse DIA et la caractérisation détaillée du flux autophagique dans des populations cellulaires triées, afin d'identifier les cascades de signalisation médiatrices des transitions d'état.

Ce projet s'appuie sur des modèles tumoroïdes 3D uniques développés au laboratoire d'accueil, sur l'expertise en autophagie musculaire du laboratoire partenaire (Pr. Perrine Castets, Genève), et sur des collaborations en modélisation mathématique et protéomique au sein du consortium SouthROCK.

Il vise à mieux comprendre l'implication de dérégulations de l'autophagie dans les RMS et, in fine, à identifier de nouvelles combinaisons thérapeutiques ciblant les populations persistantes chimiorésistantes, qui représentent la principale cause d'échec thérapeutique dans le RMS en rechute.

Rhabdomyosarcoma: an unmet need in pediatric oncology
Rhabdomyosarcoma (RMS) is the most common soft-tissue sarcoma in children and adolescents, accounting for approximately 5% of all pediatric solid tumors. These tumors express muscle-specific markers such as Desmin, MYOD1, Myogenin, that reflect their myogenic developmental origin. The current molecular classification distinguishes Fusion-Positive RMS (FP-RMS), harboring PAX3- or PAX7-FOXO1 translocations, from Fusion-Negative RMS (FN-RMS), which lacks these translocations and represents approximately 80% of cases.
Despite four decades of multimodal therapy, survival rates have plateaued at 60-70% for localized disease and remain below 20% for metastatic or relapsed cases. Current treatments is based on intensive chemotherapy combined with surgery and/or radiotherapy, which are associated with substantial long-term toxicity in young patients. This therapeutic standstill highlights the urgent need for a deeper mechanistic understanding of RMS biology to identify new therapeutic vulnerabilities.
Intra-tumoral heterogeneity and differentiation block
Single-cell transcriptomic studies have established that RMS tumors recapitulate the normal myogenic differentiation trajectory, harboring cell populations spanning from quiescent satellite cell-like states to proliferative myoblast-like identities. This intra-tumoral heterogeneity (ITH) is a major determinant of treatment failure and disease relapse. A hallmark of RMS is a differentiation block : despite expressing early myogenic markers, tumor cells fail to progress toward terminal myotube differentiation, remaining locked in a proliferative, undifferentiated state. The molecular mechanisms sustaining this block remain poorly understood.
The host laboratory (Dr. Marie Castets, CRCL) has developed 3D tumoroid models derived directly from patient biopsies that faithfully recapitulate the histological, molecular and heterogeneity features of their tumor of origin, with stable expansion over more than six months in culture (Savary et al., 2023 ; Figure 1). The Share4Kids platform, coordinated by the host laboratory, centralizes multi-omics data (RNA-seq, methylome EPIC array, whole-exome sequencing) on a cohort of 40 FN-RMS and 20 FP-RMS patients alongside fetal muscle controls, providing an exceptional analytical resource for the project.
Autophagy: a key regulator of myogenesis with an unexplored role in RMS
Autophagy is the major lysosomal degradation pathway responsible for the recycling of cytoplasmic components, protein aggregates and organelles. In normal skeletal muscle development, autophagy functions as a decisive checkpoint for myoblast-to-myotube differentiation: autophagic flux increases dramatically during the early phases of myogenic commitment, eliminating dysfunctional mitochondria through selective mitophagy and providing bioenergetic resources for cellular reprogramming. Autophagy also maintains muscle stem cell quiescence and prevents premature senescence.
The team of Partner 2 (Prof. Perrine Castets, University of Geneva) has established the central role of the mTORC1/ULK1 axis in regulating autophagy in skeletal muscle and demonstrated that its dysregulation underlies several muscular dystrophies and myopathies. Despite these functional parallels with RMS biology, the role of autophagy in RMS pathogenesis has remained almost entirely unexplored.
Preliminary data from the consortium have revealed differential expression of autophagy regulators such as LC3 isoforms, BNIP3 and RPTOR, between RMS subtypes and relative to normal muscle, with significant prognostic value for BNIP3 in FN-RMS (Figure 2). These observations form the starting point of this PhD project.

Hypothesis and Objectives
The central hypothesis of this project is that specific alterations in autophagy pathways in RMS directly contribute to the differentiation block, the maintenance of aggressive cell subpopulations, and resistance to therapy. We postulate that the genomic, epigenomic and transcriptomic landscape of RMS harbors convergent, clinically relevant alterations of autophagic pathways that differ between FP-RMS and FN-RMS subtypes and correlate with intra-tumoral cell state heterogeneity. We further hypothesize that these alterations lock cells in a proliferative myoblast-like state by disrupting the mechanisms that, in normal myogenesis, orchestrate the transition toward terminal differentiation, and that targeted modulation of key autophagic nodes can drive cell state reprogramming and restore sensitivity to conventional therapies.
The overall objective is to characterize autophagy dysregulation in RMS and define its impact on tumor cell properties and treatment resistance. Three specific objectives structure the project:
-Objective 1 - Multi-omics/bioinformatics axis: Establish the landscape of autophagic alterations in RMS at genomic, epigenomic, transcriptomic and chromatin accessibility levels, and define their clinical relevance and correlation with intra-tumoral cell states.
-Objective 2 - Functional/cellular axis: Characterize the functional status of autophagy across RMS cell states and evaluate the impact of autophagy modulation on cell state transitions, invasiveness, stem-like properties and treatment resistance.
-Objective 3 - Mechanistic axis: Identify the molecular mechanisms by which selected autophagy effectors govern cell state transitions and the differentiation block in RMS, through autophagic signaling characterization and phosphoproteomic profiling.