Thèse Impact des Nouveaux Profils de Contaminants Liés à la Végétalisation de l'Alimentation sur la Carcinogenèse Pancréatique Qualification du Danger dans un Modèle Murin et Étude des Mécanismes H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut National Polytechnique de Toulouse École doctorale : SEVAB - Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingenieries Laboratoire de recherche : TOXALIM - Laboratoire de Toxicologie Alimentaire Direction de la thèse : Emilien JAMIN ORCID 0000000245689177 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 Depuis 2001, les travaux des équipes d'accueil (EAD) ont contribué à la mise en évidence d'association entre carcinogénèse colorectale et alimentation, en particulier la consommation de viande rouge et charcuteries. L'ensemble des travaux réalisés ont permis de révéler le rôle central du fer héminique au stade préclinique et clinique1-3 . Fortes de leur expertise reconnue sur les liens alimentation-cancer l'équipe PPCA et la plateforme de métabolomique MetaToul AXIOM proposent d'explorer une problématique sanitaire émergente : l'impact des contaminants associés à la végétalisation des régimes.
Cette évolution, nécessaire pour des aspects écologiques4,5 est également associée à des bénéfices pour la santé4,5 parmi lesquels il est possible de citer une diminution de la consommation de viande et une augmentation des apports en antioxydants et en fibre. Cependant elle s'accompagne également d'une modification de l'exposome alimentaire faisant intervenir certains contaminants préoccupants sur le plan toxicologique : métaux lourds, pesticides et mycotoxines6-8. Dans un contexte d'augmentation constante de l'incidence du cancer du pancréas, pour laquelle les facteurs environnementaux jouent un rôle prépondérant, ce projet de thèse ambitionne de caractériser l'impact toxicologique de cette multi-exposition sur les phases précoces de la maladie, permettant ainsi d'évaluer le bénéfice/risque de cette transition alimentaire et d'optimiser sa sécurité.
Pour répondre à cet objectif, ce projet de thèse fait appel à une approche pluridisciplinaire alliant modèles biologiques de complexité croissante (modèles cellulaires in vitro jusqu'à expérimentation in vivo chez le rongeur) et analyses « omiques », en particulier la métabolomique par spectrométrie de masse haute résolution couplée à la chromatographie (LC-HRMS).
Dans une démarche éthique de réduction progressive de l'expérimentation animale, en accord avec les principes des 3R, un premier axe du projet visera à mettre en place un modèle alternatif in vitro d'organoïdes pancréatiques. Outre le développement du modèle in vitro, le développement d'un pipeline métabolomique par LC-HRMS, adapté à l'analyse du métabolisme de ce modèle organotypique constituera le défi majeur de cet axe et fera intervenir des concepts innovants en chimie analytique, tel que la miniaturisation.
Afin d'appréhender la complexité du dialogue systémique au sein d'un organisme, des expérimentations in vivo seront conduites en s'appuyant sur des designs expérimentaux factoriels. Ces approches permettront d'évaluer le poids relatif des différents contaminants étudiés ainsi que leur interaction sur la physiopathologie du pancréas. Cette partie mobilisera un modèle murin de pancréatite aiguë9, permettant de mimer les premières lésions pré-cancéreuses et d'induire un environnement inflammatoire pro-tumoral. En fonction des résultats obtenus avec ce modèle, l'utilisation d'un modèle génétiquement modifié, prédisposé au développement du cancer du pancréas, pourra être envisagé.
L'utilisation de la métabolomique, en combinaison avec des méthodes d'analyses d'expression génique et protéique, à chaque étape du projet permettra l'exploration des mécanismes d'actions des contaminants étudiés.
In fine, cette approche intégrative permettra de répondre à trois objectifs clés :
- Une dimension méthodologique via la mise en place du modèle in vitro d'organoïdes pancréatiques et du développement du pipeline de métabolomique pas LC-HRMS associé permettant de lever les verrous analytiques associés à l'analyse de ce type de modèle
- Une dimension fondamentale permettant d'explorer l'impact des contaminants alimentaires étudiés sur la physiopathologie du pancréas et d'étudier leur mécanisme d'action
- Un volet sociétal en fournissant des données scientifiques permettant d'évaluer le bénéfice/risque de la végétalisation de l'assiette en proposant des stratégies basées sur des recommandations agricoles pour en optimiser la sécurité Face aux enjeux climatiques, aux contraintes de production et aux nouvelles recommandations de santé publique, les pays occidentaux amorcent une transition majeure vers des régimes alimentaires davantage végétalisés (10). Si cette évolution apparait globalement bénéfique pour ces différents enjeux elle s'accompagne d'une modification profonde des habitudes de consommation et par conséquent de l'exposome alimentaire (6-8).
Or, l'alimentation joue un rôle déterminant dans le développement et la prévention de nombreuses maladies chroniques (11,12). Elle constitue un apport complexe d'éléments pouvant agir comme des facteurs protecteurs (fibres, polyphénols, etc.) ou, à l'inverse, délétères (contaminants, métaux lourds, etc.), et ainsi moduler le risque de développer ces pathologies. De par sa complexité et par la diversité des éléments apportés l'étude de l'alimentation doit-être abordée dans sa globalité au travers de régimes « types »
Ainsi la modification de l'exposome alimentaire via la végétalisation de l'assiette soulève de nouvelles interrogations toxicologiques. L'augmentation de la part végétale des régimes alimentaire peut, en fonction des pratiques agricoles, s'accompagner d'une exposition accrue, spécifique et concomitante à certains contaminants inhérents à la filière végétale : des métaux lourds (tel le cadmium, fortement présent dans les sols et engrais phosphatés) (8) des mycotoxines (6) (contaminants ubiquitaires des cultures dont la prévalence augmente avec le réchauffement climatique) et certains résidus de pesticides (7).
En parallèle de ce constat, parmi les maladies chroniques largement impactées par l'environnement, le cancer du pancréas constitue un défi médical et sociétal majeur compte-tenu de l'augmentation continue de son incidence et de la forte mortalité associée, avec un taux de survie à 5 ans aux alentours de 10% (13). Or, les facteurs environnementaux, dont l'alimentation fait partie, représentent des leviers essentiels pour tenter de limiter la progression de l'incidence de cette maladie. Plusieurs études font état d'associations positives entre certains contaminants inhérents aux régimes végétalisés, notamment le cadmium, et le risque de cancer de la sphère digestive, en particulier le pancréas (14).
Cependant, malgré ces quelques études épidémiologiques15, l'impact combiné des contaminants spécifiquement liés à la végétalisation des régimes sur la sphère pancréatique reste largement méconnu et non-étudié. L'évaluation du risque toxicologique impose désormais de dépasser le stade de l'étude toxicologique à l'échelle du composé unique et de s'intéresser à des aspects combinatoires, les « effets cocktails ». Il est donc crucial d'étudier l'impact de cet exposome, spécifique des régimes végétalisés, et comment celui-ci peut influencer la progression de la carcinogénèse pancréatique, en particulier lors des phases précoces de la pathologie. Ce projet de thèse vise à apporter, à la fois des données sur l'impact de ces contaminants sur la promotion de la carcinogénèse pancréatique et fournir des bases mécanistiques solides permettant d'évaluer le rapport bénéfice/risque de cette transition alimentaire. Ce sujet de thèse propose de caractériser l'impact des contaminants alimentaires inhérents aux régimes végétalisés sur la promotion du cancer du pancréas via une combinaison d'approches in vitro, in vivo et métabolomique.
Obj 1 : Développer un modèle organotypique pancréatique in vitro et un pipeline de métabolomique par LC-HRMS compatible avec ces échantillons particuliers afin d'étudier les perturbations métaboliques engendrées par les différents contaminants dans un modèle éthique, physiologique, en ligne avec les 3R et permettant de proposer des biomarqueurs pertinents.
Obj 2 : Evaluer l'impact des contaminants à l'échelle de l'organisme entier via l'utilisation d'un modèle murin de pancréatite aigüe permettant de mimer les stades précoces de la carcinogénèse. Ici l'utilisation de designs factoriels permettra de définir le poids relatif des facteurs étudiés ainsi que de leurs interactions, des données essentielles pour évaluer l'effet « cocktail » toxicologique.
Obj 3 : Via la combinaison des approches métabolomique globales, d'immunohistochimie, d'analyses d'expression protéique et génique, proposer des bases mécanistiques sur les modes d'actions des contaminants sur la sphère pancréatique et systémique.
Obj 4 : Contribuer à l'évaluation du risque toxicologique via la synthèse des données obtenues afin de caractériser l'effet « cocktail » de l'exposome spécifique aux régimes végétalisés et fournir des données exploitables pour l'évaluation du risque. Ce projet de thèse propose d'adresser à la fois des enjeux méthodologiques via le développement de méthodes innovantes et scientifiques permettant l'évaluation du bénéfice/risque de la végétalisation de l'alimentation sur le risque de cancer du pancréas.
Pour répondre au premier objectif (Obj 1), le développement du modèle organoïde sera initié par l'isolation de cellules acineuses et canalaires à partir de souris saines (fond génétique C57Bl6 qui sera utilisé pour l'ensemble des expérimentations in vivo durant la thèse) et mises en culture en matrice tri-dimensionnelle afin de mimer le plus fidèlement la physiologie du pancréas. Ces modèles organotypiques seront exposés aux contaminants sélectionnés (déoxynivalénol une mycotoxine de référence, du cadmium et des pesticides associés aux régimes végétalisés (boscalid, cyprodinil...)) seuls, ou en mélange ainsi qu'aux facteurs bénéfiques apportés par la végétalisation (antioxydants). Le défi majeur de ce premier objectif réside sur le plan analytique, où un certain nombre de challenges associés à l'analyse de ces micro-tissus devront être relevés. Des méthodes de miniaturisation de préparation d'échantillon devront être mises en place pour garantir une extraction efficace des métabolites, malgré une faible quantité de biomasse. Des optimisations seront également nécessaires pour garantir une sensibilité analytique adéquate et assurer la détection des métabolites par LC-HRMS. Les données obtenues seront également croisées avec des analyses phénotypiques et d'expression plus classiques (viabilité, RT-qPCR, Western Blot...) afin d'obtenir une vision globale des mécanismes à l'oeuvre.
Bien que ce modèle organotypique permette de se rapprocher de la physiologie du pancréas, la complexité du dialogue tissulaire et systémique ne pourra être appréhendée que via l'utilisation de modèle in vivo. Pour répondre au second objectif de cette thèse (Obj 2) un modèle murin de pancréatite aiguë induite par la céruléine sera mobilisé. Ce modèle permet de mimer l'initiation des premières lésions associées au cancer du pancréas en induisant un environnement pro-inflammatoire. Les animaux seront exposés aux contaminants via l'alimentation et/ou l'eau de boisson. La mise en place de design factoriels permettra de déterminer le poids relatif et les potentielles interactions (synergie, additivité, antagonisme) des contaminants étudiés. Les critères d'évaluation principaux résideront dans l'analyse histologique et immunohistochimique pour déterminer l'impact tissulaire de cet exposome. Ces critères incluront la quantification de l'inflammation, du stress oxydant, la mesure de la métaplasie acino-canalaire ainsi que l'évaluation de la capacité de régénération tissulaire post-pancréatite. Enfin les résultats obtenus dans l'Obj 2 seront mis en regard de ceux que l'Obj 1 pour valider la pertinence du modèle développé.
Enfin l'exploration des mécanismes sous-jacents permettant d'expliquer le mode d'action des contaminants étudiés sur la sphère pancréatique et systémique (Obj 3) sera réalisée en utilisant et intégrant l'ensemble des données obtenues sur les modèles in vitro et in vivo. Les tissus pancréatiques et le plasma des souris de l'Obj 2 seront analysés en via des méthodes sans a priori de métabolomique par LC-HRMS permettant d'identifier des altérations métaboliques. Ces données seront également mises en regard de données sur la composition du microbiote des animaux compte-tenu de l'importance de la composition de ce dernier dans le risque de cancer. La réconciliation de l'ensemble de ces données permettra de proposer des biomarqueurs d'exposition et d'effet et de fournir des données scientifiques solides pour l'évaluation du risque toxicologique (Obj 4).