Thèse Role de l'Hypoxie dans la Migration des Cellules Dendritiques Humaines H/F Doctorat.Gouv.Fr

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 : Jenny VALLADEAU-GUILEMOND ORCID 0000000341608867 Début de la thèse : 2026-10-30 Date limite de candidature : 2026-10-20T23:59:59 L'histoire de l'immunothérapie contre le cancer a commencé il y a plus d'un siècle avec des succès précoces et modestes utilisant la modulation immunitaire de l'hôte. Au cours de la dernière décennie, la découverte de points de contrôle immunitaires et de médicaments ciblant ces médicaments a révolutionné le traitement de nombreux cancers. Les inhibiteurs de points de contrôle immunitaires (ICI) restaurent l'immunité antitumorale supprimée par le microenvironnement tumoral. Bien que les ICI soient efficaces contre les tumeurs « inflammées » contenant des lymphocytes T préactivés, les tumeurs « froides » dépourvues d'infiltration immunitaire nécessitent des stratégies alternatives.
Les vaccins contre le cancer peuvent générer de nouveaux lymphocytes T réactifs à la tumeur, améliorant les réponses ou induisant l'immunité dans les tumeurs non inflammatoires. L'amplification de l'immunité cellulaire sont essentielles à l'efficacité d'un vaccin. Des études cliniques et précliniques montrent que les réponses thérapeutiques sont associées à la réactivation des lymphocytes T cytotoxiques (CTL) ciblant à la fois les antigènes vaccinaux et les antigènes tumoraux supplémentaires. Cette propagation a lieu grâce aux cellules dendritiques (DC) capturant et présentant des antigènes tumoraux libérés par lyse médiée par les CTL. De nombreuses DC associés aux tumeurs ont été décrites, tels que les cDC1 et cDC2, DC3, et DC dérivés de monocytes ou DC de type Langerhans. Parmi les sous-types de DC, les DC conventionnels de type 1 (cDC1) sont les plus efficaces pour la présentation croisée des antigènes, un processus qui active les cellules T CD8+.
Nous avons démontré que ce sous-type particulier de cDC1 infiltre les tumeurs du sein et des ovaires . L'hypoxie façonne significativement le comportement des cellules dendritiques (DC), améliorant leur maturation, leur capacité migratoire et modifiant la fonction immunitaire. Le microenvironnement hypoxique - fréquent dans les tissus inflammatoires, tumoraux ou lymphoïdes - active les voies des DC, notamment via le facteur de transcription hypoxique HIF-1, impactant la survie, l'activation et la stimulation des lymphocytes T4. Néanmoins, il est inconnu si les gradients d'oxygène guident les cellules dendritiques dans la direction (aérotaxie) ou modulent leur motilité (aérokinésie). Comprendre comment l'oxygene façonne le trafic des différents sous-ensembles de DC entre le centre de la tumeur et les structures lymphoïdes est essentiel pour améliorer les vaccins contre le cancer et les immunothérapies combinatoires.
L'objectif central de ce doctorat est de comprendre comment les microenvironnements à oxygène contrôlé régulent la migration des cDC1 humaines (par rapport à d'autres sous-types de DC) et d'identifier des stratégies pour orienter leur trafic dans les tumeurs. Ce projet interdisciplinaire fait le lien entre l'immunologie tumorale, la biophysique de la migration cellulaire et la microfluidique.

The history of cancer immunotherapy began over a century ago with early, modest successes using host immune modulation. In the past decade, the discovery of immune checkpoints and drugs targeting them has revolutionized treatment for many cancers. Immune checkpoint inhibitors (ICIs) restore antitumor immunity suppressed by the tumor microenvironment. While ICIs are effective against inflamed tumors containing preactivated T cells, cold tumors lacking immune infiltration require alternative strategies.
Cancer vaccines can generate new tumor-reactive T cells, enhancing ICI responses or inducing immunity in non-inflamed tumors. Cellular immune amplification and epitope spreading are essential for vaccine efficacy. Clinical and preclinical studies show that therapeutic responses are associated with cytotoxic T cell (CTL) reactivation targeting both vaccine and additional tumor antigens. This spreading results from dendritic cells (DCs) capturing and presenting tumor antigens released by CTL-mediated lysis. Many tumors associated DCs were described such as cDC1 and cDC2, DC3, DC derived from monocytes or langerhans cell-like DC 1. Among DC subsets, type 1 conventional DCs (cDC1) are the most efficient at antigen cross-presentation, a process that primes CD8+ T cells2
We have demonstrated that this particular cDC1 subset infiltrates breast and ovarian tumors3 . Hypoxia significantly shapes dendritic cell (DC) behavior, enhancing their maturation, migratory capacity, and altering immune function. The hypoxic microenvironment-common in inflamed, tumor, or lymphoid tissues-activates pathways in DCs, most notably through hypoxia-inducible transcription factor HIF-1, impacting survival, activation, and T cell stimulation4. Nevertheless, whether oxygen gradients guide dendritic cells directionally (aerotaxis) or modulate their motility (aerokinesis) is unknown in human cDC1 and in other described tumor associated DC subsets. Understanding how oxygen landscapes shape different DC subset trafficking between tumor core and lymphoid structures is essential to improve cancer vaccines and combinatorial immunotherapies.
The central objective of this PhD is to decipher how controlled oxygen microenvironments regulate the migration of human cDC1 (versus others DC subsets) and to identify physical strategies to steer their trafficking in tumors. This interdisciplinary project bridges tumor immunology, biophysics of cell migration, and microfluidic engineering.
1) Immunological characterization
At CRCL, human cDC1,cDC2 , monocytes derived DC and Langerhans cell like DC will be generated from hematopoietic progenitors5,6and characterized by:
- Flow cytometry
- Maturation and activation markers
- Functional assays such as transwell migration in response to chemokine gradient (in place) and antigen presentation to CD8 T cells (in place)

2) Reconstitution of controlled oxygen landscapes using microfluidics and biophysical characterization of cDC1 migration.
We propose to investigate how the oxygenated landscape could modulate the migration of human cDCs using migration and aerotaxis tests developed jointly over the past year at the iLM and IFS (Ref. 8-11 below). We will use advanced two-layer microfluidic platforms enabling an independent control of O concentration in two gas channels (from about 0.5% to 21% pO). We will either impose homogeneous O level, either stable or dynamic (oscillatory, flipping...) O gradients. This platform is compatible with 2D (on fibronection or collagen coated surfaces) and 3D (in collagen gels) migration studies. It can reproduce in vivo-like tumor oxygen heterogeneity and allow quantitative live-cell imaging of migration.
Using high-resolution videomicroscopy and automated cell tracking, we will quantify at iLM: (1) cell speed, persistence, (2) directional bias and aerotactic index under gradients, (3) cytoskeletal dynamics, and eventual transitions between amoeboid and constrained modes in gels Vs. coated surfaces. Models (biased random walk, reaction-diffusion) will identify whether hypoxia induces aerotaxis or modulates effective cellular random space exploration (aerokinesis) or both.
Microfluidic migration capacity will be correlated with immune function to determine whether oxygen-driven motility states impact T cell priming capacity.

3) Characterization of underlying signaling mechanisms driving the migratory changes of various DC subsets under hypoxia.
We will evaluate the activation of oxygen-sensing pathways, cytoskeletal regulation, and cell-ECM adhesion using fluorescence reporter directing introduced in cDC by lentiviral infection (done on progenitor during the differentiation phase; in place in the CRCL). For example, real-time analysis includes HIF/HIF dimerization biosensors or peptide-based fluorescent probes. Visualization of cytoskeletal elements (actin, microtubules) via immunofluorescence with phalloidin (F-actin), anti-tubulin, or anti-myosin antibodies, followed by microscopy to quantify organization and dynamics will be done. Image analysis and Fourier transform, structure tensors can quantify fiber orientation to monitor cytoskeleton modifications.

The impact of the tumor microenvironment will be also modelized using supernatant of fresh dilacerated human tumors (from breast and ovarian cancers, Collaboration CLB hospital; see Sakref et al.7).