ED Sciences Chimiques
Approches microfluidiques pour le tri et la caractérisation morpho-mécanique d'agrégats cellulaires
par Léon REMBOTTE (Centre de Recherche Paul Pascal)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre Centre de Recherche Paul Pascal 115 avenue du Docteur Albert Schweitzer Pessac 33600
devant le jury composé de
- Jean-Christophe BARET - Professeur - Centre de Recherche Paul Pascal - CoDirecteur de these
- Charles BAROUD - Professeur - Ecole polytechnique - Rapporteur
- Pierre NASSOY - Directeur de recherche - Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences - CoDirecteur de these
- Jean-François JOANNY - Professeur - Collège de France - Examinateur
- Claire WILHELM - Directrice de recherche - Institut Curie - Rapporteur
- Pierre JOSEPH - Directeur de recherche - LAAS-CNRS - Examinateur
- Diego BARESCH - Chargé de recherche - Institut de Mécanique et d'Ingénierie - Examinateur
- Cécile ZAKRI - Professeure - Centre de Recherche Paul Pascal - Examinateur
Les agrégats cellulaires, tels que les sphéroïdes et les organoïdes, sont de plus en plus utilisés en laboratoire pour répliquer les tissus biologiques. Comprenant typiquement quelques milliers de cellules, ils présentent un niveau de complexité intermédiaire entre les cultures cellulaires classiques et les modèles animaux, et offrent des perspectives prometteuses pour la recherche fondamentale et appliquée, notamment dans le domaine de la médecine personnalisée. Toutefois, leur utilisation reste limitée par une forte variabilité expérimentale et par le manque de méthodes d'analyse standardisées. Dans ce contexte, ce travail de thèse visait à développer des approches automatisées pour la caractérisation de grandes populations d'agrégats cellulaires. Dans un premier temps, j'ai adapté les principes de la cytométrie en flux au tri d'agrégats cellulaires basé sur l'analyse d'images en temps réel et l'encapsulation dans des gouttes millimétriques manipulées par force de radiation acoustique. Le cytomètre ainsi conçu est capable de mesurer des propriétés morphologiques et phénotypiques dans des populations de plusieurs centaines d'agrégats, et d'en isoler des sous-populations aux propriétés homogènes. Cette approche ouvre la voie à des protocoles de caractérisation plus reproductibles et statistiquement robustes pour l'étude des sphéroïdes et des organoïdes. J'ai ensuite étudié les mécanismes d'auto-organisation de cystes de cellules hiPSC. Ces agrégats sont constitués d'une monocouche cellulaire épithéliale sphérique enveloppant une cavité centrale appelée lumen, et sont considérés comme des modèles d'embryons au stade d'épiblastes. Ces échantillons fragiles ne pouvant être imagés sur de longues périodes, j'ai développé une méthode de cytométrie sur puce par imagerie confocale automatisée, permettant l'analyse de centaines de cystes à différents stades de croissance, de la formation du lumen à la stratification de l'épithélium. Cette approche a révélé des lois d'échelle de l'auto-organisation de cystes de hiPSC et mis en évidence les étapes clés de leur développement, interprétées dans une perspective géométrique et mécanique. Enfin, j'ai caractérisé les propriétés mécaniques des cystes par des expériences d'aspiration en micropipette, une technique historiquement dédiée aux cellules uniques et récemment adaptée aux agrégats multicellulaires. J'ai notamment étudié la rupture des cystes lors de déformations extrêmes et exploré la possibilité de transposer ces analyses vers une cytométrie de déformabilité à haut débit, afin de généraliser la mesure de leurs propriétés mécaniques. Dans cette thèse, j'ai ainsi introduit de nouvelles méthodes pour la manipulation et la caractérisation des agrégats multicellulaires, contribuant à la standardisation de leur étude à grande échelle.
ED Sciences et environnements
Etude de la synchronie spatiale dans la dynamique de populations de l'anguille européenne et apport de nouveaux outils pour soutenir l'avis scientifique
par Mathilde BENEZECH (EABX - Écosystèmes aquatiques et changements globaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre INRAE, 50 Avenue de Verdun, 33610 Cestas
devant le jury composé de
- Hilaire DROUINEAU - Ingénieur de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Stéphanie MAHEVAS - Directrice de recherche - IFREMER - Rapporteur
- Estibaliz DIAZ - Chercheuse senior - AZTI - Examinateur
- Clara ULRICH - Directrice de recherche - IFREMER - Rapporteur
- Jean-Christophe POGGIALE - Professeur - Université Aix-Marseille - Examinateur
L'anguille européenne (Anguilla anguilla) est un poisson catadrome dont la reproduction a lieu dans la mer des Sargasses et la croissance se déroule dans les eaux continentales d'Europe et d'Afrique du Nord. Cette espèce est en déclin depuis les années 1980, et aucun signe de reconstitution n'est observé à ce jour, malgré la mise en place de mesures de gestion. L'évaluation et la gestion de cette espèce font face à divers défis comme (i) sa large aire de distribution impliquant une multitude d'acteurs, (ii) son cycle de vie complexe qui est perturbé par différentes composantes du changement global, (iii) la variabilité spatiale de ses traits d'histoire de vie. Ce travail a pour objectif d'améliorer la compréhension de la dynamique spatiale de la population d'anguilles européennes en Europe au cours de sa phase continentale afin de renforcer l'expertise scientifique du stock, sur laquelle reposent sa gestion et sa conservation. Plus précisément, on cherche à étudier les variations spatio-temporelles de l'abondance et des traits d'histoire de vie de l'espèce, à la recherche de potentielle synchronie spatiale susceptible d'informer sur les causes de ces variations. Les évolutions de la distribution du recrutement et des biomasses en Europe sont étudiées avec des méthodes d'analyse de séries temporelles. Des analyses de corrélation sont menées entre des données biologiques (distribution spatiale, biomasses) et environnementales ou anthropiques. Un accroissement de la proportion de recrues qui arrivent dans les îles britanniques est identifié pour les années récentes. Pour les anguilles jaunes et argentées, des différences sont observées entre les régions les plus au sud et les plus au nord. Ces résultats suggèrent que des changements dans les courants océaniques pourraient modifier la dérive des larves à court terme, tandis que des variations dans les conditions océaniques pourraient affecter leur survie à long terme. Pour les anguilles jaunes et argentées, des corrélations entre la biomasse et la température ou des indices climatiques suggèrent l'influence de conditions environnementales. Dans un contexte de changement global, où le climat risque d'être perturbé, cela souligne les défis auxquels la conservation des anguilles sera confrontée. Cette analyse exploratoire est suivie par l'introduction de liens mécanistes entre les différents stades continentaux (civelles, anguilles jaunes et argentées, échappement) à travers le développement d'un modèle spatial de dynamique de populations à l'échelle des unités de gestion de l'espèce en France, en Espagne et au Portugal. Les spécificités de ce modèle sont (i) l'intégration de l'ensemble des stades continentaux à travers une approche mécaniste homogène, et (ii) l'emprise spatiale large (internationale) tout en conservant l'échelle spatiale utilisée dans la gestion permettant de considérer la variabilité spatiale des traits d'histoire de vie et des pressions anthropiques. Ce modèle constitue un outil préliminaire permettant d'intégrer de manière homogène la dimension spatiale dans l'étude de la dynamique de population et d'améliorer l'avis scientifique sur le stock. À l'échelle de la France, le développement de modèles de prédiction à court terme du recrutement, ainsi que leur comparaison dans une approche multicritère sont proposés afin de proposer un outil spécifique pour l'estimation de possibilités de capture civelles. L'ensemble des travaux menés montre la nécessité de poursuivre les efforts déjà initiés d'amélioration et d'homogénéisation de la collecte de données. Les contributions de cette étude reposent à la fois sur l'apport de nouveaux outils statistiques pour étudier la dynamique de la population de l'espèce et sur les informations fournies par l'utilisation de ces outils. Ce travail présente un outil homogène d'intégration spatiale à large échelle et constitue un travail préliminaire dans le but d'atteindre une évaluation spatiale de l'état de la population.