Thèse Evaluation du Potentiel Thérapeutique de Nanovecteurs Transporteurs d'Oxygène dans le Contexte de l'Ischémie Programmée. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Nantes Université École doctorale : École doctorale Biologie Santé Laboratoire de recherche : L'unité de recherche de l'institut du thorax Direction de la thèse : Benjamin LAUZIER Date limite de candidature : 2026-05-22T00:00:00 Introduction :
La transplantation cardiaque et la chirurgie cardiaque sous circulation extracorporelle (CEC) constituent des avancées majeures de la médecine cardiovasculaire moderne. Cependant, malgré les progrès techniques et pharmacologiques, les lésions d'ischémie-reperfusion demeurent un déterminant majeur de la morbi-mortalité postopératoire. La dysfonction primaire du greffon après transplantation et la défaillance myocardique transitoire après CEC partagent un mécanisme central : une phase d'ischémie globale sans perfusion, suivie d'une reperfusion brutale. Pendant la transplantation cardiaque, le greffon subit une période prolongée d'ischémie froide sans apport sanguin. De même, lors de la CEC avec arrêt cardiaque et clampage aortique, le myocarde est soumis à une interruption quasi complète de l'apport en oxygène, malgré l'utilisation de solutions de cardioplégie. Si ces stratégies permettent de réduire la consommation énergétique, elles ne suppriment pas totalement les conséquences cellulaires du déficit en oxygène. L'épuisement des réserves en ATP, la dysfonction mitochondriale1,2, l'accumulation de métabolites réducteurs et l'activation des voies de mort cellulaire3 constituent des étapes précoces déterminantes. À la reperfusion, le stress oxydant massif et la surcharge calcique amplifient les lésions initiales. Malgré des décennies de recherche, aucune stratégie ne permet aujourd'hui de prévenir efficacement les lésions induites par la phase d'ischémie. Les approches actuelles reposent essentiellement sur la diminution de la demande énergétique (hypothermie, cardioplégie), la modulation pharmacologique des voies de signalisation ou encore l'amélioration des conditions de reperfusion. En revanche, très peu de travaux ont exploré la possibilité de maintenir un apport minimal, contrôlé et ciblé en oxygène pendant la phase ischémique afin de préserver l'intégrité mitochondriale et limiter l'effondrement énergétique initial. Il est désormais bien établi que la perte irréversible de fonction mitochondriale survient précocement durant l'ischémie prolongée, avant même la reperfusion. Cette observation suggère que réduire les dégâts d'ischémie pourrait être clé dans la protection myocardique. Dans ce contexte, les nanotechnologies biomédicales offrent une perspective conceptuellement nouvelle. Des nanovecteurs transporteurs d'oxygène ont récemment été développés, notamment par les travaux de Leticia Hosta-Rigau4. Ces systèmes présentent une capacité de chargement en oxygène, une stabilité physicochimique adaptée au milieu biologique et une biocompatibilité démontrée in vitro . Ils sont conçus pour délivrer de manière progressive l'oxygène en fonction du gradient de pression partielle, ce qui pourrait permettre un apport diffusif limité mais suffisant pour prévenir la défaillance énergétique cellulaire5. A ce jour, aucune donnée in vivo n'a évalué leur impact fonctionnel dans un organe soumis à une ischémie globale contrôlée. En particulier, leur potentiel cardioprotecteur dans des situations cliniquement pertinentes durant laquelle une ischémie est programmée telles que la transplantation cardiaque ou la CEC n'a jamais été étudié. Nous posons l'hypothèse qu'un micro-apport contrôlé en oxygène durant la phase sans perfusion pourrait : Préserver partiellement la fonction mitochondriale, Limiter l'épuisement en ATP, Réduire l'activation des voies de mort cellulaire, Atténuer la sévérité des lésions à la reperfusion. Cette hypothèse rompt avec le paradigme classique de l'ischémie « totale », acceptée comme inévitable. Elle propose une stratégie intermédiaire entre perfusion continue et arrêt complet : maintenir un niveau minimal d'oxygénation compatible avec la protection métabolique, sans induire de stress oxydant excessif. Pour tester cette hypothèse, nous développerons une approche translationnelle intégrée. Nous utiliserons modèles cellulaires d'hypoxie contrôlée. Les lignées cellulaires telles que les H9C2 ou des cardiomyocytes isolés seront placées dans ces conditions grâce à des chambres à hypoxie présentes à l'Institut du Thorax. Un modèle de coeur isolé perfusé en mode travaillant ex vivo sera également utilisé 6 , ainsi qu'un modèle in vivo expérimental de CEC tel que décrit dans l'équipe par Antoine Persello 7 . La viabilité cellulaire, le stress oxydant et la mort cellulaire seront évalués par cytométrie en flux et l'ouverture du mPTP via le test Calcein-cobalt. L'expression des protéines impliquées dans la dysfonction cellulaire sera mesurée par Western blot et ELISA, tandis que l'intégrité tissulaire sera analysée par immunohistochimie, coloration TTC et Masson. Les fonctions contractiles seront évaluées sur les cardiomyocytes isolés (IonOptix), sur les coeurs isolés en mode travaillant (ECG), et in vivo par échocardiographie pour observer la structure et la fonction cardiaque. Cette stratégie permettra de passer d'une démonstration mécanistique à une validation fonctionnelle dans des conditions proches de la clinique. L'originalité du projet repose sur trois éléments majeurs : Un changement de paradigme physiopathologique , en ciblant la phase sans perfusion elle-même plutôt que la seule reperfusion, L'utilisation d'une technologie innovante qui n'a pas encore de validation in vivo , ouvrant une étape translationnelle décisive pour les nanovecteurs d'oxygène, Une approche interdisciplinaire à l'interface entre nanomédecine, physiologie cardiovasculaire et chirurgie cardiaque. En démontrant la faisabilité et l'efficacité d'une oxygénation nanovectorisée durant l'ischémie globale, ce projet pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de stratégies de cardioprotection applicables à la transplantation, à la circulation extracorporelle et potentiellement à d'autres contextes d'ischémie aiguë.
Ce projet s'appuie sur une collaboration avec le Dr Hosta Rigau (Danemark) qui produit les nanovecteurs pour ce projet dans le cadre d'une ERC consolidator