LES SITES
LA ROCHELLE

ONCOSPHERE Nouvelle-Aquitaine
PIGMENTSALCALOIDESPOLYSACCHARIDESNANOMEDECINEPREVENTIONCHIMIOSENSIBILISATIONOBJETS CONNECTESMATHEMATIQUES & IMAGERIESYSTEME D'APPRENTISSAGEMATHEMATIQUES & MODELISATION

L’oncosphère de La Rochelle rassemble quatre unités de recherche de Sciences et de Technologies, deux sous tutelle CNRS (UMR7266 Littoral Environnement Sociétés, LIENSS ; UMR 7356 Laboratoire d’Application des Sciences de l’Ingénieur et de l’Environnement, LASIE) et deux équipes d’accueil (EA 2118 Informatique, Image, Interaction, L3i ; EA Mathématiques Images Applications, MIA). Ces équipes de recherche sont toutes localisées sur le site de la Faculté des Sciences de l’université. Seule une partie des activités de recherche de ces unités est directement consacrée au cancer et représentent dans l’ensemble une trentaine de chercheurs, plusieurs doctorants et post-doctorants.

Le site Rochelais propose une oncosphère mobilisant des chercheurs de Sciences et Technologies. Le projet de site, interdisciplinaire, associe les biotechnologies aux sciences chimiques, écologiques, mathématiques et numériques. L’ensemble de ces disciplines ambitionne de développer de nouvelles solutions thérapeutiques, nutritionnelles, mathématiques, numériques, technologiques et de nouveaux modèles d’études constituant autant d’innovations possibles qui pourront se transférer à la clinique.

Membre du comité de pilotage

ONCOSPHERE Nouvelle-Aquitaine

Pr Ingrid
ARNAUDIN

Description des unités de recherche formant l’Oncosphère :

L’unité CNRS LIENSs (directeur Olivier De Viron) au travers de plusieurs membres de son équipe de « Biotechnologies et de Chimie des Bioressources pour la Santé s’est spécialisée dans l’éco-conception et l’évaluation de nouveaux pharmaco-modulateurs naturels à visée anticancéreuse, qu’elle produit soit par extraction à partir de matrices naturelles animales ou végétales (macro- et micro-algues, plantes, bactéries marines…) soit par synthèse chimique ou par biotechnologies. Ces nouveaux agents pharmacologiques (pigments, sucres marins et hétérocycles de synthèse) sont valorisés dans la prévention, le diagnostic et le traitement ciblé des cancers (développement de nanovecteurs). Ils trouvent particulièrement leurs débouchés dans le traitement des tumeurs (du sein et mélanome) et le développement d’agents de contraste pour l’imagerie IRM (travaux d’Ingrid Arnaudin, de Thierry Maugard, de Laurent Picot, de Valérie Thiéry et d’Hugo Groult).
Son équipe AMARE « Réponses des Animaux MARins à la variabilité Environnementale » vise à étudier l’impact des processus oncogéniques sur l’écologie et l’évolution d’organismes sauvages (oiseaux, mammifères, bivalves). Plus spécifiquement, il propose de (1) déterminer la prévalence et la distribution de tumeurs dans des populations sauvages et l’impact des processus cancéreux sur les compromis d’allocation des ressources en utilisant des approches longitudinales et expérimentales, de (2) tester si les traits d’histoire de vie des espèces prédisent les prévalences de tumeurs mesurées sur le terrain en utilisant des analyses comparées et de (3) mesurer l’impact des activités humaines sur la prévalence de cancers (travaux de Mathieu Giraudeau).

L’unité CNRS LASIE (directeur Xavier Feaugas) développe une recherche sur la modélisation de croissance tumorale (gliomes de bas grade). Cela consiste dans un premier temps à élaborer un modèle mathématique basé sur des équations aux dérivées partielles, pour simuler le développement de tumeurs cérébrales, et étudier l’influence de l’environnement (nutriments, traitements…) sur la croissance de la tumeur. Une fois le modèle élaboré, il s’agit dans un deuxième temps, de valider les prédictions obtenues par les simulations numériques en les confrontant avec des données médicales. Cette confrontation est une étape évidemment nécessaire pour pouvoir proposer ce modèle à des médecins.  Cette recherche est effectuée par Cyrille Allery et Laurence Cherfils du LaSIE, en collaboration avec le CHU de Poitiers et l’équipe Dactim du laboratoire de mathématiques de Poitiers. Hussein Raad, doctorant au LaSIE, a commencé une thèse sur le sujet en octobre 2020.

De plus, Marc Garbey et Stefano Casarin, chercheurs au Houston Methodist Hospital, USA,  et chercheurs associés au LaSIE, effectuent également leur recherche dans le domaine de l’oncologie (chirurgie numérique, modélisation pour le cancer de la prostate…).

L’unité MIA (directrice Catherine Choquet) a développé une développé une forte expertise en traitement et analyse d’images mathématiques, concernant principalement l’acquisition multidimensionnelle et / ou multimodale. Des approches révolutionnaires sont dédiées à la conception de nouveaux outils spécifiques pour le traitement de l’information couleur ainsi que pour l’extraction d’informations pertinentes dans des signaux multidimensionnels. Outre la production d’algorithmes efficaces de segmentation, de classification, de restauration, etc., des travaux théoriques sont consacrés aux aspects mathématiques de la théorie des harmoniques pour les signaux de dimension supérieure. L’équipe est composée de mathématiciens purs et appliqués ainsi que de chercheurs en traitement du signal et en informatique.  Le laboratoire MIA a élaboré en 2018 le premier algorithme permettant de segmenter en temps réel et en 3D des tumeurs cancéreuses dans des images échographiques ultrasons haute fréquence (équipe Michel Bertier, Catherine Choquet)

L’unité L3i (directeur Yacine Ghamri) au travers de ses chercheurs a développé une stratégie de recherche centrée sur la gestion intelligente et interactive des contenus numériques. L’équipe Images et Contenus travaille plus spécifiquement sur le traitement et l’analyse d’images et la reconnaissance des formes en proposant notamment des approches basées sur les techniques d’intelligence artificielle comme le deep learning (apprentissage profond). Dans ce contexte, les travaux actuellement en cours visent à identifier la présence de tumeurs cancéreuses. Les travaux portent notamment sur l’analyse d’images CT-scan (computerized tomography) pour la détection et la classification de tumeurs pulmonaires et de mélanomes pour le cancer de la peau (équipe Jean-Christophe Burie, Antoine Doucet).

Ce consortium de chercheurs s’attaquera aux problématiques :

  • du renouvellement de l’arsenal thérapeutique dédié au traitement du cancer,
  • de la potentialisation de l’efficacité de nouveaux composés anti-cancéreux en leur appliquant des principes de nanomédecine,
  • de la simulation de développement tumoral en introduisant de nouveaux modèles écologiques, mathématiques et numériques,
  • de l’analyse et traitements des images (segmentation 3D) par l’application de techniques de deep learning ou de nouveaux algorithmes mathématiques.

Il pourra s’appuyer sur les plateformes technologiques dédiées au numérique et aux biotechnologies et à l’écologie présentes au sein du campus universitaire formant l’oncosphère. Il profitera de la plateforme de maturation en biotechnologies BIOAQTIV pour la production de petits lots pilotes normés GMP qui offrira à l’horizon 2022 des équipements de pointe répondant aux normes ATEX tels que des équipements analytiques (systèmes de chromatographies liquide et gazeuse couplés à la spectrométrie de masse, système de chromatographie par fluide super-critique), des équipements de mesure de stabilité des actifs (enceinte climatique avec régulation de la température et de l’humidité conformément aux standards ICH), des bioréacteurs (1L, 2,5L, 30L et 300L), des cuves de macération et de purification d’actifs à l’échelle pilote (100L) ainsi que des équipements dédiés aux opérations de formulation (système de lit d’air fluidisé pour le séchage, le mélange, l’agglomération et l’enrobage de poudres, de granulés et de pellets à l’échelle laboratoire, système de séchage par atomisation à l’échelle laboratoire).

Quelques chiffres – forces existantes

Les forces et expertises du site de La Rochelle sont :

1) en biochimie et chimie de synthèse pour le renouvellement de l’arsenal thérapeutique par exploration de la bio- et chimiodiversité marine ou par biomimétisme (synthèse organique),

2) en biologie expérimentale, pharmacologie et enzymologie pour l’évaluation des activités anti-cancéreuses des pharmaco-modulateurs, particulièrement ceux capables de réduire la progression tumorale (néovascularisation tumorale, invasion/migration, activité de kinases et d’endoglucuronidases clés) et la résistance des cellules tumorales à la chimiothérapie,

3) en innovations biotechnologiques, mathématiques et numériques pour l’imagerie médicale et la délivrance ciblée

– par le développement de nouveaux moyens nano-technologiques offrant des molécules à propriétés biologiques et chimiques originales pour l’imagerie IRM et la thérapeutique des cancers,

– par le traitement mathématiques et l’analyse des données issues de l’imagerie médicale à des fins de modélisation de croissance tumorale ou de segmentation 3D,

4) en écologie évolutive pour apporter de nouveaux modèles et concepts pour l’étude des processus oncogénique.