Soutenance de thèse de SARAVANAN Yogesh


Titre de thèse

Signatures mécaniques du cancer : du remodelage de la matrice extracellulaire à l'agrégation des cellules tumorales circulantes

Mechanical signatures of cancer: From extracellular matrix remodeling to circulating tumor cell clustering

Date

11 mai 2026 à 14h00

Adresse

172 Avenue de Luminy, 13009 Marseille, Hexagone

Ecole doctorale

Sciences du Vivant

Specialité

SCIENCES DU VIVANT Biotechnologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots clés

Microscopie à force atomique,Mécanique cellulaire,Viscoélasticité,Cellules tumorales circulantes,Collagène,Poroélasticité,

Keywords

Atomic force microscopy,Cell mechanics,Viscoelasticity,Circulating Tumor cells,Collagen,Poroelasticity,

Jury

Jury de thèse
Qualité Nom Etablissement
Professeur des universités M. RICO Felix DyNaMo - Dynamique et nanoenvironnement des membranes biologiques , INSERM - Aix-Marseille Université
Chargée de recherche Mme VALOTTEAU Claire DyNaMo - Dynamique et nanoenvironnement des membranes biologiques, CNRS - Aix-Marseille Université
Professeure Mme LEKKA Malgorzata Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences
Chargé de recherche M. OSMANI Naël CRBS - Centre de recherche en biomédecine de Strasbourg, INSERM - Université de Strasbourg
Professor M. BETZ Timo Third Institute of Physics - Biophysics, Georg August University Göttingen

Résumé de la thèse

Plus de 90 % des décès liés au cancer ne sont pas causés par la tumeur primaire, mais par le développement de métastases selon un processus complexe, en plusieurs étapes, qui permet au cancer de se propager dans tout l'organisme. Cela implique la migration des cellules de la tumeur primaire qui traversent la membrane basale, circulent dans les vaisseaux sanguins sous forme de cellules tumorales circulantes (CTC) jusqu'à atteindre un site distant où elles peuvent initier la formation d'une nouvelle tumeur. Tout au long de ce processus, les cellules cancéreuses doivent survivre à différents obstacles mécaniques. La thématique générale de cette thèse est d'élucider l'influence de la mécanique dans deux étapes cruciales de la propagation du cancer à l'aide de la microscopie à force atomique (AFM).
Les cellules cancéreuses sont plus molles que les cellules saines alors que la matrice extracellulaire qui les entoure est plus rigide que celle des tissus sains. Les interactions biochimiques et biophysiques entre les cellules cancéreuses et leur matrice jouent un rôle important dans la progression de la maladie. Toutefois, l'interaction entre la viscoélasticité des cellules et de la matrice n'est pas encore entièrement comprise. Ce travail représente une nouvelle avancée pour répondre à cette question, grâce au développement d'un nouvel outil d'analyse des données permettant d'étudier ces propriétés à l'échelle microscopique sur un système modèle minimal.
Au cours de la phase suivante de propagations du cancer, les CTC peuvent se déplacer sous forme de cellules isolées ou en agrégats, ces derniers présentant un potentiel métastatique accru. Ces agrégats sont capables d'atteindre des sites distants grâce à leur grande déformabilité, qui leur permet de traverser les capillaires. Cependant, ils sont rares dans la circulation sanguine et jusqu'à présent leurs propriétés mécaniques n'ont jamais été caractérisées ni quantifiées. Ce travail étudie et compare la réponse viscoélastique des CTC isolées et agrégées à l'aide de lignées cellulaires CTC dérivées de patients. Cette première caractérisation mécanique approfondie met en évidence les propriétés spécifiques aux vecteurs cancéreux les plus métastatiques.
L'ensemble des outils analytiques ouverts développés au cours de cette thèse offrent donc un nouveau cadre pour (re)penser les signatures mécaniques du cancer.


Thesis resume

More than 90% of cancer related deaths are caused not by the primary tumor, but due to metastasis. This is a complex multi-step process that enables cancer to spread throughout the body. It involves cells from the primary tumor migrating/breaking into the basement membrane, circulating in the body vessels as circulating tumor cells (CTC) until they reach a distant site where they may initiate new tumor formation (metastases). In this entire metastatic cascade, cancer cells need to survive different mechanical obstacles. The broad thematic of this thesis is to elucidate the influence of mechanics in two crucial steps of cancer spreading.using Atomic Force Microscopy (AFM).
Cancer cells are known to be softer and their surrounding extracellular matrix (ECM) is known to be stiffer than their healthy counterparts. The biochemical and biophysical interactions between cancer cells and their ECM play an important role in the progression of the disease. However, the interplay between cells and matrix viscoelasticities is not yet fully understood. This work represents a new effort to answer this question by developing a new data analyses pipeline allowing to study these properties on minimal model systems at the microscopic scale.
In the next step of metastasis, CTC can travel as single isolated cells or as clusters, the latter having an increased metastatic potential. These clusters are able to reach distant sites due to their high deformability, allowing them to go through capillaries. However, they are rare in the bloodstream and there is no systematic, quantitative study characterising their complex, time dependent mechanical responses. This work investigates and compares the viscoelastic response of isolated and clustered CTC using patient-derived CTC cell lines. This first in-depth mechanical characterisation highlights the properties specific to the most metastatic cancer vectors.
The open-source analytical tools developed during this thesis offer a new framework for (re)thinking the mechanical signatures of cancer.