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Soutenances du 27-03-2024

1 soutenance à ED Sciences Chimiques

Université de Bordeaux

ED Sciences Chimiques

  • Décryptage des paramètres physico-chimiques critiques favorisant la diffusion efficace des nanoparticules dans des modèles tumoraux.

    par Apolline SIMON (ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux)

    Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre, Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), 87 Avenue du Dr Albert Schweitzer, 33600 Pessac

    devant le jury composé de

    • Stéphane MORNET - Directeur de recherche - CNRS, Université de Bordeaux - Directeur de these
    • Laurent COGNET - Directeur de recherche - CNRS, Université de Bordeaux - Directeur de these
    • Cécilia MENARD-MOYON - Directrice de recherche - Université de Strasbourg - Rapporteur
    • Jean-Olivier DURAND - Directeur de recherche - Université de Montpellier - Rapporteur
    • Antigoni ALEXANDROU - Directrice de recherche - École Polytechnique, Palaiseau - Examinateur
    • Laurence CROGUENNEC - Directrice de recherche - Université de Bordeaux - Examinateur

    Résumé

    La bio-imagerie d'environnements biologiques, complexes et hétérogènes utilisant des nanoparticules est uniquement pertinente si leurs propriétés intrinsèques et de surface sont contrôlées pour favoriser une diffusion en profondeur. En effet, la forme (rapports de forme, nanotubes, nanosphères), les dimensions (quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres), les charges de surface et les interactions de surface avec le milieu environnant sont des paramètres décisifs. Ils régulent par exemple la mobilité et le devenir des nanoparticules à l'intérieur des milieux biologiques, dont par exemple les microenvironnements tumoraux. Dans cette thèse, nous nous sommes principalement concentrés sur les nanotubes de carbone semi-conducteurs monoparois dans le but d'adapter leur diffusion dans des environnements biologiques en contrôlant leurs propriétés de surface. Ce choix a été motivé par les nombreux atouts que présentent ces nanotubes en bioimagerie. Leur longueur d'onde d'émission se trouve dans l'infrarouge court (SWIR), ce qui correspond à la deuxième fenêtre de transparence biologique. Ils sont également photostables et il a été prouvé qu'ils présentent une pénétration importante dans le tissu de par leur morphologie 1D. Pour étudier la mobilité des nanotubes dans des environnements complexes, nous avons suivi leurs trajectoires à l'échelle de la particule unique et appliqué les approches de microscopie de fluorescence super-résolutive. Nous avons tout d'abord détecté des modifications morphologiques associées à une fibrose à un stade précoce sur des tranches de foie de souris. Pour cela nous avons employé une stratégie de microscopie corrélative pour identifier l'environnement biologique in situ (noyaux et membranes des cellules) autour des nanotubes en plus de l'étude de leurs mobilités. Ce premier projet nous a motivé à explorer une deuxième stratégie pour disperser des nanotubes en augmentant leur brillance tout en conservant leur furtivité. Nous avons étudié de quelle manière la modification de surface autour du nanotube (taille moléculaire du PEG ou présence d'insaturation sur le point d'ancrage) impactait leur brillance et leur diffusivité. Cette diffusion a été testée sur différents modèles avec une hétérogénéité croissante allant du gel d'agarose à des extraits de matrice extracellulaire. Nous avons distingué deux tailles moléculaires de PEG découlant sur des dispersions compatibles à nos études. Enfin, dans le but d'étendre la bibliothèque de nanoparticules émettant dans le SWIR pour le suivi de particule unique en bioimagerie, nous avons étudié un autre type de nanoobjets luminescent : les clusters d'or ainsi que des nanoparticules polymères chargées avec ces clusters. L'analyse de leur luminescence ainsi que leur potentiel pour des études de suivi de particules uniques ont été évalués. L'analyse de cluster d'or unique a été réalisée montrant une excellente brillance, mais uniquement dans un environnement sec. Par ailleurs, nous avons prouvé que les nanoparticules polymères étaient détectables au niveau de la particule unique lorsqu'elles diffusaient dans un environnement aqueux ce qui fait d'elles d'excellentes candidates pour des applications de bioimagerie.