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Chauvin, Julie. Etude des mécanismes anti-cancéreux induits par milieux activés par jet de plasma froid : vers une nouvelle approche thérapeutique

Chauvin, Julie (2018). Etude des mécanismes anti-cancéreux induits par milieux activés par jet de plasma froid : vers une nouvelle approche thérapeutique.

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Résumé en francais

Les thérapies anticancéreuses basées sur des principes physiques (radiofréquences, ultrasons, laser, électroporation...) ont considérablement augmenté lors de la dernière décennie. Leurs objectifs sont de détruire directement les cellules cancéreuses, de favoriser l'entrée ciblée de molécules thérapeutiques ou encore de stimuler le système immunitaire du patient afin d'éliminer la tumeur. Le plasma froid suscite l'intérêt dans le domaine de l'oncologie grâce à sa capacité à générer des espèces réactives oxygénées (ROS) et azotées (RNS) qui peuvent être génotoxiques et cytotoxiques pour les cellules cancéreuses. Deux approches d'utilisation du plasma sont étudiées : soit l'exposition directe de cellules au jet plasma, soit l'exposition indirecte via l'utilisation d'un Milieu Activé par Plasma (PAM). Le PAM étant plus facile à délivrer par injection dans la tumeur, c'est cette approche qui est choisie lors de ces travaux. Le travail de thèse présenté consiste à étudier l'effet génotoxique et cytotoxique du PAM, obtenu après exposition du milieu au jet de plasma d'hélium, sur des tumeurs in vitro et in vivo. Pour les études in vitro, nous avons choisi d'utiliser un modèle 3D : le sphéroïde (MCTS - MultiCellular Tumor Spheroid). Ce modèle présente des caractéristiques proches du modèle in vivo grâce à son organisation en sphéroïde. Les MCTS présentent en effet des gradients de pénétration d'oxygène, de nutriments et de prolifération cellulaire. La première partie de la thèse concerne l'identification et la quantification des espèces générées dans le PAM. Les méthodes d'analyses utilisées sont la résonance paramagnétique électronique, la fluorimétrie, la colorimétrie, la chromatographie en phase liquide et la spectrométrie de masse. Ces analyses ont mis en évidence que la toxicité du PAM était due à plusieurs facteurs : d'un côté la génération de ROS et RNS mais aussi à la dégradation des nutriments pour les cellules contenues dans le milieu via par exemple l'oxydation et la nitrosylation des acides aminés. La deuxième partie est dédiée à l'étude des effets du PAM sur les MCTS HCT-116 (cancer du côlon). En in vitro, le traitement PAM induit un détachement cellulaire en périphérie du sphéroïde 24h après traitement plasma. L'intérêt a donc été porté sur la cascade des mécanismes cellulaires mis en jeu et conduisant à la perte de volume du sphéroïde et à la mort des cellules en périphérie durant les premières 24h. L'étude de viabilité cellulaire a démontré une perte de viabilité de 50% après 2h de traitement. L'investigation des mécanismes de mort cellulaire a mis en évidence l'activation de mort cellulaire par apoptose et nécrose après 6h de traitement. Une étude pilote in vivo a permis de confirmer les effets génotoxiques et cytotoxiques du PAM. La réponse au PAM d'une seconde lignée cellulaire (FaDu), cancer tête et cou, a été étudiée. En effet, bien qu'elle présente une réponse similaire aux HCT-116 à 24h, leur réponse à plus long terme diverge, avec une reprise de prolifération importante. Un traitement adapté par PAM a été mis en place pour pallier cette reprise de prolifération. Tous ces résultats démontrent le potentiel des traitements PAM dans la recherche contre le cancer.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Merbahi, Nofel
Vicendo, Patricia
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Jet de plasma froid à la pression atmosphérique - Applications biomédicales - Cancer colorectal - Cancer tête/cou - Sphéroïdes tumoraux multicellulaires - Milieu activé par plasma - Effet antiprolifératif - Effet génotoxique et cytotoxique - Espèces réactives de l'oxygène - Espèces réactives de l'azote - Peroxyde d'hydrogène - Caractérisation expérimentale des jets plasmas
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :27 Mar 2019 10:40