Cette thèse approfondit l'étude de nanoparticules d'or de 5 nm de diamètre recouvertes de diamideéthanethioldiethylènetriaminepentacétate de gadolinium (DTDTPA:Gd), un agent de contraste pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM). En guise de ciblage passif, la taille des nanoparticules a été contrôlée afin d'utiliser le réseau de néovaisseaux poreux et perméable des tumeurs. De plus les tumeurs ont un drainage lymphatique déficient qui permet aux nanoparticules de demeurer plus longtemps dans le milieu interstitiel de la tumeur. Les expériences ont été effectuées sur des souris Balb/c femelles portant des tumeurs MC7-L1. La concentration de nanoparticules a pu être mesurée à l'IRM in vivo . La concentration maximale se retrouvait à la fin de l'infusion de 10 min. La concentration s'élevait à 0.3 mM dans la tumeur et de 0.12 mM dans le muscle environnant. Les nanoparticules étaient éliminées avec une demi-vie de 22 min pour les tumeurs et de 20 min pour le muscle environnant. Les nanoparticules ont été fonctionnalisées avec le peptide Tat afin de leur conférer des propriétés de ciblage actif La rétention de ces nanoparticules a ainsi été augmentée de 1600 %, passant d'une demi-vie d'élimination de 22 min à 350 min. La survie des souris a été mesurée à l'aide de courbes Kaplan-Meier et d'un modèle mathématique évalue l'efficacité de traitements. Le modèle nous permet, à l'aide de la vitesse de croissance des tumeurs et de l'efficacité des traitements, de calculer la courbe de survie des spécimens. Un effet antagoniste a été observé au lieu de l'effet synergétique attendu entre une infusion de Au@DTDTPA:Gd et l'irradiation aux rayons X. L'absence d'effet synergétique a été attribuée à l'épaisseur du recouvrement de DTDTPA:Gd qui fait écran aux électrons produits par l'or. De plus, le moyen d'ancrage du recouvrement utilise des thiols qui peuvent s'avérer être des capteurs de radicaux. De plus, contrairement a ce qui était escompté, un effet chimiothérapeutique de ces nanoparticules a été observé in vitro et in vivo . Par contre, le mécanisme précis de cet effet est encore à être expliquer, mais on sait déjà que les nanoparticules d'or affectent les fonctions des macrophages ainsi que l'angiogenèse.

Ce travail porte sur la précession du spin d’électrons chauds polarisés en spin. Celle-ci est induite par le champ d’échange d’une couche mince ferromagnétique dans une structure multicouche. La précession du spin électronique a déjà été mesurée dans des matériaux ferromagnétiques mais uniquement pour des électrons qui possèdent une énergie supérieure à 4eV au-dessus du niveau de Fermi. L’objectif premier de cette thèse est de mesurer la précession du spin de l’électron pour des faibles énergies, comprises entre 0.7eV et 2eV au-dessus du niveau de Fermi. Pour ce faire, un transistor tunnel magnétique comportant trois couches magnétiques avec les aimantations qui pointent dans les trois directions de l’espace doit être construit. Les électrons sont injectés à basse énergie grâce à une jonction tunnel. Une diode Schottky (interface entre du Cu et du Si) filtre en énergie les électrons incidents, permettant uniquement aux électrons balistiques de contribuer au courant mesuré dans le semi-conducteur. Le premier travail a consisté à obtenir une couche magnétique exhibant une anisotropie perpendiculaire. Ainsi, nous avons réussi à faire croître une multicouche de Co et Ni sur une diode Schottky qui possède une anisotropie perpendiculaire jusqu’à 5 répétitions. Le deuxième travail réalisé dans cette thèse était d’optimiser le magnéto-courant d’une la vanne de spin. En effet, le magnéto-courant détermine la sensibilité de notre transistor tunnel magnétique. Nous avons notamment démontré ici que le magnéto-courant augmente avec le nombre de répétitions de la multicouche [Co/Ni], pour atteindre quasiment le maximum de 100% théoriquement prédit dans une vanne de spin à aimantations croisées. Enfin, le troisième travail de cette thèse résidait dans l’étude de la précession du spin de l’électron dans différents matériaux ferromagnétiques. Cet effet a été mis en évidence ici pour des couches à aimantation planaire composée de Co, de CoFeB, ainsi que pour un alliage de CoAl et ceci en fonction de leur épaisseur / This work is about polarised hot electrons spin precession. This phenomenon is induced by the exchange field of a ferromagnetic thin film in a multilayer structure. The electronic spin precession has already been measured in ferromagnetic materials, but only for electrons whose energy is more than 4eV over the Fermi level. The initial aim of this PhD work is to measure the electron spin precession for weak energies, between 0.7 eV and 2eV over the Fermi level. In order to achieve that, a magnetic tunnel transistor composed of three magnetic layers with their magnetisations directions perpendicular to each other has to be elaborated. The electrons are injected at low energy by means of a tunnel junction. A Schottky diode (interface between Cu and Si) filters the incident electrons by their energies, which enables only ballistic electrons to contribute to the measured current in the semi-conductor. The first task consisted in obtaining a magnetic layer showing perpendicular magnetic anisotropy. We succeeded in growing cobalt nickel multilayers exhibiting a perpendicular magnetic anisotropy up to five repetitions. The second part of the job carried out during this PhD was to optimise the magneto-current of a spin valve. Indeed, it determines the magnetic tunnel transistor sensitivity. We have demonstrated that the magneto-current increases with the number of repetitions of the [Co/Ni] multilayer up to a maximum of nearly a hundred percent, which is the maximum theoretically predicted in a spin valve with crossed magnetisations. Eventually, the third task of this PhD was the study of the electron spin precession in various ferromagnetic materials. This effect has been evidenced here for thin layers with in-plane magnetisations composed of Co, CoFeB, and also for a CoAl alloy depending on the thickness of the layers

Dans cette thèse, on étudie le phénomène de localisation d'Anderson des opérateurs de Schrödinger à N particules qui englobe aussi bien la localisation exponentielle des fonctions propres que la localisation dynamique. Dans un premier temps, on considère le modèle d'Anderson discret multi- particulaire avec un potentiel aléatoire à valeurs indépendantes et identiquement distribuées i.i.d. dont la distribution commune est au moins log-Höldérienne et une interaction de courte portée. On établit pour ce modèle la localisation d'Anderson pour les énergies susamment proches du bas du spectre après avoir montré qu'il est non-aléatoire. D'autre part, on montre que la localisation complète des systèmes mono- particulaires s'étend aux systèmes multi-particulaires ayant une interaction globale susamment faible et pour un désordre arbitraire. Pour ce résultat, l'existence d'une densité bornée de la distribution commune des variables aléatoires i.i.d. est nécessaire et on le montre pour des interactions ayant une forme très générale mais bornées. Les résultats sont démontrés à l'aide de l'adaptation aux systèmes multi- particulaires de l'analyse multi-échelle à énergie variable qui permet de traiter des distributions singulières contrairement à la méthode des moments fractionnaires. Les estimées de Wegner intervenant notamment dans l'analyse multi-échelle sont établies pour des cubes vériant une propriété de séparabilité en utilisant le Lemme de Stollmann. On démontre également l'estimée de Combes-Thomas qui joue un rôle important dans l'analyse des énergies extrêmes. / In this thesis, we study for the N-particles Schrodinger operators the Anderson localization phenomenon which consists of both exponential localization of eigenfunctions and dynamical localization. We rst consider the discrete multi-particle Anderson model with a short range interaction and a random potential whose values are independent and identically distributed i.i.d. with a log-Hölder continuous common probability distribution function. For such model, we show that the bottom of its spectrum is non-random and prove the Anderson localization for energies suciently close to the spectral edge. On the other hand, we establish that the complete localization from singleparticle systems extends to multi-particle systems with suciently weak interaction at arbitrary disorder and for absolute continuous probability distribution function of the i.i.d random variables. The results are proved by an adaptation to multi-particle systems of the vari- able energy multi-scale analysis which allows singular distributions instead of the fractional moments method. Wegner bounds, useful for the multi-scale analysis are proved for separable cubes using the Stollmann's Lemma. We also prove the Combes-Thomas estimate which plays an important role in the analysis of extreme energies.

La curiethérapie électronique, également appelée radiothérapie de contact, est une technique de traitement du cancer utilisant des rayons X de faible énergie (≤ 50 keV) générés par des tubes à rayons X miniaturisés et positionnés au contact des tissus à irradier. La miniaturisation des générateurs à rayons X a conduit au développement de nouveaux systèmes de traitement, dont le plus répandu dans le monde et le seul utilisé en France est le système INTRABEAM® commercialisé par la société Zeiss. Au-delà du bénéfice médical, les avantages potentiels de la curiethérapie électronique sont une diminution drastique de l'inconfort du patient combinée à un moindre coût de traitement. Ainsi, dans le cadre du cancer du sein qui correspond à l’application principale de l’INTRABEAM, cette technique remplace la trentaine de séances de radiothérapie externe classiquement prescrite suite à l’exérèse du volume tumoral par une seule et unique séance délivrée en 20 à 50 minutes au bloc opératoire directement après l’acte chirurgical alors que la patiente est encore sous anesthésie. Cette radiothérapie peropératoire (RTPO) associe au mini générateur de rayons X des applicateurs qui, en sénologie, correspondent à des sphères de différents diamètres conçues pour épouser au mieux la cavité tumorale résultant de l’exérèse. La dose délivrée en RTPO est classiquement de l'ordre de 20 Gy en surface du lit tumoral et diminue rapidement avec la profondeur afin de préserver les tissus sains voisins (< 1 Gy après quelques cm). En France, le 1er traitement par RTPO a eu lieu à Nantes fin 2011. Aujourd’hui, une dizaine de centres hospitaliers français propose des traitements par RTPO au moyen de la technique INTRABEAM®. Très rapidement, plusieurs physiciens médicaux ont exprimé au laboratoire français de métrologie de la dose (LNHB), leur besoin de raccordement dosimétrique à une référence indépendante du constructeur. Ce besoin a été réaffirmé par la Haute Autorité de Santé (HAS) dans un rapport sur l’évaluation de la RTPO dans le cancer du sein, édité en avril 2016. Le présent travail vise à renforcer la sécurité d’emploi d’appareils de RTPO par rayons X de basse énergie (< 50 keV). Cependant, afin de répondre aux physiciens médicaux français et du fait de contraintes temporelles, l’étude est ici limitée au système INTRABEAM associé au seul applicateur sphérique de 4 cm de diamètre. Le travail a été articulé autour de trois axes. Le premier a concerné l’établissement et le transfert d’une référence primaire en termes de dose absorbée dans l’eau à 1 cm de profondeur. La méthodologie a été développée et ensuite appliquée pour le système INTRABEAM® associé à un applicateur sphérique de 4 cm, pour lequel, la référence primaire a été réalisée. Le deuxième axe a eu pour objet la détermination de la distribution spatiale de dose autour de la source considérée par l’utilisation de gels dosimétriques et par calcul de type Monte Carlo. L’hydrogel à base de Fricke, utilisé ici, est lu par imagerie par résonance magnétique à l’hôpital d’Orsay. Ce gel a été étalonné en dose pour des photons d’énergie inférieure à 50 keV puis utilisé pour déterminer les profils de doses autour de la source INTRABEAM® associée à l’applicateur sphérique de 4 cm de diamètre dans les plans axial et transverse incluant le centre de la source INTRABEAM®. Quant au dernier axe, il s’est agi de confronter des données dosimétriques fournies par la société Zeiss, concernant l’INTRABEAM® en utilisation à l’hôpital St-Louis à Paris, à celles obtenues au cours de la présente étude pour le même système. Des différences significatives ont été trouvées entre les doses délivrées par Zeiss et celles obtenues dans la présente étude. Une étude indépendante menée par le PTB pour une autre configuration de source INTRABEAM® a conduit à des observations comparables. L’approche adoptée par Zeiss a ainsi été investiguée dans le présent travail et une cause de divergence a été proposée. / Electronic Brachytherapy (eBT), also called contact radiotherapy, is a cancer treatment technique using low energy X-Rays (≤ 50 keV) generated by X-Ray tubes which are placed in close contact with the treated lesions. The latest evolutions of miniaturized X-Ray tubes led to the development of new treatment systems, such as the INTRABEAM® system of the ZEISS Company which is the most available eBT system and the only one currently used in France. Beside its medical benefit, the potential major advantages of treatment by eBT are the drastic decrease in patient discomfort and treatment cost. In the case of breast cancer treatment with such technique, the treatment is given in a single session that lasts 20 to 50 minutes where a high dose, in the order of 20 Gy, is delivered to the tumor bed surface in contact with spherical applicators associated to the X-Ray source. The delivered dose decreases rapidly with depth (< 1 Gy after a few centimeters) enabling to preserve neighboring healthy tissues. In France, the first IORT treatment performed was in Nantes in 2011. Today, ten medical centers offer IORT treatment using the INTRABEAM® system. Consequently, several medical physicists addressed to the French national metrology laboratory for ionizing radiation (LNHB) their need for a dosimetric traceability with a reference independent from the manufacturer. This need was reaffirmed by the French Authority for Health (HAS), in their report on the evaluation of the IORT for breast cancer treatment published in April 2016. This thesis work is a contribution to the metrological work initiated by LNHB for enhancing the safety of employing IORT by eBT systems. It was limited, within the thesis period, to the INTRABEAM® system associated with a 4 cm diameter spherical applicator. The thesis work was oriented towards three main objectives. The first one concerned the establishment and the transfer of a primary dosimetric standard, in terms of absorbed dose to water at 1 cm depth in water. The methodology was developed and applied on the INTRABEAM® system with 4 cm spherical applicator, for which, the dosimetric reference was established. The second objective was to use a dosimetric gel and the Monte Carlo method to assess the 3D spatial distribution of the relative absorbed dose delivered by such a system. The dosimetric gel system used was a Fricke-based hydrogel read by Magnetic Resonance Imaging at Service Hospitalier Frédéric Joliot in Orsay (SHFJ). The gel reading was calibrated, in terms of absorbed dose for low energy X-Rays (< 50 keV), and then used to define the relative dose distributions of the INTRABEAM® X-Ray source associated with the 4 cm spherical applicator in the axial and transverse planes of the X-Ray source probe tip. The last objective was to compare the dosimetric data delivered by Zeiss, for the INTRABEAM® system used at St. Louis hospital in Paris, by the ones obtained in the current study for the same system. Significant discrepancies were found from this comparison between the doses delivered by Zeiss and those obtained in the current study. Discrepancies were also observed in a separate work conducted by the PTB under a different INTRABEAM® configuration. Some reasons of these discrepancies are outlined and discussed in this study.