Les brûlures thermiques affectent plusieurs millions de personnes chaque année dans le monde. Même si le taux de mortalité à diminué, la prise en charge clinique des brûlures sévères a peu évolué depuis plus de 30 ans. De plus, le traitement des grands brûlés demeure une source de séquelles physiques, pathophysiologiques et psychologiques non négligeables.Les plasmas froids (CAP) sont des gaz partiellement ionisés qui ont démontré des propriétés bioactives grâce aux espèces réactives qu’ils produisent. En effet, ils permettent d’améliorer la cicatrisation de plaie cutanée et ont des propriétés bactéricides et fongicides.Dans le cadre de cette thèse, nous avons évalué l’effet thérapeutique des CAP pour le traitement de brûlures cutanées.Nous avons démontré pour la première fois que le CAP favorise la cicatrisation et la prise de greffe dans un modèle murin de brûlure cutanée. In vivo, CAP stimule la cicatrisation en promouvant l’angiogenèse et la sécrétion de la matrice extracellulaire du derme et de la jonction derme-épiderme. Des études approfondies in vitro ont premièrement montré que CAP stimule la migration de cellules cutanée. Il a aussi été démontré que les effets pro-angiogéniques du plasma sont liés à des mécanismes impliquant l’oxyde nitrique. De même, la formation du collagène par les fibroblastes est activée par le plasma via la voie du TGF-β1. Nous nous sommes dans un deuxième temps intéressés aux effets bactéricides du CAP. En effet, les infections sont la première source de morbidité et de mortalité des brûlures. Nous avons pu démontrer que les CAP inactivent des Staphylocoques dorées en suspension in vitro mais aussi in vivo dans le cas de plaies infectées. Dans le cadre de cette étude, nous avons pu également montré que les CAP peuvent activer l’activité phagocytaire de macrophages murins.Ces résultats semblent donc appuyer l’intérêt des traitements plasmas froids pour le traitement de plaie cutanée infectée. Des études pré-cliniques sont encore néanmoins requises pour vérifier la plus value d’une telle thérapie dans le contexte de la brûlure. / Thermal injuries affect millions of adults and children worldwide. In the last 30 years little progress has been made in the management of major burns and despite improved rates of survival, patients continue to suffer debilitating consequences such as infections, hypertrophic scars, contractures, post-traumatic stress disorder and immunometabolic dysfunctions.Cold-atmospheric plasmas (CAP) are partially ionized gases which showed ability to promote wound closure and possess bactericidal properties. They safely deliver to the wounds a therapeutic mixture of reactive oxygen and nitrogen species at body temperature.This PhD study aimed to assess the therapeutic potential of CAP to improve healing of burn wounds under aseptic and septic conditions.First, we designed a plasma source that could be used for in vitro and in vivo studies. Although the first in vitro experiments showed that CAP treatment can improve cellular migration, we couldn’t see any beneficial of CAP on the healing of full-thickness excisional wounds in mice. Second, using a model of third degree burn reconstructed with an allogeneic graft, we assessed both effectiveness and mechanism of action of CAP compared to a placebo control (helium). Indeed, it was shown that through the promotion of pro-angiogenic activities as well as stimulation of the extracellular matrix formation, CAP improved engraftment and healing of the burn wounds. These effects are at least partly mediated by the TGF-β signaling pathway and eNOS modulation. Third, the bactericidal activity of CAP was evaluated in vitro using S. aureus strains and macrophages and in vivo using an infected burn wound model. We showed that CAP had the ability to significantly inactivate S. aureus compared to the helium control. Capacities of CAP treatment to activate macrophages were also evident.This proof-of-concept study demonstrated the therapeutic potential of CAP on tissue repair and burn wound healing. Given that mouse skin does not perfectly mimic wound healing patterns observed in human skin, further investigations are warranted using large animal models with greater similarity to human skin.

Les plasmas froids sont des gaz partiellement ionisés, très riches d’un point de vue physico-chimique. Cette propriété se retrouve dans des plasmas froids aujourd’hui générés à pression atmosphérique et température ambiante et a été mise à profit depuis une quinzaine d’années environ pour des applications biomédicales (hématologie, dermatologie, cancérologie, odontologie etc…). L’efficacité de ces plasmas froids dans le domaine de la médecine a été prouvée par de nombreuses études. Cependant, les phénomènes biologiques mis en jeu ne sont pas encore bien compris, et il primordial de savoir quels pourraient être les éventuels effets secondaires indésirables de ces milieux ionisés réactifs. Le premier niveau d’interaction des plasmas avec le vivant est celui avec les milieux liquides, qui sont présents en surface des tissus, des cellules in vivo ou en culture. Depuis une décennie, une attention particulière a donc été portée aux interactions des plasmas avec les liquides, pour apporter un niveau de compréhension supplémentaire. La compréhension de ces interactions a constitué l’axe de ce travail. Différents réacteurs à plasmas froids (générés à pression atmosphérique et température ambiante) ont été développés, notamment afin de contrôler les interactions du plasma avec l’air ambiant qui peuvent être problématiques pour les applications visées. La nature du gaz servant à initier le plasma a été modifiée, pour connaître son influence sur la réactivité chimique de la phase gaz. Pour cela, des mesures de spectroscopie d’émission optique (SEO) ont été nécessaires. Par ailleurs, de nouveaux capteurs électrochimiques et des approches méthodologiques ont été développés pour identifier et quantifier les espèces réactives de l’oxygène et de l’azote (RONS) produites dans des milieux liquides physiologiques, exposés à ces gaz ionisés. Les analyses électrochimiques ont été combinées à de la spectroscopie d’absorption UV-visible ainsi qu’à d’autres méthodes de chimie (pH-métrie/conductimétrie). Un des objectifs visés est d’établir une corrélation entre les espèces réactives générées dans la phase gaz et dans la phase liquide. Enfin, des expérimentations nous ont permis d’analyser la production des RONS dans des liquides in situ en temps réel. Les mesures de SEO montrent qu’il existe de nombreuses espèces chimiques excitées au sein des différents plasmas (NO°, HO°, O, N2+ (FNS) etc…). Les analyses de la phase liquide ont révélé la présence d’espèces stables de l’oxygène et de l’azote (H2O2, NO2-, NO3-), directement reliées aux espèces détectées dans les plasmas. De plus, les diverses méthodologies d’analyse chimique mises en place ont permis la détection et la quantification de RONS tels que l’anion peroxynitrite ONOO-. L’ensemble des résultats obtenus devrait permettre d’appréhender de façon plus fine les effets induits par différents plasmas froids dans des milieux liquides physiologiques afin d’établir un lien avec les études menées sur des cellules en culture et sur la peau dans le cadre d’un programme de recherche financé par l’ANR, Agence Nationale de la recherche. / Cold plasmas are partially ionized gases, very rich in a physico-chemical point of view. This property characterizes cold plasmas today generated at atmospheric pressure and ambient temperature and was used since about fifteen years approximately for biomedical applications (haematology, dermatology, cancer research, odontology etc.). The efficiency of these cold plasmas in the field of the medicine was proved by numerous studies. However, the involved biological phenomena are not still well included, and it is essential to know what could be the possible unwanted side effects of these reactive ionized gases. The first level of interaction of plasmas with living matter is the one with the liquid phase, which is present on the tissue surface, in vivo cells or in culture. For a decade, a particular attention was thus worn in the interactions of plasmas with liquids, to bring a level of additional understanding. The understanding of these interactions constituted the axis of this work. Various cold plasmas reactors (generated at atmospheric pressure and ambient temperature) were developed, in order to control the interactions of these plasmas with the ambient air which can be problematic for the aimed applications. The nature of the gas used to initiate the plasma was modified, to know its influence on the chemical reactivity of the gas phase. For that purpose, measurements of optical emissive spectroscopy (OES) were necessary. Besides, new electrochemical sensors and methodological approaches were developed in order to identify and quantify the reactive nitrogen and oxygen (RONS) produced in physiological liquid media, exposed to these ionized gases. The electrochemical analyses were combined UV-visible absorption spectroscopy as well as other methods of chemistry (pH-metry/conductimetry). One of the aimed objectives is to establish a correlation between the reactive species generated in the gas phase and in the liquid phase. Finally, experiments allowed us to analyze the production of RONS in liquids in situ and in real time. OES measurements showed that there are numerous chemical species generated in various plasmas (NO°, HO°, O, N2+ (FNS) etc.). The analyses of the liquid phase revealed the presence of stable oxygen and nitrogen species (H2O2, NO2-, NO3-), directly correlated with the species detected in plasmas. Furthermore, the diverse methodologies of chemical analysis allowed the detection and quantification of RONS such as the peroxynitrite anion ONOO-. The obtained results should allow to arrest in a finer way the effects led by various cold plasmas in physiological liquid media to establish links with the studies led on cultured cells and on skin within the framework of a research program financed by the ANR, National Agency of the Research.