L’augmentation des infections causées par des pathogènes résistants aux médicaments est devenue un problème de santé majeur dans le monde entier qui impose le développement de nouvelles stratégies destinées à empêcher la formation de biofilms et à éliminer les bactéries. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été la préparation de nanostructures complexes pour contrôler l’adhérence des cellules à des surfaces et inactiver les bactéries pathogènes. Ainsi, nous proposons différentes approches qui consistent en l’utilisation de : i) une couche micro-structurée de polystyrène polymérisé à l’aide d’un plasma (pPS), ii) la thérapie photodynamique à base de nanoparticules hybrides activées par un rayon laser dans le proche infrarouge (NIR) et iii) des nanoparticules de carbone fonctionnalisées par l’ampicilline, comme solutions possibles pour éliminer les bactéries. / The increase of infections by multi-drug resistant pathogens has become an important worldwide healthcare issue that requires the development of new strategies to prevent biofilm formation and to kill bacteria. In this context, the aim of this thesis was the design of complex nano-structures to control cells adhesion to surfaces and to inactivate pathogenic bacteria. To this end, we propose different strategies relying on the use of i) micro-structured plasma polymerized styrene (pPS) films, ii) particle-based photodynamic therapy combined with a pulsed laser in the near infrared (NIR) region and iii) ampicillin-functionalized, fluorescent carbon dots (CDs) as possible solutions for bacterial killing. Firstly, we performed a detail characterization of pPS films used as substrates to study the behavior of biological systems.

Le rétinoblastome est la tumeur intraoculaire primitive la plus fréquente de l’enfant. Les traitements actuels du rétinoblastome sont associés à de nombreux effets secondaires. De nouvelles approches thérapeutiques (telles que la photothérapie dynamique [PDT] ou les injections intra-vitréennes [IVT] de chimiothérapies) doivent donc être évaluées sur des modèles animaux, en vue d’une éventuelle application clinique.Dans cette thèse nous avons tout d’abord caractérisé un modèle murin obtenu par xénogreffe orthotopique de cellules issues de rétinoblastomes humains. Nous avons montré que la croissance tumorale intraoculaire est possible dans des lignées de souris immunodéficientes (Swiss-nude et SCID [severe combined immunodeficiency]) et dans une lignée immunocompétente (B6Albino). En raison du taux de prise tumorale insuffisant (entre 28.4% et 68.8% selon les lignées de souris utilisées) et des complications oculaires liées à l’injection orthotopique de cellules tumorales (cataracte, décollement de rétine chronique), les tests thérapeutiques (PDT et IVT de chimiothérapies) ont ensuite été réalisés sur un modèle murin transgénique de rétinoblastome (LHBetaTag).En vue du traitement par PDT, une étude de biodistribution par IRM (imagerie par résonance magnétique) du photosensibilisateur (PS, DEG-mannose) couplé au manganèse et une étude par dosage du PS ont été réalisées. Elles ont toutes les deux montré que l’illumination de la tumeur doit être réalisée 24 à 48h après l’administration intra-péritonéale du PS (ce qui correspond au « drug-to-light interval » du traitement par PDT). En utilisant ces paramètres, le traitement par PDT a été efficace sur les tumeurs rétiniennes des souris LHBetaTag. Au niveau de la zone traitée par PDT, il y a ainsi eu 91.7% de cicatrices choriorétiniennes en OCT (optical coherence tomography) pour un « drug-to-light interval » de 24h et 100% de cicatrices choriorétiniennes pour un « drug-to-light interval » de 48h. La rétine non tumorale située en dehors de la zone traitée par PDT avait un aspect normal en histologie, ce qui est en faveur d’une absence de toxicité rétinienne de la PDT sur les tissus sains. Le traitement par laser seul n’a pas eu d’effet anti-tumoral.Des traitements par IVT de chimiothérapies ont aussi été évalués sur les tumeurs rétiniennes des souris LHBetaTag. Les molécules utilisées ont été le melphalan, le carboplatine et le topotecan, administrées en mono ou en bithérapie. Nous avons montré que 4 IVT hebdomadaires de carboplatine à la dose de 1.5 µg ont la meilleure efficacité anti-tumorale (83.3% d’yeux sans masse tumorale en histologie) pour une toxicité rétinienne faible (21.4% d’yeux où il y a eu une diminution de l’épaisseur de la rétine non tumorale en OCT au cours du suivi in vivo). Le carboplatine semble donc être une alternative intéressante au melphalan, qui est actuellement la molécule la plus utilisée en clinique pour les IVT dans le rétinoblastome mais qui est associé à une toxicité rétinienne importante.En conclusion, ces études précliniques réalisées sur un modèle murin de rétinoblastome (LHBetaTag) montrent que la PDT est envisageable pour le traitement des tumeurs rétiniennes dans le rétinoblastome humain. Les IVT de carboplatine sont une perspective pour le traitement des flocons intra-vitréens dans cette maladie. Des évaluations fonctionnelles (électrorétinogramme, étude du réflexe optocinétique) devront cependant être réalisées chez la souris avant un éventuel passage en clinique afin de mieux caractériser une éventuelle toxicité rétinienne de ces traitements. / Retinoblastoma is the most common primary intraocular malignancy in children. Current retinoblastoma treatments have many adverse effects. New therapeutic approaches (like photodynamic therapy [PDT] or intravitreal injections [IVT] of chemotherapy) must therefore be evaluated on animal models, before a clinical application.In this thesis we first characterized an orthotopic xenograft murine model obtained with human retinoblastoma cells. We showed that intraocular tumor growth can be achieved in immunodeficient mouse strains (Swiss-nude and SCID [severe combined immunodeficiency]) and in an immunocompetent strain (B6Albino). Due to insufficient tumor engraftment rates (between 28.4 and 68.8% depending on the mouse strains) and to ocular complications after the injection of tumor cells (cataract, chronic retinal detachment) the treatments (PDT and IVT of chemotherapy) were performed on a transgenic retinoblastoma mouse model (LHBetaTag).In order to perform PDT, an MRI study (magnetic resonance imaging) of the photosensitizer (PS, DEG-mannose) coupled with manganese and a biodistribution study based on the dosage of the PS were performed. Both studies showed that the illumination of the tumor should be performed between 24 and 48h after the intraperitoneal injection of the PS (which corresponds to the “drug-to-light interval” of PDT). Using these parameters, PDT was effective on the retinal tumors of LHBetaTag mice. In the area treated with PDT we found 91.7% chorioretinal scars on OCT (optical coherence tomography) with a “drug-to-light interval” of 24h, and 100% chorioretinal scars with a “drug-to-light interval” of 48h. The retina outside the treated area had a normal aspect on histology, showing that PDT is not toxic on healthy tissues. Laser treatment alone had no anti-tumor effect.IVT of chemotherapy were also performed in LHBetaTag mice. We used melphalan, carboplatin and topotecan, alone or in association. We showed that 4 weekly IVT of carboplatin at the dose of 1.5 µg had the best anti-tumor effect (83.3% of eyes had no tumor mass on histology) and little retinal toxicity (21.4% of eyes had diminished retinal thickness on OCT). Carboplatin seems an interesting alternative to melphalan which is currently the most commonly used chemotherapy for IVT (but has a retinal toxicity).In conclusion, these preclinical studies on a retinoblastoma mouse model (LHBetaTag) show that PDT could be used to treat retinal tumors in human retinoblastoma. IVT of carboplatin could be used to treat vitreous seeds in this disease. Functional tests (electroretinogram, optokinetic reflex) should be performed in mice in order to evaluate more precisely the retinal toxicity of these treatments.

La thérapie photodynamique est fondée sur l’activation sélective par la lumière de médicaments appelés photosensibilisateurs. Non toxique en l’absence d’excitation lumineuse, le photosensibilisateur est capable, une fois excité, de transférer son énergie pour former de l’oxygène singulet qui induit la mort de la cellule. L’utilisation d’une excitation biphotonique offre de nouvelles perspectives pour la thérapie photodynamique du cancer. En effet, la dépendance quadratique de l’absorption à deux photons (ADP) avec l’intensité du laser permet une très grande sélectivité spatiale, ce qui rend possible un traitement plus sélectif des tumeurs, et la lumière infra-rouge utilisée permet le traitement de tumeurs plus profondes. Dans ce travail, nous avons développé une famille de nano-objets tout organiques pour la thérapie photodynamique biphotonique. Ils présentent des sections efficaces d’ADP très élevées dans la gamme spectrale d’intérêt biologique et leur efficacité a été démontrée in vitro. / Photodynamic therapy is based on the selective activation by light of drugs called photosensitizers. Non-toxic in the absence of excitation light, the photosensitizer is able, upon excitation, to transfer energy to produce singlet oxygen, which induces cell death. Two-photon excitation offers new perspectives for photodynamic therapy of cancer. Indeed, the quadratic dependence of two-photon absorption (TPA) with the laser intensity allows high spatial selectivity, which enables a more selective treatment of tumors, and the use of infrared light allows treatment of deeper tumors. In this work, we have developed a family of fully organic nano-objects for two-photon photodynamic therapy. They exhibit very high TPA cross-sections in the biological spectral range of interest and their efficiency has been demonstrated in vitro.

Tout chirurgien est confronté au cancer à un moment ou à un autre. La connaissance de la cancérologie générale et des bases de la chirurgie oncologique est une nécessité. Si cette spécificité n'est pas reconnue en France, il existe une spécialité de chirurgie oncologique dans plusieurs pays européens. La chirurgie oncologique évolue selon les connaissances de la carcinogénèse, et les thérapeutiques non chirurgicales viennent modifier la place et les modalités de la chirurgie oncologique. La chirurgie oncologique a récemment été redéfinie à travers un Livre Blanc publié par la Fédération Nationale des Centres de Lutte Contre le Cancer, et une approche un peu différente est réalisée par l'Institut National du Cancer (INCA). Les caractéristiques de la chirurgie oncologique peuvent se décliner sur un mode général et ensuite être appliquées à chaque organe concerné. Dans ce sens la chirurgie oncologique ajoute une spécificité à la chirurgie d'organe. Les principales caractéristiques qui définissent la chirurgie oncologique - une prise en charge globale, l'indication chirurgicale intégrée dans une réflexion multidisciplinaire pré et post-opératoire, le respect de l'organe ou sa reconstruction, les notions fondamentales de choix optimal des incisions, de diagnostic pré opératoire, de bilan d'extension préalable, de limites d'exérèse en fonction des pathologies et des organes concernés – sont intégrées dans une démarche de pratique médicale basée sur le niveau de preuve scientifique.<br />La chirurgie oncologique participe à la qualité de la prise en charge globale du patient atteint d'un cancer. La chirurgie oncologique apporte aux spécialistes d'organe des connaissances et des compétences complémentaires sans nier leur évidente implication dans la prise en charge des patients atteints de cancer. Le cas des réunions de concertation pluridisciplinaires est une illustration de mon engagement à promouvoir cette complémentarité, en participant aux différentes réunions, tant au Centre anticancéreux qu'au CHU de Nancy.<br />L'expérience acquise dans le service de chirurgie générale et viscérale, ainsi que dans les différents services francophones de chirurgie viscérale, a permis de développer la recherche clinique. Cette recherche a pour thème la chirurgie fonctionnelle digestive et viscérale (sujet de thèse de Docteur en Médecine), la chirurgie pariétale, la chirurgie endocrinienne et la chirurgie des urgences. Ma formation en chirurgie oncologique m'a permis d'orienter les recherches fondamentales sur les traitements locaux des métastases hépatiques. La collaboration avec le laboratoire de chirurgie expérimentale de la Faculté de Médecine de Nancy a contribué à la mise au point de nouveaux modèles expérimentaux animaux. Aux contacts des équipes étrangères, la poursuite de ces travaux de recherche, tant cliniques qu'expérimentaux, s'est renforcée et a permis le développement à Nancy de techniques innovantes comme la chimiohyperthermie intrapéritonéale et le ganglion sentinelle.

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez l’homme de plus de 50 ans dans les pays industrialisés. L’importance accordée à la qualité de vie des patients conduit la recherche médicale à développer des méthodes de thérapie focale afin de traiter ce type de cancer de manière conservatrice et non plus de manière radicale. Dans cette optique, la photothérapie dynamique (PDT) repose sur l’utilisation de photosensibilisateurs (PS) capables de cibler spécifiquement les cellules cancéreuses et qui, une fois activés par la lumière, vont induire la mort de ces cellules. Sur la base de la chimie verte, le Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles (LCSN) de Limoges a développé une stratégie de couplage de la protoporphyrine IX (PpIX), un PS largement étudié, avec des polyamines (PA). Les effets de ces nouveaux PS [la protoporphyrine IX dispermidinée (PpIX-dSd) et la protoporphyrine IX disperminée (PpIX-dSm)] ont été étudiés sur les cellules cancéreuses prostatiques humaines PC-3, DU 145 et LNCaP. Ce travail a permis de démontrer que ces deux PS répondent aux critères attendus d’un PS : une composition pure, une absence de toxicité en absence de lumière et une sélectivité vis-à-vis des cellules tumorales. De plus, ces PS induisent l’apoptose de ces cellules via la voie intrinsèque. Aussi les voies de résistance à l’apoptose ont été étudiées : les PS induisent une inhibition d’Akt, de Bcl-2, de NF-κB et de la voie autophagique et activent la voie p38/COX-2/PGE2 qui ne semble pas être impliquée dans un mécanisme de résistance à l’apoptose dans ce modèle d’étude. Enfin, l’efficacité de ces PS, et notamment de la PpIX-dSd, a été mise en évidence in vivo, à l’aide de xénogreffes sous-cutanées de cellules PC-3 effectuées sur des souris nudes. Ainsi, ces dérivés de PpIX-PA apparaissent comme de bons candidats dans le cadre du traitement du cancer de la prostate par PDT. / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer among men aged 50 years and older in industrialized countries. Medical research developed methods of focal therapy to treat this type of cancer conservatively and not radically in order to improve the patients quality of life. With this in mind, photodynamic therapy (PDT) is based on the use of photosensitizers (PS) able to specifically target cancer cells and, once activated by light, induce cell death. Based on Green Chemistry, the Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles (LCSN) from Limoges developed new PS: protoporphyrin IX, a PS widely studied, vectorized with polyamines (PA). The effects of spermidine-linked protoporphyrin IX (PpIX-dSd) and spermine-linked protoporphyrin IX (PpIX-dSm) were studied on human prostate cancer cells PC-3, DU145 and LNCaP. This study demonstrated that both PS have the expected ideal properties: a pure composition, no toxicity in dark and ability to specifically target tumor cells. Moreover, PpIX-PA induced apoptotic intrinsic pathway. In addition, pathways involved in apoptosis resistance were studied: PS inhibited Bcl-2, Akt, NF-¦ÊB and autophagy but activated p38/COX-2/PGE2 pathway which was not involved in apoptosis resistance in our model. Finally, in vivo experiments showed PpIX-PA efficiency using subcutaneous xenograft of PC-3 cells performed on nude mice. Thus, these derivatives of PpIX-PA appear to be good candidates in prostate cancer treatment by PDT.

Ce travail de thèse a été consacré au développement d’un système multicouche constitué de nanoparticules dopées par des ions terres rares (le cœur), entourées d’une première couche cristalline non dopée, permettant de préserver les propriétés optiques du cœur. Une coquille de silice mésoporeuse est ensuite déposée, permettant l’incorporation d’un photosensibilisateur (ZnPc) via les pores de la couche de silice pour une application thérapeutique : la photothérapie dynamique. Différentes matrices ont été étudiées à savoir Y2O3, KY3F10 et NaYF4. Ces matrices ont été codopées Yb3+/Er3+ afin d’obtenir des émissions dans le visible sous l’effet d’une excitation infrarouge (upconversion), le but ultime étant d’exciter le ZnPc in situ. Chacune des matrices a été caractérisée d’un point de vue structural et morphologique dans une première partie, et d’un point de vue spectroscopique dans une deuxième partie. La structure cœur-coquille cristalline renforce l’émission rouge issue du niveau 4F9/2 de l’Er, effet déduit de l’analyse des spectres et de la dynamique de luminescence.La détection de l’oxygène singulet a été réalisée par le protocole de « bleaching » en présence ou pas du ZnPc en évaluant l’intensité de fluorescence de l’ABDA. / This work has been dedicated to the development of a multistep system composed by rare earths doped nanoparticles (core), enclosed by a first undoped crystalline layer (core-shell), serving as protection of the optical properties of the core. Within a shell of mesoporous silica allowing the loading of the photosensitizer (ZnPc) via the pores of the shell of silica for a therapeutic application: the photodynamic therapy. Various lattices were studied namely Y2O3, KY3F10 and NaYF4. These lattices were codoped with Yb3+ and Er3+ ions to obtain emissions in the visible under an infrared excitation (up conversion), the ultimate purpose being to excite in situ ZnPc. Each of these lattices was characterized from a structural and morphological point of view in the first part and, in the second part, spectroscopic studies are developed. The core-shell enhances the red emission stemming from the level 4F9/2 of Er, effect deduced from the analysis of spectra and the dynamics of luminescence. The detection of the singlet oxygen was realized in vitro by the study of the bleaching of ABDA fluorescence. The comparison of the results for nanoparticles loaded with ZnPc and unloaded ones allows demonstrating the generation of singlet oxygen by exciting in the infrared region of the spectra thanks to the efficient upconversion processes occurring in the rare earth doped materials.

La photothérapie dynamique (PDT) consiste en la destruction d’une tumeur par l’association de l’administration d’un photosensibilisateur et de l’exposition à la lumière visible. Ce travail comporte : i) une étude de l’ionisation et de la lipophilie d’une série de photosensibilisateurs, des méso-tétraphénylporphyrines (TPP) glycoconjuguées, ii) une évaluation de l’impact de ces deux propriétés sur la distribution plasmatique et la localisation subcellulaire du photosensibilisateur.La protonation des azotes tétrapyrroliques a été étudiée par spectroscopie électronique, combinéeà une analyse chimiométrique, tandis que la lipophilie a été évaluée par chromatographie liquide haute performance. L’impact de différents effets de substitution (position, nombre ou nature du substituant) sur ces deux propriétés physico-chimiques a été mis en évidence.Dans le plasma, les TPP glycoconjuguées se lient principalement aux lipoprotéines de haute densité. La lipophilie de ces dérivés permet d'expliquer leur affinité pour les lipoprotéines, mais pas pour l'albumine. L’étude de localisation subcellulaire, combinant approche expérimentale et modélisation, a conduit à proposer une hypothèse expliquant la localisation de la TPP(pODEGOαManOH)3 au niveau du réticulum endoplasmique, hypothèse accordant un rôle central à la lipophilie de la TPP . A l'issue de ce travail, avant d'appliquer nos hypothèses à la synthèse de nouvelles molécules, il apparaît nécessaire de mieux explorer l'impact de la distribution plasmatique et de la localisation subcellulaire sur l'efficacité PDT. / Photodynamic Therapy (PDT) is based on the destruction of a tumor tissue through a combinationof administration of a photosensitizer and exposure to visible light. This work includes : i) a study of ionization and hydrophobicity of a series of candidate sensitizers, glycoconjugated mesotetraphenylporphyrins (TPP), ii) an evaluation of the impact of those two physico-chemicalproperties on sensitizer's plasma distribution and subcellular localization. Protonation of tetrapyrrolic nitrogens has been studied by electronic spectroscopy combined with chemometric analysis whereas hydrophobicity has been evaluated by high-performance liquid chromatography. The effect of substitution modalities (position, number and nature of pendantgroups) on both physico-chemical properties has been evidenced.In human plasma, glycoconjugated TPPs mainly bind to high density lipoproteins. Hydrophobicity accounts for differences in affinities towards lipoproteins, but not towards albumin. Subcellular localization studies, combining computational and experimental approaches, led to formulate some assumptions explaining localization of TPP(pODEGOαManOH)3 in endoplasmic reticulum,assumptions centered on a major role of sensitizer's hydrophobicity. At the end of this work, before trying to use our conclusions for the design of new sensitizers, it remains necessary to better explore the effect of plasma distribution and subcellular localization on sensitizer's photo-efficiency.

La photothérapie dynamique (PDT) consiste en la destruction d'une tumeur par l'association de l'administration d'un photosensibilisateur et de l'exposition à la lumière visible. Ce travail comporte : i) une étude de l'ionisation et de la lipophilie d'une série de photosensibilisateurs, des méso-tétraphénylporphyrines (TPP) glycoconjuguées, ii) une évaluation de l'impact de ces deux propriétés sur la distribution plasmatique et la localisation subcellulaire du photosensibilisateur.La protonation des azotes tétrapyrroliques a été étudiée par spectroscopie électronique, combinéeà une analyse chimiométrique, tandis que la lipophilie a été évaluée par chromatographie liquide haute performance. L'impact de différents effets de substitution (position, nombre ou nature du substituant) sur ces deux propriétés physico-chimiques a été mis en évidence.Dans le plasma, les TPP glycoconjuguées se lient principalement aux lipoprotéines de haute densité. La lipophilie de ces dérivés permet d'expliquer leur affinité pour les lipoprotéines, mais pas pour l'albumine. L'étude de localisation subcellulaire, combinant approche expérimentale et modélisation, a conduit à proposer une hypothèse expliquant la localisation de la TPP(pODEGOαManOH)3 au niveau du réticulum endoplasmique, hypothèse accordant un rôle central à la lipophilie de la TPP . A l'issue de ce travail, avant d'appliquer nos hypothèses à la synthèse de nouvelles molécules, il apparaît nécessaire de mieux explorer l'impact de la distribution plasmatique et de la localisation subcellulaire sur l'efficacité PDT.

Ce travail de thèse a été consacré au développement d'un système multicouche constitué de nanoparticules dopées par des ions terres rares (le cœur), entourées d'une première couche cristalline non dopée, permettant de préserver les propriétés optiques du cœur. Une coquille de silice mésoporeuse est ensuite déposée, permettant l'incorporation d'un photosensibilisateur (ZnPc) via les pores de la couche de silice pour une application thérapeutique : la photothérapie dynamique. Différentes matrices ont été étudiées à savoir Y2O3, KY3F10 et NaYF4. Ces matrices ont été codopées Yb3+/Er3+ afin d'obtenir des émissions dans le visible sous l'effet d'une excitation infrarouge (upconversion), le but ultime étant d'exciter le ZnPc in situ. Chacune des matrices a été caractérisée d'un point de vue structural et morphologique dans une première partie, et d'un point de vue spectroscopique dans une deuxième partie. La structure cœur-coquille cristalline renforce l'émission rouge issue du niveau 4F9/2 de l'Er, effet déduit de l'analyse des spectres et de la dynamique de luminescence.La détection de l'oxygène singulet a été réalisée par le protocole de " bleaching " en présence ou pas du ZnPc en évaluant l'intensité de fluorescence de l'ABDA.

La nanomédecine activée à deux-photon est devenue l'un des principaux candidats à l'accomplissement de la sélectivité spatiotemporelle nécessaire pour la nanomédecine. En effet, la raison d'être de l'application médicale de nanotechnologie dans le domaine du traitement du cancer est de diminuer et supprimer les effets secondaires causés par les techniques actuelles telles que la chimiothérapie et la radiothérapie, à cause de leur manque de sélectivité. Parmi diverses nanoparticules (NPs), les nanoparticules de silice mésoporeuse (MSN) ont attiré une attention croissante dans la dernière décennie pour leur faible cytotoxicité, leur internalisation cellulaire et excrétion, et leur capacité de combiner de nombreuses fonctions à la fois pour le diagnostique et la thérapie de cancers via un seul nanovéhicule : l'ainsi appelée nanomédecine théranostique.Dans cette thèse, des MSN pour l'activation à un et deux-photon d'imagerie par fluorescence, de délivrance de principe actifs et d'acides nucléiques, et de photothérapie dynamique (PTD), seront présentées. Premièrement, le relargage contrôlé de molécules encapsulées dans des MSN fonctionnalisées avec des nanovalves est considéré par effet plasmonique. La photodégradation contrôlée de la silice soumise à l'effet photothermique de NPs d'or est ensuite étudiée. Deuxièmement, l'activation biphotonique est considérée pour la délivrance contrôlée de molécules anticancéreuses in-vitro par avec des nano-rotor et des nano-valves, ainsi que la fonctionnalisation de surface des NPs par des dérivés d'ammonium- azobenzene pour la délivrance d'acides nucléiques. Troisièmement, des MSN multifonctionnelles incorporant des photosensibilisateurs à deux-photon sont systématiquement étudiées en termes de leurs propriétés optiques et photophysiques; la sélection du meilleur matériau est suivie d'applications biomédicales in-vitro.De plus, deux types de nanomatériaux émergeant sont également élaborés pour la nanomédecine activée à deux-photon, des NPs de polysilsesquioxane pontés (BS) et d'organosilice mésoporeuse périodiques (PMO). Ces matériaux furent élaborés sans précurseur de silice (tétraéthoxysilane par exemple), et seulement à partir de bis- ou multi-organoalkoxysilane, afin d'obtenir le plus haut pourcentage de matière organique pour l'application ciblée. En conséquence, des NPs de BS et de PMO hybrides à base de disulfures se révélèrent être des outils biodégradables, et les NPs à base de photosensibilisateurs furent appliquées pour la PTD à deux-photon. Des NPs de BS et de cœur-coquille d'or-BS sont synthétisées pour d'efficaces imagerie et PTD à deux-photon, tandis que des NPs de PMO servirent de nano-plateformes théranostiques. En outre, diverse NPs de PMO multipodes à surface spécifique très élevées sont présentées pour la construction de structuration complexe à l'échelle nanométrique.Enfin, des nano-conteneurs d'MSN composées de cœur d'oxyde de fer (Fe3O4@MSN) sont décrites pour de multiples applications. D'une part, l'élaboration de NPs MSN (et PMO) magnétiques sensibles à deux-photon est étudiée en tant que perspective pour la délivrance de gène combinant l'imagerie par résonance magnétique. D'autre part, les conteneurs de Fe3O4@MSN sont misent en œuvre et appliqués pour la dépollution de métaux lourds via la fonctionnalisation d'un ligand de type acide diéthylène triamine penta acétique. L'augmentation de l'efficacité de la dépollution est étudiée par la fonctionnalisation de la surface extérieure et/ou des pores des Fe3O4@MSN. / Two-photon actuated nanomedicine has become one of the main proponents for the achievement of the spatiotemporal selectivity needed for nanomedicine. Indeed, the raison d'être of the medical application of nanotechnology in the field of cancer treatment is to lower and suppress the side effects caused by current techniques such as chemotherapy and radiotherapy, due to their lack of selectivity. Among various nanoparticles (NPs), mesoporous silica nanoparticles (MSN) have attracted increasing attention over the past decade for their low cytotoxicity, cellular internalization and excretion, and the ability to carry multiple features for both the diagnosis and therapy of cancers in a single nanovehicle: the so-called theranostic nanomedicine.In this dissertation, I will describe MSN for one and/or two-photon-actuated fluorescence imaging, drug-delivery, gene delivery and photodynamic therapy (PDT). First, plasmonically-triggered cargo delivery via MSN nanovalves and designed mesoporous silica photodegradation is presented. Then, in-vitro two-photon-triggered drug delivery with azobenzene-functionalized MSN such as nanoimpellers and fluorescent nanovalves, along with preliminary studies of gene delivery via ammonium-functionalized nanoimpellers are discussed. Multifunctional MSN incorporating a two-photon photosensitizer are systematically studied in terms of the resulting optical and photophysical properties of the NPs, and then used for in-vitro biomedical applications.Furthermore, two kinds of emerging nanomaterials are also designed for two-photon actuated nanomedicine, bridged silsesquioxane (BS) and periodic mesoporous organosilica (PMO) NPs. These nanomaterials are elaborated without silica precursor (e.g. tetraethoxysilane) and solely with bis- or tetra-organoalkoxysilanes, thus providing materials with the highest organic content for the targeted applications. Consequently, disulfide-based hybrid BS and PMO NPs were elaborated as biodegradable nanomedical tools, and photosensitizer-based BS and PMO NPs were used for efficient in-vitro PDT. BS and gold-BS core-shells NPs are constructed for ultrabright two-photon imaging and efficient PDT, while two-photon functionalized PMO NPs serve as theranostic nanocarriers. Besides, versatile multipodal ethylene-benzene PMO NPs with very high surface areas are presented as a promising strategy for the design of structural complexities at the nanoscale.Finally, iron oxide core MSN shell (Fe3O4@MSN) nanocontainers are described for versatile applications. The design of two-photon-sensitive magnetic MSN and PMO core-shell nanovehicles is presented as a perspective for gene delivery and magnetic resonance imaging. Furthermore, Fe3O4@MSN containers are constructed for heavy metal removal of twelve of the most toxic metal ions through the diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) ligand. The enhancement of the pollutant removal efficiency is studied by selective surface and/or porous DTPA functionalizations.