Le cancer de la vessie représente la deuxième cause de cancer de l'appareil urinaire. Ses tumeurs se caractérisent par des taux de récidives très élevés dont l'une des causes est la réimplantation de cellules tumorales après la résection transuréthrale. La thérapie photodynamique (PDT) est basée sur l'action d'un photosensibilisateur qui en présence de la lumière et de l'oxygène induit la synthèse d'espèces réactives de l'oxygène, toxiques pour les cellules. <br />Nous avons développé cette modalité d'une part pour le traitement des tumeurs urothéliales non invasives de la vessie et d'autre part pour prévenir les récidives de ce type de cancer. Les études ont été réalisées en préclinique sur des rates Fischer 344 implantées par des tumeurs vésicales orthotopiques et syngéniques. Le traitement photodynamique a été développé en utilisant l'Hexvix® précurseur de protoporphyrine IX (PpIX). <br />Dans une première partie, les paramètres biologiques liés à la PpIX et qui régissent l'efficacité du traitement photodynamique des tumeurs vésicales ont été déterminés en fonction de deux concentrations d'Hexvix® (8 et 16 mM) induisant des effets photodynamiques diamétralement opposés. <br />Nous avons montré que l'efficacité du traitement obtenue pour 8 mM d'Hexvix® était liée à la localisation mitochondriale du photosensibilisateur induisant des dommages pro-apoptotiques après PDT. <br />Dans une deuxième partie, nous avons étudié la possibilité de réduire les récidives des tumeurs vésicales en utilisant la PDT suite à la résection transuréthrale dirigée par fluorescence. Un modèle préclinique chez le rat mimant la situation post résection transuréthrale a été mis au point. Nous avons montré que les cellules tumorales étant chargées de PpIX, la PDT entraîne leur destruction et donc une diminution significative du pourcentage de l'implantation tumorale. <br />La PDT utilisant Hexvix®/PpIX est une modalité de traitement alternative intéressante pour le traitement des tumeurs vésicales non musculo-invasives et pour la prévention de ses récidives.

Les gliomes sont des tumeurs cérébrales infiltrantes difficilement curables, notamment à cause de la difficulté à visualiser toutes les infiltrations au bloc opératoire. Dans cette thèse, nous réalisons une étude clinique de spectroscopie de fluorescence de la protoporphyrine IX (PpIX) dans les gliomes de 10 patients selon l’hypothèse que les spectres collectés proviennent de la contribution de 2 états de la PpIX dont les proportions varient suivant la densité en cellules tumorales. Après avoir présenté le développement du système interventionnel proposant une excitation multi-longueurs d’onde, nous présentons son utilisation sur fantômes de PpIX mimant les propriétés des gliomes. Ceci permet tout d’abord d’obtenir les spectres émis par les 2 états séparément puis de proposer un modèle d’ajustement des spectres comme une combinaison linéaire des 2 spectres de référence sur la bande spectrale 608-637 nm. Ensuite, nous présentons la mise en place de l’étude clinique, notamment l’analyse de risques, avant d’appliquer ce système in vivo. Les mesures in vivo détectent de la fluorescence dans des tissus où le microscope chirurgical n’en détecte pas, ce qui pourrait s’expliquer par un changement d’état de la PpIX entre le cœur des gliomes et leurs infiltrations. L’intérêt de l’excitation multi-longueurs d’onde est démontré par la décroissance de la corrélation des spectres acquis aux trois excitations suivant la densité en cellules tumorale. Enfin, nous soulevons des pistes d’étude de l’identification peropératoire des zones de fonctionnalité cérébrale à l’aide d’une caméra optique ainsi que l’étude du temps de vie de fluorescence et de la fluorescence deux photons de la PpIX sur fantômes / Gliomas are infiltrative tumors of the brain which are yet hardly curable, notably because of the difficulty to precisely delimitate their margins during surgery. Intraoperative 5-ALA induced protoporphyrin IX (PpIX) fluorescence microscopy has shown its relevance to assist neurosurgeons but lacks sensitivity. In this thesis, we perform a spectroscopic clinical trial on 10 patients with the assumption that collected fluorescence is a linear combination of the contribution of two states of PpIX which proportions vary with the density of tumor cells. This work starts with the development of the intraoperative, portable and real time fluorescence spectroscopic device that provides multi-wavelength excitation. Then, we show its use on PpIX phantoms with tissues mimicking properties. This first enables to obtain a reference emitted spectrum for each state apart and then permits the development of a fitting model to adjust any emitted spectrum as a linear combination of the references in the spectral band 608-637 nm. Next, we present the steps led to get approvals for the clinical trial, especially the risk analysis. In vivo data analysis is then presented, showing that we detect fluorescence where current microscopes cannot, which could exhibit a change in PpIX state from glioma center to its margins. Besides, the relevance of multi-wavelength excitation is highlighted as the correlation between the three measured spectra of a same sample decreases with the density of tumor cells. Finally, the complementary need to intraoperatively identify cerebral functional areas is tackled with optical measurements as a perspective and other properties of PpIX on phantoms are also raised

La vectorisation et le ciblage d’agents anticancéreux représentent des axes de recherche majeurs au sein du LCSN. En effet, la plupart des molécules actives utilisées en thérapie anticancéreuse sont peu sélectives des tumeurs et sont toxiques pour les cellules saines. L’élaboration de nanobiomatériaux aptes à cibler spécifiquement les tumeurs par effet EPR mais également capables de les détruire par l’action de la drogue transportée s’avère capital. Le nanovecteur utilisé est élaboré à partir des nanocristaux de cellulose (CNCx) issus de l’hydrolyse acide du coton. Une première approche a consisté à élaborer la nanoplateforme thérapeutique suivant la technique. / Targeting and drug delivery are major areas of research within the LCSN. Indeed, most of the active molecules used in cancer therapy are not very selective against tumors and are toxic to healthy cells. The development of nanobiomaterials able to specifically target tumors by EPR effect but also capable of destroying them by the action of the drug transported turns capital. In this work we achieved the binding of triphenylphosphonium cation (to target the mitochondria), hydrophobic active ingredients and a nucleic acid on cellulose nanocrystals issued from the acid hydrolysis of cotton. The first therapeutic platform synthesized according to the technique.

La compréhension des interactions entre les nanomatériaux et les entités biologiques est fondamentale pour développer des nanoproduits en oncologie. NBTXR3 (nanoparticule inerte d'oxyde d'hafnium) et protoporphyrine IX (Pp IX) nanotransporteur (nanoparticule de silice encapsulant le Pp IX, le monomère du Photofrin®) sont des nanoproduits, issus des plateformes Nanobiotix, développés pour élargir la fenêtre thérapeutique des traitements du cancer en utilisant des sources d'activation externe de type " on " / " off ". La première partie de ce travail présente l'étude de l'interaction de NBTXR3 avec des cellules tumorales coliques humaines. NBTXR3 pénètre par endocytose et persiste dans le compartiment endolysosomial. Une augmentation significative de la réponse cellulaire à la radiothérapie est démontrée après activation de NBTXR3 par des radiations ionisantes. L'irradiation des cellules traitées par NBTXR3 entraîne des modifications spécifiques de leur morphologie par rapport aux contrôles; elles sont décrites ici. Une deuxième partie présente la synthèse d'un nouvel hybride pour la thérapie photodynamique, le Pp IX nanotransporteur, et étudie son interaction in vitro avec six lignées de cellules tumorales humaines et in vivo dans un modèle de souris nude xénogreffée avec trois types tumoraux. In vitro, le Pp IX nanotransporteur activé à 630 nm est plus efficace que le Pp IX libre. De plus, ce nouvel hybride favorise la biodistribution du Pp IX, avec une cinétique d'accumulation tumorale différente entre les modèles. La compréhension des interactions entre nanoparticules et cellules cancéreuses, apportée par ce travail, contribue à la création de nanothérapies innovantes.