Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans le traitement du cancer, l'utilisation de nanoparticules comme vecteurs de molécules thérapeutiques est de plus en plus étudiée dans le but de limiter les effets secondaires toxiques dus à l'administration systémique de molécules thérapeutiques libres. En effet, de par leur taille, les nanoparticules sont capables de s'accumuler de façon plus importante dans les tumeurs que dans les tissus sains. Fonctionnalisées avec des agents de ciblage spécifiques des cellules cancéreuses, leur accumulation dans les tumeurs peut être optimisée. Les nanoparticules de silicium poreux sont particulièrement intéressantes pour des applications biomédicales car elles sont biocompatibles et biodégradables in vivo. Elles possèdent également des propriétés physico-chimiques et photophysiques intéressantes, telles que leurs propriétés texturales, leur photoluminescence intrinsèque et leur capacité à produire de 1O2. L'objectif de cette thèse a été d'étudier le potentiel de nanoparticules de silicium poreux fonctionnalisées pour la thérapie photodynamique, et comme vecteur d'agent de chimiothérapie. Dans un premier temps, la préparation et la caractérisation physico-chimique des nanoparticules de silicium poreux a été réalisée. Les nanoparticules ont ensuite été fonctionnalisées avec un agent de ciblage, le mannose, et des molécules photosensibilisatrices, des porphyrines. Leur utilisation en imagerie et en thérapie photodynamique du cancer avec une excitation mono- ou biphotonique a été montrée in vitro sur des cellules de cancer du sein. Une autre étude a porté sur la vectorisation d'un agent anti-cancéreux hydrophobe, la camptothécine, par des nanoparticules de silicium poreux fonctionnalisées avec des anticorps pour le ciblage de cellules de glioblastome, de neuroblatome et de lymphocytes. Enfin, une étude plus fondamentale de caractérisation de la texture interne du silicium poreux combinant expérience et modélisation moléculaire est présentée. / In cancer therapy, the use of nanoparticles as drug nanovectors is intensively studied in order to overcome the toxic side effects due to the systemic administration of the anti-cancer molecules. Indeed, because of their size, nanoparticles tend to accumulate in tumor cells more importantly than in healthy cells. When functionalized with targeting agents specific to cancer cells, their accumulation in tumors can be optimized. Porous silicon nanoparticles are particularly interesting for biomedical applications because they are biocompatible and biodegradable in vivo. They also have interesting physico-chemical and photochemical properties, such as their textural properties, their intrinsic photoluminescence and their ability to produce 1O2. The goal of this thesis was to study the potential of functionalized porous silicon nanoparticles for photodynamic therapy, and as nanovectors for chemotherapeutic agents. In this purpose, we first studied the preparation and the physico-chemical characterization of the porous silicon nanoparticles. Then, the nanoparticles were functionalized with a targeting agent, mannose, and porphyrin photosensitizers. Their use in imaging and in photodynamic therapy of cancer under 1-photon or 2-photon excitation was shown in vitro on breast cancer cell lines. An other study consisted in the vectorization of a hydrophobic anti-cancer drug, camptothecin, by porous silicon nanoparticles functionalized with antibodies to specifically target glioblastoma, neuroblastoma and lymphocyte cells. Finally, a study of the internal texture of porous silicon combining experiments and molecular modelization is presented.

Pour améliorer la sélectivité cellulaire tumorale et/ou l'efficacité anti-tumorale de la thérapie photodynamique (PDT), des molécules actives (peptides, pseudopeptides, agent alkylant) ont été conjuguées à la molécule photo-activable. Dans une 1ère partie, l'effet vasculaire de la PDT a été favorisé par le ciblage de la vascularisation tumorale de phénotype angiogénique. Un photosensibilisateur de type chlorine a été couplé à un peptide ligand de neuropiline-1 (NRP-1) et a montré son efficacité anti-tumorale in vitro et in vivo en PDT. Cependant, la partie peptidique s'est avérée instable in vivo. Des pseudopeptides modifiés au niveau du site de clivage du peptide initial ont été synthétisés et testés in vitro, conjugués ou non à la chlorine. L'incorporation cellulaire de la chlorine a été améliorée après son couplage aux pseudopeptides. Une technique d'ARN interférence, visant à éteindre l'expression de NRP-1 dans les cellules MDA-MB-231, surexprimant NRP-1, a mis en évidence l'incorporation cellulaire récepteur-dépendante des conjugués et leur sélectivité cellulaire. Les pseudopeptides et conjugués se sont révélés affins pour NRP-1 et plus stables in vivo. Le ruthénium (Ru) s'affiche comme une molécule d'intérêt thérapeutique en oncologie. Dans une 2ème partie, nous avons appréhendé l'intérêt in vivo de coupler cet agent alkylant à des photosensibilisateurs de type porphyrine et chlorine. Les études d'efficacité in vivo sur un modèle de souris nude xénogreffées en ectopique avec des cellules de carcinome oral humain KB, ont été menées par une méthodologie de plans d'expérience. Deux conjugués [Ru(_6-p-PriC6H4Me)(5-(3-pyridyl)-10,15,20-triphenylporphyrin)Cl2, ou Rut1, et Ru4(_6-p-PriC6H4Me)4(5,10,15,20-tetra(3-pyridyl)porphyrin)Cl8, ou Rut4] efficaces in vitro ont été comparés in vivo. Le composé Rut4 est apparu comme le plus efficace. Des études de biodistribution par spectrofluorimétrie fibrée et de pharmacocinétique classique ont montré un intervalle drogue-lumière optimal de 24h. Néanmoins, malgré l'optimisation des modalités thérapeutiques, le couplage du Ru avec une molécule photo-activable (porphyrine ou chlorine) n'a pas conduit à une efficacité anti-tumorale significative in vivo / To improve tumor cells selectivity and/or photodynamic therapy (PDT) anti-tumor efficiency, active molecules (peptides, pseudopeptides, alkylating agents) have been conjugated to the photo-activable molecule. In a first part, vascular effect of PDT has been promoted by targeting the tumor vasculature with angiogenic phenotype. A chlorine-type photosensitizer have been coupled to a neuropilin-1 (NRP-1)-targeting peptide and has shown its in vitro and in vivo anti-tumor efficiency for PDT. However, the peptidic sequence has been degraded in vivo. Clivage site-modified pseudopeptides have been synthesized and tested in vitro, conjugated to TPC or not. Chlorine cellular uptake has been improved after coupling with pseudopeptides. A technique of RNA interference-mediated silencing of NRP-1 in MDA-MB-231, over-expressing NRP-1, has highlighted the receptor-dependent uptake of the conjugates and their cellular selectivity. Pseudopeptides and conjugates have shown their NRP-1 affinity and their in vivo stability. Ruthenium (Ru) is considered as an interest therapeutic molecule in oncology. In a second part, we have studied the in vivo interest of coupling an alkylating agent with porphyrine and chlorine-type photosensitizers. The in vivo efficiency studies on nude mice xenografted ectopically with KB cells have been carried using experimental design approach. Two in vitro efficient conjugates [Ru(_6-p-PriC6H4Me)(5-(3-pyridyl)-10,15,20-triphenylporphyrin)Cl2, or Rut1, and Ru4(_6-p-PriC6H4Me)4(5,10,15,20-tetra(3-pyridyl)porphyrin)Cl8, or Rut4] have been compared in vivo. Rut4 conjugate has appeared to be more efficient than Rut1. Biodistribution studies using fiber spectrofluorimeter and classic pharmacokinetic studies have shown an optimal drug-light interval of 24h. However, after PDT parameters optimization, the Ru coupling with a photo-activable molecule (porphyrin or chlorine) hasn?t shown any significant in vivo anti-tumor efficiency

L’objectif principal de ce travail de thèse a été de caractériser les effets de l’anti-VEGF Bevacizumab (Avastin) sur le réseau vasculaire tumoral in vivo, au cours du temps, à l’aide du modèle de la chambre dorsale chez la souris nude. Les images du réseau vasculaire tumoral acquises par microscopie intravitale ont été analysées par un algorithme de traitement d’images développé au sein de notre équipe, permettant de mettre en évidence les modifications morphologiques induites par le traitement et d’isoler des paramètres discriminants de la « normalisation » vasculaire, par comparaison à un réseau vasculaire sain. La période de « normalisation » vasculaire détectée par notre outil a été confortée par l’analyse de la fonctionnalité des vaisseaux sanguins au cours du temps, in vivo et par une analyse immunohistochimique des vaisseaux sanguins tumoraux et du tissu tumoral. A travers des essais préliminaires in vivo, en regard des résultats de ce travail concernant une fenêtre de "normalisation", nous avons cherché à vérifier l'hypothèse d'un bénéfice d'un traitement anti-VEGF préalablement à la thérapie photodynamique (PDT) sur des tumeurs de glioblastome xénogreffées en sous-cutané et en chambre dorsale. L'efficacité de la PDT est décrite comme étant dépendante d'une d'oxygénation tumorale suffisante et d'une distribution maximale de l'agent photosensibilisant au coeur des tumeurs. Parallèlement à ces travaux, nous avons cherché en équipe pluridiscilinaire à développer un modèle mathématique de la réponse au bevacizumab à partir de données biologiques réelles obtenues sur le même modèle in vivo et permettant pour l'avenir de simuler les réponses à différentes doses et différentes durées de traitement, toujours à des fins d'optimisation des protocoles thérapeutiques / The main aim of this work was to characterize the effects of the anti-VEGF Bevacizumab (Avastin) on the tumor vascular network, in vivo, over time, thanks to the skin fold chamber model on the nude mouse. Images of the vascular network obtained using intravital microscopy were analyzed par a dedicated image processing algorithm developed within our research team, allowing to highlight the morphological modifications induced by the treatment and to isolate discriminating parameters of the vascular "normalization", by comparison to healthy vascular networks. Le vascular "normalization" period detected with our tool was comforted by the analysis of the functionality of the blood vessels over time, in vivo and by an immunohistochemical analysis of the blood vessels and of the tumor tissue. In preliminary in vivo experiments, we tried to verify the hypothesis of the benefits of an anti-VEGF treatment prior to photodynamic therapy (PDT) on glioblastoma xenografts implanted subcutaneously or in the skin fold chamber. The efficacy of PDT is described as being dependent on tumor oxygenation and on the distribution of the photosensitizing agent within the tumor. In paralel to this work, we tried as a pluridisciplinary team to develop a mathematical model of the tumor response to bevacizumab using biological data obtained on the same in vivo model et that will allow in the future to simulate the response for different doses and different treatment durations, for the optimization of therapeutic protocols

La thérapie photodynamique (PDT) est un traitement alternatif à la chirurgie en oncologie utilisant un photosensibilisateur (PS), la lumière visible et l’oxygène moléculaire. La méta-tétra(hydroxyphényl)chlorine (mTHPC) est l’un des PS de deuxième génération les plus utilisés en clinique en raison de son absorption dans le rouge lointain et d’un rendement quantique en 1O2 élevé. De par sa nature hydrophobe, la mTHPC est partiellement agrégée dans la circulation sanguine diminuant sa biodistribution. Dans le but d’améliorer la sélectivité tumorale de la mTHPC, différentes stratégies de vectorisation ont été développées. La formulation liposomale de mTHPC non PEGylée (Foslip®) améliore la biodistribution ainsi que les propriétés pharmacocinétiques de la mTHPC. Cependant, une rapide destruction des liposomes en circulation ainsi qu’une rapide libération de la mTHPC sont des inconvénients majeurs. Une alternative possible est l’utilisation de vésicules extracellulaires (VE). Dérivées des cellules, les VE possèdent une stabilité naturelle dans la circulation sanguine et une capacité à transporter et délivrer leur contenu de manière spécifique aux cellules cancéreuses. Cette vectorisation est intéressante en PDT en raison d’une importante capacité d’encapsulation des porphyrines. Le but de cette étude était d’évaluer l’intérêt des VE en tant que nanovecteur de la mTHPC dans divers modèles précliniques comparé au Foslip®. Contrairement au Foslip®, l’intégrité membranaire des VE est conservée en présence de 20% de plasma. In vitro, les mTHPC-VE ont montré une internalisation cellulaire par un mécanisme actif d’endocytose. Dans un modèle cellulaire en 3D de sphéroïdes multicellulaires, les mTHPC-VE ont permis d’accroitre l’accumulation cellulaire, la diffusion au sein de ce modèle ainsi que l’efficacité PDT. In vivo, les mTHPC-VE apparaissent plus efficace au niveau PDT avec un retard de croissance tumorale significativement augmenté. En conclusion, l’intégration de la mTHPC au sein des VE améliore l’efficacité PDT dans les différents modèles d’étude. Le suivi des mTHPC-VE à l’aide d’un traceur radioactif chez la souris ainsi que l’étude du ciblage de la vascularisation tumorale seront étudiés dans la suite du travail / Photodynamic therapy (PDT) is an alternative treatment to surgery in oncology using photosensitizer (PS), light and oxygen. Meta-tetra(hydroxylphenyl)chlorin (mTHPC) is one of the most used PS in clinics due to its high absorption in the deep red and high 1O2 quantum yield. In order to improve the mTHPC tumor selectivity different attempts of nanovectorisation were conducted. Non-PEGylated liposomal mTHPC (Foslip®) increase biodistribution and pharmacokinetic properties. However, the rapid liposome destruction during circulation and rapid mTHPC release are obvious shortcomings. Alternatively, mTHPC vectorization could be realized by extracellular vesicles (EVs). Derived from the cell, EVs possess a natural stability in bloodstream and ability to transport and deliver cargo molecules into cancer cells. This formulation is interesting for PDT due to the ability to encapsulate porphyrins. The aim of the present study was to determine the interest of EVs as mTHPC nanocarriers in various preclinical models compared to Foslip®. In contrast to Foslip®, membrane integrity of mTHPC-EVs was conserved in 20% of plasma. In vitro, mTHPC-EVs showed cellular internalization by an active endocytosis mechanism. In a 3D model of spheroids, mTHPC-EVs have improved cellular uptake, better diffusion inside spheroid and increased PDT efficacy. In vivo, mTHPC-EVs appeared to be more potent in terms of PDT efficacy, with a tumor growth delay significantly higher. In conclusion, integration of mTHPC in EVs improves PDT efficacy in various preclinical models. The tracking of mTHPC-EVs using a radioactive tracer in xenografted rodents as well as the study of vascularization targeting will be studied in the next step of this work

Les travaux présentés dans ce manuscrit sont divisés en deux grandes parties, et abordent des applications biologiques relatives au cancer et plus particulièrement à leur traitement. La première partie est consacrée à une recherche technologique, dont l'objectif est le développement d'un dispositif innovant permettant de contrôler plus efficacement la phase cytotoxique de la thérapie photodynamique. Cette thérapie contre le cancer met en jeu trois éléments principaux : un agent photosensibilisant, de l'oxygène et de la lumière. La solution proposée repose sur une stratégie d'asservissement d'un indicateur thérapeutique observable durant le traitement : le photoblanchiment. Le système d'asservissement développé utilise un observateur d'état qui a nécessité de résoudre en pratique des problèmes d'identifiabilité et d'identification d'un processus non-linéaire. Il est implanté dans une plateforme pilote opérationnelle validée par des tests in vitro. Une demande de brevet pour le dispositif développé est en cours. La seconde partie de cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une recherche appliquée, sur le thème de l'identification à temps continu de systèmes biologiques, à partir de séquences d'images au travers de trois cas d'études aux échelles cellulaire, tissulaire et animale. Une première étude est dédiée à la proposition d'un modèle à compartiments de la pharmacocinétique intratumorale de nanoparticules multifonctionnelles dans des cerveaux de rats, ainsi qu'à son identification à partir de séquences d'images IRM in vivo. La seconde traite de la modélisation, à partir de données d'imagerie expérimentale de fluorescence, de la fonctionnalité des jonctions communicantes intercellulaires. L'objectif est de discriminer deux types de cellules cancéreuses, grâce à leur dynamique de recouvrement de fluorescence. Enfin, un troisième cas d'étude aborde le problème de l'identification d'une cohorte de systèmes à partir de petits échantillons de données. Le contexte applicatif est l'étude de l'angiogenèse tumoral et de l'effet des traitements anti-cancer sur le développement du réseau vasculaire / The presented works are divided into two main parts and deal with biological applications to cancer, and more specifically to their treatments. The first part is dedicated to a technological research, in which a new device is designed and built to efficiently control the cytotoxic phase of photodynamic therapy. This anti-cancer therapy involves three main compounds: a photosensitizer agent, oxygen and light. The proposed solution relies on the control of an observable therapeutic indicator during the treatment: the photobleaching phenomenon. The developed control system uses a state observer which required to solve practical identifiability issues and the identification of a non-linear process. It has been implemented in a technical platform and validated during in in vitro tests. A patent application for this device is currently under review. The second section of this thesis deals with the applicability of continuous-time identification approaches to three biological systems from image sequences recorded at cellular, tissue and animal scales. A first study examines how continuous-time system identification may be used to determine a pharmacokinetic compartmental model of multifunctional nanoparticles within rat brain from in vivo MRI images. The second study deals with the empirical modeling of the junctional intercellular communication functionalities. The purpose is to discriminate two cancer cells types from their fluorescence recovery dynamics. Finally, a third study case addresses the issue of identifying a systems cohort from small amount of data. The applied context is the study of tumoral angiogenesis and the anti-cancer treatment effects on vascular network development

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs accessibles à la lumière. Elle repose sur l'action combinée d'un photosensibilisateur qui, en présence d'oxygène et sous l'effet d'une irradiation lumineuse, induit la synthèse d'espèces réactives de l'oxygène cytotoxiques. L'effet tumoricide de la PDT se traduit par des dommages directs sur les cellules ainsi que des dommages indirects de la néovascularisation tumorale et une activation du système immunitaire. Dans cette étude, nous avons démontré dans une première partie l'intérêt de se baser sur la distribution intratumorale de la mTHPC et non pas sur les études de biodistribution pour l'optimisation des conditions de traitement par PDT et en particulier de l'intervalle drogue-lumière (IDL). Un co-ciblage des vaisseaux et du parenchyme tumoral via un fractionnement de l'administration de la mTHPC a permis d'obtenir un taux de guérisons de 100%. Cette efficacité a été corrélée à la potentialisation de la mort des cellules par apoptose et valorisée par son association à des dommages secondaires cutanés restreints. La stratégie de fractionnement de l'administration s'avère donc être très prometteuse dans un contexte clinique. Dans la seconde partie de cette étude, nous avons établi la redistribution de la mTHPC in vivo dans le modèle de la membrane chorioallantoïdienne de poulet (CAM) à partir de formulations liposomales (Foslip®, Fospeg®) et son impact sur les dommages vasculaires photoinduits par la PDT.

Les chromophores classiques ne sont pas toujours efficaces en absorption à deux photons. Leur faible efficacité nécessite l'utilisation de fortes puissances laser et de grandes concentrations en colorants. Dans ce sens, la microscopie à deux photons in vivo requière le développement de nouvelles stratégies de marquage utilisant des chromophores spécialement dédiés à la microscopie à deux photons. Dans le cadre de collaborations avec des chimistes spécialisés dans la synthèse de molécules à forte section efficace d'absorption à deux photons, différents chromophores ont été synthétisés. Ces molécules organiques sont souvent hydrophobes et ne sont pas utilisables directement pour les applications en biologie. Le travail effectuer ici a consisté à encapsuler ces molécules dans des micelles de copolymères biocompatibles, les Pluronic. Les Pluronic sont des matériaux pouvant s'auto assembler en milieu aqueux sous forme de micelles et permettent de solubiliser des composés hydrophobes. Cette stratégie est déjà utilisé pour permettre de transporter différents composés hydrophobes dans les organismes vivants et a été utilisée ici pour transporter des chromophores ultrasensibles à deux photons dans le sang de manière à imager la vascularisation in vivo.

Le mésothéliome pleural malin (MPM) est un cancer au pronostic sombre, en lien avec des traitements décevants. Quand la chirurgie fait partie d’un traitement multimodal, il est essentiel de l’associer avec un traitement adjuvant local pour tuer les cellules tumorales résiduelles. Récemment, la thérapie photodynamique (PDT) intrapleurale intra-opératoire, après exérèse tumorale chirurgicale, est apparue comme un traitement prometteur. Son succès repose sur l’illumination la plus complète et homogène de la cavité pleurale, contrôlée par une dosimétrie de lumière. Celle utilisée aujourd’hui en pratique clinique aux Etats-Unis repose sur la dosimétrie ponctuelle de sept capteurs intrathoraciques, mais ne permet pas d’avoir un reflet de la lumière délivrée sur l’ensemble des surfaces pleurales. Mon projet de recherche se décline sur un axe clinique et un axe expérimental : 1) mettre en place un essai de clinique de phase II au CHRU de Lille, associant la PDT intrapleurale au traitement multimodal du MPM, 2) développer une méthode de dosimétrie de lumière peropératoire innovante par la caractérisation du dispositif lumineux et l’utilisation de l’imagerie.L’essai clinique a démarré en Février 2016, en utilisant la dosimétrie de référence avec les sept capteurs en suivant le protocole américain. Une baguette lumineuse innovante a été conçue au laboratoire, ainsi que le système de dosimétrie. Quatre patients ont bénéficié d’une pleurectomie/décortication suivie d’une PDT intrapleurale (avec le photosensibilisateur Photofrin®) et d’une chimiothérapie adjuvante, sans toxicité majeure. Concernant le projet expérimental, un profil d’illumination de la baguette lumineuse a été défini en combinant les mesures de puissance ponctuelles (Watt) et celles de pixel à partir d’une photographie digitale. Un coefficient d’atténuation effectif a été calculé : µeff = 0,705 cm-1. A l’aide d’un système de repérage spatial électromagnétique (TrackStar®), la position de la baguette lumineuse est connue à l’intérieur de la cavité pleurale en temps réel, et ses coordonnées spatiales sont projetées sur le TDM thoracique en 3D. Après avoir intégré le profil d’illumination de la baguette au système de repérage, un logiciel dédié permet la représentation spatiale sur imagerie de la dose cumulée de lumière délivrée. Ce travail a été réalisé et validé sur un fantôme de cavité thoracique intra opératoire, puis notre méthode de dosimétrie a été comparée à celle de référence.Les perspectives sont de pouvoir tester la faisabilité cette nouvelle méthode de dosimétrie chez l’homme et de développer des dispositifs lumineux innovants pour une meilleure standardisation de la PDT pour le MPM. / Malignant pleural mesothelioma (MPM) is a cancer with a poor prognosis due to deceiving treatments. When surgery is part of a multimodal treatment for MPM, it is crucial to combine it with a local adjuvant treatment to kill residual tumour cells. Recently, intrapleural photodynamic therapy (PDT) after surgical resection has appeared to be a promising treatment for MPM. Its success relies essentially on the most complete and homogeneous illumination of the pleural cavity, monitored by light dosimetry. The dosimetry method used today in the United States, with intrathoracic probes collecting the light at 7 strategic locations, does not give information about the light delivered on the whole pleural surface. This research project has a clinical and experimental axis: 1) to set up a phase II clinical trial in Lille University Hospital, combining intrapleural PDT to surgery within a multimodal treatment, 2) to develop an innovative peroperative light dosimetry method by the characterization of a light device and use of imaging.Clinical trial has started in February 2016, with the seven probes dosimetry method of reference, following the American protocol. An innovative light wand was conceived within the laboratory, as well as the dosimetry sytem. Four patients have undergone pleurectomy/decortications, intrapleural PDT (with photosensitizer Photofrin®) and adjuvant chemotherapy, without major toxicity. Regarding the experimental project, an illumination profile of the light wand was defined using two complementary methods: power measurements (Watt) and pixel intensity from digital photography. An effective attenuation coefficient was calculated: µeff = 0.705 cm-1. With an electromagnetic spatial tracking system (TrackStar®), we localized in real time the position of the light wand within the pleural cavity and projected its spatial coordinates to the 3D CT scan images. After having inserted the illumination profile of the light wand to the tracking system, a dedicated software allowed the spatial representation on CT images of the cumulated light dose. This work has been completed on an intraoperative thoracic cavity phantom. Our dosimetry method was validated on this phantom and compared to the one of reference.The perspectives are to test the feasibility of this new dosimetry method in humans, and to develop alternative light devices for a better standardization of the intrapleural PDT technique for MPM.

Le cancer colorectal (CCR) est l’un des cancers les plus diagnostiqués dans le monde mais surtout le 2ème cancerle plus mortel. Malgré les progrès de la recherche médicale dans les traitements anticancéreux, de nombreux effetssecondaires subsistent chez les patients ainsi que l’apparition de résistances aux traitements conventionnels. Ledéveloppement de nouvelles stratégies thérapeutiques anticancéreuses est donc nécessaire afin d’améliorer la priseen charge de ces patients. La thérapie photodynamique (PDT) utilisant des photosensibilisateurs (PS) se présentecomme une stratégie thérapeutique innovante limitant fortement ces effets secondaires indésirables. La PDT a étéapprouvée pour le traitement de certains cancers grâce à la génération d’espèces réactives de l’oxygènecytotoxiques uniquement après photoactivation des PS. Cependant, une faible solubilité et un manque de sélectivitédes PS vis à vis des sites tumoraux sont les principales limites en clinique. En effet, l’administration ciblée demédicaments est un point essentiel dans la thérapie anticancéreuse. La nanomédecine par l’utilisation denanoparticules permet d’améliorer le ciblage tumoral car elles sont capables de s’accumuler spontanément dansles tumeurs solides grâce à l’effet de perméabilité et de rétention accrue. L’objectif de cette étude a été dedémontrer l’intérêt de la vectorisation de la 5-(4-hydroxyphényl)-10,15,20-triphénylporphyrine-xylane (TPPOHX)sur des nanoparticules de silice (SNPs) afin d’augmenter l’efficacité anticancéreuse par un meilleur ciblagetumoral du traitement. Il a été démontré une augmentation significative de l’efficacité anticancéreuse des TPPOHXSNPs-PDT grâce à l’amélioration de l’internalisation cellulaire par rapport à la TPPOH libre-PDT sur 3 lignéescellulaires de CCR humain. De plus, il a été caractérisé que la mort cellulaire induite par les TPPOH-X SNPs-PDTest dépendante de la voie apoptotique et que l’autophagie joue un rôle de résistance à la mort cellulaire. Par ailleurs,in vivo et en l’absence de toxicité, les TPPOH-X SNPs-PDT induisent une augmentation de l’efficacitéanticancéreuse grâce à un meilleur ciblage tumoral par rapport à la TPPOH libre-PDT. Cette étude a donc permisde démontrer l’intérêt de la combinaison de la PDT et de la nanomédecine afin d’améliorer les futurs traitementsanticancéreux. / Colorectal cancer (CRC) is one of the most common cancer globally but above all the second leading cause ofdeath for oncological reasons. Despite medical research advances in anti-cancer treatments, many side effectspersist in patients as well as development of resistances to conventional treatments. The development of new anticancertherapeutic strategies is necessary in order to improve care of patients. Photodynamic therapy (PDT) usingphotosensitizers (PS) comes as an innovative therapeutic strategy severely restricting these undesirable sideeffects. PDT has been approved for treatment of some cancers due to the generation of cytotoxic reactive oxygenspecies only with photoactivated PS. However, low physiological solubility and lack of selectivity towards tumorsites are the main limitations of their clinical use. Indeed, targeted drug delivery is a crucial point in cancer therapy.Nanomedicine through the use of nanoparticles improves tumor-targeting because they are able to spontaneouslyaccumulate in solid tumors through an enhanced permeability and retention effect. The purpose of this study wasto prove added value of 5-(4-hydroxyphenyl)-10,15,20-triphenylporphyrin-xylan (TPPOH-X) vectorization bysilica nanoparticles (SNPs) in order to enhance anti-cancer efficacy through better tumor-targeting. It has beendemonstrated significant anti-cancer efficacy increase of TPPOH-X SNPs-PDT thanks to cellular uptakeimprovement relative to free TPPOH-PDT in 3 human CRC cell lines. Moreover, it has been characterized thatcell death induced by TPPOH-X SNPs-PDT is conducted via apoptosis and autophagy acts as a resistance pathwayto cell death. Furthermore, in vivo and without toxicity, TPPOH-X SNPs-PDT induce an elevated anti-cancerefficacy through improvement of tumor-targeting compared to free TPPOH-PDT. This study therefore highlightedthe added value of PDT and nanomedicine combination in order to improve future cancer treatments.