Les smectites sont des matériaux envisagés pour le stockage des déchets radioactifs en tant que barrière ouvragée et encaissant géologique en raison de leurs propriétés physiques et chimiques particulières. Dans ce contexte, il est important de connaître leur comportement sous irradiations afin de pouvoir estimer la sûreté et la durabilité de l'ouvrage de stockage. Pour cette étude, deux montmorillonites ont été choisies. L'une des argiles provient de la province de Liaoning, en Chine (CHI) et présente la particularité de contenir des défauts d'irradiation stables. La seconde smectite (notée MX) a été extraite de la bentonite de référence méthodologique MX-80 et purifiée à l'aide de différentes techniques chimiques. La spectroscopie par Résonance Paramagnétique Électronique (RPE) a permis d'identifier plusieurs défauts d'irradiations qui se différencient par leur stabilité thermique et leurs caractéristiques RPE. Tous ces défauts peuvent être décrit comme des trous localisés sur une orbitale d'un oxygène lié à un silicium dans le feuillet argileux. Leur concentration augmente avec la dose jusqu'à atteindre une valeur de saturation, mais des différences sont observées entre les deux échantillons. La production de défauts ponctuels est également sensible au type de rayonnements et à la composition de l'espace interfoliaire (nature du cation compensateur, quantité d'eau interfoliaire). L'utilisation conjuguée de la RPE et de la spectroscopie Mössbauer a permis de mettre en évidence deux effets d'irradiation sur le fer structural. La montmorillonite MX purifiée est oxydée alors que la montmorillonite de Chine et la montmorillonite MX non déferrifiée sont réduites. Les irradiations modifient également l'environnement du fer structural. L'intensité du changement d'état d'oxydation dépend du type de rayonnement et de la nature du cation interfoliaire. En revanche, l'influence de l'eau interfoliaire semble être secondaire. Enfin, une variation de la Capacité d'Échange Cationique en fonction de la teneur en fer trivalent a été enregistrée. L'amorphisation de la montmorillonite MX a également été étudiée en fonction de la température. Elle dépend du rayonnement et de la nature du cation interfoliaire. Une dépendance de la dose maximale d'amorphisation en fonction de la masse du cation a été mise en évidence pour l'irradiation avec des ions Krypton.

Les microARN sont des petits ARN (22 nucléotides en moyenne) non codants connus pour réguler l'expression des gènes au niveau post-transcriptionnel. Ils jouent un rôle dans de nombreux processus cellulaires, notamment dans la peau. La nature et la fonction précise des microRNAs contrôlant la différenciation épidermique restent à clarifier. De même; leur rôle dans la réponse à l'irradiation ionisante du kératinocyte n'a jamais été étudié. Nous avons donc entrepris une analyse d'expression du miRnome par la technique de TLDA dans ces deux contexts. Pour la différentiation épidermique, ces travaux de thèse ont permis de mettre en évidence une induction globale de l'expression des microARN au cours de la différentiation précoce des kératinocytes. Plusieurs microARN significativement modulés ont été caractérisés. Parmi eux, MiR-132 a été validé in vivo sur coupe de peau. Au cours des étapes tardives de la différentiation, miR-23b est induit. Nous avons montré qu'il agit en régulant TGIF1, répresseur de la voie TGF-β et active la phosphorylation de SMAD2, facteur de transcription nécesssaire à la différenciation terminale. Nous avonss également observé que les microARN répondent de façon globale aux rayons γ, mais que la nature de cette réponse dépend de l'état de différenciation des cellules. Cette réponse globale n'est pas corrélée à des modifications d'expression de protéine de la voie de synthèse des microRNAs comme AGO2 et DICERI. Nous avons montré que, dans les cellules proliférantes, l'induction de micro ARN réprimés par les rayons γ affecte la viabilité des cellules après irradiation. Ainsi, ces travaux de thèse contribuent à une meilleure compréhnesion du rôle des microRNA dans la régulation de la différenciation épidermique et la réponse des kératinocytes au stress génotoxique. / MicroRNA are small non-coding RNA (22 nucleotides in mean) known to regulate gene expression at the post-translational level. They play a role in many cellular processes, especially in skin. However, their exact role during epidermal differenciation remains to be clarified. Moreover, their role in the response of keratinocytes to ionizing irradiation has never been studied. Therefore, we settled up a miRnome expression analysis by TDLA technique in both situations. In epidermis differenciation, we observed a global induction of microRNA expression during the early steps of keratinocytes differenciation. Several significantly modulated microRNA have been characterized. Among them, miR-132 was validated in vivo on skin sections. During the late steps of differentiation, miR-23b is induced. We showed that miR-23b is able to regulate TGIF1, repressor of TGF-β pathway and to induce SMAD2 phosphorylation, a key transcription factor in terminal differentiation. In keratinocytes exposed to ionizing irradiation, we observed that microRNA display a global response to γ-rays that is higly dependent to the differentiation state of irradiated cells. This global response is not correleted to expression modifications of proteins from the microRNA synthesis pathway such as AGO2 and DICERI. We finally found that in proliferative keratinocytes the induction of irradiation-repressed microRNA impact cell viability after irradiation. Taken together, those results contribute to a better understanding of the microRNA function in the regulation of epidermal differentiation and in the response of keratinocytes to genotoxic stress

Les cancers des Voies Aérodigestives Supérieures sont classés parmi les dix cancers les plus agressifs du fait de leur radioresistance intrinsèque et leur forte probabilité de récurrence. L’objectif de ce travail a été d’étudier le potentiel radiosensibilisant de nanoparticules à base de gadolinium, AGuIX®, sur un modèle cellulaire de cancer des VADS. Après avoir déterminé et validé les conditions optimales de radiosensibilisation de notre modèle par les AGuIX®, leur localisation après internalisation ainsi que les conséquences biologiques générées à l’échelle subcellulaire ont été successivement étudiées. Enfin, une approche préliminaire protéomique a été initiée afin d’identifier des cibles moléculaires potentielles impliquées dans cette radiosensibilisation. Le traitement des cellules SQ20B avec 0.8mM Gd pendant 24h se sont révélées être optimales avec un DEF (dose enhancement factor) de 1.3. Les AGuIX® sont localisées presque exclusivement dans les lysosomes après internalisation. La radiosensibilisation est liée à une surproduction de radicaux libres oxygénés, minimisée toutefois par des défenses antioxydantes endogènes élevées. Le traitement combiné (AGuIX®+ irradiation) déclenche spécifiquement la mort cellulaire autophagique et s’accompagne d’une augmentation significative du nombre de cassures double brins résiduelles complexes. L’étude protéomique préliminaire a permis d’identifier une cible moléculaire potentiellement impliquée dans cette radiosensibilisation (la ribonucléotide réductase), cible qui fera l’objet d’une suite à ce travail. De plus, la prochaine étape sera de comprendre les mécanismes qui relient les AGuIX® internalisées dans les lysosomes avec l’augmentation de la mort cellulaire autophagique après irradiation / Head and Neck Squamous Cell Carcinoma is ranked among the top ten deadliest cancers due to its high radioresistance and recurrence. One radiosensitizing strategy is the use of high-Z metal nanoparticles. In this study, ultrasmall gadolinium-based nanoparticles, AGuIX®, were used for their potential as a radiosensitizing agent. The objectives of this work were to determine the radiosensitizing conditions of AGuIX® in an HNSCC cell model, their localization after uptake, and the biological consequences generated at the subcellular level after the combined treatment. A preliminary proteomic approach was initiated in order to identify potential molecular targets involved in radiosensitization. The treatment of SQ20B cells with 0.8mM Gd for 24h resulted in a dose enhancement factor (DEF) of 1.3. AGuIX® were predominantly localized in lysosomes. The overproduction of radical oxygen species following AGuIX® + radiation was intimately involved in the radiosensitization, although largely subdued by the high level of endogenous antioxidant defenses. Autophagy was specifically triggered after the combined treatment, while other irradiation-induced cell deaths remained unchanged. The number of complex, residual double strand breaks (DSBs) was specifically increased with AGuIX® combined to radiation. Lastly, our preliminary proteomic analysis allowed the isolation of potential molecular targets with great promise. Collectively, it seems that the radiosensitizing effect observed in this work may result from a combination of events.Future work is required to understand the mechanisms linking lysosomes-entrapped AGuIX® with the upregulation of autophagic cell death after radiation