La radiothérapie et la photothérapie consistent à cibler spécifiquement les cellules cancéreuses. Les cellules et tumeurs cancéreuses absorbent davantage les porphyrines que le tissu normal. Bien que quelques photosensibilisateurs aient été approuvés en clinique, aucun radiosensibilisateur n'a été approuvé jusqu'à présent. D'intenses efforts de recherche se dévouent à améliorer l'efficacité et à minimiser les effets secondaires des photo- et radiosensibilisateurs. Les halogènes et le métal central dans les porphyrines modifient la durée de leur état excité. Plus l'état excité dure longtemps, plus d'espèces réactives sont générées pour médier l'élimination thérapeutique des cellules cancéreuses. Le but de cette étude: comparer par une étude structure-activité les propriétés photo- et radiosensibilisatrices de porphyrines cationiques bromées. Méthodes : Une série de porphyrines cationiques ont été synthétisées avec des bromes en position [beta]- ou N-allyl. La survie métabolique des cellules cancéreuses a été mesurée par un essai MTT après une thérapie photodynamique en utilisant tout le spectre visible. D'autre part, la survie globale des cellules a été mesurée par un essai clonogénique après une irradiation de 0 à 6 Gy avec des rayons gamma provenant de sources de [indice supérieur 60]Co. La microscopie confocale à fluorescence a montré la localisation cellulaire des porphyrines cationiques. Résultats : À une concentration de 1[micro]M, le sensibilisateur le plus efficace à la fois comme photo- et radiosensibilisateur portait huit bromes en position N-allyl. La microscopie confocale à fluorescence a révélé un ciblage spécifique des mitochondries et un peu au noyau. Discussion : L'augmentation des propriétés radio- et photosensibilisantes par l'ajout de bromes en position N-allyl sur des porphyrines cationiques pourrait être exploitée pour développer de nouveaux agents radio- et photosensibilisants pour traiter le cancer en combinaison avec la radiothérapie ou en thérapie photodynamique.

Ce travail concerne le développement de nanoparticules de TiO2 et de SiO2 sensibilisées aux photosensibilisateurs pour application dans la photocatalyse et la thérapie photodynamique (PDT). Les NP ont été soit recouverts d'une coquille de polysiloxane, soit modifiés par l'aminopropyltriéthoxysilane (APTES) seul. Les PSs de tétraphényl monocarboxylphosphine (P1-COOH) ou de chlorine e6 (Ce6) ont été couplés aux NP par liaison amide. En photocatalyse, les NP hybrides modifiées par l'APTES, en particulier TiO2-APTES-Ce6, présentent une activité photocatalytique supérieure vis-à-vis de la dégradation du bleu de méthylène et de l’orange de méthyle sur les systèmes cœur-coquille sous lumière solaire et visible. Pour la PDT, des tests in vitro ont été désignés sur la lignée cellulaire de glioblastome U87 à différentes concentrations de NP éclairées à 652 nm. TiO2-APTES-Ce6 a révélé une bonne phototoxicité car la viabilité cellulaire a diminué de 89% après illumination. L'incorporation cellulaire et la localisation de ces NP et de leurs analogues de la silice ont été explorées. Les ROS impliqués dans la photocatalyse et la PDT ont été étudiés / This work addresses the development of dye-sensitized TiO2 and SiO2 nanoparticles (NPs) for application in photocatalysis and photodynamic therapy (PDT). The NPs were either coated with a polysiloxane shell or modified by aminopropyl triethoxysilane (APTES) alone. Monocarboxylic tetraphenyl porphyrin (P1-COOH) or chlorin e6 (Ce6) PSs were coupled to the NPs by amide bond. In photocatalysis, The APTES-modified sensitized NPs, particularly TiO2-APTES-Ce6, exhibit a superior activity towards the degradation of methylene blue and methyl orange over the core-shell systems under solar and visible light. For PDT, in vitro tests were conducted on the glioblastoma cell line U87 at different NPs’ concentrations illuminated at 652 nm. TiO2-APTES-Ce6 revealed a good phototoxicity as the cell viability decreased by 89% after illumination. The cellular uptake and localization of those NPs and their silica analogues were explored. The ROS involved in photocatalysis and PDT were investigated

L'objectif de ce travail consiste à étudier la réponse tumorale à la thérapie photodynamique (TPD), notamment en examinant les mécanismes d'action de 2 photosensibilisateurs utilisés pour cette TPD, à savoir l'Aluminium phtalocyanine tétrasulfonée (AlPcS[indice inférieur 4]), et le Zinc phtalocyanine disulfonée (ZnPcS[indice inférieur 2]). L'étude aborde le problème à travers la modélisation pharmacocinétique décrivant la captation tumorale du [18F]-fluorodésoxyglucose durant la thérapie phtodynamique sur les tumeurs, avec comme objectif de mettre en évidence les phénomènes métaboliques transitoires durant le traitement. La tomographie d'émission par positons, qui est un outil d'imagerie puissant et non invasif permettant d'étudier in vivo les processus biologiques et moléculaires au niveau oncologique, a été combinée à la TPD pour l'évaluation en temps réel de la réponse tumorale. Des travaux antérieurs, mis en oeuvre à travers un protocole qui comporte deux tumeurs dont l'une sera traitée tandis que l'autre a servi de contrôle, ont mis en évidence le potentiel énorme de cette combinaison. En effet, la faisabilité d'utiliser l'imagerie TEP en temps réel avec des infusions continues de FDG a été démontrée afin d'étudier la réponse métabolique tumorale durant la thérapie photodynamique chez un modèle de rongeur. La pertinence de la méthode a notamment été mise en évidence dans l'étude des changements métaboliques transitoires survenant aux niveaux tumoral et systémique pendant et tout de suite après la TPD, particulièrement pour la caractérisation des mécanismes d'action de différents PS. Une simple observation visuelle a permis de noter des différences significatives entre les profils de captation du FDG, dépendamment du PS utilisé. Ces différences offrent une façon rapide de distinguer entre un mécanisme de destruction directe ou indirecte des cellules tumorales et ce, en temps réel. Toutefois, cette approche basée sur des observations et des approximations comporte malheureusement un grand handicap. Elle ne permet pas, en toute rigueur, de prévoir les comportements tumoraux. Ce mémoire propose une approche plus formelle pour étudier les mécanismes d'action des PS à travers une modélisation pharmacocinétique de la réponse tumorale. C'est le modèle pharmacocinétique standard du FDG, modèle compartimental, qui a servi de base à notre étude. En effet, nous avons, dans une première approche, introduit la notion de perturbation pour caractériser l'effet du traitement sur le comportement normal d'une tumeur. Mais cette notion de perturbation a mis en évidence le fait que la courbe sanguine est aussi affectée. En tenant compte de cette réalité, il a fallu recourir à l'analyse factorielle pour pouvoir extraire la courbe sanguine qui servira de fonction d'entrée au modèle. Nous avons supposé que cette perturbation portait sur les constantes de transfert entre les compartiments. Cela a permis de relier l'effet du traitement aux paramètres et surtout a démontré l'inutilité probable de la durée prolongée de l'illumination. Une deuxième approche a consisté à modéliser la tumeur traitée comme un ensemble de deux populations cellulaires. Cela a permis d'abord de prendre en compte la tumeur contrôle du protocole comme une référence, mais surtout d'introduire la notion de survie cellulaire après le traitement.

La thérapie photodynamique (PDT) est utilisée actuellement pour traiter certains cancers accessibles par irradiation laser. Son principe repose sur l'action combinée de la lumière et d'un principe actif nommé photosensibilisant (PS). La molécule photosensible génère des espèces réactives de l'oxygène sous l'action d'un rayonnement spécifique. Ces espèces sont fortement réactives et entrainent la mort des cellules alentour. Plusieurs facteurs limitent cependant l'efficacité de ce traitement. Dans cette optique, l'encapsulation d'un PS de seconde génération, le Foscan®, a conduit à la formation de nanoparticules qui ont été caractérisées et dont l'effet PDT a été étudié sur des cellules gliomales C6. Les nanoparticules présentent l'avantage de contrôler la solubilité du système, d'affiner le ciblage des traitements et de pouvoir adapter les doses de traitement. Le confinement du PS au sein de la nanoparticule peut permettre de réduire des effets secondaires et d'augmenter la concentration en principe actif au sein des tissus tumoraux. Par la suite, des nanoparticules chargées en complexes de ruthénium(II) ont été caractérisées. Ces complexes présentent des propriétés optiques adéquates pour de telles applications. De plus, une excitation biphotonique est réalisable, permettant d'augmenter la sélectivité et la profondeur du traitement. Des études préliminaires de l'effet PDT par excitation biphotonique ont été effectuées. / Photodynamic therapy (PDT) is currently used to treat certain cancers accessible by laser irradiation. Its principle is based on the combined action of light and a drug called photosensitizer (PS). The photosensitive molecule generates reactive oxygen species through the action of a specific radiation. These species are highly reactive, entailing the death of surrounding cells. However, several factors limit the effectiveness of this treatment. In this context, the encapsulation of a second-generation PS, Foscan®, led to the formation of nanoparticles that have been characterized and whose PDT effect was studied on C6 glioma cells. The nanoparticles have the advantage of controlling the solubility of the system, better targeting of treatment and to adjust the dose of treatment. Containment of the PS inside nanoparticles can reduce side effects and increase the concentration of active drug in tumor tissues. Thereafter, the nanoparticles loaded with ruthenium(II) complexes have been characterized. These complexes show optical properties suitable for such applications. In addition, a two-photon excitation is possible, improving the selectivity and increasing the depth of treatment. Preliminary studies of the effect of PDT photon excitation were performed.

L'objectif poursuivi au cours de ce travail est l'élaboration de nanoparticules biocompatibles à visée diagnostique (IRM) et thérapeutique (PDT). Dans ce but, un protocole de nanoprécipitation a été optimisé pour obtenir de façon quantitative et reproductible, des nanoparticules de PLGA de diamètre compatible avec une injection par voie parentérale. Cette formulation a été employée avec succès pour l'encapsulation d'un chélate lipophile de Gd(III), pour l'encapsulation d'un photosensibilisateur (m-THPC) et pour la co-encapsulation de ces deux substances actives. Les formulations optimales permettent d'obtenir des efficacités d'encapsulation de 7 et 46 % en chélate de gadolinium et m-THPC respectivement. La cytotoxicité et la photocytotoxicité des GdDO3AC12-mTHPC@PLGA ont été testées sur deux lignées cellulaires (C6 et fibroblastes) et les résultats obtenus montrent que les propriétés photocytotoxiques du m-THPC sont maintenues après l'encapsulation. L'efficacité IRM de ces nanoparticules a aussi été évaluée et les mesures NMRD et IRM à 3T montrent que l'encapsulation des chélates de gadolinium améliore leur capacité à générer un contraste en mode T1 et donc la qualité des images. / This work aimed at the synthesis of biocompatible nanoparticles for PDT and MRI applications. To reach this goal, a nanoprecipitation technique was optimized using only biocompatible starting materials. This technique allowed the preparation, in a reproducible and quantitative manner of PLGA nanoparticles, compatible with parenteral injections. This formulation was successfully applied to encapsulate a lipophilic Gd(III) chelate, a photosensitizer (m-THPC) and to co-encapsulate these two substances. Optimal formulations showed encapsulation yields of 7 and 46 % for the gadolinium chelate and m-THPC, respectively. Cytotoxicity and photocytotoxicity experiments performed for two different cell lines (C6 cells and fibroblasts) incubated with GdDO3AC12-mTHPC@PLGA nanoparticles showed that m-THPC photocytotoxicity was maintained after its encapsulation. MRI efficacy of GdDO3AC12-mTHPC@PLGA nanoparticles was also evaluated by NMRD measurements and 3T MRI images. The corresponding results indicated that gadolinium chelate encapsulation improved its tendency to generate an efficient T1 contrast and consequently, enhanced the image contrast.

La tomographie d'émission par positrons (TEP) est un outil d'imagerie moléculaire puissant et non invasif permettant d'étudier in vivo des processus physiologiques et moléculaires, tant au niveau cardiaque, cérébral qu'oncologique. En oncologie clinique, la TEP est surtout utilisée pour détecter des tumeurs cancéreuses et évaluer leur réponse à diverses thérapies. Au niveau de la recherche pré-clinique en oncologie, cette modalité d'imagerie moléculaire prometteuse est portée à jouer un rôle important dans le développement de nouveaux protocoles de traitement. Le radiotraceur le plus utilisé pour évaluer le métabolisme tumoral du glucose est le 2-deoxy-2-[[indice supérieur 18]F]-fluoro-D-glucose ([[indice supérieur 18]F]-FDG). La thérapie photodynamique (TPD) est de plus en plus employée dans le traitement de certains cancers.La TPD nécessite la présence combinée de photosensibilisateurs (PS) localisés dans les tumeurs, de lumière à une longueur d'onde appropriée et d'oxygène moléculaire afin d'induire des dommages oxydatifs aux tissus tumoraux.La thérapie photodynamique peut amener une régression tumorale selon deux mécanismes d'action différents. Elle peut engendrer la mort des cellules tumorales directement, alors qu'elle peut aussi endommager la vascularisation de la tumeur amenant une mort indirecte des cellules malignes.La contribution relative de ces deux principaux mécanismes d'action sur la réponse tumorale dépend de la distribution du photosensibilisateur au niveau des compartiments cellulaires ou vasculaires de la tumeur qui à son tour, dépend de la nature chimique de celui-ci. Les PS amphiphiles, comme la phtalocyanine ZnPcS[indice inférieur 2], sont préférentiellement transportés par des lipoprotéines qui pénètrent directement dans les cellules tumorales, alors que les PS hydrophiles tels que la phtalocyanine AlPcS[indice inférieur 4] sont principalement transportés par la protéine albumine et sont déposés dans le stroma vasculaire de la tumeur. Il s'ensuit que la TPD faite avec le ZnPCS[indice inférieur 2] induit plutôt une mort cellulaire directe, alors que l'emploi du AlPcS[indice inférieur 4] affectera en premier lieu le système vasculaire de la tumeur amenant une mort cellulaire indirecte par la suite. Étant donné que l'application de la thérapie photodynamique occasionne très rapidement des effets au niveau des tumeurs traitées, la tomographie d'émission par positrons pourrait certes être un outil idéal pour étudier les réponses biochimiques et physiologiques au niveau des tumeurs tôt suite à ce traitement. L'imagerie TEP avec le [[indice supérieur 18]F]-FDG s'est effectivement avérée être une méthode prometteuse dans l'étude des effets de la thérapie photodynamique du cancer in vivo, soit dans l'évaluation de l'efficacité d'un photosensibilisateur ou dans la détermination de son mécanisme d'action. Des travaux antérieurs en ont montré le potentiel en procédant à des scans à différents temps après la TPD pour mesurer la captation tumorale du [[indice supérieur 18]F]-FDG, injecté sous forme de bolus. Toutefois, cette approche conventionnelle ne donne pas d'informations sur les processus biologiques transitoires impliqués dans la destruction des cellules tumorales, c'est-à-dire les processus survenant durant et immédiatement après l'illumination. Ce mémoire illustre donc une nouvelle approche utilisant l'imagerie TEP, avec infusion continue du radiotraceur [[indice supérieur 18]F]-FDG, pour l'évaluation en temps réel de la réponse tumorale à la TPD chez le rat. De façon plus spécifique, le mécanisme d'action de différents photosensibilisateurs sera investigué en fonction des processus métaboliques transitoires observés durant et immédiatement après l'illumination. De plus, afin de mieux comprendre les processus physiologiques impliqués dans l'avènement de certains changements métaboliques, des études TEP en temps réel évaluant le flot sanguin tumoral durant la TPD ont aussi été amorcées avec les radiotraceurs [[indice supérieur 13]N]-NH[indice inférieur 3] et [[indice supérieur 64]Cu]-PTSM. En somme, nous avons réussi à démontrer la faisabilité d'utiliser l'imagerie TEP en temps réel avec des infusions continues de [[indice supérieur 18]F]-FDG afin d'étudier la réponse métabolique tumorale durant la thérapie photodynamique chez un modèle de rongeur. Cette méthode s'est avérée très pertinente dans l'étude des changements métaboliques transitoires survenant au niveau tumoral et systémique pendant et tout de suite après la TPD, particulièrement pour la caractérisation des mécanismes d'action de différents photosensibilisateurs. En effet, l'observation de différences significatives au niveau des profils de captation du [[indice supérieur 18]F]-FDG procure une façon rapide de distinguer entre un mécanisme de destruction directe ou indirecte des cellules tumorales et ce, en temps réel. En plus de visualiser la réponse métabolique tumorale à la thérapie photodynamique, cette procédure d'imagerie TEP en temps réel pourrait aussi être appliquée à l'étude des changements du flot sanguin tumoral pendant la TPD, ainsi qu'à l'étude de mécanismes de réponse spécifiques tels que les processus apoptotiques.

Les cellules solaires à colorant (DSSC) sont une alternative sérieuse aux cellules à base de silicium. Le principe de fonctionnement repose sur la photosensibilisation d'un semi-conducteur par un colorant qui est en général un complexe polypyridinique du ruthénium (II). La modulation des propriétés de ces complexes permet d'optimiser les performances des cellules solaires correspondantes. Dans cette thèse, nous avons synthétisé et étudié l'effet de nouveaux ligands bipyridiniques à substituants électro-donneurs [pi]-délocalisés à base de dithiénylpyrroles (DTP). Ces motifs induisent, dans les complexes homoleptiques, bis- et tris-hétéroleptiques du Ru(II), des effets bathochromes (lorsque les motifs DTP sont liés par leur cycle thiophénique à la bipyridine) et d'importantes augmentations des coefficients d'extinction molaires. Les nouveaux composés ont été caractérisés par spectroscopies, électrochimie, photophysique et calcul théorique. Deux complexes hétéroleptiques ont été testés en cellule DSSC. Si la collecte de photons est excellente, les performances restent en dessous de celles de colorants de référence. Comme en attestent les courbes J/V et les courbes IPCE. Ce résultat peut-être dû à une limitation lors de l'injection dans la bande de conduction ou encore à une gêne stéréo-électronique provoquée par le ligand lors de la réduction du colorant oxydé (Ru(III) par le médiateur / Dye-sensitized Solar Cells (DSSC) appear to be promising devices. Operation principle relies on the photosensitization of a wide-gap semiconductor with a dye, the latter typically being a polypyridinyl ruthenium(II) complex. Modulation of the properties of such complexes enables the optimization of the corresponding solar cells' performances. In the present work, we synthesized and investigated the effect of new bipyridine ligands bearing electron-donating dithienylpyrroles (DTP). These moieties induced red-shifts of the absorption spectra in homoleptic, bis- and tris-heteroleptic Ru(II) complexes especially when the DTP was bound by its thiophene unit to the bipyridine ligand. A notable increase of the molar extinction coefficients was also obtained. All new compounds have been characterized by using spectroscopic, electrochemical, photophysical and computational chemistry techniques. Two heteroleptic complexes have been tested in DSSCs. Despite excellent light harvesting properties, performances were found lower than those of standard dyes as revealed by J/V and IPCE curves. Stereoelectronic effects could be involved since the bulky DTP moiety could impede an efficient access of the mediator to Ru(III) centers

Le traitement photodynamique antimicrobien (acronyme anglais APDT) est apparu comme une solution alternative pour lutter contre les microorganismes multi-résistants. Cette méthode basée sur l'utilisation de photosensibilisateurs dont les porphyrines, fonctionne aussi contre les agents pathogènes des plantes ce qui nous a conduit à proposer une approche de type APDT dans le domaine de l’agriculture. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés au côté « vert » de la mise en place de cette approche en réalisant une étude approfondie sur des plantules de deux espèces végétales: Arabidopsis thaliana et Lycopersicum esculentum (tomate) et sur une suspension cellulaire de tabac (TBY-2). Des porphyrines anioniques et cationiques hydrosolubles ont été testées. Nous avons montré qu’aucune de ces porphyrines testées à forte concentration (⩾ 80 μM) n’était cytotoxique à l’obscurité sur les plantules ou la suspension. Par contre sous photopériode (16h), les porphyrines cationiques testées à faible concentration (3,5 μM) se sont révélées létales pour les plantules d’Arabidopsis alors qu’elles n’ont fait que ralentir la croissance des plantules de tomate. Etonnamment, les porphyrines anioniques même testées à forte concentration n’ont pas (ou très peu) induit d’altérations de croissance des plantules. Cette situation se trouve inversée dans les cellules TBY-2 qui sont beaucoup plus sensibles aux porphyrines anioniques photoactivées qui induisent leur mort par apoptose. Ce modèle cellulaire nous a permis de comprendre i) les mécanismes d'interaction porphyrines anioniques avec la paroi cellulaire et ii) quels mécanismes étaient mis en place dans les cellules en réponse au stress photodynamique. En conclusion, ces études préliminaires sur le végétal laissent sérieusement entrevoir la possibilité de développer l’APDT en agriculture ciblée aux pathogènes de plantes et sans effet notable sur les plantes d’intérêt agronomique et les microorganismes du sol. / Antimicrobial photodynamic treatment (APDT) has emerged as an alternative modality to strive against multidrug-resistant microorganisms. This method, based on the use of photosensitizers including porphyrins, has also shown substantial efficiency to kill plant pathogens. This led us to propose an APDT approach in the field of agriculture. During this thesis work, we were interested in the "green" side of this approach. Thus, we performed an in-depth study on two plant species: Arabidopsis thaliana and Lycopersicum esculentum (tomato) and on Tobacco Bright Yellow-2 suspension culture (TBY-2 cells) using anionic and cationic water-soluble porphyrins. We have shown that none of these porphyrins tested at high concentration (⩾ 80 μM) was cytotoxic on plantlets or suspension cells under dark conditions. On the other hand, the cationic porphyrins tested at low concentration (3.5 μM) were lethal for Arabidopsis while they only slowed the growth of tomato plantlets under 16 h photoperiod. Surprisingly, the same anionic porphyrins tested at high concentrations did not induce growth alterations of both plantlets. This situation is reversed in TBY-2 cells, which are much more sensitive to photoactivated anionic porphyrins that induce apoptosis-like cell death. TBY-2 cells allowed to understand i) the interactions of anionic porphyrins with the cell wall and ii) the induced cellular and molecular mechanisms in response to photodynamic stress. In conclusion, these preliminary studies on the plants and plant cells suggest the possibility of developing APDT in agriculture. It will be targeted to plant pathogens without any side effects on plants of agronomic interest and soil microorganisms.

Un photosensibilisateur est un composé chimique capable de générer, sous l'effet d'une irradiation lumineuse, des espèces réactives de l'oxygène (ROS) et donc d'induire directement ou indirectement l'altération d'autres composés. La rétention sélective de ces molécules, dites photo-activables, par les tissus en prolifération leur confère des applications en thérapie anti-tumorale (Photo-Chimio-Thérapie, PDT). La plupart des photosensibilisateurs sur le marché sont des dérivés structuraux de porphyrines et sont généralement fluorescents. Cette propriété est utilisée pour déterminer leur localisation, tant au niveau systémique que cellulaire. Certains composés sont ainsi utilisés pour le diagnostic par fluorescence de certain cancers (FD). Au niveau intracellulaire, un certain nombre de ces photosensibilisateurs se localisent dans les membranes des vésicules d'endocytose. Ils peuvent ainsi induire, sous irradiation lumineuse, la libération dans le cytosol du contenu de ces vésicules, y compris des molécules exogènes incorporées dans la cellules par endocytose et dont la cible intracellulaire est cytosolique ou nucléique (ADN, protéines, nombreux médicaments...). Ces phénomènes sont à la base d'une approche permettant l'activation de macromolécules, l'Internalisation Photo-Assistée (PCI). Cette méthode potentialise considérablement l'activité biologique d'un très large spectre de molécules d'intérêt.Tant la sélectivité de ces photosensibilisateurs pour les tissus en prolifération que leur localisation intracellulaire sont à mettre en relation avec les propriétés physico-chimiques et biologiques du micro-environnement. Leur interaction avec les lipoprotéines de basse densité (LDL) peut favoriser leur entrée dans les cellules du fait de la surexpression par les cellules néoplasiques des récepteurs aux LDL. Cependant, pour certaines molécules photo-activables, un passage transmembranaire par diffusion passive a été mis en évidence. L'incorporation cellulaire est alors facilitée par l'acidification du pH stromatique. Nous nous sommes donc attaché à déterminer l'importance de tels paramètres. Notre objectif a été de définir des caractéristiques structurales déterminant le comportement cellulaire des photosensibilisateurs.Dans un premier temps, afin d'élucider les mécanismes impliqués, les interactions de photosensibilisateurs avec des LDL et des liposomes (SUV, utilisés comme modèles simples de membranes) ont été étudiées à l'équilibre et de façon dynamique. Trois photosensibilisateurs ont été utilisés : la deuteroporphyrin (DP), une porphyrine dicarboxylique et la phtalocyanine d'aluminium disulfonnée (AlPcS2). Ces études ont été menées en nous attachant tout particulièrement aux effets liés au pH. Il faut noter ici que seuls les composés carboxyliques sont susceptibles de subir une neutralisation, ne serait-ce que partielle, de leurs chaînes latérales dans une gamme de pH correspondant à des valeurs physiologiques. Les données obtenues sur ces systèmes simples nous ont ensuite permis de comprendre la localisation sub-cellulaire des photosensibilisateurs sur une lignée humaine de fibroblastes. Enfin, bien que les LDL soient des vecteurs importants des photosensibilisateurs et facilitent leur entrée dans les cellules, la localisation sub-cellulaire semble être directement liée à la dynamique du transfert des photosensibilisateurs par des membranes. En conclusion, les paramètres physico-chimiques déterminés en solutions sont des outils efficaces pour concevoir des photosensibilisateurs, prédire leur capacité d'incorporation cellulaire ainsi que leur localisation sub-cellulaire.

Dans ce travail, nous avons développé des nanostructures théranostics à base de polypeptides fonctionnalisées avec un photosensibilisateur (PTS) dans le but d’être utilisées en thérapie photodynamique (PDT). La génération d'oxygène singulet et les propriétés de fluorescence du PTS peuvent ainsi à la fois diagnostiquer et traiter une tumeur. Un dérivé asymétrique et multifonctionnel de l'aza-dipyrrométhènes difluorure de bore chélate (aza-BODIPY) fluorogène a été synthétisé pour être utilisé comme photosensibilisateur en raison de ses propriétés non toxiques, son insensibilité à l'environnement biologique externe, sa production d'oxygène singulet élevée et son important rendement quantique de fluorescence. Pour permettre au photosensibilisant d’atteindre la tumeur, quatre copolymères à blocs amphiphiles différents en termes de localisation du PTS et de la longueur de la chaîne PEG ont été synthétisés. Les blocs amphiphiles sont constitués de segments poly(ɤ-benzyl-L-glutamate) (PBLG, DP ~ 50) et poly(éthylène glycol) (PEG, DP = 45 et 113). Ces copolymères sont en outre capables de s’auto-assembler en micelles et en vésicules. Nous avons développé une stratégie de synthèse permettant la liaison covalente du PTS pour les copolymères à blocs amphiphiles, empêchant ainsi une fuite du PTS avant que le nanoparticules atteignent le site de la tumeur. En outre, nous avons étudié l'activité du PTS en fonction de la concentration, de la morphologie des nanoparticules et de la localisation du PTS dans les nanoparticules. Enfin, l'efficacité des nanoparticules a été évaluée in vitro sur des cellules HeLa et B16F1. / In this work, we developed photosensitizer (PTS) functionalized polypeptide-based theranostic nano-assemblies to be used in photodynamic therapy (PDT). The singlet oxygen generation and fluorescence properties of the PTS provide simultaneous diagnosis and therapy of the tumor.An asymmetric and multifunctional derivative of the aza-dipyrromethene boron difluoride chelate (aza-BODIPY) fluorophore was synthesized to be used as a photosensitizer due to its nontoxic properties, insensitivity to external biological environment, high singlet oxygen generation and fluorescent quantum yield. To carry the photosensitizer to the tumor, four different (in terms of PTS localization and PEG chain length) amphiphilic block copolymers consisting of poly(ɤ-benzyl-L-glutamate) (PBLG, DP~50) and poly(ethylene glycol) (PEG, DP=45 and 113) chains, able to self-assembled into micelles and vesicles, were synthesized. We developed a synthetic strategy allowing covalent linkage of PTS to the amphiphilic block copolymers, thus preventing PTS leakage before the nano-assembly reaches the tumor site. Moreover, we investigated PTS activity as a function of concentration, morphology of the nano-assemblies and PTS localization in the nano-assemblies. Finally, the efficacy of the nano-assemblies has been evaluated in vitro on HeLa and B16F1 cells.