Pauline BREGIGEON soutient sa thèse le 19/10/2023 à 10h
Lieu : amphithéâtre 201 du bâtiment W1 de l’ECL à Ecully
Jury :
Rapporteurs :
Marie-Pierre ROLS, Directrice de Recherche CNRS, IPBS Université de Toulouse
Vincent SENEZ, Directeur de Recherche CNRS, CANTHER Université de Lille
Examinateurs :
Lluis MIR, Directeur de Recherche CNRS, METSY Université Paris-Saclay
Tomás GARCIA-SANCHEZ, Docteur, BERG Universitat Pompeu Fabra
Invités :
Laure FRANQUEVILLE, Ingénieure de Recherche CNRS, Ampère
Frédéric PRAT, Professeur, AP-HP
Encadrement :
Christian VOLLAIRE, Professeur, Ampère, Directeur de thèse
Marie FRENEA-ROBIN, Professeur, Ampère, Co-encadrante de thèse
Charlotte RIVIERE, Maître de Conférences, ILM, Co-encadrante de thèse
Julien MARCHALOT, Maître de Conférences, Ampère, Co-encadrant de thèse
Résumé :
Dans la recherche de nouveaux traitements contre le cancer, l’électrochimiothérapie (ECT) est apparue comme une alternative solide à la chimiothérapie classique, permettant de réduire les doses administrées et donc les effets indésirables. Cette méthode est basée sur le phénomène d’électroporation réversible (EPN), qui se produit lorsque des champs électriques pulsés de paramètres contrôlés sont appliqués à des cellules, entrainant une augmentation temporaire de leur perméabilité. L’intérêt grandissant pour ce type de traitement nécessite de développer des modèles tumoraux in vitro fiables. Les agrégats de cellules appelés sphéroïdes ont été identifiés comme pertinents pour étudier l’EPN, car ils reproduisent plus fidèlement la structure d’un micro-tissu, dans lequel les cellules interagissent entre elles, que les cellules cultivées en 2D. Les techniques les plus couramment utilisées pour l’EPN de sphéroïdes consistent d’abord à les fabriquer, avec des méthodes ne permettant pas toujours d’obtenir une taille régulière, puis à les introduire dans une cuvette d’EPN ou à les électroporer un à un avec des électrodes portatives. Cependant, ces techniques peuvent les endommager et conduire à une répartition inhomogène du champ. Notre approche, basée sur l’utilisation d’un microsystème, renfermant un hydrogel microstructuré où sont cultivés plusieurs centaines de sphéroïdes, vise à pallier ces inconvénients car, à notre connaissance, il n’existe pas de solution permettant la culture de sphéroïdes de taille, forme et emplacement contrôlés, leur suivi et leur EPN au sein d’un dispositif unique.
Après avoir caractérisé le microsystème du point de vue électrique et fluidique, une preuve de concept de son utilisation en tant que plateforme de test de traitement ECT a été réalisée, en utilisant de la bléomycine. Les résultats, obtenus par marquage fluorescent révélé par microscopie, sont cohérents avec la littérature car ils montrent une efficacité sur la mortalité des cellules en seulement quelques jours induite uniquement lorsqu’elle est associée à l’EPN.
Dans un deuxième temps, les travaux ont porté sur la complexification de l’environnement tumoral (TME) des sphéroïdes avec l’ajout de fibroblastes, dans le cadre du projet Inter-Carnot Impulse, axé sur l’amélioration du traitement du cancer du pancréas par des méthodes physiques. En effet, ce TME a une grande importance in vivo sur la résistance au traitement, surtout dans le cas du pancréas. Deux anticancéreux ont été comparés, la bléomycine et la gemcitabine, classiquement utilisée en chimiothérapie. Les résultats montrent que l’effet de cette dernière est augmenté lorsqu’elle est combinée à l’EPN, même si elle est aussi faiblement efficace en l’absence d’EPN. De plus, des résultats préliminaires semblent montrer un effet plus important du traitement sur les sphéroïdes sans fibroblastes, traduisant l’impact du TME, même si des développements sont nécessaires pour le rendre encore plus complexe.
En parallèle, l’adaptation du microsystème à la mesure d’impédance a été réalisée, ce qui permet un suivi des sphéroïdes sans observation, basé sur la caractérisation des leurs propriétés électriques. Cela devrait à terme permettre l’étude d’autres applications telles que l’électro-transfert de gènes, qui nécessite des électrodes faites de matériaux non transparents. Les résultats obtenus montrent la possibilité du suivi par bio-impédance de la croissance et de l’effet de molécules chimiques perméabilisant les cellules, comme première étape vers le suivi de l’effet de l’EPN, et ce dans un milieu de faible conductivité, afin d’améliorer la sensibilité de la mesure. Une perspective envisagée est la structuration des électrodes en réseaux de microélectrodes (MEA), afin de passer d’une mesure d’impédance globale à un suivi individuel plus précis.
Mots-clés : microsystème – électroporation – sphéroïde – électrochimiothérapie – bio-impédance