Les plasmas froids, nouvelle stratégie thérapeutique en cancérologie

par Marc Vandamme

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Jean-Michel Pouvesle et de Alain Le Pape.

Le président du jury était Claudine Kieda.

Le jury était composé de Jean-Michel Pouvesle, Alain Le Pape, Claudine Kieda, David Graves, François Vallette, Jean-Pierre Cambus, Philippe Bougnoux, Franck Clément.

Les rapporteurs étaient David Graves, François Vallette.


  • Résumé

    Dans la recherche de thérapie antitumorale de plus en plus innovante, nous avons évalué un traitement local basé sur l’utilisation de plasma froid. Le plasma froid (dans ce cas, <40°C) est un gaz ionisé par un apport d’énergie. Il contient des charges (électrons, ions), des radicaux libres et des molécules excitées. Il peut être généré à l’extrémité de cathéter permettant un traitement locorégional comme le traitement de dysplasie ou encore de tumeurs non résécables. Une activité antitumorale importante du plasma a été mise en évidence in vitro sur diverses lignées tumorales (colorectale, pulmonaire, pancréatique et cérébrale). Par ailleurs les cellules tumorales sont plus sensibles au plasma que les cellules normales. Les ROS générés sont à l’origine des principaux mécanismes d’action du plasma. Ils induisent de nombreux dommages à l’ADN, suivi d’un arrêt du cycle cellulaire conduisant à l’apoptose des cellules. Les études de tolérance ont mis en évidence l’innocuité de faibles doses de plasma sur le tissu traité permettant de définir les doses de plasmas utilisable dans le cadre de traitements antitumoraux. En utilisant des tumeurs xénogreffées en sous cutané et l’imagerie de bioluminescence, une activité antitumorale du plasma froid a été mise en évidence pour la première fois in vivo avec une augmentation de la survie des souris traitées d’environ 60%. Le traitement induit un arrêt de la prolifération tumoral avec une induction d’apoptose dans l’ensemble de la tumeur sans augmenter la surface de nécrose. L’effet antitumoral a également été démontré en utilisant le plasma gun sur un modèle de tumeurs colique et pancréatique en situation orthotopique chez la souris avec une augmentation de la survie (115%) accompagné d’une diminution de la métastasie. Ces résultats obtenues dans une démarche de recherche translationnelle montrent l’intérêt potentiel du plasma comme nouvel agent antitumoral.

  • Titre traduit

    Non thermal plasma, a new strategy in oncology


  • Résumé

    In the context of new innovated antitumor treatment discovery, we evaluated the efficacy of a new local treatment based on non-thermal plasma (NTP). NTP is a cold (in this case, <40°C) ionized gas (a ir or noble gas) thanks to an electric discharge. It contains free charges (electrons, ions), free radicals and excited molecules. It can be generated at the end of a catheter allowing a local treatment that is compatible with usual endoscopes for dysplasia or non resecable tumors. We showed that NTP has a significant antitumor effect in vitro on various cell lines including colorectal, pancreatic, lung and brain tumor cells. The major action mechanisms of NTP was linked to a high rate generation of ROS in the vicinity of tumors cells and others plasma components have a minor implications. These ROS induce lethal DNA damages leading to a multiphase cell cycle arrest and finally to apoptosis. In vivo, a good tolerance of plasma treatment was highlighted and NTP treatment parameter was defined. Using subcutaneous xenografts and bioluminescence imaging, we showed a major antitumor effect of plasma in vivo with a 60% increase of mice life span. NTP treatments of tumor induce a tumor cell cycle arrest with a significant apoptosis induction in the whole tumor without increase of necrotic area. This in vivo antitumor effect was also observed with an in situ treatment using plasma gun of colorectal and pancreatic orthotopic tumor xenografts. A significant increase of mice lifespan (115%) was obtained together with a metastasis decrease. These results obtained in translational research showed the potential antitumor activity of NTP as a new type of treatment for cancer treatment.


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