Electronique flexible intégrée dans différents modèles biologiques de glioblastome pour l'étude de l'effet des champs électriques pulsés

Flexible electronics integrated into increasingly complex glioblastoma models for the study of pulsed electric fields effects

• Auteur / Autrice : Marie Lefevre
• Direction : Rodney O'Connor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microélectronique
• Date : Soutenance le 29/06/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Microélectronique de Provence - Site Georges Charpak (CMP-GC)
• Jury : Président / Présidente : Lluis Mir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rodney O'Connor, Lluis Mir, Marie-Pierre Rols, Sylvia Bardet, Franck Debarbieux, David Moreau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Pierre Rols, Sylvia Bardet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits imprimés souples

Modèles biologiques

Champs électriques pulsés

Glioblastome

Mots clés libres

Electronique flexible

Glioblastome

Modèles biologiques

Electrothérapies

Glioblastoma

Flexible electronics

Biological models

Electrotherapy

Résumé

Le glioblastome multiforme (GBM) est un cancer du cerveau incurable. Malgré l'utilisation de thérapies multimodales, la plupart des patients connaissent une récidive dans l'année qui suit et la survie médiane est d'environ 15 mois. Cela est principalement dû à l’hétérogénéité des tumeurs, leur capacité d'adaptation et de résistance aux médicaments et leur caractère invasif élevé. Pour cette raison, de nouvelles stratégies thérapeutiques sont actuellement développées, dont les électrothérapies basées sur l'administration de champs électriques pulsés (CEPs). Celles-ci ont déjà prouvé leur efficacité contre plusieurs types de cancers mais leur utilisation reste limitée dans le cadre du GBM car elles reposent principalement sur des composants électroniques rigides pouvant endommager les tissus mous comme le cerveau. L’utilisation de l’électronique flexible semble être une alternative prometteuse car elle permet de diminuer l’invasivité des dispositifs et d’en améliorer l’interface avec le cerveau.Cette thèse porte sur le développement de modèles biologiques intégrant de l’électronique flexible, permettant ainsi d’évaluer l’effet des CEPs délivrés ces dispositifs sur les tumeurs et leur microenvironnement. La faisabilité de l’utilisation de telles électrodes a d’abord été démontrée grâce au développement d’un modèle 3D de tumeur vascularisé in ovo. Des expériences in vivo ont ensuite été réalisées sur un modèle murin spécifique afin d’évaluer l’effet des CEP sur un organisme complet, et plus spécifiquement sur le système immunitaire. Enfin, les mécanismes responsables des phénomènes observés ont été étudiés au travers d'expériences in vitro en deux dimensions.

Glioblastoma multiforme (GBM) is an incurable brain cancer. Despite tmultimodal therapies, most patients experience recurrence within a year and the median survival is only 15 months. This is mainly due to the high intrinsic and extrinsic heterogeneity of tumors, their ability to adapt and become resistant to drugs and their high invasiveness. For this reason, new therapeutic strategies are developed, including electrotherapies based on the delivery of pulsed electric fields (PEFs). Electrotherapies have already proven to be effective against several types of cancers but rely on stiff electronics that can cause damages to soft tissues like the brain. The use of flexible electronics seems to be a promising alternative as they are less invasive and they allow a better interface with the brain due to the mechanical properties of the materials used. This thesis focuses on the development of biological models integrating flexible electronics, allowing to evaluate the effect of PEFs delivered by these devices on tumors and their microenvironment. The feasibility of using such electrodes was first demonstrated through the development of a 3D model of a vascularized tumor in ovo. In vivo experiments were then performed on a specific mouse model in order to evaluate the effect of PEFs on a complete organism, and more specifically on the immune system. Finally, the mechanisms responsible for the observed phenomena were studied through in vitro experiments in two dimensions.