Nouveaux biomarqueurs de l’électroperméabilisation cellulaire in vitro et des toxicités cutanées chez des patients cancéreux par des techniques optiques non-invasives et sans marquage (microspectroscopie Raman et microscopie terahertz)

New biomarkers of in vitro cell electropermeabilization and ofskin toxicities in cancer patients using non-invasive and label-freeoptical techniques (Raman microspectroscopy and terahertzmicroscopy)

• Auteur / Autrice : Antoine Azan
• Direction : Lluis Maria Mir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacotechnie et biopharmacie
• Date : Soutenance le 16/06/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Vectorologie et thérapeutiques anti-cancéreuses (Villejuif, Val-de-Marne ; 2010-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Arlette Baillet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lluis Maria Mir, Arlette Baillet, Vincent Couderc, Marie Breton, Tadej Kotnik, Gerwin J. Puppels, Ali Tfayli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Josep Sulé-Suso, Vincent Couderc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Médicaments -- Toxicologie

Photonique

Marqueurs biologiques

Électroporation

Mots clés libres

Electroperméabilisation

Microspectroscopie Raman confocale

Microscopie terahertz

Toxicité cutannée

Thérapies anticancéreuses ciblées

Electropermeabilization

Confocal Raman microspectroscopy

Terahertz microscopy

Skin toxicity

Targeted anticancer therapies

Résumé

Ce travail de recherche rapporte l'utilisation de techniques biophotoniques pour investiguer des questions biomédicales, de la recherche fondamentale (interaction champs électriques impulsionnels / cellules) aux études cliniques (toxicité cutanée induite chez les patients traités par des thérapies ciblées).La microspectroscopie confocale Raman et de la microscopie terahertz ont été utilisées pour étudier le processus d’électroperméabilisation cellulaire d'un point de vue moléculaire. Nos résultats démontrent l'implication des protéines. De plus, nous avons montré que la signature Raman des cellules peut être utilisée comme un biomarqueur précis des différents états des cellules exposées aux chocs électriques, correspondant à une électroperméabilisation non détectable, électroperméabilisation et irréversibleEn tant que projet parallèle de ce doctorat, une recherche clinique a été réalisée afin d'étudier la toxicité cutanée induite chez les patients traités par des thérapies anticancéreuses ciblées. Bien que l'efficacité de ces thérapies ne soit pas discutée, de nombreux effets cutanées secondaires graves sont associés. Dans cette étude, nous avons étudié l'opportunité de prédire l’apparition de la toxicité cutanée au moyen de la microspectroscopie Raman confocale réalisée sur la peau des patients. Nous avons réussi à déterminer un nouveau biomarqueur pharmacodynamique spécifique de la toxicité cutanée grâce aux signatures Raman de la peau des patients; alors que l'évaluation dermatologique ou histologique n'a détecté aucune modification.

This research work reports the use of various biophotonics techniques to investigate biomedical questions, from basic research (interaction between pulsed electric fields and cells) to clinical studies (skin toxicity induced in patients treated with targeted anticancer therapies).Confocal Raman microspectroscopy and terahertz microscopy have been used to investigate cell electropermeabilization process from a molecular point of view. Our results demonstrate the involvement of the proteins in cell electropermeabilization. Moreover, we have shown that the Raman signatures of the cells could be used as an accurate biomarker of the different states of the cells exposed to pulsed electric fields, corresponding to no detectable electropermeabilization, reversible and irreversible electropermeabilization.Finally, this doctorate research demonstrates the opportunity to predict skin toxicity induced by targeted anticancer therapies by means of confocal Raman microspectroscopy. We succedded to determine a novel and specific pharmacodynamic biomarker for skin toxicity based on the Raman signatures of the patient’s skin, whereas dermatological or histologicalevaluation did not detect any modifications.