Développement d’une nouvelle approche combinant la radioimagerie et l’imagerie par spectrométrie de masse pour l’analyse de nanoparticules

Development of a dual imaging strategy combining radio -and mass spectrometry- imaging to study the biodistribution of nanoparticles

• Auteur / Autrice : Hélène Cazier
• Direction : Christophe Junot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 08/11/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (LEMM) (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Carlos Afonso
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Junot, Isabelle Fournier, Alain Brunelle, Frédéric Taran
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Fournier, Alain Brunelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reproductibilité (sciences)

Imagerie moléculaire

Spectrométrie de masse à temps de vol

Mots clés libres

MSI

Radioimagerie

Nanoparticules

Graphène

Biodistribution

Quantification

MSI

Radioimaging

Nanoparticles

Graphene

Biodistribution

Quantification

Résumé

La vectorisation de médicaments, qui permet de les acheminer sur les tissus cibles pour accroitre leur activité pharmacologique tout en limitant leur toxicité et effets indésirables, est un axe de recherche en forte expansion dans lequel les nanotechnologies sont un des facteurs clés. L’un des enjeux dans cette thèse a donc été de développer une méthode d’imagerie combinée entre la MSI et l’imagerie β pour l’étude de la biodistribution de nanoparticules de type graphène. Malgré l’étude de nanoparticules hétérogènes, les analyses ont permis de déterminer une signature carbonée répétable de l’oxyde de graphène en analyse LDI - MS et ainsi que des analyses reproductibles de MSI avec de CV inférieur à 30 %. De plus, la combinaison des deux techniques a permis d’obtenir la quantification absolue du GO en radioimagerie après exposition de souris à trois doses d’injection ainsi que la biodistribution à 25 µm de résolution spatiale de ces nanoparticules au sein des tissus grâce à l’apport de la MSI. Lors d’un second projet concernant l’étude de vecteurs micellaires polymériques encapsulant un médicament, une méthode MALDI - TOF a également été développée afin de détecter ces deux molécules simultanément. Cependant, les expérimentations réalisées ont montré le besoin de développer des protocoles de traitements tissulaire compatibles avec la MSI et permettant d’améliorer le seuil de sensibilité de cette technique analytique.

The vectorization of drugs, which allows them to be transported to target tissues to increase their pharmacological activity while limiting their toxicity and adverse effects, is a rapidly expanding research area in which nanotechnologies are one of the key factors. One of the challenges in this thesis was therefore to develop a combined imaging method between MSI and imaging β for the study of the biodistribution of graphene-type nanoparticles. Despite the study of heterogeneous nanoparticles, the analyses determined a repeatable carbon signature of graphene oxide in LDI - MS analysis and reproducible MSI analyses with CVs below 30%. In addition, the combination of the two techniques made it possible to obtain the absolute quantification of GO in radioimaging after exposure of mice to three injection doses as well as the biodistribution at 25 µm of spatial resolution of these nanoparticles within tissues thanks to the contribution of MSI. In a second project to study polymeric micellar vectors encapsulating a drug, a MALDI - TOF method was also developed to detect these two molecules simultaneously. However, the experiments carried out have shown the need to develop tissue treatment protocols compatible with MSI and making it possible to improve the sensitivity threshold of this analytical technique.