Nanoscintillators to enhance radiotherapy

Cette thèse étudie les effets des nanoscintillateurs sous irradiation par rayons X et leur potentiel à améliorer l’efficacité de la radiothérapie. Les nanoscintillateurs sont des nanoparticules ayant la capacité unique de convertir les rayonnements ionisants tels que les rayons X en lumière visible, qui peut ensuite activer des molécules photosensibles, permettant ainsi un processus que nous appellerons thérapie photodynamique induite par rayons X (X-PDT). Bien que la X-PDT ait montré des résultats prometteurs dans des expériences in vitro et in vivo, les mécanismes qui sous-tendent son efficacité restent encore mal compris. Deux facteurs clés pourraient contribuer à cette efficacité : la synergie potentielle entre la radiothérapie et la thérapie photodynamique, ainsi que l’effet d’amplification de dose de radiation induit par les métaux lourds présents dans les nanoscintillateurs. La première partie de cette thèse explore la combinaison de la radiothérapie et de la thérapie photodynamique en utilisant des modèles in vitro de cancer du pancréas, avec pour objectif de déterminer si ces deux traitements agissent de manière additive ou synergique, et ainsi, d'améliorer les résultats thérapeutiques. Le travail caractérise en détail l’impact sur la viabilité et la prolifération des sphéroïdes de cancer du pancréas après traitement, dans le but d’optimiser les conditions de traitement pour maximiser leur effet combiné.La deuxième section se concentre sur le nanoscintillateur à base d’oxyde de lutétium, LuAG:Pr, en examinant son comportement sous irradiation par rayons X dans les mêmes modèles de cancer du pancréas. Les principales questions étudiées incluent l’absorption cellulaire de LuAG:Pr, sa toxicité intrinsèque et son efficacité thérapeutique lorsqu’il est exposé aux rayons X, avec un intérêt particulier pour l’influence de l’énergie des rayons X sur la force de l’effet. Cette section comprend également une analyse des processus de dommages et de réparation de l'ADN en réponse au traitement, mettant en évidence les mécanismes biologiques de radiosensibilisation qui contribuent à l'augmentation de la dose de radiation.La dernière partie de la thèse explore le nanoscintillateur LuAG:Pr conjugué avec le photosensibilateur protoporphyrine IX (LuAG@PpIX) et son potentiel à réaliser la X-PDT sous irradiation par rayons X. Nous évaluons l’absorption, la toxicité et l’efficacité globale de ce nanoconjugué dans des modèles de cancer du pancréas. Il est particulièrement important de traiter certaines limites potentielles de ce système et de considérer la possibilité d’une activation directe de PpIX par les rayons X, ce qui pourrait perturber l’effet escompté de la X-PDT.En explorant systématiquement ces différents aspects, cette recherche vise à fournir de nouvelles perspectives sur les mécanismes sous-jacents à l’efficacité de la X-PDT. En approfondissant la compréhension de l’impact combiné de la radiothérapie et de la thérapie photodynamique tout en abordant la contribution de l’effet d’amplification de dose de radiation induit par les nanoscintillateurs LuAG:Pr, ce travail cherche à clarifier les processus qui contribuent au succès de la X-PDT et à déterminer comment ces mécanismes peuvent être optimisés pour améliorer les résultats thérapeutiques de la radiothérapie dans le traitement du cancer.