date du stage : Février à juillet/Aout 2022

Contexte :
Dans le domaine du traitement du cancer, l’utilisation de l’effet radioamplificateur des nanoparticules (NPs) métalliques a beaucoup été étudié depuis les années 2000 afin d’éradiquer des tumeurs résistantes à la radiothérapie, proches des tissus sains, pour lesquelles l’escalade de dose ne peut être envisagée. Dans ce projet, nous nous intéressons à des NPs de platine et d’or greffées d’une couronne polymère de manière covalente. Diverses méthodes seront testées pour synthétiser ces nano-objets, l’objectif étant d’obtenir des structures comparables (taille du cœur, densité de greffage…) en collaboration avec une équipe du CEA NIMBE qui recrutera un autre stagiaire. La présence des polymères greffés confère une meilleure stabilité aux nano-objets mais aussi, une meilleure internalisation dans les cellules. Cette couronne polymère permet de greffer des principes actifs, des fluorophores ou des agents de contraste pour l’imagerie médicale. L’objectif est donc de synthétiser une gamme de nano-objets bien définis présentant des propriétés physico-chimiques et biologiques différentes, et d’en étudier l’impact sur leur effet radioamplificateur. Cette deuxième partie sera effectuée à l’ISMO.

Sujet du stage et méthodes envisagées :

Après obtention des nano-objets, leur toxicité sera mesurée in-vitro. Pour cela, la cytotoxicité induite aux cellules cancéreuses ainsi qu’aux cellules saines sera évaluée à l’ISMO en testant la viabilité des cellules exposées aux NPs par test MTT (sel de tetrazolium), par mesure de l’activité mitochondriale (luminescence) et également en testant la capacité de prolifération des cellules exposées aux NPs par survie clonogénique et par cytométrie de flux.
Ensuite, des cellules tumorales (type cancer de prostate) incubées avec les NPs seront irradiées par des photons gamma. La survie cellulaire sera mesurée en suivant leur capacité à cloner. Des courbes de survies des cellules seront ainsi obtenues afin de quantifier l’effet radio-amplificateur des NPs sélectionnées. En parallèle, l’internalisation des différentes NPs dans les cellules sera quantifiée par ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry) disponible au CEA/NIMBE. Ce premier travail permettra de mettre en évidence les NPs les plus intéressantes selon le cœur métallique (or ou platine) et la couronne polymère associée. A savoir, ces nano-objets doivent être non toxique, internalisés en quantité afin d’obtenir un effet radioamplificateur optimum.
Ces NPs marquées par un fluorophore pourront être suivies et localisées dans les cellules vivantes par des techniques de microscopie de fluorescence haute résolution et de FCS (Fluorescence Corrélative Spectroscopie) disponibles à l’ISMO. Il sera ainsi possible de déterminer si les particules se trouvent dans le cytoplasme cellulaire ou dans le noyau, et également dans quelle organelle elles se localisent (mitochondrie, lysosome…). Ainsi il sera possible de comparer l’effet sur ces paramètres de la couronne polymère utilisée, et de la composition du cœur (or ou platine).

Poursuite en thèse soumise à l’obtention d’une bourse :
Les objets les plus intéressants pourront être testés sur tumoroïdes (cellules tumorales inclues en matrigel de collagène), expertise récemment acquise à l’ISMO, en utilisant une irradiation ionique (ions hélium et carbone) grâce à une collaboration de longue date entre l’équipe de l’ISMO et une équipe du HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator of Chiba) au Japon.

Contact : erika.porcel@universite-paris-saclay.fr