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Thèse Année : 2022

Bio-Nano-Transformation of nanoparticles in cells

Bio-nano-transformations de nanoparticules en milieu cellulaire

Résumé

Magnetic Nanoparticles (Nps) rise more and more interest in biomedical thanks to its multifonctionnal features like magnetism and optical. Nps has an important place in the development of new diagnostic or therapeutic methods, like targetting, drug administration, thermal therapy against cancer or regenerative medicine. Thanks to the progression in the exploitation of magnetic nanoparticle in biomedical, especially with cellular therapy, it rises the question about Bio-nano-transformation of nanoparticles in cell. Therefore, I approach the study of transformations that nanoparticles undergo in cells. Firstly I followed Nps' fate in photothermal therapy activated by Nps themself. Indeed, iron oxyde nanoparticles have increasing interest thanks to it's great biocompatibility due to it's iron core that can integrate iron metabolism of the organism. Theses nanoparticles also showed good capacity in biological windows for photothermal therapy. Theses nanoparticles can be use as a treatment for cancer by inducing heat via laser exposure before having biotransformation in endosome. Second approach rely on the study of platinum nanoparticle as a heating agent for photothermal therapy to compete with the well establish gold nanoparticles. Lastly, we studied magnetic iron oxyde naoparticles based on the report of biosynthesis by human cells. Indeed, magnetic nanoparticles have been found in human brain or newly reported in cells as a recrystallization of degraded magnetic nanoparticles in human stem cells, which highlight the capability of human stem cell to biosynthesis. Therefore we tried biosynthesis of magnetic iron oxyde nanoparticle following magnetotactic bacteria's behaviour.
Les Nanoparticules magnétiques (Nps) suscitent un intérêt toujours plus croissant en biomédecine compte tenu de leurs caractéristiques multifonctionnelles, tels que magnétiques et optiques. Elles occupent une place prépondérante dans le développement de nouvelles méthodologies diagnostiques et thérapeutiques, tels que le ciblage et l'administration de médicaments, la thérapie génique, les thérapies thermiques contre le cancer ou la médecine régénérative. Avec l'avancement des développements sur l'utilisation des nanoparticules magnétiques dans le génie biomédical, notamment les thérapies cellulaires, la question de leur BioNanoTransformation en cellule reste cruciale. Je vous propose donc deux approches de l'étude de transformation subits par les Nanoparticules magnétiques dans les cellules. La première étant de suivre le devenir de Nps en thérapie thermique activées celles-ci. En effet, les nanoparticules d'oxyde de fer deviennent prépondérantes dans ce domaine car elles présentent une bonne biocompatibilité donnée par leur composition en noyau de fer qui peut intégrer le métabolisme du fer dans l'organisme, et ont également montré des performances photothermiques intéressantes dans la fenêtre biologique infrarouge. Ces Nanoparticules peuvent ainsi être utilisées pour le traitement du cancer via génération de chaleur après exposition à un laser, avant de subir des biotransformations lors de l'absorption cellulaire et confinement endosomal. La deuxième approche tourne autour de l'utilisation de nanoparticules de platine comme inducteur thermique pour un traitement en photothermie, et l'étude de son devenir. La troisième approche se base sur le constat que la biosynthèse de Nps magnétiques à été observés chez l'Homme. Des nanoparticules magnétiques ont été signalées dans le cerveau humain, ou encore la recristallisation de nanoparticules magnétiques, après dégradation, dans les cellules souches confirme que les cellules humaines sont capables d'une telle biosynthèse. Comme de nombreux mécanismes fondamentaux de la biominéralisation se trouvent dans la biominéralisation des magnétosomes bactériens, les bactéries magnétotactiques peuvent servir de modèle à la Néosynthèse de Nanoparticules magnétiques à base de Sel de Fer par les cellules.
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Dates et versions

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  • HAL Id : tel-04235443 , version 1

Citer

Alexandre Fromain. Bio-nano-transformations de nanoparticules en milieu cellulaire. Médecine humaine et pathologie. Université Paris Cité, 2022. Français. ⟨NNT : 2022UNIP7098⟩. ⟨tel-04235443⟩
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