Recherche thématique : SANTÉ

Mots-clés

Applications cliniques ; nanoparticules ; optique ultrarapide ; photodiagnostique ; photomédicaments ; photosensibilisants ; thérapies photodynamiques ; thérapies photothermiques ; traitement du cancer

La lumière peut contribuer à détecter et guérir. Cependant, malgré un certain nombre de succès thérapeutiques, les photothérapies ne sont utilisées aujourd’hui que pour des applications de niche. La constitution des prémisses de photothérapies avec une efficacité élevée et de faibles effets secondaires nécessite des outils et des protocoles innovants avec le plus haut degré de contrôle spatial et temporel.

L’idée clé de cet axe est la combinaison efficace de la conception de photomédicaments et du contrôle des faisceaux lumineux ultrarapides pour réaliser de véritables percées thérapeutiques. L’utilisation de structures à l’échelle moléculaire activables par la lumière, telles que les nanoparticules (NPs) ou les molécules, semble être une voie prometteuse pour atteindre cet objectif. Cela nécessitera tout d’abord la synthèse d’objets fonctionnalisés dotés de propriétés induites par la lumière, spécifiques ou combinées. Il faudra également avoir accès, tant en laboratoire qu’au niveau clinique, à des sources de lumière/radiation adaptées, capables de déclencher à volonté des processus photo-induits par ces objets. Enfin, la compréhension des réponses physiques, chimiques et biologiques à plusieurs échelles permettra d’optimiser les traitements.

Conception d’objets photosensibilisants non conventionnels

La communauté française est très active dans le domaine de la nanomédecine pour concevoir des photomédicaments biocompatibles dotés de capacités de ciblage et de réponses différentielles entre tissus sains et malades. Ces connaissances seront combinées aux apports de la science des matériaux et de la photophysique pour envisager de multiples façons d’interagir avec la lumière : sections transversales élevées d’absorption à deux photons et de rayons X, up-conversion de photons (efficacité dans les tissus profonds), actions photodynamiques et photothermiques (efficacité dans les tissus oxiques et anoxiques), libération de médicaments induite par la lumière.

Méthodes optiques avancées pour optimiser les photothérapies

Les sources lumineuses pourraient offrir de nouveaux moyens de contrôler le processus de photoactivation en utilisant des combinaisons sophistiquées de séquences d’impulsions lumineuses, de polarisations, de contrôle cohérent, de modèles de faisceaux spatio-temporels, etc. Cela permettra de contrôler l’interaction lumière-matière, de définir où l’énergie est déposée et de savoir à quelle vitesse et dans quels degrés de liberté l’énergie est transférée et dissipée, optimisant ainsi les effets photothérapeutiques, atteignant des profondeurs de pénétration élevées et contournant l’évasion thérapeutique.

Compréhension des processus microscopiques pour améliorer les thérapies

Les mesures résolues en temps, de la picoseconde à l’attoseconde, fournissent des informations détaillées sur les mécanismes de base du processus de photoactivation en mesurant la dynamique des charges, les émissions secondaires, les flux d’énergie et les réarrangements structurels à l’échelle microscopique. Une meilleure compréhension des processus de post-absorption de la lumière permettra d’optimiser le processus d’actionnement. Elle permet également de contrôler l’influence du mode de dépôt de l’énergie lumineuse (durée de l’impulsion, taux de répétition) sur les effets biologiques (formation de radicaux, augmentation de la température, pression). Vient ensuite la question clé de la réponse du système biologique à ce stress (apoptose, nécrose, arrêt vasculaire, induction d’une réponse inflammatoire locale aiguë et activation du système immunitaire).

Pour cette cible, LUMA vise à atteindre le stade préclinique pour différents types de cancer sans traitement idéal et avec une faible espérance de vie après le diagnostic (glioblastome, mésothéliome, cancer du pancréas, etc.). Le ciblage sera adapté (par exemple, NRP-1 pour le glioblastome ou ELP pour l’environnement inflammatoire de la tumeur) afin de répondre à ces différentes situations.

Développement de prototypes pour applications cliniques

Cela requiert des démonstrations de principe utilisant l’infrastructure ultrarapide de LUMA, la synthèse, la modélisation et des liens avec des entreprises françaises dans le domaine de l’optique ultrarapide. Cela nécessite également la mise à l’échelle de la synthèse et la normalisation des procédures d’illumination entre les sites afin de préparer l’étape clinique.