Thèse soutenue

Applications des plasmas froids à l’oncologie, approche expérimentale multidisciplinaire, modèles et modélisations physiques, chimiques et biologiques

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Auteur / Autrice : Bruno Honnorat
Direction : Antoine Rousseau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 08/02/2018
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des plasmas (Palaiseau, Essonne ; 1997-....)
Jury : Président / Présidente : Chantal Stehlé
Examinateurs / Examinatrices : Annemie Boggaerts, Géraldine Lescaille, Sharon Lori Bridal, Georg Daeschlein
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Pouvesle, Luis Mir

Résumé

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« La médecine- plasma» est le domaine de recherche décrivant les applications médicales des plasmas, principalement à pression atmosphérique. Les plasmas froids sont un état de la matière caractérisé par la présence d'électrons libres ayant une énergie cinétique de plusieurs eV alors même que les ions et les neutres peuvent être à température ambiante. Cet état transitoire, hors équilibre thermique, produit des espèces chimiques très réactives. L’objectif de ce travail multidisciplinaire a été d’évaluer le potentiel anti-tumoral des plasmas-froids. Deux types de dispositifs ont été conçus et fabriqués par impression 3D: des Décharges à Barrière Diélectrique et des jets plasmas. Des études in-vitro et in-vivo ont été menées avec les lignées cellulaires TC1 et CT26. La production d’espèces réactives produites dans un liquide exposé à un plasma a été étudiée afin de comprendre les résultats in-vitro et de comparer les dispositifs plasma entre eux. Différents dispositifs à plasmas ont été réalisés afin d’étudier in-vivo, l’effet de l’énergie déposée lors du traitement sur la peau et les tumeurs. Afin de limiter l’échauffement cutané et les lésions induites un dispositif refroidi à l’azote liquide a été développé. Enfin, une simulation numérique modélisant les transferts thermiques des tumeurs et tissus sous exposition plasmas a permis de quantifier l’hyperthermie et les lésions associées en validant le modèle sur des résulats expérimentaux. Une revue critique d’études in-vivo de « médecine plasma » publiées dans la littérature est proposée afin d’évaluer le rôle de l’hyperthermie dans les effets thérapeutiques observés.