Amélioration de l’efficacité de l’électrochimiothérapie par association avec des liquides traités par des plasmas froids : mise au point des protocoles expérimentaux et preuve de concept

Enhancement of electrochemotherapy by non-thermal plasma-treated liquids : protocol design and proof of concept

• Auteur / Autrice : Thai-Hoa Chung
• Direction : Lluis Mir, Franck Andre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pharmacologiques
• Date : Soutenance le 25/01/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Aspects métaboliques et systémiques de l'oncogénèse pour de nouvelles approches thérapeutiques (Villejuif, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de pharmacie (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Odic
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Laure Bulteau, Thierry Dufour, Marie-Pierre Rols
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne-Laure Bulteau, Thierry Dufour

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrochimiothérapie

Plasmas (gaz ionisés)

Espèces réactives de l'oxygène et de l'azote

Cancer

Mots clés libres

Electrochimiothérapie

Cancer

Impulsions électriques

Plasma froid

Mélanome

RONS

Electrochemotherapy

Cancer

Electric pulses

Non-Thermal atmospheric pressure plasma (NTP)

Melanoma

RONS

Résumé

L'électrochimiothérapie (ECT) - une méthode établie pour l'éradication locale des tumeurs cutanées basée sur la technologie d'électroporation - est largement utilisée en Europe en médecine humaine et vétérinaire avec très peu d'effets secondaires systémiques. Les plasmas froids (NTP) ont récemment pris de l'ampleur pour leur application en cancérologie grâce à leur riche source en espèces réactives à courte durée de vie ainsi qu'en espèces réactives de l'oxygène et de l'azote à longue durée de vie (RONS) qui peuvent être transférées aux liquides traités par du NTP. Nous cherchions à combiner ces technologies afin d'améliorer les capacités de l’ECT et de mieux comprendre la contribution des RONS dans ces stratégies anticancéreuses. En tant qu'étude multidisciplinaire utilisant à la fois de la physique, de la chimie, des biotechnologies et de la médecine, cette thèse visait à mettre en évidence les effets bénéfiques de la combinaison de l’ECT et du plasma froid. Une nouvelle source de plasma d'hélium multi-jet (PMJ) a été utilisée pour des études in vitro sur trois lignées cellulaires différentes (les cellules DC-3F, B16-F10 et LPB), et pour des études in vivo sur les souris nude et C57Bl/6 porteuses de tumeurs sous-cutanées. Nous avons démontré que le pH et la température de stockage du PBS traité par le PMJ (pPBS), ayant une influence importante sur la stabilité des trois principaux RONS (H₂O₂, NO₂- et NO₃-), étaient cruciaux pour conserver la capacité anticancéreuse du pPBS. Le traitement combinant du pPBS et une ECT à une amplitude de champs électrique plus faible que celle utilisée habituellement a permis de restaurer l’efficacité de l’ECT, ralentissant la croissance des tumeurs chez la souris et, en conséquence, améliorant le taux de survie des animaux traités.

Electrochemotherapy (ECT) – an established method for the local eradication of cutaneous tumours based on electroporation technology – is widely used in Europe in human and veterinary medicine with very few systemic side effects. Non-thermal plasmas (NTP) are recently gaining momentum for application in cancerology based on their rich content of short-lived reactive species as well of long-lived reactive oxygen and nitrogen species (RONS) which can be transferred to liquids being treated with NTP. We sought to combine those technologies in order to enhance the ECT capabilities and to better understand the contribution of RONS in those anticancer strategies. As a multidisciplinary study at the crossroads of physics, chemistry, biotechnologies and medicine, this thesis aimed at emphasising the potent beneficial outcome of the combination of ECT and NTP medicine. A novel, stable source of helium plasma multi-jet (PMJ) has been utilised for in vitro investigations on three different cell lines (the DC-3F, B16-F10 and LPB cells), and for in vivo studies on nude and C57Bl/6 mice bearing sub-cutaneous tumours. We demonstrated that the pH of the plasma-treated PBS (pPBS) and the stability of the three main RONS (H₂O₂, NO₂- and NO₃-) under various storage conditions were crucial for the storage of plasma-treated liquids while maintaining their anti-cancer capabilities. In combination with ECT at an electric field amplitude lower than the one usually applied, those stable pPBS partially restored the ECT efficacy, delaying tumour growth and hence prolonging mice survival.