Étude des effets d'impulsions électriques ultra-courtes sur des cellules vivantes : mise au point de nouveaux outils, développement théorique et premières applications in vivo - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Study of the effects of nanosecond pulsed electric fields on living cells : development of new tools, theoretical study and first in vivo applications

Étude des effets d'impulsions électriques ultra-courtes sur des cellules vivantes : mise au point de nouveaux outils, développement théorique et premières applications in vivo

Abstract

Electropermeabilization is a safe and routinely used method to transfer genes or drugs in cells or tissues. Recent studies on intra-cellular effects of nanosecond pulsed electric fields opened new ways for cell manipulation. But before thinking to clinical applications, the development of new tools is necessary. In this context, we developed new exposition devices to ultra-short pulses and we showed potential therapeutic applications, especially for cancer treatment. A new concept based on insulated electrodes was proposed to avoid any electrochemical contamination or burn of cells or tissues. The implementation of such method for in vitro and in vivo experiments permitted to increase the efficiency of luciferase production after conventionnal electrogenetransfer. Finally, the combination of bleomycin with nanosecond pulses gave complete tumor regressions. A biochip for the real-time observation of exposed cells under a microscope was also realized and included as the end element of the pulse transmission line. All the results presented in this thesis showed that it is possible to consider the use of such ultra-short pulsed electric fields as a new therapeutic tool for cancer treatment and gene therapy.
La perméabilisation cellulaire par l'intermédiaire de champs électriques est une des méthodes les plus sures pour le transfert de gènes et de molécules d'intérêt. La découverte des effets intra-cellulaires d'un nouveau type d'impulsions électriques - les nanopulses - a ouvert de nouvelles perspectives à l'application des impulsions électriques au vivant. La mise au point de nouveaux outils est indispensable avant de pouvoir appliquer ces techniques à l'homme. Aussi, notre but a été de mettre au point des systèmes d'exposition de cellules à ces impulsions et de montrer que de nouvelles applications thérapeutiques étaient possibles, en particulier en cancérologie. Une nouvelle méthode d'exposition de cellules ou de tissus basée sur l'utilisation d'électrodes isolées a été proposée permettant d'éviter tout risque de contamination ou brûlure électrochimique. A l'aide de cette nouvelle méthode, des expériences in vitro puis in vivo ont pu être menées et confirment la possibilité d'augmenter d'un facteur 3 à 6 la production de luciférase après un électrotransfert de ce gène. Enfin, l'exposition de tumeurs à ces impulsions en présence de bléomycine a permis d'obtenir des régressions tumorales complètes. Nous avons aussi conçu un biomicrosystème permettant d'étudier les effets de telles impulsions à l'échelle cellulaire sous microscope s'intégrant comme terminaison adaptée dans la chaîne d'exposition. L'ensemble des résultats présentés dans cette thèse montre qu'il est possible d'envisager l'utilisation de ces impulsions comme nouvel outil thérapeutique dans le traitement de cancers ou en thérapie génique.
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Dates and versions

tel-00540353 , version 1 (26-11-2010)

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  • HAL Id : tel-00540353 , version 1

Cite

Julien Villemejane. Étude des effets d'impulsions électriques ultra-courtes sur des cellules vivantes : mise au point de nouveaux outils, développement théorique et premières applications in vivo. Automatique / Robotique. École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2010. Français. ⟨NNT : 2010DENS0021⟩. ⟨tel-00540353⟩
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