Multifunctionalized porous silicon nanoparticles for applications in the therapy of cancer

Dans le traitement du cancer, l'utilisation de nanoparticules comme vecteurs de molécules thérapeutiques est de plus en plus étudiée dans le but de limiter les effets secondaires toxiques dus à l'administration systémique de molécules thérapeutiques libres. En effet, de par leur taille, les nanoparticules sont capables de s'accumuler de façon plus importante dans les tumeurs que dans les tissus sains. Fonctionnalisées avec des agents de ciblage spécifiques des cellules cancéreuses, leur accumulation dans les tumeurs peut être optimisée. Les nanoparticules de silicium poreux sont particulièrement intéressantes pour des applications biomédicales car elles sont biocompatibles et biodégradables in vivo. Elles possèdent également des propriétés physico-chimiques et photophysiques intéressantes, telles que leurs propriétés texturales, leur photoluminescence intrinsèque et leur capacité à produire de 1O2. L'objectif de cette thèse a été d'étudier le potentiel de nanoparticules de silicium poreux fonctionnalisées pour la thérapie photodynamique, et comme vecteur d'agent de chimiothérapie. Dans un premier temps, la préparation et la caractérisation physico-chimique des nanoparticules de silicium poreux a été réalisée. Les nanoparticules ont ensuite été fonctionnalisées avec un agent de ciblage, le mannose, et des molécules photosensibilisatrices, des porphyrines. Leur utilisation en imagerie et en thérapie photodynamique du cancer avec une excitation mono- ou biphotonique a été montrée in vitro sur des cellules de cancer du sein. Une autre étude a porté sur la vectorisation d'un agent anti-cancéreux hydrophobe, la camptothécine, par des nanoparticules de silicium poreux fonctionnalisées avec des anticorps pour le ciblage de cellules de glioblastome, de neuroblatome et de lymphocytes. Enfin, une étude plus fondamentale de caractérisation de la texture interne du silicium poreux combinant expérience et modélisation moléculaire est présentée.In cancer therapy, the use of nanoparticles as drug nanovectors is intensively studied in order to overcome the toxic side effects due to the systemic administration of the anti-cancer molecules. Indeed, because of their size, nanoparticles tend to accumulate in tumor cells more importantly than in healthy cells. When functionalized with targeting agents specific to cancer cells, their accumulation in tumors can be optimized. Porous silicon nanoparticles are particularly interesting for biomedical applications because they are biocompatible and biodegradable in vivo. They also have interesting physico-chemical and photochemical properties, such as their textural properties, their intrinsic photoluminescence and their ability to produce 1O2. The goal of this thesis was to study the potential of functionalized porous silicon nanoparticles for photodynamic therapy, and as nanovectors for chemotherapeutic agents. In this purpose, we first studied the preparation and the physico-chemical characterization of the porous silicon nanoparticles. Then, the nanoparticles were functionalized with a targeting agent, mannose, and porphyrin photosensitizers. Their use in imaging and in photodynamic therapy of cancer under 1-photon or 2-photon excitation was shown in vitro on breast cancer cell lines. An other study consisted in the vectorization of a hydrophobic anti-cancer drug, camptothecin, by porous silicon nanoparticles functionalized with antibodies to specifically target glioblastoma, neuroblastoma and lymphocyte cells. Finally, a study of the internal texture of porous silicon combining experiments and molecular modelization is presented