Thèse Chimie de Surface de Nanoparticules et Interactions avec les Macrophages en Modèle Organe-Sur-Puce H/F - 75

Établissement : ESPCI Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (PSL)
École doctorale : Physique et Chimie des Matériaux
Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique et d'Etude des matériaux
Direction de la thèse : Thomas PONS ORCID 0000000188004302
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-15T23:59:59

Les nanoparticules inorganiques (NPs) présentent diverses propriétés en fonction de leur composition, de leur taille et de leur forme, avec de nombreuses applications importantes en médecine. Par exemple, les nanoparticules d'oxyde de fer sont des agents de contraste puissants pour l'IRM et des agents thérapeutiques pour l'hyperthermie magnétique. Cependant, l'efficacité clinique de ces NPs est limitée par leur court temps de circulation sanguine. En effet, elles sont rapidement capturées par les macrophages qui tapissent les capillaires sanguins du foie, connus sous le nom de cellules de Kupffer. Ceci empêche une imagerie prolongée du système vasculaire, et limite fortement la dose réellement délivrée aux tissus cibles (tumeurs, sites d'inflammation...) à environ 1% de la dose injectée.

Pour éviter ces phénomènes, les NPs sont habituellement recouvertes de poly(éthylène glycol), PEG, ce qui prolonge leur circulation sanguine, sans toutefois éviter la capture par les macrophages. De plus, des injections répétées conduisent à une réaction immunitaire qui provoque l'élimination rapide des nanoparticules de la circulation. Les polymères zwitterioniques sont une alternative au PEG, connus pour leurs propriétés antifouling et leur capacité à réduire les interactions non spécifiques à l'interface nano-bio. Cependant, on ne sait que très peu de choses sur leurs interactions avec les macrophages.

L'objectif de cette thèse est le développement de polymères zwitterioniques pour recouvrir des NPs magnétiques et l'étude de leurs interactions avec les macrophages, afin d'améliorer le contrôle de leur biodistribution.

Pour cela, nous développerons une nouvelle chimie de surface zwitterionique autour de NPs magnétiques, basées sur des coques polymériques réticulées, qui permettront d'augmenter la densité surfacique de polymère et d'assurer une stabilité optimale. Nous synthétiserons une série de nanoparticules magnétiques recouvertes de polyéthylène glycol ou de zwitterions avec différentes compositions et degré de réticulation. Nous caractériserons leurs interactions avec des protéines modèles du plasma impliquées dans la réponse du système immunitaire. Nous synthétiserons également des nanogels zwitterioniques purement organiques, afin d'étudier l'influence de la présence du coeur dur d'oxyde de fer sur les interactions polymères-biomolécules.

Ensuite, nous concevrons des modèles microfluidiques de culture de macrophages afin de caractériser les interactions des macrophages avec les NP et leurs enrobages et de concevoir rationnellement des enrobages de NP optimisés pour éviter leur capture par les macrophages. Nous validerons enfin ces résultats in vivo chez la souris, en collaboration avec des partenaires biologistes.

L'équipe Nanocristaux Fonctionnels du LPEM développe la synthèse et la fonctionnalisation de nanocristaux inorganiques pour différentes applications dont l'imagerie biologique. Par exemple, l'équipe a récemment développé une chimie de surface à base de polymères zwitterioniques à bloc pour la micromanipulation de nanoparticules magnétiques en cellule vivante.