Soutenance de thèse à huis clos de Codruta BADESCU-SINGUREANU

L'imagerie dans la seconde fenêtre du proche infrarouge (NIR-II, 1000-1700 nm) s'est imposée comme une technique de choix, offrant une détection optique non invasive avec une pénétration profonde des tissus et une diffusion minimale de la lumière. Ces avantages en font un outil efficace pour les applications in vivo pour lesquelles une imagerie précise des tissus et structures internes est nécessaire. Pour ce type d’applications, les agents d'imagerie NIR-II doivent être excitables dans le rouge-NIR et émettre dans le NIR-II. Le défi principal actuel dans ce domaine est la disponibilité d’un nombre très limité d'agents d'imagerie efficaces et robustes qui remplissent ces critères en combinaison avec les autres propriétés requises pour une application spécifique. Les composés à base de lanthanide(III) (Ln(III)) sont une classe prometteuse de candidats pour l'imagerie NIR-II en raison de leurs propriétés optiques uniques. Celles-ci comprennent des bandes d'émission étroites dans la région du NIR-II dont les longueurs d’onde ne sont pas affectées par les conditions expérimentales. D'autre part, les ions Ln(III) libres ont de faibles coefficients d'absorption molaires, principalement en raison de la nature interdite de la majorité des transitions f-f, ce qui limite la quantité de photons émis et, par conséquent, leur utilisation pratique. Toutefois, cet inconvénient peut être surmonté en utilisant « l'effet d'antenne », dans lequel des chromophores très absorbants sensibilisent le Ln(III). Cette approche augmente l'absorption et permet d'utiliser la longueur d'onde d'excitation du chromophore, ce qui élargit la gamme d'applications des composés à base de Ln(III) pour l'imagerie NIR-II. Les métallacouronnes Ln(III)/Ga(III) appartiennent à une classe distincte de complexes supramoléculaires qui présentent un grand potentiel pour l’imagerie NIR-II. Leurs structures uniques permettent l'incorporation d'ions Ln(III) et offre des possibilités de fonctionnalisation, y compris le greffage des antennes additionnelles. Des travaux précédentes ont révélé la nécessité d’utiliser des longueurs d'onde d'excitation dans l'ultraviolet (UV), ce qui limite leur applicabilité en imagerie biologique. Cette thèse présente trois nouveaux systèmes d’antennes pour les MCs Ln(III)/Ga(III) (Ln(III) = Yb(III), Er(III), Nd(III)), permettant d’étendre la gamme d’excitation au-delà de l’UV : (i) des MCs iono-associés avec des chromophores à base de cyanine, [Cy]2[Ln(III)2Ga(III)8(shi)8(Htma)4], (ii) des MCs monomériques formés avec la protoporphyrine IX, Na[Ln(III)Ga(III)4(shi)4(PPIX)2], et (iii) des MCs dimériques avec des complexes de Ru(II), [Ln(III)2Ga(III)8(shi)8(L)4]∙6[PF6] (shi3- = salicylhydroximate, Htma2- = acide trimésique doublement déprotoné, Cy = cyanine, PPIX2- = protoporphyrine IX doublement déprotonée, L2- = isophthalate fonctionnalisé avec un complexe polypyridyl de Ru(II)). Chaque série de MCs Ln(III)/Ga(III) a été synthétisée, caractérisée par des techniques physico-chimiques. Leurs propriétés photophysiques ont été étudiées. Des expériences d’imagerie NIR ont été réalisées sur des solutions dans des capillaires ou avec des fantômes de tissus. Les MCs formés avec des dérivés de cyanines ont été évalués pour leurs capacités d’imagerie combinée NIR-II et photoacoustique (PA). Les cyanines ont montré une capacité restreinte à sensibiliser les Ln(III) émettant dans le NIR-II. En revanche, la protoporphyrine IX et les complexes Ru(II) polypyridyl se sont révélés être de bons sensibilisateurs de l’émission Ln(III) sous excitation dans le visible-rouge, montrant un fort potentiel comme agents d’imagerie NIR-II. Ce travail contribue à l’expansion des longueurs d’onde d’excitation des MCs Ln(III)/Ga(III) au-delà de l’UV. Les nouvelles stratégies de fonctionnalisation explorées ouvrent des perspectives pour des agents d’imagerie NIR-II plus efficaces et polyvalents, adaptés à de nombreuses applications en imagerie biologique et en diagnostic médical.