Doctorant/e (H/F) Application pré-clinique d’un faisceau d’électrons énergétiques à très haut débit de

Sujet de thèse :
L'accélération d'électrons par laser permet l'obtention de paquets de charge courts, énergétiques et intenses; cette stratégie, développée au tout début des années 2000s 1 a grandement évolué. Les électrons sont extraits, sélectionnés et accélérés par une unique impulsion laser à très haute puissance se propageant dans une cible gazeuse, où tous les paramètres de l'interaction (entre autres la nature et le profile de densité du gaz, la durée du laser, son intensité et sa focalisation) jouent un rôle sur les caractéristiques du rayonnement produit. Par conséquence aux très forts gradients accélérateurs et à structure temporelle des impulsions lasers, l'émission de particules a lieu en un temps extrêmement bref, conduisant à la production de paquet d’électrons très court à très haute courant de instantanée. Le courant moyen produit par une telle machine est, quant à lui, limité par la cadence et la puissance moyenne du laser accélérateur.
L’intérêt grandissant pour le développement de thérapies en radio-oncologie en utilisant des électrons à haute énergie (VHEE : Very-High Energy Electrons)2 et l’observation des effets liés à la modalité temporelle de délivrance de la dose (effet FLASH3 entre autres) confirment le potentiel d’application en radiothérapie des sources d’électrons accélérées par laser (LAE : Laser Accelerated Electrons). Ces sources permettent en fait d’obtenir des énergies hautement pénétrantes, qui peuvent être utilisées pour des traitements profonds chez l’humain, dans une longueur d’accélération très réduite, donc plus facile à transposer vers le milieu hospitalier. La modalité temporelle de dépôt de dose qui est propre au sources de rayonnement ionisants par laser (dite de « fractionnement rapide »4). Parallèlement au développement technologique, la recherche pré-clinique avec ces faisceaux LAE permet l’exploration des différents mécanismes de toxicité de rayonnements ionisants à temps très court et à débit de dose très élevés, qui sont à la base des thérapies FLASH, potentiellement novatrices.
La proposition de thèse se situe dans le cadre de la collaboration existente entre le LOA et l’Institut Curie (IC), autour des effets biologiques des VHEEs et des débits de dose élevés. Une station d’irradiation expérimentale, pouvant appliquer de manière contrôlée des électrons VHEE, a été mise à point au LOA (projet Sésame IDRA), utilisant le laser « Salle Jaune » avec un taux de répétition de 1 Hz. L’utilisation de cette irradiateur a permis (projet MITI/80Prime BioRapidE) une vaste campagne d’exploration des effets des LAE sur le vivant, allant dès cultures cellulaires (in vitro) au organes des souris (ex vivo, selon la technique et en comparaison avec M. Dubail et al.5), jusqu’à l’exploration des effets secondaires in vivo, suivant le protocole défini par V. Favaudon et al.6, qui marque notamment la découverte de l’effet FLASH.
D’après l’évidence expérimentale à prése
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