Du 15 au 17 novembre 2021, la conférence internationale organisée par INanoTheRad : « Advanced Strategies for Radiotherapy : from the lab bench to medical application » a rassemblé étudiants et spécialistes de la physique et de la chimie des radiations mais aussi de la radiothérapie ou encore de l’oncologie. Aashini Rajpal (CEA/Sorbonne Université/SOLEIL) y a reçu l’un des deux prix attribués à la meilleure contribution orale d’un jeune chercheur, pour ses travaux menés dans de le cadre de son doctorat sur la ligne METROLOGIE de SOLEIL, et portant sur la détection du radical anionique superoxyde (HO2°) produit par ionisation d’une solution d’eau avec des rayons X.
Après une licence en chimie de l’Université de Delhi en Inde (St-Stephen College), Aashini Rajpal est sélectionnée en 2018 pour recevoir une bourse Erasmus Mundus et rejoint ainsi le master européen SERP+, coordonné par l’Université Paris-Saclay et dispensé dans le cadre d’un partenariat international (Université de Gênes – Italie, Université de Porto – Portugal, Université Adam Mickiewicz de Poznan – Pologne). Avec une mobilité d’études obligatoire dans au moins deux universités européennes, les masters labellisés Erasmus Mundus permettent à des étudiants du monde entier de se voir délivrer en fin de cursus un double ou multiple diplôme. Ces formations favorisent également les expériences interculturelles et la montée en compétence des étudiants.
Dans le cadre de sa thèse, dirigée par Jean-Philippe Renault (NIMBE/CEA) et co-encadrée par Marie-Anne Hervé du Penhoat (IMPMC/Sorbonne Université) et Christophe Nicolas (ligne PLEIADES, SOLEIL), portant sur la chimie de haute énergie déclenchée par des photons X-mous, Aashini Rajpal essaie notamment de comprendre le rôle joué par les molécules doublement ionisées, pouvant se dissocier et engendrer d’autres espèces chimiques hautement réactives. D’après ce qui est connu dans le cas des ions lourds, le radical superoxyde (HO2°), toxique, pourrait ainsi provenir en partie d’une des chaînes de réaction initiées par la dissociation de molécules d'eau doublement ionisées (H2O2+).
Afin de quantifier la production du radical HO2°, des mesures ont été réalisées sur la ligne de lumière METROLOGIE. Elles ont porté sur une solution d’eau + WST-8, molécule « capteur » : lorsqu’elle réagit avec HO2°, elle absorbe alors le rayonnement ultraviolet.
Quant aux rayons X fournis sur METROLOGIE, ils ont servi non pas à analyser la solution, mais à l’irradier avant analyse. L’un des éléments clefs de ces études d’irradiation est la très grande pureté spectrale des rayons X de la ligne : elle permet (par un système de filtre optique ajustable, dit passe bas) de bien sélectionner uniquement la longueur d’onde du rayonnement irradiant désiré -d’une énergie de 1620 eV dans ce cas.
Le montage expérimental IRAD mis en place sur la ligne (cf figure 1) comporte une fenêtre de nitrure de silicium permettant d’extraire les rayons X mous fournis par SOLEIL et de les utiliser à la pression atmosphérique. Un autre élément clef est une cellule microfluidique spécialement développée pour l’irradiation de solutions par Corinne Chevallard (CEA/NIMBE), Lucie Huart (étudiante en thèse CEA/SOLEIL/IMPMC du projet ANR HighEneCh) et Stéphane Lefrançois (SOLEIL). Dans cette cellule, placée devant la fenêtre traversée par les rayons X, circule la solution à irradier (eau + faible concentration de WST-8), à des débits atteignant 1µL/min. En sortie de la cellule, le produit de réaction entre WST8 et les radicaux HO2° créés lors de l’irradiation de l’eau est directement détecté par spectroscopie d’absorption UV.
Figure 1 : schéma du montage expérimental mis en place sur METROLOGIE
Grâce à une correction en temps réel de la ligne de base des spectres UV, une sensibilité allant jusqu’à une concentration de 10-7 mol.L-1 a été atteinte. De plus, la cellule microfluidique permet une parfaite maîtrise des conditions d’irradiation, et l’utilisation de quantités réduites de solution. Le rendement de production du radical HO2° en fonction de l’énergie déposée dans l’eau liquide par les rayons X pourra directement être utilisé dans les modèles physico-chimiques simulant l’irradiation de l’eau (industrie nucléaire, radiothérapie, etc.).
C’est en présentant ces études dans le cadre de la conférence internationale organisée par le centre interdisciplinaire pour les thérapies du cancer basées sur les nanotechnologies et les radiations (INanoTheRad*) de l’Université Paris-Saclay, qu’Aashini Rajpal a reçu l’un des deux prix pour la meilleure contribution orale jeune chercheur.
Aashini Rajpal reçoit son Prix, remis par Sandrine Lacombe, Professeur de l’Université Paris Saclay et coordinatrice de INanoTheRad, l’un des 13 objets interdisciplinaires de l’Université Paris Saclay.
* Le projet interdisciplinaire INanoTheRad rassemble un large réseau de chercheurs, enseignants-chercheurs, et cliniciens d'UPSaclay qui mettent en commun leurs expertises dans le but de faire progresser les pratiques et outils et de proposer de nouvelles solutions cliniques basées sur l’utilisation de sources innovantes d’irradiation, de médicaments et nanoparticules novateurs visant à augmenter l’effet stérilisant des rayons à la tumeur, combattre la radiorésistance et personnaliser les traitements par l’intégration notamment de solutions d’intelligence artificielle dans le parcours de soin.