Thèse Etudes Rmn de l'Encapsulation de Molécules Thérapeutiques dans des Nanoliposomes H/F - Université Grenoble Alpes

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : CSV- Chimie et Sciences du Vivant
Laboratoire de recherche : IAB : Institute for Advanced Biosciences (UGA / Inserm U1209 / CNRS UMR 5309)
Direction de la thèse : Bénédicte ELENA-HERRMANN ORCID 0000000202301590
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-09T23:59:59

Le développement de systèmes de délivrance ciblée de médicaments pour la thérapie du cancer est essentiel pour renforcer l'efficacité des traitements et minimiser les dommages aux tissus sains. Pour répondre à ce besoin, nous développons de nouvelles nanoparticules lipidiques conçues pour contrôler la libération des agents chimiothérapeutiques dans les tissus cancéreux à l'aide de la lumière et de la radiothérapie. Cependant, la quantification du chargement et de la libération des médicaments dans ces liposomes pose d'importants défis analytiques.
Ce projet de thèse vise à développer des approches innovantes en spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN), à la fois en solution et en utilisant la rotation à l'angle magique à haute résolution (HR-MAS), afin de quantifier les médicaments de petite taille à l'intérieur des liposomes et d'élucider leurs cinétiques de libération. Nous affinerons et combinerons des schémas expérimentaux avancés de RMN pour détecter sélectivement les médicaments dans des environnements moléculaires distincts (libres vs encapsulés), en exploitant leurs propriétés uniques de relaxation et de diffusion. Un objectif clé sera ensuite d'établir une plateforme expérimentale intégrée qui associe une irradiation lumineuse in situ à la spectroscopie RMN in operando, permettant un suivi en temps réel des cinétiques de libération des médicaments et des mécanismes moléculaires associés.
Le projet se concentrera sur des agents chimiothérapeutiques pertinents pour le cancer du pancréas, notamment la gemcitabine, l'irinotécan et l'oxaliplatine, et impliquera des stratégies de pointe pour contrôler leur libération à l'aide de la lumière et des rayons X. Selon le profil du candidat et l'avancement du projet, l'efficacité des nanoliposomes sera en outre évaluée à l'aide d'organoïdes de cancer du pancréas, la RMN étant employée pour quantifier l'absorption des médicaments et élucider les mécanismes de traitement.
Étant donné que les nanoparticules lipidiques devraient entrer dans la formulation de 30 % de tous les nouveaux médicaments d'ici 2030, les résultats de ce projet auront un impact significatif tant en spectroscopie RMN appliquée que pour l'avancement de la nanomédecine en cancérologie.

The development of efficient drug delivery systems for cancer therapy is essential to enhance the overall effectiveness of treatment,while minimizing damage to healthy tissues. We therefore develop new lipid nanoparticles for controlling the release of chemotherapeutics in cancer tissues under the control of light and radiotherapy. However, the quantification of drug loading and drug release by these methods remains a significant challenge.
NMR investigations will be applied to chemotherapeutic compounds that are relevant to the treatment of pancreatic cancer, such asgemcitabine, irinotecan and oxaliplatin. State-of-the-art approaches to control their release with light and X-rays will be explored. When successful, and depending on the profile of the candidate, the efficacy of the nanoliposomes will be evaluated using pancreatic cancer organoids. NMR will be used to quantify drug uptake, and elucidate the mechanistic treatment effect.
By 2030, lipid nanoparticles are expected to account for 30% of all new drugs. Therefore, if successful, the outcomes of this project will have a significant impact on both applied NMR spectroscopy and the advancement of (cancer) nanomedicine.

The proposed thesis aims to develop innovative approaches that use NMR spectroscopy, in solution and using high-resolution magicangle spinning (HR-MAS), to quantify small molecular drugs inside the liposomes and to evaluate the kinetics of their release. We will combine and further develop state-of-the-art NMR schemes for the selective monitoring of the drugs in the different molecular environments that modulate their relaxation and diffusion properties. A key objective will then be to establish an integrated experimental platform that merges in-situ light irradiation with in operando NMR spectroscopy, enabling real-time tracking of drug release kinetics and mechanistic insights.

Methods and resources:
- Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR), solution and HR-MAS
- Liposome synthesis and drug loading techniques, including microfluidics.
- Nanoparticle characterization by dynamic light scattering and cryo-electron microscopy
- Radiotherapy and photodynamic therapy on suspended nanoparticle dispersions
- Efficacy assessment on organoid models of cancer by NMR and high-content widefocal microscopy

Un Master 2 (ou équivalent) en chimie physique, chimie analytique, biochimie, nanosciences ou dans un domaine connexe est requis. Les candidats issus des sciences pharmaceutiques ou de la chimie des matériaux sont également encouragés à postuler. Une expérience préalable en spectroscopie RMN est fortement appréciée, bien qu'elle ne soit pas obligatoire.