Thèse Nouveaux Agents de Contraste Hydrosoluble à Base de Triarylcarbénium pour l'Imagerie à Deux Photons H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Rennes École doctorale : École doctorale Science de la Matière, des Molécules et Matériaux Laboratoire de recherche : INSTITUT DES SCIENCES CHIMIQUES DE RENNES Direction de la thèse : Franck CAMEREL ORCID 0000-0003-3380-709X Date limite de candidature : 2026-05-31T00:00:00
Ce projet de thèse vise à identifier de nouveaux chromophores moléculaires plus efficaces pour des applications photothermiques, ainsi que de nouveaux agents de contraste pour l'imagerie photoacoustique. Dans ce but, nous envisageons de synthétiser et d'étudier une bibliothèque de dérivés de triarylcarbénium, absorbeurs à 2 photons, stabilisés par des groupes donneurs périphériques. Ces composés multipolaires devraient présenter des sections efficaces d'absorption à deux photons (2PA) élevées et, grâce à leur absence de luminescence posséder toutes les caractéristiques requises pour des agents photothermiques performants.

Après synthèse et caractérisation complète, nous évaluerons leurs propriétés optiques linéaires et non linéaires, ainsi que leur comportement photothermique et photoacoustique induit par absorption à 1 et 2 photons. En exploitant leurs capacités d'absorption à deux photons dans le proche infrarouge (NIR), nous espérons non seulement atteindre une photoexcitation plus profonde dans les tissus biologiques par rapport à l'excitation conventionnelle à un seul photon, mais aussi obtenir un contrôle spatial bien plus fin du volume excité. Cela représenterait une avancée majeure par rapport aux techniques actuelles basées sur l'absorption à un seul photon pour des applications similaires.

Cette thèse sera réalisée en cotutelle entre l'Université de Rennes et Australian National University (ANU), avec un financement acquis (LUMOMAT/ANU). Elle sera encadrée par Franck Camerel (DR, CNRS), à l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes, expert en photothermie, et par Mark Humphrey (Professeur à l'ANU), spécialiste d'optique non linéaire. La synthèse des dérivés triarylcarbénium sera co-supervisée par Frédéric Paul (DR, CNRS) à l'ISCR, expert en conception moléculaire pour l'absorption à deux photons.

Le(La) doctorant(e) sera responsable de la synthèse et de la caractérisation des agents de contraste, de l'étude de leurs propriétés d'absorption à un et deux photons, ainsi que de l'évaluation de leurs propriétés photothermiques et photoacoustiques à un et deux photons dans différents milieux, y compris biologiques. Ces travaux, menés au sein d'un consortium pluridisciplinaire, permettront au(à la) doctorant(e) d'acquérir des compétences complémentaires sur diverses techniques de pointe et de découvrir des environnements et des pratiques de travail variés.

Ce projet de thèse, tout en permettant au(à la) candidat(e) d'obtenir un double diplôme de doctorat - australien (ANU) et français (Université de Rennes) - lui offrira également l'opportunité de se familiariser avec la culture australienne et de parfaire sa maîtrise de l'anglais.

L'objectif de ce projet est de développer des dérivés de triarylcarbénium présentant de fortes propriétés d'absorption à deux photons et dépourvus de luminescence, afin d'obtenir des agents de contraste photothermiques et photoacoustiques efficaces sous irradiation dans le proche infrarouge. Pour ce faire, différentes stratégies de fonctionnalisation autour du coeur carbocationique triarylcarbénium seront envisagées : d'une part, l'augmentation des propriétés d'absorption à deux photons par l'introduction d'antennes organiques et/ou de complexes organométalliques ; d'autre part, l'amélioration de la solubilité, en particulier en milieu aqueux, en vue d'applications médicales.

Le projet débutera par la conception d'assemblages organiques et organométalliques octupolaires centrés sur un motif triarylcarbénium, connu pour ses bonnes propriétés d'absorption biphotonique et son caractère non émissif (photothermique). Une fois ces molécules isolées, leurs propriétés photothermiques et photoacoustiques seront d'abord évaluées par absorption monophotonique à Rennes, puis les complexes les plus prometteurs feront l'objet d'études approfondies par absorption laser biphotonique en Australie.

Grâce à d'autres collaborations, ce projet pourra ensuite être étendu à des études en milieux biologiques, ces nouvelles molécules excitables à deux photons présentant un fort potentiel pour des applications en traitement anticancéreux, en imagerie moléculaire, ainsi qu'en théranostique.