L'électropulsation peut être utilisée pour permettre la pénetration, de manière ciblée, de médicaments anti-cancereux à l'interieur de cellules tumorales. Il a été demontré, chez l'homme et chez l'animal, que cette thérapie innovante (appelée électrochimiothérapie [1]) peut être très efficace contre les mélanomes. Le projet européen ESOPE a permis de définir des procédures opérationnelles standard [2], et l'électrochimiothérapie est désormais pratiquée dans plus de 100 hôpitaux dans toute Europe.

Malheureusement, le manque de données quantitatives précises quant à la réponse des cellules, et à fortiori des tissus à l'impulsion électrique, rendent très difficile l'application de cette approche à des tumeurs profondes; même si des tentatives en ce sens existent [3]. Pour surmonter ce problème, une approche pluri-disciplinaire basée à la fois sur la modélisation mathématique et sur l'expérimentation est indispensable.

Nous nous intéressons à la modélisation de l'électropulsation à l'échelle tissulaire. La plupart du temps, la réponse cellulaire à l'électropulsation est modélisée avec une conductivité non linéaire (plus précisement, on considère pour la conductivité une fonction de type sigmoïde dépendant du champ électrique), dont les paramètres doivent être déterminés de manière empirique. Cette modélisation a le défaut de ne prendre en compte que certains aspects statiques du phénomène.

Nous cherchons à mieux comprendre les aspects dynamiques. En nous basant sur des techniques mathématiques d'homogénéisation, et sur un modèle électrique de type "circuit", nous avons pu mettre en évidence la présence de deux dynamiques différentes [4]. Ceci nous a permis de mieux reproduire certains résultats expérimentaux en utilisant un modèle simple de tissu, avec la méthode des éléments finis. En parallèle à ce travail de modélisation, nous sommes en train de concevoir et réaliser des dispositifs microfluidiques, en vue de la réalisation d'expériences d'électropulsation sur des cellules uniques et des agrégats de cellules, que nous utilisons comme modèle de tumeur.

[1] MIR, L. M. (2009). L'électroporation dans le traitement des cancers: l'électrochimiothérapie antitumorale. Bull. Acad. Vet. France 2009, tome 162, n° 4/5.

 [2] MARTY, M., SERSA, G., GARBAY, J. R., GEHL, J., COLLINS, C. G., SNOJ, M., ... & PAVLOVIC, I. (2006). Electrochemotherapy–An easy, highly effective and safe treatment of cutaneous and subcutaneous metastases: Results of ESOPE (European Standard Operating Procedures of Electrochemotherapy) study. European Journal of Cancer Supplements, 4(11), 3-13.

[3] MIKLAVCIC, D., SERSA, G., BRECELJ, E., GEHL, J., SODEN, D., BIANCHI, G., ... & JARM, T. (2012). Electrochemotherapy: technological advancements for efficient electroporation-based treatment of internal tumors. Medical & biological engineering & computing, 50(12), 1213-1225.

[4] VOYER, D., SILVE, A., MIR, M.L., SCORRETTI, R., POIGNARD, C. (2017). Dynamical modeling of electroporation in biological tissues. Submitted to Bioelectrochemistry.