
Nos recherches visent à inventer la nouvelle génération de sondes moléculaires qui permettront de voir, comprendre et traiter les maladies.
Nous développons des agents innovants pour l’imagerie moléculaire couvrant la chirurgie assistée par fluorescence, l’imagerie multimodale et la théranostique, avec un intérêt particulier pour les fluorophores émettant dans le proche infrarouge (NIR-I et NIR-II/SWIR) comme les WazaBYs (aza-BODIPY hydrosolubles). Au-delà de la conception de fluorophores, nous développons des plateformes moléculaires multifonctionnelles intégrant, au sein d’une même architecture, l’imagerie optique, l’imagerie radioisotopique, la vectorisation ciblée et des fonctions thérapeutiques.
Nos travaux couvrent l’ensemble de la chaîne de développement, depuis la conception moléculaire, la synthèse organique, la caractérisation photophysique, la bioconjugaison et la radiochimie jusqu’à l’évaluation préclinique, en étroite collaboration avec des biologistes, des cliniciens et des spécialistes de l’imagerie.
En créant des passerelles entre la chimie, les sciences de l’imagerie et la médecine, nous ambitionnons d’accélérer le transfert de ces nouvelles sondes vers des applications cliniques.
1. Sondes fluorescentes moléculaires NIR-II biocompatibles pour la chirurgie assistée par fluorescence (FGS)
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| Description
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Une opération chirurgicale est un acte complexe où il faut être capable de réaliser le soin sans toucher aux organes sains (nerfs, tendons, artères…) afin d’assurer la guérison du patient avec le moins d’effets secondaires possibles. Pendant l’opération, l’ablation d’une tumeur par exemple, il est très complexe de distinguer le tissu malade du tissu sain. Or ne pas enlever toute la tumeur engendre un risque majeur de récidives et prendre des marges de tissu sain trop importante impacte fortement le rétablissement de la personne malade.
La chirurgie assistée par fluorescence permet de rendre fluorescents des tissus choisis, cela peut être les nerfs ou les tendons pour être sûr de ne pas les toucher ou une tumeur pour être certain de l’avoir enlevée intégralement mais en touchant le minimum au tissu sain. Pour y parvenir, il faut développer des fluorophores brillants, hydrosolubles, peu toxiques, stables en milieu biologique, photostables et sélectifs pour les tissus ciblés. Mais le défi le plus complexe est de développer des fluorophores absorbants et émettant dans le proche infrarouge [NIR] (700 - 1800 nm) et si possible dans la deuxième fenêtre du NIR (> 1000 nm), appelé NIR-II. En effet, la limitation principale de la fluorescence est la faible pénétration de la lumière dans les tissus biologiques et seule une émission dans le NIR permet de voir de la fluorescence assez profondément pour pouvoir faire de la chirurgie. Aujourd’hui très peu de fluorophores répondent ne serait-ce qu’en partie à ces critères. Parmi les composés les plus prometteurs, on retrouve les dérivés cyanine comme l’ICG et l’IRDye800CW. Cependant, leur fonctionnalisation est souvent complexe et surtout ils sont très peu photostables limitant leur utilisation en clinique. Notre équipe s’est concentrée sur une autre famille de fluorophores : les aza-BODIPYs, connus pour leur excellente photostabilité (plusieurs heures vs quelques minutes pour les cyanines) et leur versatilité. Cela nous a permis de développer des plateformes fluorescentes hydrosolubles (les premiers aza-BODIPY réellement hydrosolubles) possédant d’excellentes propriétés photophysiques, aucun signe de toxicité in vitro et in vivo et pouvant être associé à un vecteur comme un anticorps pour cibler sélectivement et efficacement différentes tumeurs. Cette nouvelle classe de fluorophores très performants a été nommée WazaBy pour Water-soluble aza-BODIPY. Ce succès a donné naissance en 2026 à la société FLUONIR. |
| Collaboration(s) | Locales : CEISAM : équipes IMF et MIMM, CRCI2NA
Nationale : IAB Grenoble, LIIC EPHE Dijon, ENSLyon, ISCR Rennes, CTM Dijon, ICMUB Dijon, LCE Besançon |
| Financial support | ANR LADY 2025-2029
IUF Junior 2024-2029 |
| Sign. Publications (2 max.) | Dyes and pigments, 2025, 239, 112773 J. Med. Chem., 2024, 67(3), 2188-2201 Bioconjugate Chem. 2020, 31(4), 1088-1092 |
| Personnels impliqués | E. Bodio, A. Tessier, M. Pipelier, J. Pineau |
2. Sondes multimodales moléculaires
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| Description | En quelques années, l'imagerie de fluorescence est passée d'une technique incontournable in vitro à un outil essentiel pour la chirurgie guidée par l'image. Si elle permet aujourd'hui aux chirurgiens de visualiser en temps réel des tissus spécifiques pendant une intervention, sa profondeur de pénétration reste limitée, même avec des fluorophores émettant dans le proche infrarouge (NIR). À elle seule, elle ne permet donc pas de réaliser une imagerie corps entier nécessaire au diagnostic préopératoire ou à la planification d'une intervention chirurgicale.
Pour dépasser cette limitation, la fluorescence est aujourd'hui associée à d'autres modalités d'imagerie complémentaires. La tomographie par émission de positons (TEP/PET) et la tomographie d'émission monophotonique (TEMP/SPECT) permettent une localisation très sensible des lésions à l'échelle de l'organisme avant l'intervention, tandis que l'imagerie photoacoustique offre une visualisation plus profonde des tissus avec une excellente résolution spatiale, juste avant l'acte chirurgical. Plusieurs stratégies permettent de combiner ces différentes modalités. Il est possible d'administrer plusieurs agents de contraste distincts, de greffer simultanément un fluorophore et une sonde radioisotopique sur un même vecteur ou une nanoparticule, ou encore de concevoir une sonde moléculaire unique intégrant directement les deux modalités d'imagerie. C'est cette dernière approche, particulièrement élégante mais aussi la plus ambitieuse sur le plan de la synthèse moléculaire, qui constitue le cœur de nos recherches. Dans un premier temps, nous avons développé une plateforme bimodale basée sur nos fluorophores WazaBy, auxquels sont greffés à la fois un agent chélatant capable de complexer un radioisotope et une fonction permettant leur bioconjugaison à des anticorps, selon des approches de marquage aléatoire ou site-spécifique. Ces systèmes ont démontré d'excellentes performances en imagerie, mais leur synthèse demeure longue et conduit à des sondes de taille relativement importante. Nous avons ensuite imaginé une stratégie radicalement différente : intégrer directement le (radio)métal au cœur même du fluorophore, plutôt que de l'introduire via un chélateur externe. Cette approche réduit considérablement le nombre d'étapes de synthèse, diminue de deux à trois fois la masse moléculaire des sondes obtenues et conduit à des systèmes intelligents, dont les propriétés de fluorescence permettent de suivre directement l'intégrité du complexe métallique. Toute dégradation de la sonde ou libération du (radio)métal peut ainsi être détectée simplement par un suivi optique. Cette stratégie a conduit au développement de la plateforme azaZrDIPY, première génération de sondes intrinsèquement bimodales combinant fluorescence proche infrarouge et imagerie photoacoustique, dont l'efficacité a été démontrée in vivo. Dans cette continuité, plusieurs nouvelles sondes intrinsèquement bimodales associant fluorescence NIR et imagerie TEP sont actuellement en cours de publication et ouvrent la voie à une nouvelle génération d'agents d'imagerie moléculaire plus compacts, plus robustes et plus facilement transférables vers la clinique. |
| Collaboration(s) | Locales : CEISAM : équipes IMF et MIMM, CRCI2NA
Nationale : IAB Grenoble, LIIC EPHE Dijon, ENSLyon, ISCR Rennes, CTM Dijon, ICMUB Dijon, LCE Besançon |
| Financial support | ANR LADY 2025-2029, Région Pays de la Loire 2025-2028, Collège doctorale BPL 2025-2028
IUF Junior 2024-2029 |
| Sign. Publications (2 max.) | J. Med. Chem. 2026, 69(14), 16949–16963. J. Med. Chem. 2026, 69(9), 10647–10659. J. Med. Chem., 2024, 67(3), 2188-2201. |
| Personnels impliqués | E. Bodio, A. Tessier, M. Pipelier, E. Cartaud, J. Pineau |


