Développement d’'un système d’'exposition aux ondes radiofréquences à haut débit pour l’'évaluation in vitro de potentiels effets induits sur cellules

Avec l’utilisation croissante des ondes radiofréquences (RF) pour de nombreuses applications telles que les télécommunications, la domotique et le spatial, l’impact de ces ondes sur le vivant fait débat. Il convient donc d’évaluer l’effet de ces ondes sur le vivant. Dans le cadre d’études biologiques, plusieurs types d’investigations existent. Au niveau humain, seules des études épidémiologiques peuvent être menées. Des évaluations in vivo sur des modèles animaux sont également possibles. Elles ont l’avantage de permettre de réaliser des expérimentations sur des temps longs et de prendre en compte la complexité réelle du vivant au niveau physiologique. Elles posent néanmoins des problèmes éthiques et sont très coûteuses. Par ailleurs, la transposition des résultats obtenus sur modèles animaux à l’humain n’est pas simple. Les expérimentations in vitro concernent quant à elles des études sur les cellules. Elles sont plus simples à mettre en œuvre, moins coûteuses et ne posent pas de problème éthique. Ces investigations peuvent également permettre d’étudier les mécanismes d’action de l’interaction électromagnétique avec les cellules. Ces deux types d’études sont complémentaires pour pouvoir à la fois statuer sur la potentielle toxicité des ondes et de comprendre les mécanismes mis en jeu. Dans les deux cas, il convient de développer des instruments capables d’appliquer de façon contrôlée et calibrée des ondes RF sur l’élément biologique considéré. De plus, afin de satisfaire au besoin d’analyse statistique liée à l’hétérogénéité du vivant, ces instruments doivent également permettre de répliquer les expérimentations. Dans ces travaux, nous nous sommes donc intéressés à développer une nouvelle instrumentation dédiée à l’application de champs électromagnétiques calibrés sur cellules et à haut débit. Le spectre électromagnétique étant vaste, les travaux de cette thèse se situent dans la gamme de fréquence des 30 MHz à 6 GHz des ondes radiofréquences. Afin d’obtenir une puissance statistique adéquate et de favoriser les post-analyses biologiques nécessaires à l’évaluation d’un potentiel effet sur cellules, le choix a été fait d’utiliser un consommable standard d’analyse biologique à haut débit, à savoir des plaques à puits et d’y associer une plateforme d’exposition RF en champ proche afin de contrôler le champ appliqué. Ainsi, afin de comprendre les développements réalisés, le premier chapitre de cette thèse rappelle quelques éléments de base sur les ondes électromagnétiques et leur interaction avec le vivant. Dans un second temps, différents types de systèmes d’exposition RF de cellules sont explicités. Les différents indicateurs de dosimétrie sont alors donnés afin de comparer les différents systèmes entre eux et de positionner la plateforme d’exposition RF en champ proche et à haut débit présentée dans ce manuscrit. Le deuxième chapitre traite de l’applicateur RF unitaire développé pour cette plateforme et de sa caractérisation en dosimétrie. Ainsi sont présentées plusieurs configurations d’applicateur RF, dits simple et double, spécialement conçu pour s’adapter à des plaques 96 puits, consommable standard des biologistes utilisé pour des études parallélisées. Ce chapitre inclut la méthodologie suivie et le banc de test défini pour mener les caractérisations dosimétriques numériques et expérimentales de cet applicateur réalisées à différentes fréquences.Pour finir, dans l’objectif de créer une instrumentation standardisée pour évaluer les potentiels effets des ondes RF sur cellules, la mise en réseau de l’applicateur RF double est présenté dans le chapitre 3. Le banc de caractérisation en dosimétrie associé a été adapté afin de pouvoir appliquer simultanément différents niveaux de débits d’absorption spécifiques sur de multiples échantillons biologiques. La validation de ce nouvel instrument a ensuite été réalisé sur une lignée de cellules humaines.