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Soutenance de thèse - Loann Pommarel

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Vendredi 13 janvier 2017, Loann Pommarel, doctorant au LOA, a soutenu sa thèse intitulée : Transport et contrôle de faisceaux de protons accélérés par laser pour une application à la radiobiologie.

 

Résumé :

L’accélération de particules par interaction laser-plasma est une alternative prometteuse aux accélérateurs conventionnels qui permettrait de rendre plus compactes les machines du futur dédiées à la protonthérapie. Des champs électriques extrêmes de l’ordre du TV/m sont créés en focalisant une impulsion laser ultra-intense sur une cible solide mince de quelques micromètres d’épaisseur, ce qui produit un faisceau de particules de haute énergie. Ce dernier contient des protons ayant une énergie allant jusqu’à la dizaine de mégaélectronvolts, et est caractérisé par une forte divergence angulaire et un spectre en énergie très étendu.

Le but de cette thèse est de caractériser parfaitement un accélérateur laser-plasma afin de produire un faisceau de protons stable, satisfaisant les critères d'énergie, de charge et d'homogénéité de surface requis pour son utilisation en radiobiologie. La conception, la réalisation et l'implémentation d’un système magnétique, constitué d'aimants permanents quadripolaires ont été optimisés au préalable avec des simulations numériques. Ce système permet d’obtenir un faisceau de protons ayant un spectre en énergie qui à été mise en forme, et dont le profil est uniforme sur une surface de taille adaptée aux échantillons biologiques.

Une dosimétrie absolue et en ligne a également été établie, permettant le contrôle de la dose délivrée en sortie. Pour cela, une chambre d'ionisation à transmission, précédemment calibrée sur un accélérateur à usage médical de type cyclotron, a été mise en place sur le trajet du faisceau de protons. Des simulations Monte Carlo ont ensuite permis de calculer la dose déposée dans les échantillons. Ce système compact autorise maintenant de définir un protocole expérimental rigoureux pour la poursuite d’expériences in vitro de radiobiologie. De premières irradiations de cellules cancéreuses ont été ainsi réalisées in vitro, ouvrant la voie à l’exploration des effets de rayonnements ionisants pulsés à haut débit de dose sur les cellules vivantes.

 

Composition du jury :

Pr. Dimitri BATANI

Université de Bordeaux 1

Rapporteur

Pr. Marco BORGHESI

Queen’s University of Belfast

Rapporteur

Dr Tiberio CECCOTTI

CEA Saclay

Examinateur

M. Régis FERRAND

Institut Universitaire du Cancer de Toulouse

Examinateur

Dr. Alessandro FLACCO

ENSTA ParisTech, Palaiseau

Co-encadrant

Pr. Victor MALKA

École polytechnique, Palaiseau

Encadrant