En 1903, les Curie partagent le Prix Nobel de physique avec Henri Becquerel. Pierre Curie est alors nommé professeur à la Faculté des Sciences. Ils peuvent enfin quitter le hangar de l'École de Physique et de Chimie Industrielles de Paris pour leur nouveau laboratoire où Marie Curie est nommée chef de travaux. À la mort de Pierre Curie en 1906, Marie Curie est chargée de cours, puis professeur ; elle est la première femme à enseigner à la Sorbonne.

Son souhait est alors de mettre en place un grand laboratoire pour l'étude de la radioactivité et de ses applications tant en physique et chimie, qu'en biologie et en médecine. Ce sera l'Institut du radium créé en 1909. Il comprend deux sections : le laboratoire Curie, dirigé par Marie Curie et entièrement consacré aux recherches en physique et chimie, et le laboratoire Pasteur sous la direction du Dr Claudius Regaud, dédié à l'étude des effets biologiques et médicaux de la radioactivité. En 1911, Marie Curie reçoit un second Prix Nobel, celui de chimie. La Première Guerre mondiale éclate au moment même où l'Institut du radium s'achève. Il servira à cette époque à Marie Curie qui dispense des cours à des infirmières en radiologie, les premiers du genre. Dès la fin de la guerre, les deux directeurs, Marie Curie et Claudius Regaud, proposent un projet de développement global pour leur institut où recherche et application thérapeutique vont de pair. Claudius Regaud oriente son laboratoire vers le traitement des cancers par les rayonnements, disposant de l'aide scientifique et technique du laboratoire de Marie Curie. Son objectif est alors d'élaborer une « thérapeutique scientifique du cancer », fondée sur l'articulation de la recherche fondamentale, recherche appliquée et clinique. Dès 1919, le Dr Regaud dispose de deux lieux d'hospitalisation.

La Fondation Curie

La lutte de Marie Curie et de Claudius Regaud pour obtenir des moyens supplémentaires débouche sur la création de la Fondation Curie en 1920, grâce à une donation du docteur Henri de Rothschild. La Fondation Curie est reconnue d'utilité publique l'année suivante : son but est de financer les activités de l'Institut du radium et de contribuer au développement de sa composante thérapeutique.
La construction d'un dispensaire, rue d'Ulm, à deux pas du Panthéon, est une de ses premières réalisations. Il ouvre ses portes en novembre 1922. Le Docteur Claudius Regaud et son équipe y mettent au point des traitements innovants, associant chirurgie et radiothérapie dans le traitement des cancers. La Fondation Curie est alors un modèle pour les centres anti-cancéreux du monde entier. Parallèlement, l'effort de recherche reste constant. En 1932, une importante donation anonyme permet la construction de nouveaux laboratoires de biologie, derrière le dispensaire.
Simultanément, le laboratoire Curie continue à occuper une place importante dans le domaine de la recherche en physique et chimie. En 1934, peu de temps avant la mort de Marie Curie, sa fille, Irène et son gendre, Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. En 1935, le Prix Nobel de chimie couronne cette découverte. A la même période , l'afflux de malades à la Fondation Curie est tel qu'un hôpital paraît indispensable. Il verra le jour grâce à des dons importants et à une subvention de l'Etat. Ce sera l'hôpital Curie, avec ses deux bâtiments inaugurés à vingt ans d'intervalle, l'un en 1936 et l'autre en 1956. En 1965, la Fondation Curie se dote d'une policlinique de huit étages installée sur l'emplacement du dispensaire. La même année, les laboratoires de l'Institut ouvrent sur le campus d'Orsay, devenus laboratoires Raymond-Latarget en 1992.

L'Institut du Radium et la Fondation Curie fusionnent en 1970 pour former l'Institut Curie à triple vocation : recherche, enseignement et traitement du cancer. En 1991, l'hôpital Claudius-Regaud ouvre ses portes, rue d'Ulm. En 1995 les laboratoires Constant-Burg sont inaugurés et abritent le pôle de recherche de biologie cellulaire. En 2000, un programme de rénovation débute pour agrandir l'hôpital de la rue d'Ulm. Cinq ans plus tard est initié un plan de rénovation du centre de Protonthérapie (Orsay) qui permettra à terme de doubler le nombre de patients. Au 1er janvier 2010, l'Institut Curie et le centre René Huguenin fusionnent pour répondre aux enjeux de la cancérologie de demain.

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