– BIOSPIM

1-Contexte scientifique et objectifs du projet : La spectrométrie de masse est à l'heure actuelle un outil incontournable pour la caractérisation des biomolécules, permettant de travailler sur des mélanges complexes, avec une grande sensibilité et une grande rapidité ainsi que d'obtenir des informations structurales. Ainsi, à l'ère de la protéomique et du haut débit la spectrométrie de masse tient un rôle clef dans les stratégies de recherches biologiques. De nouvelles méthodologies permettant d'accroître encore les performances d'analyses sont toujours recherchées. L'analyse directe de tissus et de manière plus étendue l'imagerie par spectrométrie de masse (IMS) constitue une alternative aux techniques habituelles. L'analyse directe des tissus permet de caractériser plusieurs centaines de composés tout en obtenant leur localisation. Par automatisation de la méthode, des images moléculaires de la répartition de ces composés au sein des coupes de tissus peuvent être obtenues. Les applications de cette technologie montrent qu'elle recèle un grand potentiel et en particulier pour l'étude de pathologies. Elle peut être utilisée pour la recherche de biomarqueurs, pour appréhender les mécanismes moléculaires mis en jeu dans ces pathologies ou encore pour suivre des médicaments ou métabolites au sein des tissus. Avec les sources MALDI, des données moléculaires sur une grande famille de composés peuvent être obtenue avec une localisation au niveau cellulaire. Afin d'ajouter une dimension de spécificité à ces recherches, mais également de pouvoir ouvrir le champ d'applications à des familles de molécules qui ne seraient pas accessible naturellement (e.g. oligonucléotides ou protéines présentes à un faible niveau et potentiellement masquées par des protéines majoritaires), un concept d'imagerie spécifique par spectrométrie de masse est proposé. L'imagerie spécifique par détection indirecte des molécules permettra la réalisation d'images moléculaires de plusieurs familles de biomolécules telles les peptides/protéines, les médicaments ou encore les ARNm par spectrométrie de masse MALDI. Ceci permettra d'établir des images de co-localisation entre une protéine et son ARNm correspondant, ou encore entre une protéine cible et un médicament permettant d'augmenter les connaissances pour la compréhension des pathologies, le suivit de patients ou encore leurs traitements. 2-Description du projet, méthodologie : Le projet repose sur le criblage des biomolécules par molécules sondes marquées présentant une affinité avec ces dernières et analysables par spectrométrie de masse MALDI. Pour atteindre cet objectif, des sondes marquées où le marqueur sera libéré dans la source du spectromètre seront développées. La présence de la sonde peut être détectée au travers de la détection dans le spectre de masse du pic caractéristique correspondant au marqueur connu. Différente méthodologies et stratégies se dégagent ainsi du projet dépendamment de la du type de sondes utilisées i.e. la dissociation du marqueur induite par photodissociation sous irradiation par le laser de l'instrument ou la dissociation par fragmentation prompte dans les premiers moments du processus de désorption/ionisation. Plusieurs types de sondes pourront être utilisés. Nous nous focaliserons sur les sondes oligonucléotidiques pour le criblage des ARNm, des sondes anticorps pour les protéines et des sondes aptamères pour les protéines et les médicaments. Ainsi, suivant le type de sonde utilisée, la méthodologie employée sera soit l'Hybridation In Situ, soit l'immunocytochimie. Ainsi, pour chaque type de sonde et chaque technique de spectrométrie de masse, une stratégie et une approche seront proposées, sachant que ces différentes approches peuvent être menées en parallèle. 3-Résultats attendus : Ce projet devrait permettre d'ouvrir, l'IMS en particulier, plus généralement la spectrométrie de masse, à un champ d'investigation nouveau i.e. le diagnostique clinique. L'IMS spécifique permet de cibler sans ambiguïté un composé d'intérêt bien identifié. En combinant la force de l'IMS classique avec celle de l'IMS spécifique il deviendrait possible d'aller de l'étape de découverte d'un biomarqueur à sa validation en réalisant son suivit avec une grande sensibilité à différents stades de la pathologie ou au cours de traitements. Nous présentons ici la validation de ce nouveau concept aux travers les résultats préliminaires obtenus en collaboration avec l'équipe 2, sur des travaux de recherche de biomarqueurs précoces du cancer de l'ovaire. Les études réalisées par analyse in situ des tissus provenant des biopsies de patientes stade III ou IV du cancer de l'ovaire et comparées à celles des tissus de patiente atteintes de pathologies bénignes ont permis d'établir une liste de 8 biomarqueurs potentiels. Le biomarqueur de plus grande prévalence a été identifié et est en cours de validation par IMS spécifique, Western blot et immunocytochimie.