– MASDA-EYE

L?imagerie par spectrométrie de masse (ISM) est une technologie émergente qui permet d?accéder avec une grande sensibilité et un haut débit à la complexité moléculaire du tissu sain ou malade. Comparée à l?immunocytochimie classique, souvent limitée par la spécificité des anticorps et le nombre d?antigènes différents qu?il est possible de détecter simultanément, l?ISM fournit la masse de centaines de biomolécules et de métabolites en une seule fois, sans nécessiter de connaissance a priori sur la cible recherchée. l?ISM est devenue ces dernières années une technologie majeure pour de nombreuses applications biologiques et cliniques, dont la découverte de biomarqueurs présentant une distribution spatiale d?intérêt dans les maladies neurodégénératives ou les dystrophies musculaires, l?étude de la biodistribution des médicaments et de leurs métabolites, la microbiologie et la classification de biopsies tumorales. La désorption laser assistée par matrice (MALDI) et le bombardement par des ions rapides (SIMS) sont deux techniques majeures permettant la désorption et l?ionisation des molécules avant leur analyse par temps de vol (TOF). Les images obtenues par ces technologies sont complémentaires, aussi bien du point de vue de la gamme de masse et donc de la classe des biomolécules analysées (peptides/protéines, métabolites, lipides) que de la résolution spatiale (de 50 jusqu?à 0.4 µm). Alors que les approches MALDI-TOF et TOF-SIMS ont été majoritairement utilisées séparément pour l?ISM jusqu?ici, notre projet vise à tirer parti de leur complémentarité pour utiliser les deux technologies en parallèle, avec les appareils respectifs les plus performants, et fusionner les données. En plus du défi technologique qu?il représente, l?objectif de combiner les deux modalités d?imagerie est fortement conditionné par le développement d?algorithmes performants et de modules logiciels associés pour l'acquisition des données (les images ont une taille de plusieurs Go et des formats spécifiques selon les instruments), leur traitement (soustraction du bruit de fond, calibration en masse) et leur interprétation (clustering hiérarchique, séparation de sources en aveugle sous contrainte de positivité). En particulier, la conception d'outils bioinformatiques innovants pour l'identification de marqueurs est essentielle pour l'ISM : d'une part, l'identification des protéines est aujourd'hui limitée en raison de la complexité des mélanges de signaux et d'autre part, les bases de données massiques des lipides et des métabolites commencent seulement à faire leur apparition. Comme preuve de principe, nous validerons cette approche dans le contexte biomédical de l'ophtalmologie. Le glaucome est une maladie oculaire grave conduisant à la perte de la vision et nécessitant un traitement à vie. Durant les 15 dernières années, de nombreuses études ont montré la toxicité de conservateurs tels que le chlorure de benzalkonium (BAC) contenu dans les collyres anti-glaucome. L'objectif biologique du projet est d'étudier la distribution spatiale du BAC et de caractériser les conséquences physio-pathologiques de sa toxicité (apoptose, stress oxydant, processus inflammatoire) chez le lapin puis chez l'homme. Notre approche pour combiner les modalités d?imagerie MALDI-TOF et TOF-SIMS grâce à des modules logiciels optimisés, et sa validation à l?étude de la pharmaco-toxicologie oculaire ouvre la voie vers l?"histolomique", i.e. l'histologie moléculaire à haut débit intégrant plusieurs modalités d'imagerie complémentaires.