CE29 - Chimie analytique, chimie théorique et modélisation

Mélanges d'isotopologues pour la Spectrométrie de Masse Quantitative: Application à la métabolomique – IS-QMS

Résumé de soumission

La métabolomique vise à définir la composition complète des molécules de faible poids moléculaire dans les échantillons biologiques. Elle offre un potentiel énorme pour l'identification de biomarqueurs permettant de suivre l'évolution d'un individu, détecter une pathologie le plus tôt possible ou encore suivre la réponse à un traitement. Aujourd'hui, la métabolomique non ciblée basée sur la spectrométrie de masse à haute résolution couplée à la chromatographie liquide (LC-HRMS) reste semi-quantitative, les résultats étant généralement exprimés sous forme d'intensités ou de surfaces de pics pour des centaines, voire des milliers de signaux. Malheureusement, le grand nombre d'espèces co-éluées dans les extraits biologiques complexes peut affecter la fiabilité de cette approche.
Pour obtenir des données plus robustes et idéalement interopérables, les mesures quantitatives par MS impliquent l'utilisation d'étalons internes marqués aux isotopes stables (SIL-IS) ajoutés à chaque échantillon en association avec au moins une courbe de calibration externe. Une séquence analytique typique comprend des injections d'échantillons pour la cohorte elle-même, des injections pour les gammes de calibration et les contrôles qualité représentant jusqu'à 20 % du temps total d'analyse. En outre, la pratique d'une telle approche est limitée à l'analyse de quelques dizaines de métabolites en raison du coût des SIL-IS et de la lourdeur des mesures quantitatives nécessitant la mise en place de gammes externes pour chaque métabolite à quantifier.
Pour permettre la production de données robustes et interopérables appliquée à une couverture étendue du métabolome, le projet IS-QMS propose de développer une approche de calibration interne multipoint basée sur l'utilisation de différentes versions marquées aux isotopes stables (isotopologues) de chaque métabolite à quantifier. La stratégie analytique innovante est basée sur l'utilisation d'au moins trois isotopologues par métabolite, chaque isotopologue étant utilisé comme calibrant pour la construction de gammes directement dans l'échantillon.
Pour atteindre cet objectif, nous proposons de développer des outils chimiques originaux qui sont: (1) des métabolites marqués pour la quantification dans les approches globales et (2) des « tags » marqués pour l'exploration quantitative de sous-métabolomes.
Sur la base de nos résultats préliminaires, notre objectif est de produire une bibliothèque de mélanges d'isotopologues (IsoMixes), en utilisant une réaction d'échange hydrogène/deutérium (HDX) simple, en une étape, catalysée par un métal, et effectuée sur le métabolite cible. Il a été démontré que des mélanges d'isotopologues du même métabolite peuvent être obtenus en modulant les conditions de réaction appliquées. La même stratégie de marquage sera appliquée pour incorporer des atomes de deutérium dans les structures chimiques des « tags » optimisés : Tag-IsoMixes.
Une fois produits, ces outils isotopiques (IsoMixes et Tag-IsoMixes) seront utilisés pour des mesures quantitatives d'un large panel de métabolites dans des échantillons biologiques. Les performances de cette nouvelle approche seront comparées aux méthodes de référence actuellement utilisées dans les études métabolomiques dans nos laboratoires.
Ce concept novateur rompt avec l'état de l'art actuel, et les avancées attendues sont multiples: - Limiter l'impact des déviations analytiques, - Améliorer la robustesse de la quantification, - Obtenir des données quantitatives sur des métabolites non encore identifiés, - Raccourcir le temps nécessaire à l'analyse d'un grand nombre d'échantillons, - et contribuer à rendre les données plus facilement échangeables et réutilisables en conformité avec la stratégie « FAIR data ».
Ce projet s'inscrit dans le plan stratégique de l’infrastructure MetaboHUB, dont l'objectif est d'analyser de grandes cohortes médicales d'échantillons de manière harmonisée et interopérable afin de respecter les principes FAIR.

Coordination du projet

Annelaure DAMONT (Institut des sciences du vivant FRÉDÉRIC-JOLIOT)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ICOA Institut de Chimie Organique et Analytique
iBrain IMAGERIE ET CERVEAU
JOLIOT Institut des sciences du vivant FRÉDÉRIC-JOLIOT

Aide de l'ANR 536 691 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2024 - 48 Mois

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