Plateforme laser moyen infrarouge pour la glycomique – MILPATS

Le développement du domaine de la chimie analytique des glycanes, également appelé glycomique, est considéré comme une priorité scientifique au niveau international en raison de son large éventail d'applications à fort impact, allant des produits pharmaceutiques, des diagnostics médicaux et de la nutrition aux matériaux renouvelables et à l'énergie. Contrairement à l'ADN et à la protéomique, le déploiement de la glycomique est fortement entravé par la structure moléculaire complexe des glycanes et le manque de technologies de séquençage à haut débit. En effet, chaque monomère présente une grande variété d'isomères et plusieurs positions de liaison, ce qui entraîne une augmentation exponentielle de la complexité lorsque des oligomères sont formés. Pour surmonter cet obstacle et permettre l'analyse structurelle des glycanes, une solution prometteuse dont l'ILM a été le pionnier utilise le couplage de la spectroscopie de masse à la spectroscopie vibrationnelle d'ions infrarouges (MS-IR), et plus particulièrement à la dissociation de photons multiples infrarouges (IRMPD). La MS-IR est désormais clairement identifiée comme une voie prometteuse en glycomique, mais elle est encore limitée aujourd'hui par le manque d'efforts dédiés au développement de technologies laser adéquates. Les performances des sources laser disponibles commercialement ont fait l'objet d'un examen approfondi par la communauté IRMPD qui a mis en évidence que ces technologies et performances hétéroclites limitent la rationalisation des mécanismes fondamentaux de l'IRMPD et limitent l'étendue de l'IRMPD pour les applications analytiques.
Le consortium multidisciplinaire MILPATS rassemble un groupe de recherche spécialisé dans le développement de lasers (LCF), un partenaire industriel leader dans le domaine des lasers (Amplitude) et un groupe de recherche spécialisé dans la spectroscopie moléculaire appliquée à l'analyse des glycanes (ILM). Le LCF et l'AMP travailleront au développement d'une source laser de rupture dotée d'un ensemble unique de performances et offrant une agilité unique, avec des niveaux de puissance de plusieurs watts entre 3 300 cm-1 et 3 700 cm-1, une résolution inférieure au cm-1, une durée d'impulsion flexible, une accordabilité complète en quelques secondes et des taux de répétition variables allant jusqu'à 1 MHz. La source laser innovante sera basée sur l'amplification paramétrique optique d'une diode laser CW largement accordable pompée par un laser agile à fibres entières. Les performances optiques obtenues à partir d'un système peu complexe et peu encombrant seront optimisées pour garantir une intégration optimale et améliorer le rendement de la plateforme MS-IR. Par rapport aux technologies précédemment utilisées, l'agilité unique de ses paramètres permettra une meilleure compréhension fondamentale du processus IRMPD et l'optimisation des paramètres laser spécifiques à l'application. L'ILM démontrera les performances de cette plateforme unique à travers l'analyse de trois études de cas à fort impact liées aux glycoprotéines : le séquençage des glycanes, le criblage des glycopeptides et la photofragmentation de glycoprotéines entières. Ces études de cas ont le potentiel de démontrer des solutions à fort impact dans le domaine de la santé, telles que le diagnostic et le contrôle de la qualité des protéines thérapeutiques. Une variété de solutions analytiques pour la protéomique et la glycomique sera débloquée grâce à la performance unique de la plateforme.
Plus généralement, l'IRMPD a un potentiel de transformation dans d'autres domaines de la chimie analytique, tels que la métabolomique, les modifications post-traductionnelles et les études cliniques. Enfin, la technologie laser polyvalente développée dans le cadre du projet offrira de nouvelles possibilités en science, en médecine et dans l'industrie.