Complémentarité du TOF-SIMS et du MALDI-TOF pour l'étude de l'hypoxie dans un modèle in vitro et in vivo

par Julie Raujol

Thèse de doctorat en Pathologie humaine

Sous la direction de Daniel Lafitte et de Yves de Puydt.

Soutenue le 14-12-2016

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille) , en partenariat avec Société Biophy research (entreprise) .

Le président du jury était Benjamin Guillet.

Le jury était composé de Daniel Lafitte, Yves de Puydt, Benjamin Guillet, Christine Enjalbal.

Les rapporteurs étaient David Touboul, Charles Pineau.


  • Résumé

    L’oxygénation d’un tissu ou d’une cellule résulte d’un équilibre entre la disponibilité en oxygène et sa consommation. Un arrêt de la circulation ou des variations de la pression partielle en oxygène sont responsables d’une réduction de l’apport en oxygène induisant une réponse adaptative.L’objectif de ce travail a été de caractériser l’hypoxie de l’échelle cellulaire à tissulaire par la complémentarité de deux techniques d’imagerie par spectrométrie de masse (ISM) : La spectrométrie de masse à ionisation secondaire (SIMS) et l’ionisation/désorption par laser assistée par matrice (MALDI). L’ISM fournit la détection, l’identification et la distribution d’une variété d’espèces moléculaires endogènes et exogènes directement sur tissu sans marquage. Afin de caractériser l’hypoxie, un modèle in vitro de culture cellulaire en trois dimensions (sphéroïde) et un modèle in vivo d’accident vasculaire cérébral ont été utilisés.L’imagerie TOF-SIMS nous a permis de voir que la disponibilité réduite de l’oxygène au centre des sphéroides induit de profonds changements métaboliques. L’imagerie MALDI-TOF, quant à elle, a permis de visualiser la pharmacocinétique de différents traitements dans des sphéroides traités.Concernant l’étude sur l’accident vasculaire cérébral, l’imagerie SIMS et MALDI nous ont fourni une signature moléculaire de l’hypoxie tissulaire, apportant de nouvelles connaissances sur les changements physiopathologiques induits par la lésion tissulaire.La complémentarité de ces deux techniques d’imagerie permet donc une réelle synergie pour l’étude de l’hypoxie dans différents modèles.

  • Titre traduit

    Complementarity of TOF-SIMS and MALDI-TOF imaging to study hypoxia in vitro and in vivo models


  • Résumé

    Tissue or cells oxygenation results from a balance between oxygen availability and consumption. This availability is determined by the amount of oxygen carried by the blood irrigating the tissue and its diffusion capacity through the cell membranes. The interruption of blood flow or variations in the oxygen partial pressure are responsible for a reduction of oxygen intake that induces an adaptive response.The aim of my work is to characterize the hypoxia from cellular to tissue-level via the complementarity of two mass spectrometry imaging (MSI) methods: the Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) and Matrix-Assisted Laser Desorption and Ionization (MALDI). MSI has the potential to provide detection, identification and distribution of a variety of different endogenous and exogenous molecular species directly from the tissue without labelling. Here we combine them to characterize hypoxia in vitro on a 3D cell culture system (spheroid) and in vivo using ischemic rat model.We have shown via TOF-SIMS imaging that reduced availability of oxygen to the center of spheroids induces profound metabolic changes. MALDI-TOF imaging helped to visualize the pharmacokinetics of different treatments in treated spheroids.Concerning the ischemic stroke, MSI provides a molecular signature of hypoxia in tissue, which could bring new insights into the pathological changes induced by the tissue injury.The complementarity of these two imaging techniques allows real synergy for the study of hypoxia in different models.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2016 par Aix-Marseille Université [diffusion/distribution] à Marseille

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Informations

  • Sous le titre : Complémentarité du TOF-SIMS et du MALDI-TOF pour l'étude de l'hypoxie dans un modèle in vitro et in vivo
  • Détails : 1 vol. ( 171f.)
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