La microspectroscopie CARS appliquée au suivi de l'activation d'un récepteur associé à la cancérogenèse

par Tiffany Guerenne-Del Ben

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Jean-Michel Petit et de Vincent Sol.

Soutenue le 20-12-2019

à Limoges , dans le cadre de École doctorale Sciences Biologiques et Santé (Limoges) , en partenariat avec PEIRENE (laboratoire) .

Le président du jury était Ludovic Duponchel.

Le jury était composé de Philippe Leproux.

Les rapporteurs étaient Laurent Morel, Olivier Piot.


  • Résumé

    Parmi les technologies d’analyses d’échantillons biologiques sans marquage préalable, la microspectroscopie vibrationnelle est en plein essor. Grâce à la vibration des liaisons entre atomes, elle permet de localiser dans la cellule des biomolécules (protéines, acides nucléiques, lipides) associées à des organites. Mon étude a consisté à utiliser la microspectroscopie CARS (Coherent Anti-Stockes Raman Spectroscopy) pour l’analyse de cellules dans la zone CH du spectre Raman, zone fortement résolue (< 1 cm-1) et restreinte (2500-3000 cm-1). Les vibrations correspondant aux liaisons CH2 et CH3 sont majoritairement associées respectivement aux lipides et aux protéines. À partir de cultures synchrones, j’ai pu mettre en évidence des différences permettant de distinguer des cellules en interphase de cellules en mitose, et pour cette dernière phase ses cinq sous-phases grâce à l’évolution de l’hétérochromatine voire celle du réticulum endoplasmique. J’ai également suivi dans des cellules en interphase les changements du métabolisme lipidique dûs à l’activation du récepteur TrkB, souvent présent dans les cellules tumorales. Après avoir créé des clones de cellules HEK exprimant TrkB, j’ai observé l’apparition de gouttelettes lipidiques dans les cellules suite à son activation. Ce même type de gouttelettes est présent dans trois lignées cellulaires de trois stades du cancer colorectal, et j’ai établi un lien direct entre l’activation de TrkB et la présence de gouttelettes lipidiques. Ainsi, la microspectroscopie CARS permet par analyse dans la zone CH de suivre la biogenèse des gouttelettes lipidiques. Cette méthode d’analyse pourrait être exploitée pour la recherche sans marquage préalable de cellules cancéreuses dans un tissu, faisant de la microspectroscopie CARS un outil de diagnostic.

  • Titre traduit

    CARS microspectroscopy applied to monitoring the receptor activation associated with the carcinogenesis


  • Résumé

    Vibrational microspectroscopy is a rapidly emerging label-free technique that allows the probing of live cell. Thanks to the vibration of the chemical bonds, it makes it possible to locate in the cell biomolecules (proteins, nucleic acids, lipids) associated with organelles. My study consisted in using Coherent Anti-Storage Raman Spectroscopy (CARS) microspectroscopy in the CH zone of the Raman spectrum, a highly resolved (<1 cm-1) and restricted interval (2500-3000 cm-1). Vibrations corresponding to the CH2 and CH3 chemical groups are mainly associated with lipids and proteins, respectively. Using synchronous cultures, I have been able to highlight differences between cells in interphase and cells in mitosis and, more interestingly, the five sub-phases of mitosis, thanks to the evolutions of heterochromatin and endoplasmic reticulum as wel. I also tracked, in cells in interphase, the changes in lipid metabolism following activation of the TrkB receptor, often expressed in tumor cells. Specific lipid droplets showed up in HEK cell expressing TrkB activated. This same type of droplets has been observed in three cell lines derived from three stages of colorectal cancer. I have established a direct link between TrkB activation and the presence of these lipid droplets. Thus, CARS microspectroscopy makes it possible to follow the biogenesis of lipid droplets by analysis in the CH zone. This method could be exploited to find out, without prior labeling, cancer cells in a tissue, making CARS microspectroscopy a useful diagnostic tool.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 20-12-2021

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