Recherche et validation de biomarqueurs lipidiques du globule rouge par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse. Application au diagnostic et au suivi thérapeutique des anomalies rhéologiques du globule rouge.

par Caroline Chipeaux

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Sylvie Heron.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Lipides, Systèmes analytiques et biologiques (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Dans le cadre d'un projet commun entre l'Institut National de Transfusion Sanguine (INTS) et un centre de neuropédiatrie de l'Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (APHP), nous avons décidé d'explorer le lipidome de l'érythrocyte sanguin ou globule rouge (GR). Ce projet s'inscrit dans la thématique de notre groupe Lipides, Systèmes analytiques et biologiques (Lip(Sys)²), qui est essentiellement axée sur l'analyse des lipides et des substances apparentées. Récemment, il a été montré que certaines manifestations cliniques, notamment neurologiques, de plusieurs maladies métaboliques héréditaires telles que l'anémie falciforme ou drépanocytose, la maladie de Minkowski-Chauffard, la maladie de Gaucher et les maladies de surcharge lysosomale en général, étaient liées à une anomalie du GR. D'après une hypothèse largement admise, le point commun à toutes ces manifestations cliniques serait lié à une anomalie de la déformabilité du GR. La rigidification partielle ou totale du GR serait elle-même liée à une accumulation de métabolites lipidiques causée par un déficit enzymatique. Par exemple, il a été récemment démontré que le déficit en glucocérébrosidase s'accompagnait d'une accumulation de sphingolipides dans le plasma. Parallèlement, des anomalies rhéologiques du GR ont été observées chez des patients atteints de ce même type de déficit. Outre le fait que l'accumulation de sphingolipides dans le sang est maintenant considérée comme un biomarqueur du déficit en glucocérébrosidase, cette découverte a contribué au développement récent de nouveaux traitements enzymatiques, dits de substitution (Enzyme Replacement Therapy ou ERT), où l'on administre des enzymes recombinantes aux patients. Or, de nos jours, le profil lipidique du GR normal reste méconnu et l'effet de l'ERT sur le profil lipidique d'un GR anormal reste à prouver. De toute évidence, l'exploration du lipidome du GR est devenue nécessaire, tant pour la compréhension de la physiopathologie de ce type de maladies que pour le diagnostic et le suivi thérapeutique des anomalies du GR liées à son contenu lipidique. Ceci constitue l'objectif global de notre projet. Dans le cadre de ce projet de thèse, nos objectifs sont les suivants : 1. Développer et valider le dosage par HPLC-MS des sphingolipides impliqués dans les maladies de surcharge lysosomale, dans le plasma et dans le GR. Il faut rappeler qu'à ce jour, ce dosage n'a été décrit que pour déterminer quelques sphingolipides dans le plasma. 2. Préciser, grâce aux outils analytiques ainsi développés, l'impact du déficit en glucocérébrosidase sur le profil lipidique des GR, en particulier sur les biomarqueurs lipidiques déjà répertoriés. 3. Evaluer les effets du traitement enzymatique de substitution sur ce même profil. A plus longue échéance, notre objectif sera d'établir le profil lipidique d'un GR sain. Cette étape sera nécessaire à la recherche de nouveaux biomarqueurs, par comparaison des profils lipidiques de GR provenant de sujets sains et de sujets atteints ou suspectés de porter des déficits enzymatiques.

  • Titre traduit

    Search and validation of new lipid biomarkers in red blood cells by liquid chromatography coupled to mass spectrometry. Application to the diagnosis and therapeutic monitoring of rheological abnormal red blood cell.


  • Résumé

    As part of a joint project between the National Institute of Blood Transfusion (INTS) and a pediatric neurology center of the Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (APHP), we decided to explore the lipidome of blood erythrocyte or red blood cell (GR). This project is part of the thematic of our group Lipids, analytical and biological systems (Lip (Sys) ²), which is mainly focused on the analysis of lipids and related substances. Recently it has been shown that certain clinical manifestations including neurological, several hereditary metabolic diseases such as sickle cell anemia or sickle cell disease Minkowski-Chauffard disease, Gaucher disease and lysosomal diseases in general, were related an abnormality of the GR. According to a widely accepted hypothesis, the common point of all these clinical manifestations would be linked to an abnormality of the deformability of the GR. The partial or complete stiffening of the GR is itself linked to an accumulation of lipid metabolites caused by an enzyme deficiency. For example, it was recently demonstrated that the glucocerebrosidase deficiency is accompanied by an accumulation of sphingolipids in the plasma. Meanwhile, GR rheological abnormalities were observed in patients with the same type of deficit. The accumulation of sphingolipids in blood is now considered as a biomarker of glucocerebrosidase deficiency. This discovery has contributed to the recent development of new enzymatic treatments, called substitution (Enzyme Replacement Therapy or ERT). But nowadays, the GR normal lipid profile remains unknown and the effect of ERT on the lipid profile of an abnormal GR remains unproven. Clearly, the exploration of GR lipidome became necessary both for understanding the pathophysiology of these diseases and for the diagnosis and therapeutic monitoring abnormalities GR related to its lipid content. This is the overall objective of our project. As part of this thesis project, our goals are: 1. Develop and validate the dosage by HPLC-MS of sphingolipids involved in lysosomal diseases, in plasma and in the GR. Note that, to date, this dosage has been described as determining some sphingolipids in plasma. 2. Clarify, through analytical tools, the impact of glucocerebrosidase deficiency on lipid profile of GR, especially on lipid biomarkers already listed. 3. Evaluate the effect of enzyme replacement therapy on the same profile. In the longer term, our objective will be to establish the lipid profile of healthy GR. This will be necessary to search for new biomarkers by comparing lipid profiles of GR between healthy subjects and subjects with enzyme deficiencies.