Apports des évolutions de la spectrométrie de masse pour l’étude statique et dynamique du métabolisme des lipides et des lipoprotéines

par Mikaël Croyal

Thèse de doctorat en Recherche clinique, innovation technologique, santé publique

Sous la direction de Michel Krempf et de Estelle Nobecourt-Dupuy.

Soutenue le 09-06-2017

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé Nantes-Angers , en partenariat avec Université Bretagne Loire (2016-2019) (COMUE) et de Physiopathologie des Adaptations Nutritionnelles (Nantes) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Marie Bard.

Le jury était composé de Franck Boccara, Bruno Le Bizec, Philippe Robert.

Les rapporteurs étaient René Valero, Daniel Tomé.

mots clés

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• Lipides
• Isotopes stables
• Spectrométrie de masse
• Lipoprotéines
• Apolipoprotéines

Résumé

Les lipides s’associent aux apolipoprotéines pour former les lipoprotéines, nécessaires à leur transport au sein de l’organisme. Nombre de leurs perturbations métaboliques exposent à un risque élevé de maladies cardiovasculaires, et l’évolution de la spectrométrie de masse contribue au développement d’outils diagnostiques précoces de ces dérèglements. La découverte de marqueurs prédictifs des pathologies requiert néanmoins la compréhension fine des mécanismes physiologiques sous-jacents. L’analyse des flux métaboliques par l’utilisation de traceurs isotopiques permet l’accès à ces informations. Ces études demeurent cependant complexes et nécessitent le recours à plusieurs techniques d’analyses longues et coûteuses. L’objectif de ce travail a été de développer des approches originales basées sur la spectrométrie de masse afin d’élargir le champ de ces analyses, statiques comme dynamiques, au métabolisme lipidique. En combinant la protéolyse enzymatique et l’analyse ciblée de peptides signatures, nous avons considérablement simplifié et étendu l’étude des apolipoprotéines jusqu’à accéder simultanément à de nombreuses informations physiologiques telles que leurs concentrations, leurs taux de renouvellement et leurs éventuelles modifications polymorphiques. D’autres outils complémentaires, permettant l’étude ciblée ou non des lipides ainsi que la mesure de leurs enrichissements, ont également été développés afin d’accéder de façon efficace et sensible à leur caractérisation. Les limites de ces méthodes ont été explorées avant d’être appliquées à des études de cas concrets, portant sur des dyslipidémies ou l’efficacité de traitements hypolipémiants.

Titre traduit

Recent advances in mass spectrometry-based methodologies for static and kinetic study of lipid and lipoprotein metabolism

Résumé

Lipids bind to apolipoproteins to form lipoproteins, having in charge their transport into the circulation. Numerous metabolic disturbances of lipids expose to an increased risk of cardiovascular diseases. The last advances in mass spectrometry have recently helped to develop usefull tools for early diagnosis of these disorders. Nevertheless, the accurate characterization of predictive markers requires to decipher the physiological mechanisms involved in threir metabolism. Metabolic flux analyses with stable isotope labeled tracers can give such information. However, these studies remain complex, time-consuming and require the use of several technical processes. Therefore, we aimed to develop original mass spectrometry-based approaches to improve this kind of analyses. We have used enzymatic proteolysis and targeted analysis of specific peptides for the study of a large range of apolipoproteins. We were able to get simultaneaoulsy several physiological information such as their concentrations, kinetics and putative polymorphisms. Additional reliable tools, including both targeted and non-targeted lipid analyses as well as their enrichment measurements, have also been developed to improve our level of knowledge. The limitations of these methods were explored before to be applied to specific case studies, such as dyslipidemias (diabetes, hypertriglyceridemia, obesity) or efficacy of lipid-lowering treatments.