La spectroscopie infrarouge des biofluides dans le domaine biomédical : de l'analyse des facteurs pré-analytiques et analytiques aux applications cliniques.

Infrared spectroscopy of biofluids in the biomedical field : from pre-analytical and analytical considerations to clinical applications

• Auteur / Autrice : Valérie Untereiner
• Direction : Gérard Thiefin, Ganesh D Sockalingum
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences Fondamentales et Santé (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BioSpectroscopie Translationnelle
• Jury : Président / Présidente : Olivier Piot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Thiefin, Ganesh D Sockalingum, François Le Naour, Dominique Guenot, Cyril Ruckebusch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Le Naour, Dominique Guenot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie infrarouge

Mots clés libres

Biofluides

Spectroscopie

Pré-Analytique

Infrared

Biofluids

Spectroscopy

Pre-Analytical

Infrared

Résumé

Dans le domaine biomédical, l’identification de nouveaux marqueurs diagnostiques et pronostiques est un enjeu majeur pour améliorer la prise en charge des patients. A côté des techniques telles que la protéomique, la génomique, la transcriptomique, les techniques biophotoniques appliquées aux biofluides représentent une approche innovante pour mettre au point un nouvel outil diagnostique. L’objectif de ce travail a été d’analyser certains processus pré-analytiques et analytiques permettant la translation de la spectroscopie infrarouge à haut débit vers la clinique. Une revue bibliographique approfondie a été réalisée pour appréhender les avancées et les limites de la spectroscopie vibrationnelle appliquée aux biofluides. Ce travail a mis en évidence l’absence de standardisation méthodologique sur de nombreux critères. A partir de ce constat, nous avons examiné l’impact de certains facteurs pré-analytiques (le solvant de dilution, l’anti-coagulant, les cycles de congélation-décongélation…) et analytiques (le volume, le séchage et la méthode de dépôt, l’impact de l’opérateur…) pouvant interférer avec l’analyse spectrale. Nous avons ensuite réalisé deux études originales dans le domaine de la pathologie humaine, l’une portant sur l’analyse spectrale de la bile pour le diagnostic différentiel des sténoses malignes et bénignes des voies biliaires et l’autre sur l’analyse spectrale du plasma pour le dépistage d’une maladie métabolique, la galactosémie. Ce travail de thèse confirme le potentiel de la spectroscopie infrarouge appliquée aux biofluides comme outil diagnostique sous réserve de protocoles standardisés permettant leur implémentation dans les laboratoires de biologie médicale.

In the biomedical field, the identification of new diagnostic and prognostic markers to improve patient healthcare is a crucial challenge. Compared to omics techniques like proteomics, genomics, transcriptomics, biophotonic techniques applied to biofluids appear as an innovative diagnostic tool. The aim of this study was to analyse some pre-analytical and analytical factors to enable the translation to clinical settings. A bibliographical review was carried out to understand the advances and limits of vibrational spectroscopy applied to biofluids. This work highlighted the lack of methodological standardisation on many parameters. From this observation, we investigated the impact of pre-analytical (solvents, anti-coagulants, freeze-thaw cycles) and analytical (sample preparation such as drying, deposit methods, volumes, substrates, operator dependence…) factors that could interfere with biofluid FTIR analysis. We also carried out two studies on human disease, one on the bile spectral analysis for the differential diagnosis of malignant and benign strictures of the bile ducts and the other on plasma spectral analysis for the screening of a metabolic disease, galactosemia. The results obtained confirm the potential of biofluid infrared spectroscopy as a diagnostic tool, under standardised protocols, for their implementation in clinical practices.