Contributions au développement d'une nouvelle technique de mise en phase gazeuse pour l'étude de la structure et l'endommagement de biomolécules

Contributions to the development of a new gas phase technique for the study of the structure and damage of biomolecules

• Auteur / Autrice : Ali Beydoun
• Direction : Bruno Manil, Nicolas Nieuwjaer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 24/11/2022
• Etablissement(s) : Paris 13
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des lasers (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Jury : Président / Présidente : Luc Museur
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Yves Chesnel, Jean-Philippe Champeaux, Sophie Carles
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Yves Chesnel, Jean-Philippe Champeaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés organométalliques

Chimie quantique

Spectrométrie de masse

Mots clés libres

Désorption laser

Spectrométrie de mobilité ionique

Biomolécules en phase gazeuse

Laser desorption

Ion mobility spectrometry

Gas phase biomolecules

Résumé

Il existe un lien étroit entre la structure et la fonction des biomolécules, et déterminer leur structure est donc d’un intérêt capital. Les techniques de mise en phase gazeuse couplées à la spectrométrie de masse permettent d’étudier ces structures. Dans cette thèse, je présente le travail du développement instrumental d’une source de mise en phase gazeuse par désorption laser sur microgouttelettes.Cette technique originale possède les avantages des sources usuelles (ESI et MALDI) pour isoler de manière « douce » des molécules en phase gazeuse. Elle possède également un avantage majeur pour les études de l’endommagement de biomolécules à l’échelle moléculaire par la possibilité d’irradier en phase liquide ces molécules d’intérêt biologiques. Ceci ouvre une voie pour l’irradiation des biomolécules dans un milieu complexe, en présence de radio-sensibilisateurs vectorisés par exemple. En parallèle de ce travail de développement expérimental, je présente les résultats de simulations de trajectoires d’ion dans un dispositif d’extraction retardée couplé à un spectromètre de masse par temps de vol. Ces simulations ont pour objectif de mieux comprendre les caractéristiques des ions éjectes lors de la désorption.Un axe de recherche complémentaire, utilisant des expériences de spectroscopie de dissociation induite par absorption multi-photonique dans l’infrarouge et de spectrométrie de mobilité ionique m’a permis de mener des études structurales sur des complexes organo-métalliques, des nano-agrégats d’or et des complexes d’inclusion entre des macromolécules et des principes actifs. La discussion de la structure de ces grands systèmes est rendue possible par la combinaison de ces différentes techniques et par comparaison avec des spectres simulés via des calculs de chimie quantique.

The link between the structure and the function of biomolecules is a close one, and it is then important to determine their structure. Gas-phase techniques coupled to mass spectrometry allow to study these structures. In this thesis, I present the instrumental development of a gas phase source by laser desorption on micro droplets. This original technique has the advantages of the usual sources (ESI and MALDI) to isolate in a ''soft'' way molecules in gas phase. It also has a major advantage for the study of biomolecule damage at the molecular level by the possibility to irradiate in liquid phase these molecules of biological interest. This opens a way for the irradiation of biomolecules in a complex environment, in the presence of vectorized radiosensitizers for instance. In parallel of this instrumental development, I present the results of simulations of ion trajectories in a delayed extraction device coupled to a time-of-flight mass spectrometer. The goal of these simulations is to better understand the characteristics of the ions ejected during desorptionA complementary line of research, using infrared multiphoton dissociation spectroscopy experiments and ion mobility spectrometry allowed me to study the structures of organometallic complexes, gold nanoclusters and inclusion complexes between macromolecules and active principles. The discussion of the global structure of these large systems is possible by combining these different techniques and by comparison with quantum chemistry calculations.