Evaluation de l'affinité et de la sélectivité vis-à-vis de l’uranium de différentes classes de peptides, par chromatographie d'interaction hydrophile couplée aux spectrométries de masse élémentaire et moléculaire

Evaluation of the affinity and selectivity of different classes of peptides towards uranium, by hydrophilic interaction liquid chromatography coupled with elemental and molecular mass spectrometry

• Auteur / Autrice : Lana Abou Zeid
• Direction : Carole Bresson, Pascale Delangle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 27/01/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Service d'études analytiques et de réactivité des surfaces (Gif-sur-Yvette, Essonne) - Laboratoire de développement Analytique Nucléaire, Isotopique et Elémentaire (Gif-sur-Yvette)
• Jury : Président / Présidente : Michel Schlegel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Diane Beauchemin, Nicolas Delsuc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandra Mounicou, Christophe Den Auwer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie en phase liquide

Spectrométrie de masse

Peptides

Uranium

Mots clés libres

Uranyle

Peptides biomimétiques

Affinité

Sélectivité

HILIC

ESI-MS

ICP-MS

Uranyl-peptide complexes

HILIC

Mass spectrometry

Résumé

L'objectif de ce travail a consisté à développer une méthode analytique pour déterminer à pH physiologique l'échelle d'affinité de peptides biomimétiques pour l'uranyle (UO22+), et leur sélectivité envers cet élément en présence de cations endogènes (Ca2+, Cu2+, Zn2+) en une étape unique. Cette approche est essentielle pour mieux comprendre les mécanismes de toxicité de l’UO22+ au niveau moléculaire et pour développer des agents décorporants sélectifs par chélation. La stratégie analytique a reposé sur la mise en œuvre du couplage simultané de la chromatographie d’interaction hydrophile (HILIC) avec les spectrométries de masse moléculaire (ESI-MS) et élémentaire (ICP-MS). Une étape essentielle a été consacrée à la mise au point de la séparation des peptides multiphosphorylés incluant leurs isomères de position, des complexes d‘UO22+ formés avec les peptides de différente structure et degrés de phosphorylation, et des complexes des métaux avec le peptide tétraphosphorylé. Il s’agit des premières séparations jamais décrites par HILIC. Des méthodes dédiées ont été développées en ligne pour la caractérisation structurale par ESI-MS des complexes peptidiques issus de la séparation et la quantification simultanée par ICP-MS des éléments dans ces complexes. Ainsi, une échelle d'affinité des peptides pour l’UO22+ a été déterminée et a permis de mettre en évidence l'effet de la position des résidus phosphorylés dans le squelette peptidique et de la structure des peptides sur leur affinité pour l’UO22+. Suivant la même approche, la sélectivité du peptide tétraphosphorylé envers l'UO22+ a été démontrée en présence de cations endogènes, compétiteurs potentiels dans les milieux biologiques.

The aim of this work was to develop an analytical method in order to determine at physiological pH the affinity scale of biomimetic peptides for uranyl (UO22+), and their selectivity towards this element in the presence of endogenous cations (Ca2+, Cu2+, Zn2+), in a single step. This approach is essential to better understand the mechanisms of toxicity of UO22+ at the molecular level and to develop selective decorporating agents by chelation. The analytical strategy was based on the implementation of the simultaneous coupling of hydrophilic interaction chromatography (HILIC) with molecular (ESI-MS) and elemental (ICP-MS) mass spectrometry. An essential step has been devoted to the development of the separation of multiphosphorylated peptides including their positional isomers, UO22+ complexes formed with peptides of different structure and degrees of phosphorylation, and metal complexes formed with the tetraphosphorylated peptide. It is the first separations ever described using HILIC. Dedicated methods have been developed online for the structural characterization by ESI-MS of peptide complexes resulting from the separation and simultaneous quantification by ICP-MS of the elements in these complexes. Thus, the affinity scale of the peptides for UO22+ was determined and made it possible to demonstrate the effect of the position of phosphorylated residues in the peptide backbone and of the structure of the peptides on their affinity for UO22+. Following the same approach, the selectivity of the tetraphosphorylated peptide towards UO22+ has been demonstrated in the presence of endogenous cations, potential competitors in biological media.