Conception d’un microsystème dédié à l’analyse de phosphopeptides: vers un outil de diagnostic de pathologies

Stages de master, AAP 2017

Equipe : Protéines et Nanotechnologies en Sciences Analytiques » Institut Galien Paris Sud

Porteur du projet : Thuy Tran

Résumé :

La phosphorylation est une modification post-traductionnelle des protéines pour réguler les voies métaboliques. Cependant, une phosphorylation anormale des protéines peut être associée à certains cancers ou maladies neurodégénératives [1]. Pour développer un diagnostic basé sur l’analyse de ces biomarqueurs phosphorylés, le développement de méthodes innovantes d’enrichissement pour améliorer les limites de détection est essentiel en raison de leur faible concentration dans les fluides biologiques. Or, la chromatographie d’affinité sur des métaux immobilisés (IMAC), est une stratégie de préconcentration de phospho-protéines / peptides largement utilisée [2]. Parmi les phases stationnaires existantes, les monolithes ont montré un grand potentiel pour le traitement d’échantillons complexes de par leur grande surface spécifique, leur porosité contrôlée et la possibilité d’être polymérisés in situ [3]. Notre laboratoire a acquis une expérience en synthèse photochimique in-situ des monolithes à base de polymères ou de silice, en format capillaire et en microsystèmes en verre [4] ou en PDMS [5]. Tout récemment, nous avons développé un dispositif miniaturisé intégrant un monolithe à base de méthacrylate comme support solide pour la préconcentration de phosphopeptides et un module de séparation électrocinétique « en ligne » de ces phosphopeptides [6].

Ce projet vise l’élaboration d’un dispositif miniaturisé intégrant en ligne un adsorbant monolithique poreux pour la préconcentration par IMAC (Immobilized Metal Affinity Chromatography) de phosphopeptides et leur séparation électrocinétique. Le projet de recherche se divisera en 3 grandes tâches qui viseront :

T1 : Synthèse de supports solides poreux dans des micro-canaux (verre, COC) : Les monolithes poreux seront préparés par polymérisation radicalaire photo-amorcée via une stratégie novatrice qui consiste à utiliser un monomère portant des groupes phosphonate protégés. Cette approche permet de pallier le problème de solubilité du mélange réactionnel généralement rencontrés lors de la polymérisation de monomères phosphatés, hydrophiles, en présence de solvants porogènes, hydrophobes. Après une étape de déprotection post-polymérisation, des monolithes présentant des groupes phosphonate en surface seront obtenus

T2 : Caractérisation des supports solides poreux : Il s’agira de définir des paramètres caractéristiques tels que la taille et la distribution en taille des pores ainsi que la perméabilité et la surface spécifique des matériaux poreux. Des corrélations entre conditions de synthèse (temps et puissance d’irradiation, teneur en monomère, réticulant, porogène…) et morphologie du support solide devront notamment être établies.

T3 : Application des supports solides poreux à l’analyse de phosphopeptides : L’objectif de cette tâche sera de réaliser la séparation de peptides en fonction de leur site ou degré de phosphorylation et de quantifier l’efficacité des monolithes en termes de facteurs d’enrichissement.

 

[1] Hanger, P.D., Anderton, B.H., Nobe, W. Trends Mol. Med. Vol 15 (3), 112-119 (2009)

[2] Thingholm, T.E., Jensen, O.N., Larsen. M. Meth. Prot. Vol 527, 67-78 (2009)

[3] Namera, A., Nakamoto, A., Saito, T., Miyazaki, S.J. Sep. Sci. Vol 34, 901-924 (2011)

[4] Dziomba S., Araya-Farias M., Taverna M., Guerrouache M., Carbonnier B., Tran N.T. Analytical and Bioanalytical chemistry, 2017, 409, 2155-2162

[5] Araya-Farias M., Taverna T., Carbonnier N., Woytasik M., Bayle F., Guerrouache M., Cao Hong Ha, Tran N.T. Polymer, 2015, 66, 249-258.

[6] Araya-Farias M., Dziomba S., Carbonnier B., Guerrouache M., Ayed I., Aboud N., Taverna M., Tran N.T. Analyst, 2017, 142, 485-494.

 

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