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Thèse Année : 2022

Analytical developments for multi-omics analysis by liquid chromatography coupled to mass spectrometry

Développements analytiques pour l’analyse multi-omique en chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse

Julien Faugere
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1243733
  • IdRef : 268871043

Résumé

The analysis of biomolecules in health or in environment requires the use of high precision analytical instruments and adapted data acquisition methods. Several scientific challenges can be met such as the limited monitoring of a large number of molecules in targeted mass spectrometry, ionization variations or the simultaneous analysis of biomolecules with different physico-chemical properties. The main objective of this thesis was to optimize and improve data acquisition in the omics field such as proteomics, lipidomics and metabolomics in an environmental context. The first research axis was to improve the multiplexing capabilities via a new acquisition mode called Scout-MRM, in targeted mass spectrometry, free from retention time. This innovative development has been applied to the study of G. fossarum, a sentinel species widely used in ecotoxicology, via the monitoring in targeted proteomics of a large multiplex composed of a panel of 157 key proteins. To facilitate the development of targeted methods in lipidomics and in a "plug-and-play" philosophy, Scout-MRM was used on different biological matrices. The second research axis was to develop a biphasic protocol for the simultaneous extraction of proteins, lipids, and metabolites from the same sample. This multi-omics approach highlighted molecular signatures during the development cycle of female gammarids. The third research axis was to explore the capabilities of two-dimensional liquid chromatography as well as different orthogonality configurations coupled with high resolution mass spectrometry for lipid analysis.
L’analyse de biomolécules en santé ou en environnement nécessite l’utilisation d’outils analytiques de grande précision ainsi que des méthodes d’acquisition de données adaptées. De nombreux verrous scientifiques peuvent être rencontrés comme le suivi limité d’un grand nombre de molécules en spectrométrie de masse ciblée, les variations d’ionisation ou bien l’analyse simultanée de biomolécules de propriétés physico-chimiques différentes. Les enjeux de cette thèse ont été d’optimiser et d’améliorer l’acquisition des données dans les sciences omiques comme la protéomique, la lipidomique et la métabolomique dans un contexte environnemental. Le premier axe de recherche a été d’améliorer les capacités de multiplexage via un nouveau mode d’acquisition en spectrométrie de masse ciblée, appelé Scout-MRM tout en permettant de s’affranchir du temps de rétention. Ce développement innovant a été appliqué pour l’étude de G. fossarum, espèce sentinelle en écotoxicologie, via le suivi en protéomique ciblée d’un grand multiplex constitué d’un panel de 157 protéines clés. Afin de faciliter le développement de méthodes ciblées en lipidomique et dans une approche de type « plug-and-play », Scout-MRM a été employé sur différentes matrices biologiques. Le deuxième axe de recherche a été de développer un protocole biphasique pour l’extraction simultanée des protéines, des lipides et des métabolites d’un même échantillon. Cette approche multi-omique a permis de mettre en exergue des signatures moléculaires au cours du développement chez les gammarides femelles. Le troisième axe de recherche a été d’explorer les potentialités de la chromatographie liquide bidimensionnelle ainsi que différentes configurations d’orthogonalité couplée à la spectrométrie de masse de haute résolution pour l’analyse des lipides.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04054983 , version 1 (01-04-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04054983 , version 1

Citer

Julien Faugere. Développements analytiques pour l’analyse multi-omique en chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse. Chimie analytique. Université de Lyon, 2022. Français. ⟨NNT : 2022LYSE1044⟩. ⟨tel-04054983⟩
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