In vivo lipidomic and metabolomic analysis of dermatosis by real-time mass spectrometry using the SpiderMass technology
Analyse métabolomique et lipidomique in vivo de dermatoses par spectrométrie de masse en temps réel par la technologie SpiderMass
Résumé
Our skin is the interface between our body and our environment, a supple barrier with sensory, regulatory, protective, and immune functions. Originally considered inert, it is seen as a dynamic and complex landscape where many interactions take place. Acne, atopic dermatitis, psoriasis, and seborrheic dermatitis are chronic inflammatory conditions that affect the skin. The factors for their development involve the skin flora, the immune system, and a disturbance in the skin physiology itself. One of the key players are lipids, which have barrier, protective and immune functions. Lipidomic, which is part of the field of metabolomic, is the study of these lipids. Unlike genes, metabolites are characterised by their dynamism and so observing their evolution as close to the skin as possible is very important to understand their subtle changes. Mass spectrometry is one of the most widely used technologies for metabolomic analysis and has many advantages in terms of sensitivity, versatility, and reproducibility. However, conventional vacuum or atmospheric pressure approaches requires technicality and time as the collected sample must be prepared before analysis. The use of conventional mass spectrometry can therefore be time consuming and the ethical justification of biopsies in clinical studies is sometimes raised. Finally, conventional mass spectrometry is not suitable for in vivo and real-time applications. The Lille PRISM laboratory presented in 2016 a new technology called SpiderMass™, to improve the analytical performance for in vivo and non-invasive mass spectrometry analysis under real-time conditions. The aim of this thesis project is to adapt a SpiderMass™ for dermo-cosmetic use in clinical studies of chronic inflammatory dermatoses. After describing the research and development that led me to this project, this manuscript describes the achievements related to the main objectives of the thesis. They first consisted in developing a S piderMass™ prototype adapted to dermo-cosmetics, evaluating, and validating it in clinical studies at the Pierre Fabre Dermo-Cosmetics skin research centre. This prototype was then used in the context of the study of skin ageing and in a large-scale study submitted on 220 volunteers for the study of chronic inflammatory dermatoses. The results show the great capacity of the system to be used to study the physiopathology of the skin and to find biomarkers of interest for the evaluation of the effectiveness of products in development in various situations such as ageing and chronic inflammation.
Notre peau est l’interface entre notre corps et notre environnement, une barrière souple chargé de fonctions sensorielles, régulatrices, protectrices et immunitaires. D'abord considérée comme inerte, elle est perçue comme un paysage dynamique et complexe où de nombreuses interactions ont lieu. L'acné, la dermatite atopique, le psoriasis et la dermite séborrhéique sont des pathologies inflammatoires chronique qui affectent la peau. Les facteurs de leur développement impliquent la flore cutanée, le système immunitaire et un dérèglement de la physiologie de la peau elle-même. L’un des acteurs centraux de ce dérèglement correspond aux lipides qui ont des fonctions notamment de barrière, de protection et d’immunité. La lipidomique qui fait partie du domaine de la métabolomique est l’étude de ces lipides. Contrairement aux gènes, les métabolites sont caractérisés peur leur dynamisme et ainsi, observer leurs évolutions au plus près de la peau est très important pour appréhender au mieux leurs changements subtiles. La spectrométrie de masse qui est l’une des technologies permettant l’analyse métabolomique est l’une des plus utilisées pour l'analyse d'échantillons complexes par ses nombreux avantages en termes de sensibilité, versatilité et reproductibilité. Cependant, les approches conventionnelles sous vide où à pression atmosphérique nécessitent technicité et temps car généralement l’échantillon qui est prélevé doit ensuite être préparé avant analyse. L’utilisation de la spectrométrie de masse conventionnelle peut donc être longue et la justification éthique des biopsies dans le cadre d'étude clinique est parfois soulevée. Enfin, la spectrométrie de masse conventionnelle n'est pas appropriée pour des applications in vivo et en temps-réel. Le laboratoire PRISM de Lille a présenté en 2016 une nouvelle technologie appelée SpiderMass™, afin d'améliorer les performances analytiques in vivo, en temps réel et non invasive par spectrométrie de masse. Le but ce projet de thèse est de l’adapter à une utilisation dermo-cosmétique dans le cadre d'études cliniques de dermatoses inflammatoire chronique. Après avoir décrits les recherches et développement qui m’ont amené à ce projet, ce manuscrit décrit les réalisations liées aux objectifs principaux de la thèse. Ils ont d’abord consisté à développer un prototype SpiderMass™ adapté à la dermo-cosmétique, à l’évaluer et le valider dans le cadre d’étude clinique au centre de recherche sur la peau de Pierre Fabre Dermo-Cosmétique. Ce prototype a ensuite été utilisé dans le contexte de l’étude du vieillissement de la peau et dans le cadre d’une étude soumise de grande ampleur sur 220 volontaires pour l’étude de dermatoses inflammatoires chroniques. Les résultats montrent la grande capacité du système à être utilisé pour étudier la physiopathologie de la peau et de trouver des biomarqueurs d’intérêt pour l’évaluation de l’efficacité de produits en développements dans des situations variées comme le vieillissement et l’inflammation chronique.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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