Academic literature on the topic 'Imagerie ionique par spectrométrie de masse'

Des études microanalytiques ont été menées sur des truites Salmo trutta fario, âgées de deux ans, récoltées dans une rivière des Vosges soumise aux retombées des pluies acides et sur des truites témoins récoltées dans une rivière d'Auvergne, non soumise aux pluies acides. La rivière des Vosges est caractérisée par un pH de 5,42 et par une concentration en aluminium de 200 µg/L-1. Notre but étant de déterminer les tissus, cellules et organites cibles de bioaccumulation éventuelle de l'aluminium, nous avons analysé rein, foie, branchie et tractus digestif. Deux méthodes microanalytiques ont été utilisées pour localiser l'aluminium à l'échelle cellulaire et subcellulaire et connaître les éléments avec lesquels il peut être associé; ce sont la spectrométrie de masse par émission ionique secondaire (microscope ionique associé à un système informatisé de traitement d'images) et la spectrométrie des rayons X (microsonde électronique de Castaing associée à un microscope électronique à transmission). La microanalyse des rein, foie, branchie et tractus digestif montre l'existence de deux processus conduisant à la bioaccumulation de l'aluminium. Le premier, classiquement connu pour d'autres métaux, met en évidence une insolubilisation de l'aluminium sous forme de phosphate, dans des organites limités par une membrane : les lysosomes et les granules pigmentaires des mélanocytes. Le second, démontre la formation de volumineux dépots extra-cellulaires, atteignant 100 µm de long et entraînant la destruction du tissu. Aucune bioaccumulation significative d'aluminium n'a été observée chez des truites témoins, récoltées dans le centre de la France, où l'eau à pH 7.9 est dépourvue d'aluminium.

Ces dernières années, l’imagerie par spectrométrie de masse MALDI s’est révélée être un outil puissant pour la recherche de biomarqueurs puisqu’elle permet d’effectuer l’analyse d’un large panel de composés endogènes et exogènes dans des coupes de tissu. Des développements restent néanmoins à faire pour l’amélioration de la détection des molécules. La préparation de l’échantillon, incluant les traitements chimiques et le dépôt de la matrice, est dépendante du tissu et des molécules d’intérêt et influence la qualité des spectres et des images. D’autre part, les outils bioinformatiques tels que les analyses multi variées apportent des informations sur les marqueurs en fonction des phénotypes. Ces étapes sont donc cruciales pour les applications de l’imagerie dans le domaine de la biologie. Tout d’abord, nous nous sommes donc axés sur le développement de nouvelles matrices adaptées à l’imagerie MALDI telles que les matrices ioniques. Ensuite, ces développements ont été appliqués au modèle invertébré sangsue médicinale, aux stades embryonnaires et adultes, afin de comparer les mécanismes biologiques intervenant lors de l’édification du système nerveux central et de la régénération nerveuse après lésion de ce système. Enfin, des études sur des atteintes neurologiques ont été entreprises afin de comprendre les facteurs clés impliqués dans la balance régénération/dégénérescence. Ainsi, les études des échantillons d’hippocampes humains ont révélés l’existence de protéines associées à une distribution particulière correspondant à des couches des neurones anormalement présents dans l’hippocampe des patients épileptiques
In recent years, MALDI mass spectrometric imaging has proved to be a powerful tool for biomarker research. This technology allows the analysis of a wide range of endogenous and exogenous compounds in tissue sections. Many developments need to be undertaken to improve the detection of molecules. The sample preparation, including chemical treatment and deposition of the matrix, is dependent on the tissue and molecules of interest and influences the quality of spectra and images. In addition, the bioinformatics tools such as multivariate analysis provide informations on the markers according to phenotypes. These steps are crucial for imaging applications in the field of biology. First of all, we focused on the development of new matrices suitable for MALDI imaging such as ionic matrices. Secondly, these developments have been applied to the invertebrate model, the medicinal leech, at embryonic and adult stages, to compare the biological mechanisms involved in the establishment of the central nervous system and nerve regeneration after injury of this system. Finally, studies of neurological damage have been undertaken to understand the key factors involved in the balance regeneration/degeneration. Thus, studies of human hippocampi samples have revealed the existence of proteins associated with a particular distribution corresponding to layers of neurons abnormally present in the hippocampus of epileptic patients

La matière extraterrestre dite primitive se caractérise par sa faible évolution chimique depuis sa formation. Elle se retrouve notamment comme un des constituants des fragments de petits corps du système Solaire, tels que les astéroïdes. L'étude d'échantillons en provenance de ces corps peut ainsi permettre de mieux comprendre son origine et son évolution.Dans cette thèse, mon travail s'est orienté autour de l'analyse de la matière primitive et plus particulièrement sur l'étude des chondrites carbonées ayant subi de l'altération aqueuse. La première partie de ma thèse s'oriente sur l'analyse des phases minérales et organiques au sein de chondrites CM de type pétrologique 2 grâce à des techniques de spectroscopie infrarouge et Raman ainsi que de la spectrométrie de masse à ionisation secondaire par temps de vol (TOF-SIMS). Ces techniques bénéficient d'une bonne complémentarité dans la caractérisation des différentes phases qui nous intéressent. Elles sont également couplées à l'imagerie, ce qui permet d'étudier le lien qu'il peut exister entre les différentes phases minérales et organiques. J'ai utilisé un nouveau processus non supervisé d'analyse des données hyperspectrales infrarouge, ce qui a permis de déterminer des paramètres spectraux caractérisant l'état d'avancement de l'altération aqueuse des échantillons, notamment de leur phase minérale, tout en les reliant à leur évolution chimique. La spectroscopie Raman a permis de mettre en évidence des différences de structure de la matière organique poly-aromatique au sein des différents échantillons. Enfin, le TOF-SIMS a également mis en évidence une différence de structure de la matière organique tout en confirmant et précisant les différences de co-localisation entre matière organique et phase minérale observées par l'imagerie hyperspectrale entre les échantillons.La seconde partie de ma thèse s'est orientée sur l'étude d'efficacité d'un nouvel accélérateur linéaire - Andromede (IJCLab) - comme source primaire pour le TOF-SIMS sur des analogues à la matière primitive des chondrites. J'ai produit ces analogues organiques en laboratoire afin de simuler la matière organique insoluble, la part majoritaire de la matière organique des chondrites. J'ai contrôlé les caractéristiques de ces analogues par des spectroscopies infrarouges, à rayon X et par TOF-SIMS. Ils demeurent différents de la matière organique des CM en termes de structure poly-aromatique, mais similaires en termes de composition élémentaire et caractère insoluble. J'ai produit des analogues minéraux à partir de roches terrestres similaires aux minéraux rencontrés dans les CM. Les mesures que j'ai réalisées sur ces analogues et sur des chondrites montrent à la fois le potentiel et les limites actuelles du TOF-SIMS couplé à Andromède, et suggèrent des pistes d'amélioration en vue d'en augmenter, notamment, la résolution en masse
So-called primitive extraterrestrial matter is characterized by its low chemical evolution since its formation. It is found in particular as one of the constituents of the fragments of small bodies of the Solar system, such as asteroids. The study of samples from these bodies can thus make it possible to better understand its origin and its evolution.In this thesis, my work focused on the analysis of primitive matter and more particularly on the study of carbonaceous chondrites having undergone aqueous alteration. The first part of my thesis focuses on the analysis of mineral and organic phases within petrological type 2 CM chondrites using infrared and Raman spectroscopy techniques as well as time-of-flight secondary ionization mass spectrometry. (TOF-SIMS). These techniques benefit from a good complementarity in the characterization of the different phases that interest us. They are also coupled with imagery, which makes it possible to study the link that may exist between the different mineral and organic phases. I used a new unsupervised process for analyzing infrared hyperspectral data, which made it possible to determine spectral parameters characterizing the state of progress of the aqueous alteration of the samples, in particular of their mineral phase, while relating to their chemical evolution. Raman spectroscopy made it possible to highlight differences in the structure of the polyaromatic organic matter within the different samples. Finally, the TOF-SIMS also highlighted a difference in the structure of the organic matter while confirming and clarifying the differences in co-localization between organic matter and mineral phase observed by hyperspectral imaging between the samples.The second part of my thesis focused on the study of the effectiveness of a new linear accelerator - Andromeda (IJCLab) - as a primary source for TOF-SIMS on analogues of primitive chondrite matter. I produced these organic analogues in the laboratory to simulate insoluble organic matter, the majority of organic matter in chondrites. I checked the characteristics of these analogues by infrared spectroscopy, X-ray spectroscopy and TOF-SIMS. They remain different from CM organic matter in terms of poly-aromatic structure, but similar in terms of elemental composition and insoluble character. I have produced mineral analogues from earth rocks similar to minerals found in CM chondrite. The measurements that I carried out on these analogues and on chondrites show both the potential and the current limits of TOF-SIMS coupled to Andromede, and suggest areas for improvement with a view to increasing, in particular, the masse resolution

Ce travail est une approche par imagerie ionique analytique de l'implication des ions inorganiques dans la différenciation des fibres chez le lin. Le modèle expérimental est l'hypocotyle de lin. La cartographie semi-quantitative des ions Na+, Ca2+, K+ et Mg2+ a été réalisée par microscopie ionique analytique (MIA). Cette technique a été combinée aux techniques de microscopie photonique et électronique. Ce travail comporte une mise au point méthodologique de la préparation des échantillons végétaux en vue de l'immobilisation des ions diffusibles. Il est réalisé une approche critique des possibilités et des limites des deux méthodes de préparation que nous avons utilisées: la méthode par précipitation au pyroantimoniate et la méthode par cryosubstitution. Ce travail comporte également une analyse critique des images, par microscopie ionique à balayage, des distributions ioniques dans l'hypocotyle de lin et propose quelques améliorations instrumentales. La mise en évidence d'une augmentation du rapport des concentrations Na/Ca, d'une structuration dans la distribution du sodium au sein de la paroi secondaire des fibres ainsi que les effets marqués sur le développement des fibres, d'une carence en sodium suggèrent que cet ion pourrait être impliqué dans la différenciation des fibres chez le lin. L'étude, par radiographie par capture neutronique, de la microlocalisation du bore dans les différents tissus de l'hypocotyle suggère aussi un rôle possible de cet élément dans la cohésion du tissu fibreux

Le Lebanese Atomic Energy Commission (LAEC) poursuit un programme de développement des techniques analytiques pour compléter l'analyse par faisceau d'ions (IBA). Il a décidé de s'équiper d'un spectromètre de masse couplée à l'imagerie 2D puis récemment 3D avec l'acquisition d'un spectromètre de masse IONTOF V™ équipé de deux colonnes ioniques délivrant des faisceaux d'agrégats de bismuth et d'argon. Dans ce cadre, mon sujet de thèse a porté sur l'optimisation de l'instrument nouvellement acquis pour l'analyse d'échantillons contenant des composés organiques. Les premiers sujets de recherche sont la mise au point du protocole d'analyse quantitative de médicaments en utilisant la technique " cluster-SIMS-imaging " et l'analyse de la météorite Paris pour localiser la matière organique et déterminer sa composition. Dans les deux cas une approche multi-technique a été utilisée : IBA au LAEC, µ-Raman et µ-IR autour des équipements de Soleil et µPIXE réalisée auprès de l'accélérateur AGLAE (Centre de recherche et de restauration des musées de France, C2RMF).L'analyse de médicaments a été initiée au Liban en collaboration avec un fabricant local de produits pharmaceutiques (Mediphar Laboratories) dans le but d'établir de nouveaux procédés de contrôle qualité de produits finis. Mon étude a montré la complexité du dosage de médicament due à la présence de plusieurs molécules actives (Principe Actif, PA) et de substances organiques et minérales inactives (excipients) mélangées dans des conditions secrètes. Les effets de matrice sont dominants et modifient l'émission ionique conduisant à des erreurs systématiques importantes. Cette complexité a été analysée avec l'étude du Fludinium™ possédant deux PAs. Les résultats de cette étude ont permis d'obtenir la première courbe d'étalonnage du rapport des deux PAs et de quantifier ceux-ci dans les conditions du médicament commercial. Le protocole pour effectuer cette courbe d'étalonnage et les contrôles " qualité " ont été déterminés. Ceux-ci incorporeront une analyse en profil pour contrôler l'homogénéité des échantillons et l'obtention d'étalons produits par le fabricant en suivant ses processus de fabrication. En effet, les expériences ont montré que la réalisation du médicament en laboratoire à partir de ses éléments (PAs et excipients) ne donnait pas la même réponse ionique que le médicament commercial. L'analyse de la météorite Paris a été initiée par une collaboration avec une équipe de l'Institut d'Astrophysique Spatial d'Orsay impliquée dans l'exobiologie et la recherche des premières molécules pré-biotiques dans des échantillons extraterrestres. Le but des recherches est de caractériser la matière organique représentant quelques pourcents en poids dans une matrice minérale complexe, sans utiliser des méthodes chimiques pouvant induire une modification de ces molécules. Cette étude a démontré l'intérêt de l'approche multi-technique centrée autour de la spectrométrie de masse couplée à l'imagerie ionique pour déterminer les éléments principaux de la matrice minérale et organique. L'analyse par µPIXE avec une cartographie micrométrique a permis d'attribuer les distributions d'ions moléculaires et agrégats des spectres de masse aux différents composés minéraux. Ces attributions se poursuivent avec la constitution d'une base de données de spectres de référence. La composante organique a été extraite et les premières hypothèses de composition ont été envisagées autour des HAPs (Hydrocarbure Aromatique Polycyclique), MOI (Matière Organique Insoluble) et analogues de carbone amorphe produits par irradiation UV de glaces dont les compositions en gaz représentent différentes hypothèses pour les nuages interstellaires. Les protocoles d'analyses multi-techniques établis (incorporant un suivi de l'échantillon par spectrométrie de masse et imagerie ionique) permettent le démarrage d'analyse d'autres échantillons extra-terrestres collectés sur terre ou dans l'espace.

Cette thèse a été consacrée à l’amélioration de méthodes en imagerie par spectrométrie de masse, et à leur utilisation pour l’analyse in situ de substances naturelles. Une première partie a été consacrée à développer une nouvelle méthode permettant d’acquérir en imagerie TOF-SIMS des images avec une résolution de 400 nm tout en préservant la résolution en masse. Pour cela, une extraction retardée des ions secondaires a été caractérisée et optimisée. Une seconde partie a eu pour objectif d’étudier le phénomène de duraminisation d’un arbre tropical de l’espèce Dicorynia guianensis, qui est l’un des plus exploités en Guyane française et dont le duramen est réputé être imputrescible. Les images par spectrométrie de masse TOF-SIMS enregistrées avec la méthode développée ont montré à l’échelle sub-micrométrique les changements métaboliques s’opérant autour de la zone de transition, où s’opère la duraminisation. Les techniques TOF-SIMS et MALDI-TOF ont ensuite été utilisées pour l’analyse d’une surface sur laquelle ont crû deux souches microbiennes en compétition. Les deux souches ont été extraites d’un if japonais (Cephalotaxus harringtonia), l’une étant un champignon endophyte (Paraconiothyrium variabile) et l’autre une bactérie pathogène à ce conifère (Bacillus subtilis). Les résultats ont montré que le champignon était capable d’hydrolyser les surfactines produites par la bactérie. Enfin, les imageries par spectrométrie de masse MALDI-TOF et TOF-SIMS sont deux méthodes de choix pour l’étude de modèle in vitro de ce qui pourrait se produire in vivo
This thesis was devoted to the improvement of mass spectrometry imaging methods, and to their use for in situ analysis of natural substances. The first part of this thesis has been dedicated to the development of a new acquisition mode in TOF-SIMS imaging able to acquire images with a high spatial resolution of 400 nm while keeping a good mass resolution. For that, a delayed extraction of the secondary ions has been characterized and optimized. Then, a second part has been dedicated to the study of heartwood production in a tropical species named Dicorynia guianensis. This species is one of the most exploited in French Guiana for its heartwood which exhibits a good durability. Metabolic changes are shown by sub-micrometric resolution ion images recorded in and around the transition zone, where the heartwood formation occurs. Then, TOF-SIMS and MALDI-TOF have both been used to analyse the surface of a bacterial competition. Species have been isolated from a Japanese conifer (Cephalotaxus harringtonia), from which the stains are an endophitic fungi (Paraconiothyrium variabile) and a pathogenic bacteria of the conifer (Bacillus subtilis). The results have shown that the fungus is able to hydrolyze surfactines produced by the bacteria during the competition. Furthermore, both the MALDI-TOF and the TOF-SIMS mass spectrometry imaging are methods of choice to study in vitro models of what could happen in vivo

Ces travaux de thèse sont consacrés à l'analyse de stéréoisomères présentant dee très faibles différences de sections efficaces de collision (DeltaCCS ≤ Å2) par couplage entre la spectrométrie de masse et la spectrométrie de mobilité ionique (IM-MS). Une première approche, sur l'étude de diastéréoisomères M présentant des fonctions chimiques fréquemment rencontrées (alcool, amide, ester), a conduit au développement d'une stratégie basée dans un premier temps sur la cationisation, notamment aux métaux alcalins X et aux métaux de transition (X)II, puis dans un second temps sur la formation de multimères de type [3M+X]+ et [3M+(X)II-H]+. La cationisation et la formation de multimères ont alors permis la différenciation et la séparation de stéréoisomères par IM-MS. Cette méthodologie a ensuite été appliquée à d'autres stéréoisomères, notamment aux énantiomères d'acides aminés et à des diastéréoisomères d'intérêts biologiques. Il a alors été mis en évidence que la cationisation permet d'améliorer de manière très significative la différenciation des stéréoisomères en IM-MS. Nous avons également montré que la nature des substituants présents sur les centres asymétriques a un rôle très important sur la différenciation en spectrométrie de mobilité ionique
This PhD work deals with analysis of stereoisomers, which present very close collision cross section difference (DeltaCCS ≤ Å2), by the coupling of ion mobility spectrometry and mass spectrometry (IM-MS). A study of diastereoisomers M which are functionalized entities found in a lot of natural products, rise to an efficient strategy based on cationisation (with alkali cations X and transition metals (X)II) and formation of multimers [3M+X]+ and [3M+(X)II-H]+ allowing the differentiation and the separation of stereoisomers, particularly enantiomers of amino acids and diastereomers with a major biological interest. It has been highlighted that the cationisation allows a significant increase of the stereoisomers differenciation. Then, we have shown that the nature of asymmetric center substituents plays an important role on the ion mobility separation

Les peptides lasso sont des peptides synthétisés par des bactéries selon la voie ribosomale et qui subissent des modifications post-traductionnelles, leur conférant une topologie mécaniquement verrouillée incluant une structure entrelacée, qui est indispensable à leur activité biologique. Ces travaux de thèse sont consacrés à la caractérisation structurale des peptides lasso et à la différenciation de leurs topoisomères cycliques branchés par couplage entre la spectrométrie de mobilité ionique et la spectrométrie de masse (IM-MS) ainsi que par spectrométrie de masse en tandem (MS/MS). Une première approche par IM-MS a conduit au développement d’une méthode basée sur l’utilisation d’un agent superchargeant, qui a permis de mettre en évidence un état de charge supplémentaire des espèces multiprotonées, pour lequel les topologies lasso et cycliques branchées sont clairement différenciées et séparées en mélange. Cette stratégie a également été appliquée à d’autres types de structures contraintes (macrocycles et ponts disulfure) et non-contraintes (linéaires) dans le but d’évaluer la méthode développée. Une seconde approche par spectroscopie d’action IRMPD a permis de caractériser les changements dans le réseau de liaison hydrogène, associés au dépliement de la conformation en phase gazeuse, en fonction de l’état de charge des espèces multiprotonées. Les données IRMPD ont ainsi pu être corrélées avec les données IM-MS. L’IM-MS a fourni un aperçu global de la conformation à travers une mesure de la section efficace de collision (CCS), tandis que la spectroscopie IRMPD a permis de sonder les interactions intramoléculaires, à travers les liaisons hydrogène. La caractérisation structurale des peptides lasso et de leurs topoisomères cycliques branchés a également été réalisée par MS/MS à partir des espèces triplement protonées. Ces expériences nous ont permis d’établir des règles de fragmentation mettant en évidence la topologie lasso par dissociation induite par collision (CID) et par dissociation par transfert d’électron (ETD)
Lasso peptides are ribosomally synthesized and post-translationnally modified peptides produced by bacteria, sharing a mechanically interlocked topology that is essential for their biological activity. This PhD work focused on the structural characterization of lasso peptides and differentiation between their branched-cyclic topoisomers using ion mobility – mass spectrometry (IM-MS) and tandem mass spectrometry (MS/MS). IM-MS studies led to the development of a method based on the use of a supercharging reagent, highlighting an additional charge state of multiply protonated species, for which the lasso and branched-cyclic topologies were clearly differentiated and separated in mixture. To assess the developed method, this strategy was also applied to other types of constrained (macrocyclic, disulfide bonds) and unconstrained (linear) structures. IRMPD spectroscopy studies allowed to characterize the changes in the hydrogen bond network, associated with the unfolding of the gas phase conformation, as a function of the charge state of multiply protonated species. The spectroscopic data could thus be correlated with the ion mobility data. IM-MS provides an overview of the conformation through a collision cross section measure (CCS), while IRMPD spectroscopy allows to probe intramolecular interactions through the hydrogen bonds. The structural characterization of lasso and branched-cyclic peptides was also carried out using MS/MS of triply protonated species. These experiments enabled us to establish general rules of fragmentation evidencing lasso topologies in collision induced dissociation (CID) and electron transfer dissociation (ETD)

Dans la première partie de ce travail, la formation d'ions inattendus a été observée lors de l'analyse par spectrométrie de masse de dendrimères polyamidoamines de génération 1 ionisés par électrospray en mode négatif. L'étude de ces ions, correspondant à une augmentation de 12 Da par rapport aux ions attendus, a permis de mettre en évidence qu'une décharge électrique au sein de la source était à l'origine de leur formation. Dans la deuxième partie, le couplage entre la mobilité ionique et la spectrométrie de masse a été évalué comme technique d'analyse pour déterminer la taille, en phase gazeuse, des dendrimères polyamidoamines de génération 0 à 3. Il a été montré une bonne corrélation entre les résultats expérimentaux, les dimensions obtenues à partir de modèles théoriques et les données issues de la littérature. Ce couplage a également permis de réaliser la séparation physique des ions isobares observés sur les spectres de masse des dendrimères polyamidoamines. Dans la troisième partie, l'étude de complexes non covalents formés entre un dendrimère polyamidoamine de génération 1 et des oligonucléotides simple brin a été réalisée. L'état de charge du complexe ainsi que la taille de l'oligonucléotide ont influencé la fragmentation MS/MS des complexes étudiés. Des informations sur la stabilité de l'édifice en phase gazeuse ont été obtenues pour les complexes de plus grandes tailles
In the first part of this work, we report the formation of unexpected ions during mass spectrometry analysis of a first-generation polyamidoamine dendrimer using an electrospray ionization source in negative ion mode. The study of these ions, corresponded to an increase of 12 Da, showed that an electrical discharge in the electrospray source was the origin of these artefacts. In the second part, we use ion mobility coupled with mass spectrometry as an analytical technique to determine the size of polyamidoamine dendrimers up to generation 3. Our results showed a good agreement with those obtained by molecular models and literature values. Furthermore, polyamidoamine dendrimer isobaric ions were dispersed by the combination of ion mobility and mass spectrometry. The third part deals with the study of non-covalent complexes involving first-generation polyamidoamine dendrimer and single stranded oligonucleotides. MS/MS fragmentation of these complexes was different according to the charge state of the complex and the oligonucleotide length. Relevant information, concerning complex stability in the gas phase, was obtained only for larger non-covalent complexes

Mon travail de thèse a consisté à poursuivre le développement de l’Imagerie par Spectrométrie de Masse (IMS), à la fois sur le plan méthodologique mais aussi à travers des applications biologiques.Dans une première partie est exposé le développement d’une méthode de préparation des échantillons de très petite taille pour l’imagerie chimique, et plus particulièrement pour l’imagerie TOF-SIMS. Cette méthode a pu être validée en étudiant des molécules de la famille des flavonoïdes dans différents types de graines d’Arabidopsis thaliana ne mesurant que 400 nm de diamètre. La seconde partie, dédiée aux applications biologiques, est divisée en deux sections. La première section regroupe deux sujets où il était question de détecter et de localiser, à l’aide de l’imagerie TOF-SIMS, la molécule active d’une crème anti-acné dans des coupes de peaux de cadavre humain, ainsi qu’un retardateur de flamme bromé, le décabromodiphényl éther, dans ses tissus cibles chez le rat. Dans la seconde section, nous avons étudié, en imagerie TOF-SIMS et MALDI-TOF, l’absorption des lipides durant la digestion et enfin, avec l’aide d’outils d’analyse statistiques, nous avons comparé les profils lipidiques d’échantillons sains et atteins de la mucoviscidose chez un animal modèle de la maladie.À travers ces différents projets, nous avons pu conclure que les imageries par spectrométrie de masse TOF-SIMS et MALDI-TOF sont deux techniques complémentaires et qui, combinées à l’analyse statistique, peuvent être de puissants outils
My PhD’s work consisted in continuing the development of Mass Spectrometry Imaging (MSI) methods, in terms of methodology improvements but also through biological applications.The first part concerned the development of a novel sample preparation method dedicated to very small objects for chemical imaging, particularly for TOF-SIMS imaging. This method has been validated by studying different types of flavonoids in from seeds of Arabidopsis thaliana, with a size of 400 nm only. The second part, dedicated to biological applications, is divided into two sections. The first section includes two projects where the goals was to detect and locate, using TOF-SIMS imaging, the active molecule of an anti-acne cream in human skin sections, and a brominated flame retardant, the decabromodiphenyl ether, in target tissues in rats. In the second section, we have studied by MALDI-TOF and TOF-SIMS imaging the lipid absorption during the digestion, and finally, with the help of statistical analysis tools, we compared lipid profiles of healthy samples versus those from cystic fibrosis samples in a model animal of the disease.Through these projects, we have concluded that MALDI-TOF and TOF-SIMS imaging are two complementary techniques, and, when they are combined with statistical analysis, they can be powerful tools

Mon travail de thèse, débuté en septembre 2005, a été consacré au développement de l’émergente technique d’imagerie par spectrométrie de masse ToF-SIMS. Une première partie de ce travail a été orientée vers des aspects fondamentaux avec l’utilisation d’une source d’ions fullerènes comme faisceau d’ions primaires, mais aussi comme faisceau de pulvérisation. Le but était d’éprouver la possibilité de réaliser une imagerie 3D sur des échantillons biologiques par spectrométrie de masse ToF-SIMS. Une seconde partie de mon travail de thèse a été consacrée à l’utilisation de la technique proprement dite. Différents domaines d’application ont été étudiés, comme l’archéologie, avec l’analyse de la composition des patines recouvrant les statues rituelles de la tribu Dogon (Mali) ou l’étude de la dégradation de cheveux de momies chinoises. Un troisième projet a consisté à analyser in situ les surfactines, une famille de cyclodepsipeptides amphiphiles, sur des profils de colonisation de surface de Bacillus subtilis. Cette analyse qualitative par imagerie ToF-SIMS a été complétée par une analyse quantitative par spectrométrie de masse MALDI-TOF. Enfin, le dernier projet mis en œuvre durant ma thèse concerne la recherche de biomarqueurs lipidiques de la stéatose hépatique non alcoolique chez l’humain. Les résultats ont mis en évidence la complémentarité de l’imagerie par spectrométrie de masse avec d’autres techniques permettant la localisation de composés ciblés, comme la coloration histologique. Les résultats de cette thèse démontrent que l’imagerie par spectrométrie de masse ToF-SIMS peut être appliquée dans des domaines aussi divers que l’archéologie, la microbiologie ou la médecine
My PhD’s work has been devoted to the development of the emergent technique ToF-SIMS imaging. The first part of my work was dedicated to fondamental aspects with the use of a fullerene ion source as a primary ion beam or sputtering ion beam. We expected to realize 3D imaging. The second part of my work consisted to applications of the mass spectrometry imaging. Several application fields were studied, as archeology as with the analysis of patina of the Dogon statuary or chinese mummy hair. A third project was dedicated to the in situ biomarker research from human liver biopsies. The goal of this study was to identify a potential lipid biomarker of the non-alcoholic fatty liver disease. The last part of this manuscript is devoted to the in situ qualitative and quantitative analysis of surfactins (a family of heptacyclodepsipeptides) on a Bacillus subtilis swarming community. We combined ToF-SIMS imaging for qualitative analysis and localization of surfactins within the swarming pattern and MALDI-TOF mass spectrometry for the quantification of these species. The results ot this PhD’s work show that ToF-SIMS imaging could be applied to various fields of research as archeology, microbiology and medicine