Letteratura scientifica selezionata sul tema "Recherche de biomarqueurs"

Mieux prédire I’évolution de la maladie et la réponse aux traitements de fond de la sclérose en plaques (SEP) pourrait améliorer les résultats de traitement en proposant aux patients une approche thérapeutique spécifique. Plusieurs facteurs affectant I’évolution de la maladie ont été identifiés, parmi lesquels : I’origine ethnique, I’âge d’apparition de la maladie, l’âge des premiers symptômes, I’évolution au début de la maladie et les résultats d’imagerie. Malgré les résultats mitigés des études des facteurs pronostiques à I’IRM (Imagerie par Résonance Magnétique), les avancées technologiques améliorent la capacité prédictive de I’IRM, et de nouvelles techniques et mesures fournissent d’autres moyens pour prédire I’évolution de la maladie et la réponse au traitement. La recherché d’un biomarqueur prédictif est un domaine de recherche trés actif, mais les études restent peu concluantes. Les biomarqueurs potentiels incluent les protéines des neurofilaments, les microARN, I’expression génique et les anticorps. Étant donné qu’il est peu probable qu’un seul facteur puisse prédire le cours de la maladie, plusieurs systémes de notation composite ont été proposés, mais aucun n’a encore été largement accepté. Cependant, il semble probable qu’à I’avenir, une combinaison d’IRM et de biomarqueurs biochimiques servira de base pour la décision thérapeutique dans la SEP et permettra une approche individualisée.

Les maladies cardiovasculaires et les cancers sont les premières causes de mortalité et de morbidité dans le monde. La recherche de biomarqueurs pertinents est un réel enjeu pour améliorer leur prise en charge clinique et thérapeutique. Les progrès rapides faits sur l’identification du contenu moléculaire et fonctionnel des vésicules extracellulaires et le développement de méthodologies sensibles et robustes identifient ces dernières comme des biomarqueurs prometteurs, accessibles dans les biopsies liquides. L’adaptation des étapes pré-analytiques, analytiques et une standardisation adaptée à chaque cible vésiculaire sont des prérequis indispensables pour accélérer le transfert de ces biomarqueurs vésiculaires vers la clinique et accompagner le développement d’une médecine personnalisée.

Le trouble bipolaire (TB) est une maladie chronique sévère qui atteint 1 à 4 % de la population générale. Le TB entraîne un handicap majeur lié au très haut niveau de rechute (60 % à 2 ans), à l’impact fonctionnel des comorbidités associées et aux troubles persistants entre les épisodes. Cette maladie récurrente a été reconnue par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) comme la septième cause de handicap par année de vie parmi toutes les maladies dans la population des 15 à 44 ans [1]. L’arrivée nouvelle du DSM-5 témoigne de la volonté d’amélioration des outils de classification diagnostique à partir des biomarqueurs validés dans chaque trouble psychiatrique. Néanmoins, l’identification de tels biomarqueurs n’est pas toujours facile et se heurte à la complexité et à l’hétérogénéité des pathologies dont celle du trouble bipolaire. Ainsi, des efforts croissants sont fait afin d’identifier de nouveaux biomarqueurs du TB qui corrèlent avec des symptômes ou des dimensions cliniques de la maladie. Des travaux récents ont mis l’accent sur l’intérêt de biomarqueurs pour les TB dans le champ de la neuro-imagerie [2], des rythmes circadiens [3] et de certains marqueurs moléculaires [4]. Ces biomarqueurs ont pour objectif d’aider non seulement au meilleur dépistage du trouble et à sa meilleure compréhension physiopathologique, mais aussi à la prévention des rechutes, à l’évaluation de l4efficacité des thérapeutiques et à la prédiction de la réponse thérapeutique. Cette recherche de biomarqueurs s’inscrit dans un effort général de la recherche d’une médecine personnalisée.

Dans le cadre du module d’enseignement Communication Scientifique et Littérature du Master Biologie Moléculaire et Cellulaire de Lyon, les étudiants des parcours M2 Génopath et Biologie de la Peau se sont formés à l’écriture scientifique sur un sujet libre. Suite à un travail préparatoire avec l’équipe pédagogique, chaque étudiant a rédigé, guidé par un tuteur, une Nouvelle. Le parcours M2 Génopath s’adresse aux étudiants scientifiques et médecins et les forme à la recherche fondamentale dans les domaines de la génétique, de la biologie cellulaire et de leurs applications biomédicales. Le parcours M2 Biologie de la Peau est une formation unique en France, et forme des spécialistes de la recherche en biologie cutanée qui s’inséreront dans les services de recherche et développement hospitalier ou de l’industrie dermo-cosmétique et dermo-pharmaceutique.

La recherche fondamentale sur le vieillissement a pris un tour intéressant ces dernières années avec un développement rapide des biomarqueurs prédictifs de mortalité chez les organismes modèles, notamment la drosophile, ainsi que chez l’être humain à travers les améliorations des approches d’identification en masse de molécules circulantes. Ces développements conduisent à un déplacement de notre capacité de prédiction de survenue de la mort, du niveau historiquement populationnel au niveau individuel. Nous interrogeons ici les implications éthiques, médicales et sociales de ce changement d’échelle.

La stratification du risque des patients atteints d'insuffisance cardiaque (IC) systolique chronique est essentielle afin d'identifier ceux qui pourront bénéficier de stratégies invasives telle que la transplantation cardiaque. En dépit des avancées récentes, cette stratification nécessite d'être encore améliorée. En effet, certains patients caractérisés à faible risque vont décéder précocement ; et inversement, d'autres identifiés à haut risque auront une survie prolongée.Objectif - Notre objectif était d'investiguer la place d'une analyse protéomique du plasma dans la stratification du risque des patients IC et de découvrir des biomarqueurs circulants associés à la mortalité cardiovasculaire précoce de ces patients.Méthodes et résultats - Pour ce faire, nous avons d'abord désigné 2 populations : une population test et une de validation. Ces 2 populations étaient issues de la population INsuffisance CArdiaque (INCA) constituée de l'ensemble des patients référés à notre centre pour une évaluation pronostique extensive d'une IC systolique chronique (FEVG <45%) entre novembre 1998 et mai 2010. Pour la phase test (population cas/témoins), nous avons sélectionné 198 patients entre novembre 1998 et décembre 2005: 99 patients décédés de cause cardiovasculaire dans les 3 ans suivant l'inclusion (cas) ont été comparés à 99 survivants à 3 ans appariés sur l'âge, le sexe et la cause de l'IC (témoins). Pour la phase de validation, nous avons évalué une cohorte de 344 patients consécutifs inclus entre janvier 2006 et mai 2010. Les populations ont été parfaitement caractérisées. La mortalité cardiovasculaire était définie comme un décès de cause cardiovasculaire, une transplantation en urgence (critère United Network for Organ Sharing status 1) ou une assistance cardiaque en urgence.Une analyse protéomique utilisant la technique SELDI-TOF-MS a ensuite été réalisée dans la population test sur des échantillons de plasma prélevés à l'inclusion. Les échantillons ont été déplétés des protéines majoritaires et analysés après randomisation en duplicate en utilisant des puces CM10 (échangeur de cations) et H50 (hydrophobie). Au total, 42 pics m/z étaient différentiellement abondants entre les cas et les témoins et ont été utilisés pour développer des scores protéomiques prédicteurs de la mortalité cardiovasculaire à l'aide de 3 méthodes statistiques de régression : machine à vecteur de support, régression des moindres carrés partiels et régression logistique de Lasso. Les scores protéomiques ont ensuite été testés dans la population de validation et étaient significativement plus élevés chez les patients qui vont décéder dans les 3 ans avec les 3 méthodes. Ces scores protéomiques persistaient associés à la mortalité cardiovasculaire après ajustement sur les facteurs confondants. De plus, l'utilisation de ces scores permettait une amélioration significative de la discrimination des patients IC par rapport à une évaluation pronostique classique selon les index suivants : "integrated discrimination improvement" et "net reclassification improvement".L'étape suivante a été de procéder à la purification et à l'identification des protéines correspondant aux pics m/z différentiellement abondants dans les 2 populations (n=13). Actuellement, nous avons pu identifier plusieurs apolipoprotéines : 14511 CM10-BM (ApoA1), 29024 CM10-BM (ApoA1), 3267 H50-BM (ApoC1), 6416 H50-BM (ApoC1), 6616 H50-BM (ApoC1), 6825 H50-BM (ApoC1), 8764 H50-BM (ApoC3), 9421 H50-BM (ApoC3). ceci a conduit à la quantification de ces apolipoprotéines dans la population INCA par une technique de "mass reaction monitoring".Conclusion - Une analyse protéomique des protéines du plasma semble améliorer la stratification du risque de mortalité précoce chez les patients atteints d’une IC chronique.Perspectives - Des investigations complémentaires sont en cours afin de déterminer l'impact des apoplipoprotéines dans la stratification du risque de ces patients
Risk stratification of patients with systolic chronic heart failure (HF) is critical to better identify those who may benefit the most from invasive therapeutic strategies such as cardiac transplantation. In spite of recent advances, risk stratification of HF patients needs to be further improved. Indeed, there remains variability in the prognosis with some patients who are categorized at low risk but experience early mortality; and conversely, patients categorized as severe but have an unexpectedly prolonged survival. Proteomics has been used to provide prognostic information in various diseases.Aim – Our aim was to investigate the potential value of plasma proteomic profiling for risk stratification in HF and to find new circulating biomarkers that are associated with early cardiovascular mortality of chronic HF patients.Methods and results – For that purpose, we first designed 2 populations: a discovery and a validation population. Both populations issued from the INsuffisance CArdiaque (INCA) cohort, which is constituted of all consecutive patients referred in our institution for extensive prognostic evaluation of systolic chronic HF (LVEF <45%) between November 1998 and May 2010. For the discovery phase (case/control population), we selected 198 patients included between November 1998 and December 2005: 99 patients who died from cardiovascular cause within 3 years after the initial evaluation (cases) were individually matched for age, sex, and HF etiology with 99 patients who were still alive at 3 years (controls). For the validation phase, we evaluated a cohort of 344 consecutive patients included between January 2006 and May 2010. Study populations were carefully phenotyped. Cardiovascular death included cardiovascular-related death, urgent transplantations defined as United Network for Organ Sharing status 1 and urgent assist device implantation. A proteomic profiling using surface enhanced laser desorption ionization - time of flight - mass spectrometry was then performed in the case/control discovery population on plasma samples collected at inclusion. Plasma samples were depleted for major proteins and randomly analyzed in duplicate using CM10 (Weak Cation Exchanger) and H50 (Reverse Phase) proteinchip arrays. Forty two ion m/z peaks were found differentially abundant between cases and controls in the discovery population and were used to develop proteomic scores predicting cardiovascular death using 3 statistical regression methods: support vector machine, sparse partial least square discriminant analysis and lasso logistic regression. The proteomic scores were then tested in the validation population and score levels were significantly higher in patients who subsequently died within 3 years with the 3 methods. Proteomic scores remained significantly associated with cardiovascular mortality after adjustment on confounders. Furthermore, use of the proteomic scores allowed a significant improvement in discrimination of HF patients as determined by integrated discrimination improvement and net reclassification improvement indexes on top of “classic” prognostic evaluation. The next step was the purification and identification of the proteins related to the different m/z peaks (n=13) that were found significantly differentially abundant in both populations. We have currently identified several peaks as apolipoproteins: 14511 CM10-BM (ApoA1), 29024 CM10-BM (ApoA1), 3267 H50-BM (ApoC1), 6416 H50-BM (ApoC1), 6616 H50-BM (ApoC1), 6825 H50-BM (ApoC1), 8764 H50-BM (ApoC3), 9421 H50-BM (ApoC3). This has led to the quantification of these apolipoproteins in the INCA population using mass reaction monitoring technique.Conclusion – Proteomic analysis of plasma proteins may help to improve risk prediction of early mortality in HF patients.Perspectives – Further investigations are ongoing in order to determine the impact of the different apolipoproteins tested in risk stratification of chronic HF patients

L'anévrysme de l'aorte abdominale (AAA) est une pathologie vasculaire caractérisée par une augmentation du diamètre de l'aorte de plus de 1, 5 fois le diamètre de référence et une perte du parallélisme de la paroi au niveau infra rénal. Les AAA affectent de manière prépondérante les homes âgés avec une prévalence de 5%. La rupture d'un AAA est responsable de 1à 4% de la mortalité chez les hommes de plus de 65 ans. Dans le cas d'une rupture, la mortalité est supérieure à 70-95%. C'est pourquoi les AAA sont une des causes majeures de mortalité dans les pays industrialisés avec une population vieillissante. L'age, le sexe masculin, la consommation de tabac, la susceptibilité génétique et la présence d'une autre localisation d'athérosclérose sont des facteurs de risque connus pour le développement d'un AAA. La rupture peut être prévenue par une chirurgie vasculaire qui permet de diminuer la mortalité chez les patients atteints d'AAA. Néanmoins, la plupart des patients atteints d'AAA sont asymptomatiques et la majorité ne sont pas diagnostiqués avant la rupture. Au cours de ce travail de thèse, nous avons utilisé des techniques de protéomique différentielle dans le but d'analyser et comparer des échantillons provenant de plasma et de cellules (cellules musculaires lisses, monocytes différenciés en macrophages) de patients présentant ou non un AAA. Ces analyses ont été réalisé avec comme but les objectifs suivants : a) Identifier et évaluer les marqueurs biologiques potentiels pour un dépistage des AAA, qui permettrait un diagnostique précoce et donc un traitement précoce de cette pathologie. b) De permettre une meilleure connaissance des mécanismes physiopathologiques impliqués dans l'évolution des AAA par le biais des résultats obtenus lors de l'analyse protéomique différentielle. En ce qui concerne l'analyse protéomique des cellules, l'utilisation de la technique DIGE par saturation associée avec l'utilisation du logiciel SameSpots, a permis l'identification de 2 profils protéiques différents dans l'ensemble des types cellulaires étudiés, indépendamment du statut du patient. Ces deux protéomes différents sont le résultat d'un biais technique du à l'utilisation d'un traitement à la DNase I des échantillons dans le but d'éliminer les acides nucléiques présents. Nous avons montré que le traitement à la DNase I produisait des changements de profil protéique de ces deux types cellulaires. Les protéines principalement affectées par ce traitement sont celles impliquées dans le mouvement cellulaire, la réorganisation du cytosquelette d'actine, et l'apoptose. Du fait de la présence de ce biais technique, la comparaison entre les échantillons de cellules obtenues de patients présentant ou non un AAA n'a pas permis de résultats concluants. L'analyse protéomique du plasma a été effectué en collaboration avec le laboratoire du Pr Goodlett à Seattle (USA). Deux approches différentes de spectrométrie de masse ont été utilisées pour comparer les échantillons plasmatiques de patients présentant ou non un AAA. La première approche combine l'utilisation de l'analyse MS PAcIFIC avec le calcul spectral et la seconde approche combine l'analyse des données MS de manière indépendante avec un marquage TMT isobarique. Après validation par western blot, quatre protéines ont été validées comme différentiellement exprimées dans le plasma de patients présentant ou non un AAA : l'adiponectine, la superoxide dismutate extracellulaire, la kallistatine et la carboxipeptidase B2. Ces protéines sont impliquées dans la pathologie anévrysmale et peuvent être des potentiels marqueurs biologiques pour le diagnostique de AAA. Des études dans de grandes cohortes seront nécessaires pour valider leur utilisation pour le dépistage des AAA dans la population à risque. Cela permettrait une détection précoce de la maladie et une diminution de la mortalité de la population âgée dans les pays industrialisés.

Ce travail comprend deux volets principaux, et concerne le développement d'anticorps monoclonaux humains ayant un intérêt en cardiologie. La première partie concerne la production, la purification et l'analyse de fragments d'anticorps humains reconnaissant l'intégrine α llbβ3. La seconde partie décrit la sélection de scFvs humains spécifiques de la plaque d'athérome par phage display. Nous avons procédé à une sélection in vivo en injectant directement les phage-anticorps à un modèle de l'athérosclérose. Les scFvs ont été testés après le premier tour de sélection sur des extraits protéiques d'artères saines et athéromateusses. Cette approche soustractive au niveau protéique, nous a permis d'identifier deux anticorps spécifiques de protéines athéroscléreuses. Leur développement aurait une utilité : (1) en diagnostic en les conjuguant à des produits de contraste, de façon à marquer par IRM les lésions précoces (2) en thérapie génique pour un ciblage moléculaire amélioré
This thesis is divided in two parts. Its aim is the development of human monoclonal antibodies of cardiovascular interest. The first part involves the production, the purification and the biochemical analysis of human antibody fragments directed against the αIIbβ3 integrin. The second part described the in vivo selection by phage display of human scFvs targeting atherosclerotic lesions. We have screened in vivo the atherosclerotic plaques of this model with two different combinatorial libraries of human antibodies. Our strategy is based on a substractive screening with normal and atherosclerotic protein-coated filters, allowing the detection of scFvs after one round of in vivo biopanning. This substractive aproach has permitted us to isolate two scFvs specific to atherosclerotic proteins. The development of such antibodies could be useful : (1) in diagnosis for the early detection of atherosclerotic lesions by MRI, (2) in gene therapy, to improve the molecular targeting

Cette thèse préparée au CEA Léti, Minatec Campus, Grenoble, et à l'IMS, Bordeaux, s'inscrit dans le thème du traitement de l'information pour des données protéomiques. Nous cherchons à reconstruire des profils protéiques à partir des données issues de chaînes d'analyse complexes associant chromatographie liquide et spectrométrie de masse. Or, les signaux cibles sont des mesures de traces peptidiques qui sont de faible niveau dans un environnement très complexe et perturbé. Ceci nous a conduits à étudier des outils statistiques adaptés. Ces perturbations peuvent provenir des instruments de mesure (variabilité technique) ou des individus (variabilité biologique). Le modèle hiérarchique de l'acquisition des données permet d'inclure ces variabilités explicitement dans la modélisation probabiliste directe. La mise en place d'une méthodologie problèmes inverses permet ensuite d'estimer les grandeurs d'intérêt. Dans cette thèse, nous avons étudié trois types de problèmes inverses associés aux opérations suivantes: 1) la quantification de protéines cibles, vue comme l'estimation de la concentration protéique, 2) l'apprentissage supervisé à partir d'une cohorte multi-classe, vu comme l'estimation des paramètres des classes, et 3) la classification à partir des connaissances sur les classes, vue comme l'estimation de la classe à laquelle appartient un nouvel échantillon. La résolution des problèmes inverses se fait dans le cadre des méthodes statistiques bayésiennes, en ayant recours pour les calculs numériques aux méthodes d'échantillonnage stochastique (Monte Carlo Chaîne de Markov).

L'analyse protéomique est une méthode de choix pour la recherche de biomarqueurs. Sans à priori, elle permet d'établir un catalogue de protéines qui sont exprimées dans une cellule, un tissu ou un organisme entier. Cette approche a été mise en œuvre pour une analyse protéomique de cellules coliques cancéreuses et une analyse phosphoprotéomique de biopsies hépatiques.L'étude de cellules coliques cancéreuses transformées par le gène cytosine désaminase et traitées par la prodrogue 5-fluorocytosine a été réalisée par électrophorèse bidimensionnelle des extraits protéiques. L'analyse d'image a permis la quantification de 353 protéines et isoformes dont 14 sont surexprimées et 4 sous exprimées lors d'un traitement par la prodrogue. Parmi les protéines dont l'expression est affectée par le traitement, l'HSP90 présente un niveau d'expression constant mais est identifiée sous deux formes qui diffèrent par leur pI. L'analyse par spectrométrie de masse à identifier une phosphorylation de ser 254 qui pourrait contribuer à la régression tumorale.Après avoir développé une méthode HPLC-TiO2 pour la purification de phosphopeptides, une analyse protéomique de 24 biopsies humaines provenant de carcinomes hépatocellulaires sur foie non fibreux (nf-CHC) et de tissus sains a été réalisée avec la technologie iTRAQ. Les peptides surexprimés dans les tumeurs correspondent à des protéines de choc thermiques, des protéines liées à l'ADN/ARN (histones, protéines du splicéosome), des protéines de la phase 1 de la détoxification (carboxyestérase, époxide hydrolase), les protéines du cytosquelette (actinine, tubuline), des protéines ou enzymes anti-oxydantes (superoxide dismutase, thiorédoxine). Les peptides sous-exprimés correspondent à des protéines du cycle de l'urée, de la détoxification (alcool déhydrogénase) du métabolisme des sucres, des lipides et des acides aminés. Dans la fraction TiO2, 19 phosphopeptides sont significativement surexprimés et 15 phosphopeptides sont significativement sous exprimés, mettant en en évidence une surreprésentation du motif -(S/T)P- parmi les phosphopeptides surexprimés dans les tumeurs. Une activation des proline directed kinases ou une inhibition des phosphatases correspondantes est donc probablement un événement caractéristique des nf-CHC. Ces peptides/protéines dérégulées sont autant de biomarqueurs potentiels pour le carcinome hépatocellulaire.

La néphropathie diabétique (ND) est l'une des complications graves du diabète. Elle affecte environ 30% des patients diabétiques. La microalbuminurie est actuellement l'élément diagnostique principal de la survenue de la ND mais manque de spécificité et précocité. Plusieurs études ont été consacrées à la recherche de nouveaux biomarqueurs (BM) de la ND par des approches protéomiques. Nous avons montré dans la phase initiale de notre travail que si de nombreux candidats BM avaient été identifiés, leur nature ne faisait pas consensus et que de nombreuses études, de par leur conception, ne pouvaient identifier de BM plus précoces que l'albumine. Partant de ce constat, nous avons sélectionné une cohorte originale de diabétiques de type 1 normoalbuminuriques considérés à risque de développer la ND, sur la base de l'apparition d'une microalbuminurie consécutive à un test d'effort. Une cohorte contrôle a été aussi constituée. Dans la première partie de notre travail, nous avons comparé par électrophorèse bidimensionnelle les protéomes urinaires des patients des deux coho rtes. Les BM candidats ont été ensuite identifiés par spectrométrie de masse. L'analyse fonctionnelle de ces protéines a montré que certaines sont impliquées dans la cascade de la coagulation et les mécanismes de dysfonctionnement endothélial. Le caractère diagnostique de ces protéines a été validé dans les mêmes cohortes de patients par des expériences de Western-blot. La compréhension de la nature et de la fonction physiologique des BM candidats identifiés nous a permis de mieux appréhender les mécanismes moléculaires de la pathogénèse de la ND et d'identifier des candidats biomarqueurs plus précoces que l'albumine. Ces résultats sont présentés sous la forme d'un projet d'article .La deuxième partie de notre travail expérimental est constituée d'études préliminaires visant à la recherche de protéines spécifiques urinaires, néphrine et isoformes de l'adiponectine, afin d'évaluer leur potentiel diagnostique. 1 Ben Ameur R. et al Proteomic approaches for discovering biomarkers of diabetic nephropathy. Nephrol Dial Transplant 25, 2866-752 Ben Ameur R. et al Identification of early candidate biomarkers for diabetic nephropathy by urine proteomic analysis. To be submitted
Diabetic nephropathy (DN) is one of the most serious complications of diabetes. It affects about 30% of diabetic patients. Microalbuminuria is currently the main available marker for DN risk, but has inadequate specificity and precocity. Several published studies intended to research new biomarkers (BM) of DN by proteomic approaches. We have shown1 that, if several candidate BM were claimed, there was no consensus about their nature and that a number of studies could not identify BM earlier than albumin because of the study design. Thus, we have selected an original cohort of type 1 diabetic patients considered at risk of developing DN, on the basis of urinary albumin excretion after an exercice test. A control cohort was also enrolled. Using 2D gel electrophoresis we compared the urinary proteomes of patients from both cohorts. Then, candidate BM were identified by mass spectrometry. Functional analysis of these proteins showed that some are involved in the coagulation cascade and in mechanisms of endothelial dysfunction. The diagnostic potential of these proteins was validated by Western blotti ng. The nature and physiological function of candidate biomarkers allowed to better understand the molecular pathogenic mechanisms of DN. Results from this part of the work are shown in the form of an article2. Preliminary studies to assess the diagnostic potential research of specific urinary proteins (nephrin and different isoforms of adiponectin) are also presented.1 Ben Ameur R. et al Proteomic approaches for discovering biomarkers of diabetic nephropathy. Nephrol Dial Transplant 25, 2866-752 Ben Ameur R. et al Identification of early candidate biomarkers for diabetic nephropathy by urine proteomic analysis. To be submitted

La première partie de la thèse traite de la recherche de biomarqueurs du cancer. Lors de la transcription, il apparaît que certains nucléotides peuvent être remplacés par un autre nucléotide. On s'intéresse alors à la comparaison des probabilités de survenue de ces infidélités de transcription dans des ARNm cancéreux et dans des ARNm sains. Pour cela, une procédure de tests multiples menée sur les positions des séquences de référence de 17 gènes est réalisée via les EST (Expressed Sequence Tag). On constate alors que ces erreurs de transcription sont majoritairement plus fréquentes dans les tissus cancéreux que dans les tissus sains. Ce phénomène conduirait ainsi à la production de protéines dites aberrantes, dont la mesure permettrait par la suite de détecter les patients atteints de formes précoces de cancer. La deuxième partie de la thèse s'attache à l'étude de l'allergie à l'arachide. Afin de diagnostiquer l'allergie à l'arachide et de mesurer la sévérité des symptômes, un TPO (Test de Provocation Orale) est réalisé en clinique. Le protocole consiste à faire ingérer des doses croissantes d'arachide au patient jusqu'à l'apparition de symptômes objectifs. Le TPO pouvant se révéler dangereux pour le patient, des analyses discriminantes de l'allergie à l'arachide, du score du TPO, du score du premier accident et de la dose réactogène sont menées à partir d'un échantillon de 243 patients, recrutés dans deux centres différents, et sur lesquels sont mesurés 6 dosages immunologiques et 30 tests cutanés. Les facteurs issus d'une Analyse Factorielle Multiple sont également utilisés comme prédicteurs. De plus, un algorithme regroupant simultanément en classes des intervalles comprenant les doses réactogènes et sélectionnant des variables explicatives est proposé, afin de mettre ensuite en compétition des règles de classement. La principale conclusion de cette étude est que les mesures de certains anticorps peuvent apporter de l'information sur l'allergie à l'arachide et sa sévérité, en particulier ceux dirigés contre rAra-h1, rAra-h2 et rAra-h3.

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) représente le 6eme cancer le plus fréquent dans le monde et la 3eme cause de décès par cancer. Plus de 80% des CHC se développent à partir d'une cirrhose souvent d'étiologie virale. Le pronostic du CHC est mauvais en raison de sa détection à un état avancé, non résécable. Aussi de nouveaux biomarqueurs permettant un diagnostic précoce sont requis. L'imagerie par spectrométrie de masse MALDI (MALDI IMS) permet la visualisation de la distribution différentielle de marqueurs potentiels au sein des tissus. L'analyse MALDI IMS du protéome in situ de tissus CHC versus celui des tissus cirrhotiques péritumoraux, a permis la mise en évidence d'un ensemble de peptides/protéines pour lesquels l'expression permettait de différencier la cirrhose du CHC. De plus, nous avons établi un modèle de classification permettant de classifier correctement la plupart des spectres issus de régions tumorales et cirrhotiques. Le marqueur le plus différentiel m/z 8565 surexprimé dans le CHC a été identifié comme l'ubiquitine monomérique et validé par immunohistochimie. Le marqueur m/z 3195 surexprimé dans la cirrhose a été identifié comme un fragment de l'α -globine tandis que m/z 2753, surexprimé dans le CHC, correspondait à un fragment de l'albumine. Ce travail fournit des marqueurs diagnostiques qui pourraient être complémentaires des méthodes actuelles. Les biomarqueurs identifiés ouvrent des perspectives biologiquement intéressantes, en particulier dans l'étude du rôle du système protéasome au cours de la cancérogenèse hépatique. De plus, les méthodes d'imagerie MALDI et d'identification mises au point sont applicables à d'autres projets
Hepatocellular carcinoma (HCC) represents the sixth most common cancer in the world, and the third most frequent oncological cause of death. Over 80% of HCC develop from cirrhosis, mainly related to viral etiology. The prognosis of HCC is mostly poor, because of its late detection at an advanced stage. Thus, new effective biomarkers are needed. MALDI imaging mass spectrometry (MALDI IMS) allows differential distribution visualization of potential markers within tissue. The aim of the present project was to investigate, using MALDI IMS, the proteome of HCC and to compare it with peritumoral cirrhosis so as to characterize new biomarkers of HCC. We found a set of proteins/peptides with a differential intensity level that most accurately delineated cancer from adjacent cirrhotic tissue. We generated a classification model enabling correct classification of most spectra present in cirrhosis or tumor areas from the independent validation group. The most discriminating marker (m/z 8,565) increased in HCC was characterized as the monomeric ubiquitin and further validated by immunohistochemistry. Marker m/z 2,753 was a peptidic fragment of albumin and was overexpressed in HCC while m/z 3,195, identified as a fragment of the alpha chain of hemoglobin, was specifically more intense in cirrhosis. This work provides complementary tools that could be useful in the early diagnosis of HCC. Identified biomarkers will gain further insights in the role of proteasome in the liver cancerogenesis. MALDI IMS and identification developed methods will be useful for other projects

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire auto-immune du SNC qui affecte 90 000 personnes en France et génère un coût important pour la société. La forme la plus fréquente (85% des cas) est la SEP récurrente-rémittente (RRMS) caractérisée par des poussées démyélinisantes entrecoupées de périodes de rémission après un syndrome cliniquement isolé (CIS). La conversion en RRMS après un CIS, caractérisée par une nouvelle poussée ou de nouvelles lésions sur les IRM de suivi, survient après un délai variant de quelques mois à plus de 10 ans (20% des cas, « SEP bénigne »). Les traitements disponibles (immunomodulateurs et immunosuppresseurs) ont une efficacité indéniable pour la prévention des poussées et doivent être initiés dès le diagnostic pour une efficacité maximale, surtout chez les patients montrant une conversion rapide en SEP après un CIS. Leur intérêt est en revanche négligeable pour les formes bénignes. Ainsi, il existe un besoin d’identifier des biomarqueurs pronostiques précoces de la SEP pour une prise en charge optimale des patients. Le but de ma thèse est d’identifier des biomarqueurs pronostiques de SEP en utilisant différentes approches de protéomique quantitative,. Dans un premier temps, nous avons utilisé des échantillons cliniques de LCR de patients. Ces travaux m’ont permis d’identifier, en protéomique quantitative utilisant un marquage chimique des peptides (TMT), plusieurs candidats biomarqueurs de SEP. Ceux-ci incluent deux chitinase-3-like protéines, CHI3L1 et CHI3L2 dont le taux mesuré en ELISA, dans le LCR, augmente avec l’évolution de la maladie. Ces travaux ont également démontré que la concentration sanguine de CHI3L1 constituait un biomarqueur de la progression de la maladie. Dans un second temps, nous avons combiné l’analyse du LCR de différents patients SEP et contrôles en protéomique Label-Free avec un modèle préclinique analysant les modifications du sécrétome d’oligodendrocytes murins en culture primaire par approche SILAC. Les biomarqueurs potentiels, 87 protéines correspondant à 226 peptides cibles, ont été ensuite vérifiés en protéomique quantitative ciblée ou parallel reaction monitoring (PRM), à l’aide de peptides marqués servant de référence. Les 11 candidats les plus discriminants issus de cette étape ont ensuite été vérifiés en PRM sur une cohorte plus large d’échantillons de patients. Finalement, 7 candidats ont montré un profil significatif au cours de cette première validation. Ces candidats biomarqueurs permettent notamment de discriminer les différentes formes évolutives de la SEP et de distinguer cette pathologie d’autres maladies inflammatoires et neurologiques. De plus, ces derniers pourraient avoir un intérêt prognostique permettant d’identifier les patients qui vont développer une SEP après la découverte fortuite de lésions typiques de la maladie à l’IRM. Ce travail de thèse a donc caractérisé de nouveaux biomarqueurs de SEP devant être validés sur de larges cohortes multicentriques de patients et ouvre de nouvelles perspectives sur la compréhension des mécanismes physiopathologiques de la SEP
Discovery, confirmation and verification of candidate biomarkers for multiple sclerosis diagnosis and prognosis in cerebrospinal fluid.Multiple sclerosis (MS) is an inflammatory disease of the central nervous system. Most often the disease initiates by a first demyelinating event called clinically isolated syndrome (CIS), followed by remission periods and relapses occurring at irregular intervals. Clinical symptoms and MRI are used for diagnosis, but clinicians lack tools to predict the rate of disease progression. This study aims at identifying biomarkers that predict the delay of conversion to MS after a CIS. We compared the cerebrospinal fluid (CSF) proteome from MS patients and symptomatic controls and the CSF from CIS patients with rapid conversion to MS (<1 year) and CIS patients with slow conversion to MS (>2 years). For the discovery step, human CSF samples (n=40) depleted of the 20 major plasma proteins were digested using a modified filter-assisted sample preparation (FASP) and analysed by high-resolution mass spectrometry using isobaric mass tag labelling or label-free quantification procedures. Proteins upregulated in CSF from MS patients included two proteins involved in tissue remodeling, namely chitinase-3-like protein-1 (CHI3L1) and chitinase-3-like protein-2 (CHI3L2). Their increased level in CSF of MS patients was confirmed by ELISA in a new cohort comprising CIS and MS patients (n=123) at different disease stages. Moreover, CHI3L1 levels in CSF and serum from CIS patients discriminated patients with rapid conversion to MS (< one year) from those with slower conversion.We also implemented a PRM method (peptide selection, dilution optimization of heavy isotope labeled non-purified peptides, reproducibility evaluation and method validation) to qualify a larger set of candidate biomarkers (226 peptides corresponding to 87 proteins) in a cohort different from the one used for the discovery step (n=60), including CSF from controls and MS patients at different disease stages. Finally, to further verify the 11 candidate biomarkers that passed this qualification step, we monitored 16 peptides in a new PRM assay, using shorter gradient and high-purity heavy isotope labeled peptides. This new PRM analysis was performed on a larger cohort (n=189) that included CSF of patients with other inflammatory and non-inflammatory neurological disorders in addition to control and MS patients. These analyses identified seven robust candidate biomarkers, which might help to discriminate patients suffering from MS or other neurological disorders

L’identification de biomarqueurs demeure un véritable défi pour les sciences analytiques et un enjeu majeur pour la recherche clinique. Les glycosaminoglycanes (GAGs) ont été identifiés comme biomarqueurs potentiels de mucopolysaccharidoses (MPS), maladies génétiques rares et très souvent mortelles. Ces pathologies sont dues à une déficience en une des enzymes impliquées dans le catabolisme des GAGs. Le défaut enzymatique conduit à une accumulation de GAGs partiellement dégradés, et entraîne une neurodégénérescence pour les formes sévères de la pathologie. Les GAGs sont des polysaccharides polyanioniques complexes impliqués dans de nombreux processus physiologiques chez les mammifères. Leur étude demeure difficile en raison de leur hétérogénéité structurale, de leur faible biodisponibilité et du manque d'outils dédiés à leur analyse. Notre objectif a été de détecter et de quantifier ces composés à partir de fluides biologiques tels que l’urine et le liquide céphalo-rachidien, puis d’en élucider la structure par spectrométrie de masse. L’étude s’est focalisée sur la caractérisation d’oligosaccharides de type héparane sulfate (HS), biomarqueurs spécifiques de MPS à composante neurologique (MPS de type I, IIIB et IIIC) et responsables des atteintes du système nerveux central. Une stratégie expérimentale permettant l’extraction d’oligosaccharides de HS issus de fluides biologiques a été développée. Ainsi, la structure d’oligosaccharides sulfatés de HS urinaires, candidats biomarqueurs de MPS IIIB et IIIC, a pu être identifiée. Ces composés pourraient s’avérer utiles pour le diagnostic et le suivi de patients, notamment lors d’essais thérapeutiques. Des expériences in vitro d’exposition de différents types cellulaires du cerveau ont été menées afin d’établir la relation entre la structure des oligosaccharides accumulés et leurs effets neuropathologiques. Elles ont permis de mettre en évidence des processus cellulaires qui pourraient impliqués dans la neurodégénérescence et constituer de nouvelles cibles thérapeutiques
The identification of biomarkers remains one of the main challenges for analytical sciences and a major stake for clinical research. Glycosaminoglycans (GAGs) have been identified as potential biomarkers of mucopolysaccharidoses (MPS) belonging to rare genetic diseases with often a deadly issue. These pathologies are due to a deficiency in one of the enzymes responsible for GAGs catabolism. This enzymatic defect results in the accumulation of partially catabolized GAGs in organism and leads to neurodegeneration for the most severe forms of the disease. GAGs are complex polyanionic polysaccharides involved in numerous physiological processes in mammals. Their study remains a challenging task because of their high structural heterogeneity and their low biodisponibility, besides the lack of dedicated analytical tools. Our aim was to detect and quantify these compounds in biologic fluids such as urine and cerebrospinal fluid, and to elucidate their structures by mass spectrometry. This study focused on heparan sulfate (HS) oligosaccharides, as potential biomarkers of MPS featured by neurological manifestations (MPS I, IIIB and IIIC), and possibly responsible of lesions in the central nervous system. An experimental strategy allowing the extraction of HS oligosaccharides from biological fluids was implemented, thereby the structures of urinary heparan sulfate oligosaccharides were deciphered, leading to possible biomarkers candidates of MPS IIIB and IIIC. These compounds could be useful for diagnostic and patient follow-up that are currently lacking for the monitoring of therapeutic assays. In vitro exposition of different cerebral cell types to HS oligosaccharides was carried out to establish the relation between the structure of oligosaccharides and neuropathological effects. These studies highlighted several cellular processes that could be involved in neurodegeneration and constitute new therapeutic targets