Imaging of central nervous system by MALDI mass spectrometry

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