Développement d’outils d’analyse et de diagnostic d’intérêt biologique par ablation laser et spectrométrie de masse
Un axe de recherche a été initié au sein du CERLA entre les laboratoires PRISM et PHLAM. Il a pour objectif le développement de nouveaux outils de micro-échantillonnage de tissus biologique à pression et température ambiantes grâce au couplage des techniques d’ablation laser et de spectrométrie de masse.
Dans le premier de ces outils, les micro-fragments de tissu ablatés par un laser Nd:YAG à 532 nm sont interceptés par des gouttes de solvants. Ces gouttes sont introduites dans un spectromètre de masse sous vide ce qui permet l’analyse des composés à analyser (lipides peptides, protéines) présents dans les fragments capturés. Les premiers essais de cette technique dite LADC (Laser Ablation/Droplet Capture) permet l’identification d’environ 400 protéines sur une région du tissu biologique de quelques centaines de micromètre de diamètre. Des développements sont en cours pour en améliorer encore la sensibilité et la résolution spatiale et automatiser ces analyses afin d’en faire une technique d’imagerie moléculaire à l’échelle micrométrique.
Le développement d’un dispositif permettant l’analyse directe de marqueur biologique in vivo a également été initiée. Il constitue la première marche du projet SPIDERMASS dont l’objectif est l’élaboration d’un instrument d’analyse in-vivo en temps-réel pour le bloc opératoire comme outil d’aide à la chirurgie et au diagnostic. Les tissus biologiques présentant une quantité importante d’eau (75-80%), le choix a été fait de travailler dans l’IR à la longueur d’onde correspondant au mode de vibration stretching O-H de l’eau. Cette longueur d’onde se situe vers 2,9 µm, accessible à notre OPO IR. Ceci a permis le développement d’un premier prototype équipé d’une ligne de transfert de type Venturi placée au-dessus du point d’irradiation du laser et reliée à un spectromètre de masse modifié pour permettre l’arrivée de la ligne de transfert. Les premières expériences réalisées ont démontré la possibilité de collecter des profils à partir de morceaux de tissus (ex-vivo).
A) Principe du SPIDERMASS. B) Acquisition en temps réel de signaux lors de l’irradiation de la biopsie d’un ovaire (En vert : zone saine, en rouge : zone cancéreuses). C) Spectres de masses correspondants. Les flèches indiquent les pics spécifiques à l’une ou l’autre zone.
Le système a ensuite été testé en temps de réel et in-vivo sur les doigts de différents volontaires, permettant de démontrer le caractère indolore et non invasif de la technique (les marques sur les doigts disparaissent après 5 min) et l’existence de profils spécifiques au genre et/ou au traitement subi par la peau (crème antalgique ou crème hydratante). Ces résultats préliminaires obtenus ont permis l’obtention de financements de l’ANR et de l’AAP Physique-Cancer de l’INSERM en 2015 ainsi que le dépôt d’un brevet en 2014 (extension internationale PCT en 2016). La valorisation du brevet a pu être engagée à travers un programme de maturation de la SATT-Nord à partir de 2016. Les différents financements obtenus ont permis le développement d’un second prototype, fibré et transportable, actuellement utilisé en routine sur le projet. Elles permettent aujourd’hui la détection en positifs comme en négatifs de nombreuses classe de molécules : lipides, peptides, voire protéines (aux moins en conditions ex-vivo pour ces dernières).
Personnel permanent impliqué :
Michael Ziskind & Cristian Focsa (PhLAM)
Isabelle Fournier & Michel Salzet (PRISM)