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Séminaire Scientifique - Prof. Tokarski C

Professeur Caroline Tokarski, Miniaturisation pour l’Analyse, la Synthèse & la Protéomique (MSAP), USR CNRS 3290, Université de Lille 1 Sciences et Technologies, 59655 Villeneuve d’Ascq, France.

Date :  Jeudi 15 Juin 2017, 16h00, ENSCBP.

Titre : "Art and Cultural Heritage natural polymers by bottom up and top down approaches".

Résumé : " The study of organic matter in Cultural Heritage samples is a real analytical challenge. Organic compounds are included in a complex matrix. They are submitted to environmental stress, denaturation and ageing for years. Finally, very low sample amounts are available for analysis. Considering artworks, characterization of organic compounds is an invaluable source of information for knowledge, understanding of a manufacturing process or comprehension of an artist’s technique. This information is also of main importance to propose adapted conservation conditions and best preservation/restoration treatments. In the case of archaeological and paleontological samples, information related to proteins may inform on species phylogeny, evolutionary links but also human habits.

Until recently, the organic compounds from Cultural Heritage samples were analyzed via their constitutive moieties (e.g. amino acids, fatty acids, monosaccharides) inducing a loss of information. In the early 2000s, we have successfully adapted proteomic (bottom up approach) and lipidomic methodologies to the study of few micrograms of historic art paintings or archaeological samples allowing for the first time the accurate structural identification as well as the identification of the biological species. These methodologies are currently used in the most famous international museums (e.g. Metropolitan Museum of Art, New York; Harvard Art Museum in Cambridge).

This conference will address our current challenges for analysis of Cultural Heritage samples:

(i) Because bottom up proteomics sometimes causes a loss of structural information or suffers from modifications induced by sample handling, we propose novel developments based on native protein analysis and top down proteomics. Application to the study of historic artworks (art paintings, photographs) will show how top down proteomics inform accurately on the degradation mechanisms of the organic media (e.g. protein breakdown) and protein chemical modifications such as oxidation, deamidation etc. (i.e. impact of restoration procedures and conservation conditions at molecular level). On another aspect, applied to the study of archaeological bones, relationship between protein chemical modifications, environment and ageing will be introduced (e.g. study of the 10-years frontier between forensics sciences and archaeology).

(ii) Applied to the study of historic watercolors and drawings exposed in the Metropolitan Museum of Art (New York), our metabolomic-like strategy using an enzyme cocktail will be presented through the identification of gums by structural elucidation and despite limitations such as partially unknown polymer structures and very low sample amounts.

(iii) The third example will develop potentialities of very high resolution mass spectrometry in combination with soft depolymerization experiments. This method unravel the 3D networks formed by the insoluble lipid-based film in oil-paintings. These first results provide new information related to the network structure formed between the unsaturated fatty acids in art oil painting via the detection of various multimers linked by C-C, C-O-C or C-O-O-C bonds. In particular, evidence of addition of β scission radical intermediate in the 3D framework are shown. We also observed that the hydrolysis of the bonds between the fatty acids and the glycerol results in fatty acid release known to be responsible of paint degradation by soap formation with pigment cations.

 

Short CV : Caroline Tokarski is Professor at Lille University. She is head of the MSAP laboratory (USR CNRS 3290) and member of the “Institut Universitaire de France”. She is also co-responsible of the Proteomic platform of Lille (IBISA label) and TGE FT-ICR platform of Lille. Her research activities are focused on methodological developments for analysis of proteins, lipids and carbohydrates from native or transformed biological samples using high resolution mass spectrometry. In particular, she proposed to adapt proteomics and lipidomics to cultural heritage samples to identify accurately proteins/lipids, their modifications and their biological origins. Currently these techniques are used routinely in the analytical laboratories of the most famous museums in the world (e.g. Metropolitan Museum of Art, New York; Harvard Art Museum, Cambridge). She was awarded by the Division of Analytical Chemistry of the French Chemistry Society in 2011. She is currently coordinator of Horizon 2020 JPI-JHEP ‘LeadART’ (2014-2018; 11 european partners) and coordinator of NORD_ART networks (NORD_ART links research, museums and archaeology in the Hauts de France region). Beyond her research activities, she is the study Director of the Bioanalytics’ specialty of the Chemistry and Health Sciences Master of the University of Lille (since its creation in 2010).

Contact : Jean-Marie Schmitter, jm.schmitter@cbmn.u-bordeaux.fr

Nouvelle Recrue - Dr Desbenoit Nicolas

Nicolas Desbenoit
Dr Nicolas Desbenoit

Depuis janvier 2017, un nouveau chargé de recherche CNRS, Nicolas Desbenoit, a rejoint l'équipe de recherche de la plateforme Protéome : équipe S2MB (Spectrométrie de Masse des Macromolécules Biologiques) de l'UMR CNRS 5248 Institut de Chimie & Biologie des Membranes & des Nano-objets.

Le parcours scientifique de l’a amené à travailler dans des laboratoires dont l’expertise en matière d’imagerie par spectrométrie de masse est reconnue à niveau international (A. Brunelle à l’ICSN de Gif-sur-Yvette, B. Spengler à Giessen et A. Römpp à Bayreuth).

Le programme de recherche de Nicolas Desbenoit comporte notamment l’élaboration de méthodes de préparation d’échantillon permettant d’améliorer la résolution spatiale des images et le traitement de l’information quantitative associée aux images obtenues par spectrométrie de masse. Un autre axe majeur de son activité concerne le développement de l’imagerie multimodale, associant les spectroscopies vibrationnelles de type Raman et Infra-Rouge, à la spectrométrie de masse MALDI.

Cet axe de recherche implique le recours à un format commun et flexible de traitement d’image (imzML). L’ensemble de ces travaux sera notamment mis en application dans plusieurs contextes d’étude liés à la santé humaine (cardiomyopathies, cancer et autisme).

Communications scientifiques 2016

Communications orales : 

  • Chaignepain S*. Structural characterization of the yeast CF IA complex through a combination of mass spectrometry approachesSymposium on Structural Proteomics, November 18th-19th 2016, Dortmund, Germany.
  • Ezzoukhry Z, Dupuy JW, Maitre M, Balabaud C, Bioulac-Sage P, Le Bail B, Raymond AA*, Saltel F. Development of a combined laser microdissection and proteomic analysis method, for identification of liver tumor signatures and targeted biomarkers quantificationSFSM, September 27th-30th 2016, Bordeaux, France.
  • Buré C*, Schmitter JM*Molecular imaging by MALDI mass spectrometry. INSERM U1034, September 15th 2016, Bordeaux, France.
  • Saucereau Y*, Valiente Moro C, Dieryckx C, Dupuy JW, Tran FH, Girard V, Potier P, Mavingui P.  Proteomic analysis of multipartite interactions in Aedes albopictus9th International Wolbachia Conference, June 28th – July 3th 2016, Queensland, Australia.
  • Rhourri-Frih B*Initiation à l’Imagerie par Spectrométrie de Masse. Workshop imagerie. May 20th 2016, Rabat, Maroc.
  • Chaignepain S*Mass spectrometry applied to proteomicsSimposio Applicaciones en proteomica y espectrometria de masa, March 11th 2016, Temuco, Chili.

 

Posters :

  • Machado ACL*, Catta-Preta CMC, Martins ACA, Lopez MG, De Souza W, Dupuy JW, Bringaud F, Motta MCM. Endosymbiosis in trypanosomatids: is the glycosome distribution and content influenced by symbiotic bacterium ? XXXI Annual Meeting of the Brazilian Society of Protozoology, November 07th-09th 2016, Caxambu, Brazil.
  • Vilain S, Le Sénéchal C, Crouzet M, Bonneu M, Schmitter JM & Buré C*Identification of Pseudomonas aeruginosa phospholipids involved in surface attachment12th gerli international lipidomics meeting, October 2016, Toulouse, France.
  • Vilain S, Le Sénéchal C, Crouzet M, Bonneu M, Schmitter JM & Buré C*Identification of Pseudomonas aeruginosa phospholipids involved in surface attachment. SFSM, September 27th-30th 2016, Bordeaux, France.
  • Milhorat L, Laporte A, Cota D, Bonneu M, Schmitter JM, Rhourri-Frih B*. Comparative study: The MALDI-TOF Mass Spectrometry Imaging and LC-MS/MS analysis of lipid profile in different organs from healthy and obese mice at three different agesSFSM, September 27th-30th 2016, Bordeaux, France.
  • Vilain S, Le Sénéchal C, Crouzet M, Bonneu M, Schmitter JM & Buré C*Identification of Pseudomonas aeruginosa phospholipids involved in surface attachment64th ASMS conference, June 5th-9th 2016, San Antonio, Texas, USA.
  • Milhorat L, Laporte A, Cota D, Bonneu M, Schmitter JM, Rhourri-Frih B*. Comparative study: The MALDI-TOF Mass Spectrometry Imaging and LC-MS/MS analysis of lipid profile in different organs from healthy and obese mice at three different agesLipidomics Impact on Metabolic, Cancer, Cardiovascular and Inflammatory Diseases, May 17th-18th 2016, La Jolla, California, USA.
  • Sy M, Moreau M, Dupuy JW, Bonneu M, Sans N, Schmitter JM, Buré C*. MALDI mass spectrometry molecular imaging of lipids in mouse brain in case of neurodevelopmental abnormalities of autistic spectrumWorkshop on Imaging Mass Spectrometry (WIMS), March 29th-31th 2016, Saint Malo, France.

 

 

 

Soutenance HDR - Dr Vilain Sébastien

Date : Vendredi 21 Octobre 2016, 10h00, Amphithéatre ENSTBB.

Titre : "Etude de la formation des biofilms bactériens - Analyse de la phase d’attachement et des processus moléculaires impliqués chez Pseudomonas aeruginosa".

Résumé : Le projet vise à étudier le développement des biofilms chez Pseudomonas aeruginosa, et en particulier à analyser les événements moléculaires impliqués lors de la phase initiale appelée phase d’attachement. Un biofilm est une structure multicellulaire complexe adhérée à une surface biotique ou abiotique et composée de microcolonies bactériennes enrobées dans une matrice extracellulaire autoproduite par les bactéries sessiles, constituant le biofilm. Les bactéries sessiles sont caractérisées par une résistance exceptionnelle aux stress environnementaux, et en particulier aux antibiotiques. L’origine de cette résistance reste mal comprise. Dans l’industrie, les biofilms détériorent (bio-corrosion) ou contaminent les équipements (industrie alimentaire, de la santé...). Ces problèmes ont un coût: la bio-corrosion coûte 5 milliards € par an en France. Dans la communauté médicale, les biofilms sont liés à certaines maladies (P. aeruginosa dans la mucoviscidose par exemple) et sont à l’origine de problèmes de santé publique (colonisation des implants, infections nosocomiales). En France, 20% des personnes hospitalisées contractent une maladie nosocomiale, et dans 50% des cas, l'infection serait liée à la présence de biofilms. Les infections nosocomiales entraînent 9000 décès par an et coûteraient 4,5 milliards € de coûts supplémentaires en matière de soins.

Les études dans le domaine de la Biofilmologie visent à identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans chaque phase du développement des biofilms. L'objectif associé est l'identification de cibles moléculaires potentielles pour empêcher la formation de biofilms et/ou lutter efficacement contre les bactéries sessiles. De nombreuses études des biofilms matures ont été réalisées. Néanmoins ces études ont été conduites dans des conditions expérimentales variables (substrat, milieux, température...), avec des souches bactériennes différentes et sur des biofilms d’âge différent (>6h à plusieurs jours). Cette variabilité se traduit par une faible corrélation entre les études. De ce fait, peu de gènes / protéines majoritaires impliqués dans la formation de biofilms ont été identifiés, et actuellement il n'y a pas de moyen efficace pour lutter contre les biofilms bactériens. Il est donc crucial de caractériser en détail les processus moléculaires impliqués dans toutes les étapes de la formation des biofilms. Parmi ces étapes, la phase d’attachement est la moins bien caractérisée au niveau moléculaire en raison de verrou technique (biomasse insuffisante). Pourtant, cette étape critique de la formation de biofilms pourrait être le talon d'Achille de ce mode de croissance. Un système de culture original a été développé au laboratoire pour étudier les premiers stades de la fixation des bactéries (Crouzet et al., 2014). Ce système permet d'obtenir, en 5 minutes, une biomasse sessile suffisante pour réaliser des approches globales visant à identifier les composés moléculaires impliqués dans la phase d’attachement. Parmi ces composés, certains pourraient être critiques, et ainsi constituer des cibles moléculaires potentielles pour lutter contre les biofilms. A ce jour, les éléments moléculaires étudiés sont de nature protéique ou lipidique.
 

Congrès JSFM 2016

Les 33ièmes Journées Françaises de Spectrométrie de Masse ont eu lieu sur Bordeaux du 24-30 septembre 2016.

Les membres de la Plateforme ont participé activement à l'organisation scientifique et logistique du congrès ainsi qu'aux communications scientifiques :

  • Comité scientifique : Schmitter JM.
  • Comité local d'organisation : Bure C, Negroni L, Claverol S et Bonneu M.
  • Communication orale :

Ezzoukhry Z, Dupuy JW, Maitre M, Balabaud C, Bioulac-Sage P, Le Bail B, Raymond AA, Saltel F. Development of a combined laser microdissection and proteomic analysis method, for identification of liver tumor signatures and targeted biomarkers quantification.

  • Posters scientifiques : 

Vilain S, Le Senechal C, Crouzet M, Bonneu M, Schmitter JM, Bure C. Identification of Pseudomonas aeruginosa phospholipids involved in surface attachment.

Milhorat L, Laporte A, Cota D, Schmitter JM, Rhourri-Frih. Comparative study : the MALDI-TOF Mass Spectrometry Imaging and LC-QTRAP analysis of lipid profile in different organs from healthy and obese mice.

Bathany K, Oblet C, Aldigier JC, Druilhe A, Schmitter JM. Characterization of O- and N-glycosylation of immunoglobulin A in IgA nephropathy.

 

Soutenance HDR - Dr Buré Corinne

Date : Mardi 17 mai 2016, 14h, salle de conférences du Centre Génomique Fonctionnelle.

Titre : "Analyse de biomolécules par fragmentation en spectrométrie de masse : des peptides aux lipides".

Résumé : Ces travaux portent sur des études de fragmentation à basse énergie en spectrométrie de masse de diverses biomolécules, telles que les peptides, protéines et lipides afin de répondre à différentes problématiques de recherche.  Ainsi, il est montré que la MS/MS et la MS3 ont servi à identifier et à caractériser une famille de lipides glycosylés complexes, les GIPCs, puis, avec une dimension supplémentaire qui est la chromatographie, la LC-MS/MS a permis d'identifier des lipopeptides et à quantifier d’autres lipides, comme les phospholipides, l’estradiol et l’acide rétinoïque. L’analyse de ces dernières familles de lipides a permis de tester la robustesse des méthodes mises au point grâce à la diversité et à la complexité des échantillons analysés, Ces analyses sont réalisées afin de répondre à des questions biologiques telles que l’étude des voies de signalisation en réponse à un stress, la recherche de nouvelles voies de synthèse de PS riches en EPA et DHA destinés à l’industrie agro-alimentaire, la recherche de phospholipides riches en acides gras polyinsaturés n-3 afin de formuler des liposomes pour des applications nutritionnelles, la recherche de nouvelles stratégies antipaludiques ou la compréhension du déclin mnésique. Ces techniques d'approche lipidomiques seront aussi appliquées à des maladies très peu explorées comme la mucoviscidose via Pseudomonas aeruginosa notamment au niveau de l’implication des phospholipides et/ou des lipopolysaccharides dans la phase initiale (de quelques dizaines de minutes à 24h) d’attachement en biofilm. De plus un nouveau thème de recherche utilisant l'analyse des lipides par la technique d'imagerie par spectrométrie de masse (MALDI) consiste à aborder l’étude des phospholipides impliqués dans les anomalies neurodéveloppementales de type autistique chez le modèle murin. Dans ce projet, le défi consiste à identifier des lipides marqueurs de ces anomalies, les localiser et les quantifier dans le cerveau, afin de nous permettre de mieux comprendre la pathologie de l’autisme.