Développement de matériaux poreux innovants pour l’analyse glycomique
Auteur / Autrice : | Marc Maleval |
Direction : | Martine Mayne-L'Hermite, François Fenaille, Laurent Mugherli |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance le 08/03/2022 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) - Service de pharmacologie et immunoanalyse (Gif-sur-Yvette, Essonne) |
référent : Faculté des sciences d'Orsay | |
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....) | |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Anne Galarneau, Nathalie Delaunay-Bertoncini, Arnaud Bruneel, Cédric Boissière |
Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Galarneau, Nathalie Delaunay-Bertoncini |
Mots clés
Résumé
L'analyse glycomique consiste à établir le profil des oligosaccharides présents dans un fluide biologique d’intérêt, qu’ils soient présents à l’état libre ou liés aux protéines. Néanmoins, les matériaux utilisés dans les protocoles de préparation des échantillons imposent de nombreuses étapes manuelles, chronophages et pas toujours compatibles avec une analyse à haut débit des échantillons. A l’inverse, les Monolithes à Porosité Hiérarchisée (HPMs), préparés par la méthode sol-gel accompagnée d’une séparation de phase, présentent de remarquables propriétés microstructurales et texturales, ce qui les rend particulièrement adaptés à l'extraction et à l'enrichissement d’analytes d'intérêt. Toutefois, de tels matériaux n’ont jamais été utilisés pour l’analyse glycomique.Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés (i) au développement d’un HPM de silice pure basé sur une porosité bimodale finement contrôlée, (ii) à son utilisation en tant qu’outil innovant pour la préparation d'échantillons lors de l'analyse glycomique, et enfin, (iii) à l’implémentation d’une nouvelle méthode pour moduler et miniaturiser sa mise en forme.Le procédé de synthèse des HPMs, développé dans ce travail, a démontré sa robustesse pour générer une modulation précise de la porosité bimodale ([0.1-5] µm et [1-30] nm). En plus des mesures des propriétés microstructurales et texturales (MEB, porosimétrie Hg, etc.), des analyses chimiques (XPS, ATR- FTIR) ont été réalisées et des outils de caractérisation avancée de la porosité pour les HPMs ont été mis en place donnant accès aux propriétés de la microstructure (morphologie, porosité fermée, taille des micro- et méso- pores). En outre, une première évaluation du transport de petites molécules à travers le réseau mésoporeux a été réalisée par TEM. Le matériau a pu être produit sous différentes formes (colonnes monolithiques autoportées et en capillaires) et tailles (I.D : 0.05 - 5 mm), et intégrés à des dispositifs fluidiques miniaturisés. Puis, l'utilisation de ces HPMs a été évalué en tant que preuve de concept pour l'analyse des oligosaccharides libres et liés aux protéines présents dans des échantillons de biofluides humains (plasma et lait) et de leur détection par spectrométrie de masse MALDI-TOF. L’optimisation des protocoles en lien avec des caractérisations poussées du matériau a permis d’étudier les mécanismes d’interaction entre les oligosaccharides et la silice d’un point de vue chimique et stérique. Finalement, la mise au point de la fabrication des HPMs, des protocoles et des dispositifs, ont permis, d’une part, d’utiliser des volumes d’échantillons et de solvants 400 à 800 fois plus faibles que ceux utilisés traditionnellement, et d’autre part, de procéder à une purification simple, rapide et efficace, surpassant les protocoles courants dans les laboratoires.