Apport des dernières évolutions en spectrométrie de masse pour l'étude structurale des polysaccharides

Contribution of recent developments in mass spectrometry for the structural characterization of polysaccharides

• Auteur / Autrice : David Ropartz
• Direction : Marie-Christine Ralet, Jérôme Lemoine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique – Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : Charles Tellier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Christine Ralet, Jérôme Lemoine, Charles Tellier, Olivier Laprévote, Mirjam Czjzek
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Laprévote, Mirjam Czjzek

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse

Gravure par plasma

Polysaccharides

Mots clés libres

Photoactivation

Mélanges complexes

Techniques opératives

Glycosciences

Résumé

Les glycosciences étudient la structure et la fonction des glucides ainsi que les enzymes et protéines impliquées dans les processus biologiques mettant en oeuvre des structures glycaniques. Peu développées en comparaison à d'autres domaines de la biologie, ces connaissances sont pourtant essentielles pour comprendre le fonctionnement des êtres vivants mais également pour mieux valoriser les glucides dans diverses industries. Le développement des glycosiences est étroitement lié à celui de méthodes analytiques permettant d'étudier la structure et la fonction des glucides. L'objectif principal de cette thèse a donc été d'évaluer l'apport d'avancées instrumentales récentes en spectrométrie de masse et dans les techniques séparatives couplées, pour déterminer la structure de polysaccharides naturels complexes. Le travail a d'abord porté sur la découverte de nouveaux outils enzymatiques pour la déconstruction des polysaccharides. Le second thème a été de développer des outils de séparation couplés à la spectrométrie de masse pour la caractérisation structurale d'oligosaccharides en mélange et la résolution des isoformes. Enfin, nous avons exploré un nouveau mode de fragmentation, la photodissociation, pour la caractérisation de la structure fine des oligosaccharides. L'ensemble des résultats et les améliorations analytiques qui ont été portées dans mon travail ont permis de progresser dans l'utilisation de la spectrométrie de masse dans ce domaine complexe qu’est la détermination structurale des polysaccharides. Ils ont aussi permis d’apporter des éléments d’information inédits, à la fois sur ces biopolymères et sur le mode d’action de leurs enzymes de dépolymérisation.

Glycosciences are dedicated to the study of the structure and function of carbohydrates as well as enzymes and proteins of biological processes involving glycan structures. Still scarcely developed, especially compared to other fields of biology, this knowledge is nevertheless essential in order to understand the functioning of living cells, as well as to allow a better use of carbohydrates in various industries. Development of glycosiences is closely linked to that of analytical methods for studying the structure and function of carbohydrates. The main objective of this thesis was thus to evaluate the contribution of recent instrumental advances in mass spectrometry and separation techniques coupled to determine the structure of complex natural polysaccharides. The work initially focused on the discovery of new enzymatic tools for the deconstruction of the polysaccharides. The second theme was to develop separation tools coupled with mass spectrometry for the structural characterization of oligosaccharides mixture and to resolve isoforms. Finally, we explored a new mode of fragmentation, called photodissociation, to characterize the fine structure of oligosaccharides. All the results and the analytical improvements which were brought by my work led to progress in the use of mass spectrometry in the complex field of the structural determination of polysaccharides. They also brought unprecedented information both on these biopolymers and on the mode of action of their depolymerizing enzymes.