Caractérisation et localisation des xénobiotiques dans les cheveux par spectrométrie de masse Maldi

Characterization and localization of drugs in hair by MALDI mass spectrometry

• Auteur / Autrice : Angéline Kernalléguen
• Direction : Georges Leonetti, Anne-Laure Pelissier-Alicot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie humaine. Recherche clinique et santé publique
• Date : Soutenance le 21/12/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Anthropologie bio-culturelle, droit, éthique et santé (Marseille) - Centre de recherche en Oncologie biologique et Onco-pharmacologie (Marseille) - École polytechnique fédérale (Zurich, Zurich, Suisse)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Lafitte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Lafitte, Hélène Rogniaux, Pascal Kintz, Renato Zenobi, Christine Enjalbal
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hélène Rogniaux, Pascal Kintz

Mots clés

Mots clés contrôlés

analyse

Cannabinoïdes

méthodes

Détection d'abus de substances

Spectrométrie de masse MALDI

composition chimique

Poils

Mots clés libres

Maldi

MSn

Imagerie

Cheveux

Xénobiotiques

Profil de consommation

Maldi

MSn

Imaging

Hair

Drugs

Consumption profile

Résumé

L’analyse des cheveux est à présent reconnue comme un outil pertinent dans le domaine de la toxicologie car elle permet de fournir un historique des habitudes de consommation d’un individu, qu’il s’agisse d’une consommation ponctuelle ou répétée.L’analyse d’un seul cheveu par désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI) offre de nombreux avantages par rapport aux techniques conventionnelles : la quantité de cheveux est réduite, la préparation des échantillons est simplifiée et les images sont acquises avec une résolution spatiale très élevée (~100 µm). L’imagerie MALDI (MALDI-MSn) nous a permis de caractériser et de cartographier l’évolution des quantités de xénobiotiques le long du cheveu avec une très haute résolution spatiale sans une préparation trop longue ou trop complexe des échantillons au préalable.La spectrométrie de masse MALDI couplée à des plaques micro-réseaux (Microarrays for Mass Spetrometry, MAMS) nous a permis de développer une méthode pour effectuer une semi-quantification de la cocaïne, de la benzoylecgonine, de l’ecgonine méthyl ester et du cocaéthylène à partir d’une quantité de 1 mg de cheveux et 2 heures d’extraction ; les résultats sont bien corrélés avec une méthode de quantification validée. Cette méthode est pertinente lorsque des résultats urgents sont requis. Au total, le développement de ces deux applications nous a permis de démontrer la pertinence de la spectrométrie de masse MALDI dans l’analyse toxicologique du cheveu. Les perspectives consistent à améliorer ces protocoles afin de les transposer en routine et de développer des méthodes de screening large par spectrométrie de masse MALDI.

Hair analysis is now recognized as a relevant tool in the field of toxicology. It provides a precise history of an individual’s exposure to drugs, whether it is a punctual or repeated consumption.Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI) has many advantages over conventional techniques: the amount of hair needed is reduced, the sample preparation is simplified and the images are acquired with high spatial resolution (~ 100 μm).MALDI (MALDI-MSn) imaging allowed us to characterize and map the evolution of drugs amounts along the hair with very spatial resolution avoiding long and complex pre-sample preparation.MALDI coupled to Microaarays for Mass Spectrometry (MAMS) allowed us to develop a method for semi-quantitation of cocaine, benzoylecgonine, ecgonine methyl ester and cocaethylene using 1 mg of hair and 2 hours of extraction; the results are well correlated with a validated quantification method. This method is relevant when urgent results are required.In total, the development of these two applications demonstrates the relevance of MALDI mass spectrometry in the toxicological analysis of hair. The prospects are to improve these protocols in order to transpose them routinely and to develop large screening methods by MALDI mass spectrometry.