Mise en place et validation de stratégies basées sur la chimie bio-orthogonale pour étudier la signalisation des rétinoïdes

Deciphering retinoid metabolic and signaling pathways using bioorthogonal chemistry-based strategies

• Auteur / Autrice : Alexia Kindler
• Direction : Wojciech Krezel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 08/12/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Guianvarc'h
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Dupé, Stéphane Ory
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Dominique Guianvarc'h

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules souches neurales

Chimie bioorthogonale

Métabolisme

Rétinoïdes

Mots clés libres

Rétinoïdes modifiés

Sonde fonctionnalisée

Imagerie optique

Spectrométrie de masse

Neurones

Cellules souches neurales

Maladies neurodégénératives

Cultures primaires

Retinoids

Functionalized probes

Optical imaging

Mass spectrometry

Neurons

Neural stem cells

Neurodegenerative disorders

Primary cultures

Résumé

La vitamine A (rétinol) est une petite molécule lipophile d’origine nutritionnelle. Les rétinoïdes sont essentiels au bon développement et à la physiologie des vertébrés, requérant un contrôle strict de leur biodisponibilité. Bien que très étudiés au niveau tissulaire, les connaissances actuelles ne permettent pas la compréhension totale de leurs voies de stockage et métabolisme dans des tissus cibles comme le système nerveux et ses cellules spécifiques. Étant difficilement détectables par des techniques standards, les rétinoïdes ont ici été modifiés chimiquement pour réagir par chimie Click avec des sondes fonctionnalisées, tout en restant biologiquement actifs. Diverses fonctionnalisations de sondes ont été testées selon le domaine d’application. Les sondes fluorescentes se sont avérées inadaptées à la détection intracellulaire des rétinoïdes par imagerie optique. Cependant, des résultats prometteurs ont été obtenus avec les sondes de masse montrant une haute sensitivité pour la quantification des rétinoïdes dans les tissus. En complément, une approche similaire a été mise en place pour l’identification non-biaisée d’aldéhydes endogènes (incluant le rétinal) dans des matrices biologiques. Enfin, un modèle murin (Rarß -/-) a été validé pour étudier la différenciation des cellules souches neurales, en vue d’une future investigation du métabolisme et transport des rétinoïdes modifiés dans les cellules spécialisées.

Vitamin A (retinol) is a small lipophilic molecule of nutritional origin. Retinoids are essential for normal development and physiology in vertebrates, requiring a multilevel control of their bioavailability. Though widely studied at the tissue level, their storage and metabolic pathways in target cells, including nervous system cell types, remain poorly understood. As they are difficult to detect by standard techniques, retinoids were chemically modified to allow Click chemistry with dedicated functionalized probes, while remaining biologically active. Fluorescent probes did not allow intracellular detection of retinoids by optical imaging. However, promising results were obtained with mass-tag probes displaying high sensitivity for quantification of retinoids in tissues. A similar approach has been set up for identification of endogenous aldehydes (including retinal) in biological matrices. Finally, a mouse model (Rarß -/-) was validated for studying neural stem cell differentiation and investigate metabolism and traffic of modified retinoids in specialized cells.