Développement de l'imagerie multimodale par spectrométrie de masse pour la détermination des formes chimiques du sélénium et du mercure dans des alevins de truites.

Development of multimodal imaging by mass spectrometry for the determination of selenium and mercury in rainbow trout fry.

• Auteur / Autrice : Felipe Spena
• Direction : Sandra Mounicou
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Inscription en doctorat le 15/01/2025
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Imagerie

Spectrométrie de masse

Chimie analytic

Selenium

Mercure

Alivin

Multimodal Imaging

Mass spectrometry

Analytical chemistry

Selenium

Mercury

Fish fry

Résumé

Le selenium (Se) est un oligo-nutriment essentiel à la vie grâce à ses propriétés antioxydantes via les acides aminés séléniés et les selénoprotéines. En aquaculture, les farines de poissons riches en Se et utilisés pour l'alimentation des poissons d'élevage, sont amenées à être remplacées par des aliments à base d'ingrédients durables tels que les co-produits de poissons jusqu'à présent jetés. Riches en Se, les co-produits de thon sont très attractifs et innovants mais ils peuvent contenir des contaminants métalliques tels que le mercure (Hg), toxique et qui peut interagir avec le Se et modifier l'expression des sélénoprotéines chez les poissons reproducteurs et diminuant le transfert des nutriments vers la descendance. Les alevins au stade précoce étant particulièrement sensible au stress oxydant qui les rend vulnérables pour la suite de leur développement, l'étude du métabolisme du Se en fonction de nouveaux régimes est un point clé. Pour determiner les formes chimiques du Se et les interactions du Hg avec les biomolécules environnantes sur des alevins de si petite taille, l'analyse directe par imagerie multimodale par spectrométrie de masse doit être développée. Développements analytiques en ablation laser couplée à l'ICPMS pour l'imagerie quantitative du Se et du Hg totaux ainsi que des sélénoprotéines après marquage par immunohistochimie sur des coupes fines d'alevins. Développements de protocole de préparation d'échantillon et d'analyse pour l'imagerie multimodale du Se et du Hg dans des coupes fines d'alevins. Pour l'imagerie multimodale, développer une approche originale visant à combiner l'imagerie par spectrométrie de masse MALDI avec l'imagerie par LA-ICP MS, ainsi qu'avec l'immunohistochimie (IHC). Basé sur les bénéfices de chacune d'entre-elles, l'idée étant de pouvoir corréler i) les données moléculaires (peptides/protéines) avec les données élémentaires, ainsi que ii) les données moléculaires avec le typage cellulaire. Un traitement des données avancé est primordial pour extraire et corréler les données d'imagerie issus de ces trois modalités.

Selenium (Se) is an essential trace element for life, thanks to its antioxidant properties via selenized amino acids and selenoproteins. In aquaculture, the Se-rich fishmeal used to feed farmed fish is being replaced by feed based on sustainable ingredients such as fish by-products that have until now been thrown away. Rich in Se, tuna by-products are highly attractive and innovative, but they can contain metallic contaminants such as mercury (Hg), which is toxic and can interact with Se to modify the expression of selenoproteins in breeding fish, reducing the transfer of nutrients to offspring. Because early-stage fry are particularly sensitive to oxidative stress, which makes them vulnerable to further development, studying Se metabolism in early-stage fry in relation to new diets is a key issue. To determine the chemical forms of Se and the interactions of Hg with surrounding biomolecules in such small size fry, direct analysis using multimodal imaging mass spectrometry must be developed. Analytical developments based on Laser Ablation coupled with ICPMS (LA-ICP MS) for quantitative imaging of total Se and Hg as well as selenoproteins after labelling by immunohistochemistry on fry thin sections. Development of sample preparation and analysis protocols for multimodal imaging of Se and Hg in fry thin sections. For multimodal imaging, the aim is to develop an original approach for combining MALDI mass spectrometry imaging with LA-ICP MS imaging, as well as with immunohistochemistry (IHC). Based on the benefits of each modalities, the idea is to be able to correlate i) molecular data (peptides/proteins) with elemental data, and ii) molecular data with cell typing. Advanced data processing is essential to extract and correlate imaging data from these three modalities.