Caractérisation métrologique de vésicules extracellulaires en milieux liquides

• Développer les compétences techniques pour de nouveaux moyens analytiques de caractérisation des NPs en milieux liquides (A4F-UV-MALS/ICP-MS et sp-ICPMS)
• Caractériser des matériaux de référence synthétiques, imitant les propriétés de VE, et des méthodes de mesure connexes pour permettre un étalonnage FCM (cytométrie de flux) plus harmonisé

Les coûts des soins de santé en Europe devraient augmenter de 5 à 6 % par an au cours de la prochaine décennie et devraient devenir insoutenables entre 2040 et 2050. Une réduction spectaculaire des coûts de traitement peut être obtenue par un diagnostic précoce de la maladie, car les coûts du traitement à un stade précoce ne représentent qu'une fraction de ceux du traitement à un stade avancé. Cependant, un diagnostic précoce nécessite des diagnostics en temps réel à partir d'échantillons facilement accessibles. Les fluides corporels sont si bien adaptés à cet effet qu'ils sont souvent appelés « biopsies liquides ». Les biopsies liquides actuelles sont principalement basées sur l'analyse de (macro)molécules, d'ADN acellulaire ou de cellules, mais les VE gagnent rapidement en intérêt en tant que nouvelle catégorie de biomarqueurs de biopsie liquide.

L'exploitation des VE en tant que biomarqueurs nécessite des mesures fiables. Cependant, cela est actuellement très difficile car la plupart des VE sont plus petites que 200 nm. À l'heure actuelle, la cytométrie de flux est l'une des techniques les plus appropriées pour l'analyse des VE dans les échantillons cliniques, car les cytomètres de flux sont déjà présents dans les laboratoires cliniques et peuvent mesurer les VE à haut débit.

Un cytomètre de flux mesure la diffusion de la lumière et l'intensité de fluorescence des VE individuels dans un flux. Cependant, en raison des variations techniques entre les différents modèles de cytomètres de flux, les mesures des concentrations de VE sont actuellement non-comparables. Par conséquent, des matériaux et des méthodes de référence VE sont nécessaires afin d’étalonner le débit, l'intensité de diffusion de la lumière et l'intensité de fluorescence dans la gamme de tailles submicrométriques.

Le matériau de référence idéal doit contenir des particules avec une concentration numérique traçable pour étalonner le débit, une taille et un indice de réfraction traçables pour étalonner l'intensité de diffusion et une intensité de fluorescence traçable. Les applications de ces matériaux de référence dédiés nécessitent également des tests et une validation à l'aide d'échantillons de test biologiques dans les laboratoires cliniques.

Le but du projet était donc de développer des matériaux de référence synthétiques ayant des propriétés physiques ressemblant à celles des VE dans le but de les simuler. Il s’agissait d’exploiter le potentiel clinique des VE en développant des mesures traçables au SI de la concentration en nombre, de la distribution en taille et de l'intensité de fluorescence des VE spécifiques à la maladie dans le sang et l'urine humains.

Des échantillons biologiques prêts à l'emploi, ainsi que des procédures permettant d’harmoniser les mesures VE dans les laboratoires cliniques ont ainsi été développés. Le LNE est intervenu sur le comptage des particules par sp-ICPMS et sur les mesures de distribution de taille des VE dans des échantillons biologiques par A4F-UV-DRI-MALS. L’A4F a par ailleurs été utilisée pour séparer et collecter des fractions des matériaux de référence et des VE dans la matrice biologique afin de permettre des mesures complémentaires hors ligne.

Le laboratoire travaille en parallèle sur le développement de méthodes de caractérisation des produits nanopharmaceutiques, et il développe les compétences spécifiques à la mesure des nanomédicaments par A4F-MALS en accord avec la procédure opératoire normalisée (SOP). Enfin, le laboratoire travaille sur la fiabilisation des analyses par sp-ICPMS dans le contexte de la migration des nanoparticles depuis les plastiques destinés au contact alimentaire.

• Renforcement du positionnement du LNE dans le domaine des nanosciences, notamment par la mise en œuvre de techniques analytiques en plein essor (A4F et spICP-MS)
• Evaluation des performances métrologiques des techniques A4F et spICP-MS pour la caractérisation des NPs en milieux liquides
• Caractérisation des matériaux de référence synthétiques, imitant les propriétés de VE
• Développement de méthodes de mesure connexes pour permettre un étalonnage FCM plus harmonisé
• Mise au point de meilleurs diagnostics pour les patients
• Soutien au développement de nouvelles installations de mesure dans les NMI et les DI en Europe

• « Flow and fate of silver nanoparticles in small French catchments under different land-uses: The first one-year study », Jia-Lan Wang, Enrica Alasonati, Mickaël Tharaud, Alexandre Gelabert, Paola Fisicaro, Marc F. Benedetti. Water research 176 (2020) 115722. https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115722
• Guillard, A., Gaultier, E., Cartier, C. et al. Basal Ti level in the human placenta and meconium and evidence of a materno-foetal transfer of food-grade TiO₂ nanoparticles in an ex vivo placental perfusion model. Part Fibre Toxicol 17, 51 (2020). https://doi.org/10.1186/s12989-020-00381-z
• SI-traceable characterization of nanoparticles from organic hollow beads (HOBs) as reference materials for metrological flow cytometry, Jérôme Deumer, Robin Schûrmann, Zoltan Varga, Dorota Bartczak, Britta Bettin, Edwin van der Pol, Virpi Korpelainen, Mahrad Khakpour, Johanna Noireaux and Christian Gollwitzer. Springer Nature 2021

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