Conférence d'ouverture  

Davy GUILLARME - Groupe des Sciences Analytiques, Université de Genève, Suisse

La chromatographie peut-elle résoudre les défis actuels et futurs liés à l’analyse pharmaceutique ?
La chromatographie liquide à haute performance (HPLC) est aujourd’hui une des techniques analytiques les plus utilisées pour le contrôle qualité de médicaments au sein de l’industrie pharmaceutique. Durant ces dernières années, nous avons assisté à de nombreuses évolutions/améliorations de l’HPLC, avec par exemple : i) la possibilité de réaliser des analyses ultra-rapides ou à très haute résolution, ii) l’amélioration des sélectivités pour des composés structurellement proches, iii) des analyses plus vertes (éco-responsables), ou encore iv) la miniaturisation des dispositifs analytiques.
Cependant, on voit apparaitre aujourd’hui de plus en plus de nouveaux formats de médicaments, bien plus complexes que les petites molécules synthétisées chimiquement. Ces médicaments, souvent appelés biopharmaceutiques, peuvent être composés d’acides aminés (peptides, protéines, anticorps monoclonaux et dérivés…), ou d’acides nucléiques (siRNA, antisense oligonucleotides, ARN messager…) et possèdent parfois des formulations complexes (encapsulation dans des nanoparticules lipidiques, ou des virus…).
Bien évidemment, la caractérisation de telles entités est beaucoup plus complexe que celle des petites molécules et de nouveaux challenges apparaissent. Le but de cette présentation sera de démontrer l’applicabilité de plusieurs approches chromatographiques avancées (couplée ou non à la spectrométrie de masse) pour la caractérisation détaillée de ces nouvelles familles de médicaments, en prenant quelques exemples permettant d’illustrer le propos.

Davy Guillarme est titulaire d'un doctorat en chimie analytique de l'Université de Lyon, en France. Il est maintenant maître de conférences à l'Université de Genève en Suisse. Il est auteur de plus de 300 articles de journaux liés à l'analyse pharmaceutique. Son expertise comprend : HPLC, UHPLC, HILIC, LC-MS, SFC, SFC-MS, LC multidimensionnelle, analyse des protéines, anticorps monoclonaux et ADCs.
Il est éditeur associé de Journal of chromatography B et membre du comité scientifique de plusieurs journaux (Trends in analytical Chemistry, Journal of Chromatography A, Journal of Separation Science, LC-GC North America...).
Il a reçu le prix LC-GC emerging leader award in chromatography en 2013 et la jubilee medal from the chromatographic society en 2018. Il a également été élu comme l'un des scientifiques analytiques les plus influents au monde par le magazine "Analytical Scientist" en 2013, 2014, 2015, 2017, 2019, 2020 et 2021.
Enfin, il est aussi largement impliqué dans des activités d'enseignement et d'éducation, telles que des cours de formation, des séminaires et des conférences sur l'HPLC, la SFC, l'analyse biopharmaceutique...

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ResearchGate

Julien BOCCARD - Section des Sciences Pharmaceutiques
Groupe d'Analyse Biomédicale et Métabolomique - Université de Genève (Suisse)

Intégration de données métabolomiques multi-sources: Enjeux et apports de la chimiométrie
La métabolomique joue un rôle essentiel dans la compréhension du fonctionnement des systèmes biologiques par la mesure de signatures phénotypiques impliquant de multiples biomarqueurs moléculaires. Ces composés présentent une grande variété de propriétés physicochimiques et une analyse étendue du métabolome reste aujourd'hui un défi analytique. Dans ce contexte, l'intégration de plusieurs blocs de données provenant de différentes sources constitue une approche prometteuse pour améliorer la couverture analytique d'un échantillon. Une telle stratégie nécessite toutefois des outils d'analyse de données spécifiques pour exploiter pleinement les informations pertinentes en tenant compte de leur structure complexe. L'objectif de cette présentation est de décrire les enjeux et les défis liés à l'intégration de données multi-sources en métabolomique, ainsi que les solutions offertes par la chimiométrie pour y répondre.

Julien Boccard est un spécialiste en analyse de données. Après des études de biologie et de bioinformatique, il a obtenu un doctorat en 2009 et est maintenant chargé d'enseignement au sein de la Section des Sciences Pharmaceutiques de l’Université de Genève (Suisse).
Ses recherches portent sur le développement de nouvelles stratégies de fouille de données, combinant la chimiométrie, l'apprentissage automatique et la bioinformatique. Plus spécifiquement, il s'intéresse aux méthodes dédiées à l'extraction de connaissances à partir de données de grande dimensionnalité, à l'intégration de sources de données multiples, et à l'incorporation de connaissances biologiques ou chimiques dans les flux de modélisation en métabolomique. Julien est membre du conseil d'administration du Réseau Francophone de Métabolomique et Fluxomique (RFMF) depuis 2015, et membre du comité de la Société Suisse de Métabolomique depuis 2017.

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ResearchGate

Pascal CARDINAËL - Laboratoire SMS UR 3233, Université de Rouen Normandie

GC et GC×GC couplées à la spectrométrie de masse haute résolution (HRMS): Quels apports pour l’analyse ciblée et non ciblée dans les matrices complexes ?
Le développement du couplage des chromatographies en phase gazeuse monodimensionnelle (GC) et bidimensionnelle (GC×GC) à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) a permis de combiner le pouvoir de séparation élevé des GC et GC×GC avec la sélectivité et la sensibilité de l’HRMS. Le système GC-Q-Orbitrap offre un pouvoir de résolution de masse élevé combiné à une grande précision de masse (<3 ppm), ce qui est nécessaire pour éviter les interférences isobariques.  Ainsi, pour l'analyse de composés non ciblés dans des matrices complexes, différentes stratégies seront proposées pour améliorer l'identification des composés. Des applications variées sur la caractérisation de biocarburants, d’exsudats de plantes, de composés odorants émis par le lin par les différentes parties des plantes seront présentées.
En ce qui concerne l'analyse de composés ciblés, le pouvoir de résolution élevé et la grande précision de masse ont permis de réduire considérablement le bruit de fond et donc de diminuer les limites de détection (LOD). Ainsi, des méthodes GC-Q-Orbitrap et GC-triple-quadrupôle ont été comparées et leurs performances ont été évaluées. La détection et la quantification de 100 pesticides et contaminants dans des extraits purifiés ou non de blé, colza et thé noir ont été étudiées et il a été démontré que la méthode développée en GC-Q-Orbitrap permettait d’envisager des méthodes de screening rapides des contaminants, tout en limitant les étapes de préparation des échantillons.

Pascal Cardinael a obtenu son doctorat en chimie analytique en 2000 à l'Université de Rouen sous la direction du Prof. JC Combret et du Dr Y Combret.  En 2001, il est devenu maître de conférences à l'Université de Rouen Normandie et professeur en chimie analytique en 2011. Il dirige le laboratoire UR3233 SMS depuis 2022. Au sein de l’équipe de chromatographie, il développe des travaux de recherche sur de nouvelles phases stationnaires et des colonnes miniaturisées pour la chromatographie en phase gazeuse. Tous les aspects pratiques et fondamentaux de la chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle (GCxGC) sont également étudiés, notamment les technologies de modulation, la modélisation de la rétention et le couplage avec la spectrométrie de masse à haute résolution.

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Sarah CIANFERANI - Université de Strasbourg

Combining native mass spectrometry, liquid chromatography and ion mobility spectroscopy for improved biotherapeutic protein characterization
Mass spectrometry is generally understood as “molecular mass spectrometry” with multiple applications in biology (protein identification using proteomic approaches, recombinant protein and monoclonal antibody characterization). Its application in so-called “native conditions” has been introduced over 30 years ago to perform analysis of noncovalent assemblies, setting the basis for a new domain of MS applications called native mass spectrometry (nMS). nMS has considerably evolved over the past ten years and is now admitted as a valuable technique to address stoichiometries and dynamics of assembly in biology, and even entered biopharmaceutcial industries to complement bottom-up strategies traditionally used for biotherapeutic protein characterization.
 This success story has been boosted by continuous technological breakthroughs, including developemnt of straightforward and rapid analytical workflows achieved through online coupling with non-denaturing liquid chromatography (LC-nMS) to tackle protein heterogeneity issues or ion mobility (nIM-MS) to probe higher order structures of therapeutic proteins. 
Here I will present an overview of the technological improvements in native MS and its coupling to non-denaturing liquid chromatography or ion mobility for improved characterization of a broad diversity of therapeutic protein formats.

Dr. Sarah CIANFERANI is a research Director at the National Center for Scientific Research (CNRS) in France. She is currently heading the BioOrganic Mass Spectrometry Laboratory at the Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) in Strasbourg, a team of 40 people that has strong expertise in proteomic analyses and structural mass spectrometry.
Her expertise focuses on developments in structural mass spectrometry and applications of advanced native mass spectrometry and native ion-mobility mass spectrometry methodologies for biological noncovalent complex characterization, and especially biopharmaceuticals.
Dr. Sarah Cianférani holds a PhD degree in analytical chemistry from the University of Strasbourg, France. She performed and post-doctoral fellowship at the Institute for Genetics and Molecular Biology (IGBMC) in Strasbourg to gain expertise in structural biology. She then joined the AliX company to develop native Mass Spectrometry for protein/ligand screening. She was recruited by the CNRS as researcher in 2004 in the team of Alain Van Dorsselaer (BioOrganic Mass Spectrometry Lab, LSMBO) in Strasbourg.
She is now research director at the CNRS and heads the BioOrganic Mass Spectrometry Laboratory (LSMBO). Her group is part of the French National Proteomic Infrastructure ProFI). She is co-author of more than 240 scientific papers related to mass spectrometry analysis of proteins.

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Barbara LE BOT - EHESP (Ecole des Hautes Etudes en Santé Publique) - Rennes
Inserm, Irset (Institut de recherche en santé, environnement et travail) - UMR_S 1085
Eq. Elixir (Épidémiologie et science de l'exposition en santé-environnement) Rennes

Exposition aux poussières de l’habitat et ingestion par inadvertance de polluants
L’ingestion de poussières par inadvertance est une exposition chronique, elle nous concerne tous mais plus particulièrement les enfants. L’utilisation accrue de matériaux et produits de synthèse dans l’habitat, le transfert de polluants et certaines activités ont dégradé la qualité de l’air intérieur. Certaines substances présentes dans nos poussières de nos logements, et appartenant à la famille des COSV (COSV : composés organiques semi-volatils), sont suspectées de perturber le système endocrinien et pourraient être responsables d’effets sanitaires à long terme. Depuis une vingtaine d’années, les expositions en environnement intérieur font l’objet d’un intérêt croissant de la part de la communauté scientifique et plus récemment l’exposition à la poussière. Des méthodes d’analyse ont été développées pour évaluer la contamination des logements, écoles, crèches, mais également des outils pour évaluer la concentration de polluants qui sera libérée dans le corps humain (la fraction bioaccessible) pour mieux évaluer l’exposition humaine et les risques associés.

Barbara Le Bot est enseignante chercheure à l’EHESP depuis 1996, elle a obtenu son doctorat en 1996, puis son HDR en 2011. Directrice adjointe du Leres de 2008 à 2021, elle est depuis 2015 leader de l’axe exposition dans l’équipe Elixir de l’Irset. Sa thématique de recherche est la caractérisation de l’exposition humaine aux contaminants de l’environnement (exposome chimique) afin d’évaluer les risques sanitaires ou les associations de santé dans des études épidémiologiques.
Son axe de recherche est la qualité des milieux environnementaux (polluants chimiques organiques ou inorganiques) et l’évaluation des niveaux d’exposition en population générale et particulièrement les enfants. Elle utilise deux approches : La méthode indirecte pour le calcul de la dose via la concentration dans les milieux (air, eau, sol..) et la méthode directe par mesures biologiques (sang, urine, cheveu..). Elle développe des méthodes d’analyse chimique (LC/GC ou ICP couplées à MS/MS) pour caractériser des niveaux d’exposition aux polluants toxiques ou émergents et pilote des campagnes de mesures.

Pierre-Hugues STEFANUTO
Laboratoire de chimie analytique organique et biologique, Université de Liège - Belgique

Développement d’une approche multimodale combinant metabolomique et lipidomique compatible avec la GC×GC-MS.
Le développement rapide des nouvelles technologies analytiques offre de nouvelles possibilités pour la caractérisation d’échantillons toujours plus complexes. Les sciences « omiques » sont les premières bénéficiaires de ces avancées permettant l’analyse non-ciblées de tous types de matrices. Dans ce domaine, la chromatographie gazeuse multidimensionnelle exhaustive couplée à la spectrométrie de masse (GC×GC-MS) s’est imposée comme une technique de choix pour l’analyse de mélanges complexes de petites molécules.
Dans ce contexte, nous travaillons sur le développement d’approches multi-omiques centrées sur l’efficacité analytique. Pour atteindre cet objectif, nous avons développé un ensemble de protocoles  basés sur une plateforme analytique commune : la GC×GC-MS. En complément  de ce qui est typiquement en place pour l’analyse des composés organiques volatils (COVs) présents dans l’espace de tête des matrices biologiques considérées, il y a maintenant un intérêt grandissant pour l’extension de la caractérisation des molécules présentes aussi en solution, ce qui requiert une adaptation importante des procédures analytiques.
Dans cette étude, nous avons optimisé deux workflows analytiques visant à l’analyse non-supervisées des métabolites et des lipides dans le sérum et le plasma. Ces méthodes sont basées sur la dérivatisation pour garantir la volatilité et la stabilité des composés d’intérêt pour analyses en GC×GC-MS. Dans une optique de contrôle qualité, nous avons utilisé le SRM 1950 du NIST pour le développement et la validation.
Ces deux méthodes ont ensuite été utilisées pour la caractérisation de sérum de patients souffrant d’un cancer gastro-intestinal à différents stades. L’utilisation d’une telle approche instrumentale unique permet d’analyser les données produites sur de la composition lipidique, sur base des  métabolites, ou en combinant ces deux types d’informations complémentaires afin d’obtenir une vision plus exhaustive de la composition des échantillons. 

Pierre-Hugues Stefanuto  obtenu son doctorat en 2016 dans le laboratoire du Prof JF Focant de l’Université de Liège. Il a ensuite obtenu un financement Marie-Curie pour partir au Dartmouth College pour un séjour postdoctoral avec le Prof. J Hill. Depuis 2019, il est premier assistant à l’Université de Liège. Son sujet de recherche principal se focalise sur le développement de méthodes analytiques basées sur la chromatographie et la spectrométrie de masse. Il s'intéresse particulièrement au développement de modèles statistiques pour l'optimisation de méthode et le "data mining". Il travaille sur le développement de solutions multimodales for le screening non-ciblé de petites molécules. 

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Charlotte SIMMLER
Institut Méditerranéen de Biodiversité et d'Ecologie marine et continentale - Aix Marseille Université

Le Parfum des Eponges de Méditerranée : Capture, Composition et Trésor Caché ?
Les éponges sont des animaux aquatiques, sessiles, connus pour produire une grande variété de métabolites spécialisés. Ces derniers sont très étudiés par les chimistes des substances naturelles dans un contexte de découverte de nouveaux agents bioactifs aux potentiels thérapeutiques. De par leurs activités métaboliques impliquant leurs populations micro-symbiotiques, les éponges libèrent dans leur environnement diverses matières organiques, parmi lesquelles se trouvent des métabolites spécialisés. L’ensemble des exo-métabolites ainsi libérés et rapidement dilués dans le milieu marin peut servir de signal chimique à distance, tel un parfum de fleur en milieu terrestre. Afin de pouvoir caractériser ces exo-métabolites, diverses techniques de concentration de molécules dissoutes doivent être déployées à la fois en aquarium et in situ. Cette présentation détaillera les approches mises en place pour enrichir les métabolites présents à l’état de traces dans l’eau de mer et illustrera, au travers d’analyses métabolomiques comparatives, comment l’étude des exo-métabolites offrent un nouveau regard sur la composition chimique déjà très étudiée des éponges de Méditerranée.

Charlotte Simmler a obtenu son doctorat en Pharmacognosie et Chimie des substance Naturelles en 2010 à l’Université de Strasbourg dans l’équipe du Pr. Lobstein. Elle a ensuite passé 8 ans à Chicago où elle a travaillé en tant que chercheuse post-doctorante puis d’assistante professeur avec Dr. Guido F. Pauli au sein de l’Université de l’Illinois en développant des méthodes de chromatographie de partage centrifuge sur diverses substances végétales, notamment. En 2019, elle a été recrutée chargée de recherche CNRS au sein de l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie (IMBE UMR 7263) à Marseille. Aux côtés de ses collègues écologues et biologistes marins, elle développe des techniques d’adsorption pour concentrer les métabolites libérés par les organismes marins dans l’eau de mer, puis optimise l’ensemble des procédés analytiques par MS et RMN afin de les caractériser et d’étudier leurs activités biologiques.

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Page perso

David TOUBOUL - ICSN (Institut de Chimie des Substances Naturelles - Université Paris-Saclay)
CNRS UPR2301 / LCM (Ecole Polytechnique)

Couplage chromatographie en phase supercritique avec la spectrométrie de masse haute résolution par l'analyse des mélanges complexes
La spectrométrie de masse haute résolution (HRMS) permet l'accès à l'information de formule brute des composés chimiques analysés. Malgré un pouvoir résolutif de plus en plus important avec les instruments modernes, une simple mesure de masse exacte ne permet pas pour différencier deux isomères et les couplages avec la chromatographie restent nécessaires. Alors que la chromatographie en phase liquide reste significativement la technique la plus usitée pour le couplage MS, la chromatographie en phase supercritique (SFC) a connu un regain d'intérêt depuis une décennie et offre une alternative intéressante aussi bien en séparation d'isomères de position ou stéréo-isomères que dans le cas de séparations d'énantiomères. A travers d'exemples tirés de la littérature, une revue des méthodes mises en œuvre pour le couplage SFC-HRMS sera proposée incluant les aspects expérimentaux de l'optimisation de la SFC en tant que telle, du couplage en termes d'interface, et des méthodes d'acquisition en MS et MS/MS. La quantification par SFC-HRMS sera aussi abordée et comparée aux approches SFC-MS/MS avec des appareils triple quadripole de basse résolution.

David TOUBOUL dirige l’équipe de recherche en spectrométrie de masse à l'Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN CNRS UPR2301). Il est coordinateur adjoint du département "Biologie et Chimie Analytique et Structurale" et a été nommé "Professeur Chargé de Cours" à l'Ecole Polytechnique en 2021. Ses principales recherches sont consacrées au développement de nouvelles approches analytiques, notamment des méthodes d’analyse structurale pour l'annotation et l'identification de molécules biologiques dans des échantillons complexes. D. Touboul a été le coordinateur de plusieurs projets dont l’ANR JCJC 2016 Cap-SFC-MS, plusieurs projets soutenus par les LABEX CHARMMMAT et CEBA, et un projet 80|Prime CNRS (TreeD). Il a obtenu la médaille de Bronze du CNRS en 2014. Il est membre du comité de direction du GDR RNA (GDR 2083), directeur adjoint du GDR Imagerie par Spectrométrie de Masse (GDR 2125) et secrétaire du RFMF.

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  Conférence de clotûre  

Stéphanie DESCROIX - Institut Curie, UMR 168, IPGG - Paris

Developing organ on chip model for biology and biophysics
Microfluidics emerged about 30 years ago as a disruptive technology for the analytical sciences. Since then, microfluidics has come a long way and has enabled major advances in our understanding of physics at the microscopic scale, with great recent applications in the energy field for example, but more recently, life sciences is the area where microfluidics is emerging as a game changer.
In this presentation, I will explain how microfluidics and microfabrication can be used to develop new relevant in vitro models of organs under physiological or pathophysiological conditions. The potential of organ-on-a-chip to decipher biological mechanisms as well as to develop a patient avatar will be discussed in more details.

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