Ces dernières années, l’imagerie par spectrométrie de masse MALDI s’est révélée être un outil puissant pour la recherche de biomarqueurs puisqu’elle permet d’effectuer l’analyse d’un large panel de composés endogènes et exogènes dans des coupes de tissu. Des développements restent néanmoins à faire pour l’amélioration de la détection des molécules. La préparation de l’échantillon, incluant les traitements chimiques et le dépôt de la matrice, est dépendante du tissu et des molécules d’intérêt et influence la qualité des spectres et des images. D’autre part, les outils bioinformatiques tels que les analyses multi variées apportent des informations sur les marqueurs en fonction des phénotypes. Ces étapes sont donc cruciales pour les applications de l’imagerie dans le domaine de la biologie. Tout d’abord, nous nous sommes donc axés sur le développement de nouvelles matrices adaptées à l’imagerie MALDI telles que les matrices ioniques. Ensuite, ces développements ont été appliqués au modèle invertébré sangsue médicinale, aux stades embryonnaires et adultes, afin de comparer les mécanismes biologiques intervenant lors de l’édification du système nerveux central et de la régénération nerveuse après lésion de ce système. Enfin, des études sur des atteintes neurologiques ont été entreprises afin de comprendre les facteurs clés impliqués dans la balance régénération/dégénérescence. Ainsi, les études des échantillons d’hippocampes humains ont révélés l’existence de protéines associées à une distribution particulière correspondant à des couches des neurones anormalement présents dans l’hippocampe des patients épileptiques. / In recent years, MALDI mass spectrometric imaging has proved to be a powerful tool for biomarker research. This technology allows the analysis of a wide range of endogenous and exogenous compounds in tissue sections. Many developments need to be undertaken to improve the detection of molecules. The sample preparation, including chemical treatment and deposition of the matrix, is dependent on the tissue and molecules of interest and influences the quality of spectra and images. In addition, the bioinformatics tools such as multivariate analysis provide informations on the markers according to phenotypes. These steps are crucial for imaging applications in the field of biology. First of all, we focused on the development of new matrices suitable for MALDI imaging such as ionic matrices. Secondly, these developments have been applied to the invertebrate model, the medicinal leech, at embryonic and adult stages, to compare the biological mechanisms involved in the establishment of the central nervous system and nerve regeneration after injury of this system. Finally, studies of neurological damage have been undertaken to understand the key factors involved in the balance regeneration/degeneration. Thus, studies of human hippocampi samples have revealed the existence of proteins associated with a particular distribution corresponding to layers of neurons abnormally present in the hippocampus of epileptic patients.

Les interactions non-Covalentes entre des protéines et des polysaccharides anioniques tels que les glycosaminoglycanes (GAGs) interviennent dans de nombreux processus physio-Pathologiques tels que la signalisation, la reconnaissance cellulaire, les infections bactériennes et virales ou lors de la progression des cancers. Une des difficultés pour comprendre les mécanismes moléculaires mis en jeu lors de ces interactions réside dans le déchiffrage des informations structurales contenues dans les GAGs. Cette tâche est délicate, surtout en raison du degré variable d'acétylations et de sulfatations de ces GAG's, constituant des limitations importantes pour l'avancée des recherches en glycobiologie. Pour contourner ces restrictions, des méthodes analytiques fines et innovantes, telles que la spectrométrie de masse (MS) offrent de nombreux avantages. Durant cette thèse, trois approches originales basées sur la MS ont été developpées. La première a consisté à synthétiser de nouvelles matrices ioniques liquides limitant la désulfatation et favorisant l'obtention de dépôt homogène pour l'analyse par UV-MALDI-TOF. La seconde a montré le potentiel d'une méthode d'ionisation douce récemment introduite, la désorption ionisation assistée par électronébulisation (DESI) permettant l'analyse directe et en conditions ambiantes d'oligosaccharides anioniques seuls ou sous forme de complexes avec une protéine. Enfin, la troisième a nécessité la fabrication de puces à protéines ou à saccharides pour lanalyse de complexes protéines/GAG en utilisant le couplage de la résonance plasmonique de surface avec la MS (SPR-MS). Ce couplage permet d'effectuer le suivi en temps réel de la formation de complexes entre des protéines et des GAGs, d'en déterminer les constantes de la dissociation, puis de détecter directement par UV-MALDI-TOF les ligands, qu'ils soient de nature protéique ou saccharidique. / The non-Covalent interactions between proteins and anionic polysaccharides such as glycosaminoglycans (GAGs) are involved in several physio-Pathological processes such as cell signalling and recognition, bacterial and viral infections or during cancer progression. One of the obstacles to get the molecular mechanisms involved during these interactions hold in the structural information deciphering within GAG's sequences. This task is delicate especially because of variable level of acetylations and sulfations, constituting important bottleneck in the research advances of the glycobiology field. To bypass these restrictions, accurate and innovative analytical methods such as mass spectrometry (MS) provide numerous advantages. During this Ph.D training, three original MS based approaches have been developed. The first dealt with the synthesis of new ionic liquid matrices, which both restrict desulfation process and favour the homogeneous deposits for UV-MALDI-TOF analysis. The second way used a soft recently introduced ionization method, desorption electrospray ionization (DESI) allowing direct analysis in ambient conditions of anionic oligosaccharides or under complexes with protein. Finally, the third involved the making of protein or saccharide chips for the analysis of protein / GAG complexes using the hyphenation of surpface plasmon resonance with MS (SPR-MS). Thos coupling allows real time monitoring protein / GAG complexes formation, their dissociation constant determination and the direct detection of protéic as wall as saccharidic ligands by UV-MALDI-TOF.