Analytical strategy based on capillary electrophoresis and ICP/MS for the characterization of uranium biological targets

Stratégie analytique combinant électrophorèse capillaire et ICP/MS pour la caractérisation des cibles biologiques de l'uranium

Thi Ngoc Suong Huynh (1)

1 SBTN - Service de Biochimie et Toxicologie Nucléaire

Identification of proteins targeted by uranium is of major concern in the determination of uranium toxicity and the development of decorporation agents. In this study, we examine the capabilities offered by hyphenated CE - ICP/MS for the detection of protein-uranium complexes. With judicious separation conditions, it is possible to obtain the uranium distribution in samples of moderate complexity. This approach was validated by using known proteins targeted by uranium (individually or in simple mixtures). Apparent equilibrium constants were determined with an accuracy similar to the ones obtained by biophysical methods. The interest of using this hyphenation was illustrated through diverse applications. The direct analysis of human serum confirmed the strong involvement of fetuin, a human glycoprotein, in the uranium blood distribution. Last but not least, the integration of this hyphenation into a multi-techniques approach (ICP/MS, DLS, CE-ICP/MS) allowed evaluating the influence of uranium on the formation of calciprotein particles and provided a proof of the preservation of protein-uranium complexes in such conditions.

Déterminer les protéines cibles de l’uranium est un enjeu majeur dans la détermination de la toxicité de ce métal et la conception d’agents décorporants. Dans ce contexte, ce travail étudie les possibilités offertes par le couplage CE-ICP/MS dans la détection de complexes protéine-uranium. Par des conditions de séparation judicieusement choisies, il est possible d’obtenir une distribution de l’uranium dans des échantillons de complexité moyenne. Cette approche a été validée sur des protéines cibles connues (seules ou en mélange) pour lesquelles les constantes d’équilibre apparentes ont été déterminées avec une justesse comparable à celle des méthodes biophysiques. L’intérêt de ce couplage a été illustré au travers de diverses applications. Ainsi l’analyse directe de sérum a confirmé l’implication forte de la fétuine, une glycoprotéine humaine, dans le devenir de l’uranium dans le sang. De plus, l’intégration ce couplage dans une approche multi-techniques (ICP/MS, DLS, CE-ICP/MS) a permis d’étudier l’influence de l’uranium dans la formation de particules de calciprotéines et fournit la preuve du maintien de l’interaction protéine-uranium dans de tels édifices.

Mots clés: Ce-Icp/ms; Protein/metal interaction; Uranium

Mots clés: Ce-Icp/ms; Interaction protéine/métal; Uranium

Domaines: Chimie analytique

Thi Ngoc Suong Huynh. Stratégie analytique combinant électrophorèse capillaire et ICP/MS pour la caractérisation des cibles biologiques de l'uranium. Chimie analytique. Université Montpellier, 2015. Français. ⟨NNT : 2015MONTS052⟩. ⟨tel-01552072⟩