Measurement of vitellogenin protein in invertebrates : relevance and usefulness of mass spectrometry (LC-MS/MS) to propose a specific and transferable method across species
Mesure de la vitellogénine chez les invertébrés : pertinence et application de la spectrométrie de masse (LC-MS/MS)en vue de proposer une méthode spécifique et transférable entre espèces
Résumé
La mesure de la vitellogénine (Vg), précurseur protéique des réserves énergétiques de l'oeuf chez de nombreuses espèces animales, est proposée comme biomarqueur d'exposition et d'effet aux perturbateurs endocriniens chez les vertébrés aquatiques. Plusieurs méthodes, comme l'ELISA (Enzyme Link ImmunoSorbent Assay) ont été développées et validées pour caractériser et quantifier cette protéine chez les poissons. Chez les invertébrés [1], c'est la méthode indirecte appelée ALP (Alkali-Labile Phosphate), basée sur la mesure de protéines riches en phosphate, qui est actuellement la plus utilisée, car elle est simple à mettre en place et ne nécessite pas de caractériser préalablement la protéine d'intérêt. Le développement de méthodes plus spécifiques, comme l'ELISA, chez les invertébrés, se confronte à plusieurs limites, (1) la difficulté d'induire en grande quantité, de purifier et de caractériser la Vg chez des organismes de petite taille, étape indispensable pour la production d'anticorps ; (2) la difficulté, voire l'impossibilité d'appliquer les anticorps développés chez les vertébrés vers les invertébrés due à la distance phylogénétique entre espèces qui se traduit par une forte divergence moléculaire de ces protéines. Récemment, une méthode alternative, basée sur l'utilisation de la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LCMS/MS), a été développée pour la caractérisation et la quantification de la Vg chez un invertébré de petite taille, l'amphipode Gammarus fossarum [2]. Cette méthode est basée sur la quantification absolue de peptides protéotypiques (de 5 à 15 acides aminés) spécifiques de la protéine d'intérêt. Dans ce contexte, le but de ces travaux était : (1) de valider chez 7 espèces couvrant différents grands groupes phylogénétiques (bivalves, crustacés, insectes) que cette méthode spécifique de dosage peut être rapidement développée chez une espèce lorsque la séquence de la vitellogénine est connue ; (2) d'évaluer la possibilité de tirer avantage de cette approche analytique qui se base sur l'identification et la quantification d'un ou deux peptides spécifiques pour proposer une méthode analytique transposable d'une espèce à l'autre. En effet, malgré la grande divergence moléculaire observée chez cette protéine au cours de l'évolution, expliquant en partie la faiblesse des approches utilisant des anticorps, l'analyse phylogénétique des séquences protéiques disponibles dans les bases de données montre que des conservations partielles de séquences peuvent persister en raison des pressions fonctionnelles exercées sur certains r ésidus. Ainsi, il a été envisagé de tirer partie de ces zones conservées pour 1 - sélectionner les peptides d'intérêt et spécifiques de la protéine étudiée, 2 proposer des peptides dits « dégénérés » pour tenter de les retrouver chez des espèces dont la séquence n'est pas disponible. Pour cela, nous avons i) à partir des peptides protéotypiques obtenus chez trois espèces dont la séquence de la Vg était connue (Gammarus fossarum, Daphnia magna et Drosophila melanogaster), cherché à les détecter chez 8 espèces proches (G.pulex, G. wautieri, G. roeseli, Dikerogammarus villosus, D. pulex, Cerodaphnia dubia, D. subobscura et D. immigrans) dont la séquence de la Vg n'est pas connue ; ii) proposé des peptides dits « dégénérés », obtenus à partir de séquences disponibles chez un même groupe et tenté de les détecter chez des espèces dont la séquence n'est pas disponible. Ces travaux montrent, pour des espèces de divers groupes phylogénétiques, que la LC-MS/MS est un outil pertinent, sensible et fiable pour une identification et une caractérisation rapide de la Vg, à partir des séquences connues. Des peptides protéotypiques spécifiques de cette protéine ont été identifiés chez une vingtaine d'espèces en 3 mois et sont actuellement disponibles. Enfin, ces travaux ont montré, via l'utilisation notamment de peptides dits « dégénérés » que les méthodes développées à partir d'espèces dont on connaît.
