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  • Le 24 mai 2023
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Une équipe de recherche (1) du laboratoire CEISAM (Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation - Nantes Université/CNRS) a mis au point une nouvelle approche pour l’étude d’échantillons biologiques par résonance magnétique nucléaire (RMN). Cette avancée ouvre de nombreuses perspectives, aussi bien en termes de développement de chimie analytique que d’application à de nombreux autres domaines (médecine personnalisée, industrie, agroalimentaire,...). Les travaux viennent d’être publiés dans la revue Angewandte Chemie.

Appareillage prototype de polarisation dynamique nucléaire La spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) est un outil analytique d’une précision exceptionnelle capable de détecter et de quantifier des dizaines voire des centaines de petites molécules présentes dans des échantillons d’intérêt biologique, tels que les biofluides (sang, urine…), les extraits de cellules ou de plantes,…

Basée sur les propriétés magnétiques du noyau des atomes, la "RMN" est l’une des deux principales approches analytiques pour la démarche métabolomique qui vise à obtenir une cartographie la plus précise et la plus large possible des petites molécules impliquées dans la chimie du vivant.

Toutefois, la RMN est confrontée à une limite importante : cette spectroscopie n’est pas capable de détecter les signaux des molécules lorsqu’elles sont trop diluées, ce qui est souvent le cas dans les échantillons biologiques. Cette limite est encore plus vraie dans le cas de la spectroscopie RMN du carbone 13, technique indispensable à la caractérisation de la structure des molécules. Jusqu’à aujourd’hui, cette technique ne pouvait pas être utilisée en raison de sa sensibilité encore plus limitée que celle du proton.
 

Une avancée majeure : des signatures spectrales riches obtenues sur des échantillons d’urine

L’équipe de chimie analytique du laboratoire Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation est parvenue à lever ce verrou par le biais d’une thèse menée par Victor Ribay dans le cadre du projet ERC SUMMIT porté par le professeur Patrick Giraudeau. Les chercheurs nantais ont mis au point une approche basée sur la polarisation dynamique nucléaire qui permet d’obtenir des signatures spectrales d’échantillons biologiques par spectroscopie RMN du carbone 13, malgré la faible abondance naturelle de ce noyau. Pour la première fois, des spectres ont pu être obtenus sur des échantillons d’urine révélant des signatures spectrales extrêmement riches. Les chercheurs ont ainsi pu montrer que cette nouvelle approche pouvait déterminer avec une très bonne précision la concentration de métabolites jusque-ici difficilement quantifiables avec les approches de RMN classiques.

Ces résultats, récemment publiés dans la revue Angewandte Chemie, ouvrent de nombreuses perspectives, aussi bien en termes de développement de chimie analytique que d’application à de nombreux autres domaines dans lesquels la métabolomique par spectroscopie RMN est une approche clé (médecine personnalisée, étude du métabolisme humain, cellulaire, bactérien ou végétal, agroalimentaire).

(1) L’équipe MIMM (Magnetic Resonance, Isotopomics, Metabolomics, Monitoring) est l’équipe de chimie analytique de l’UMR CEISAM. Elle est étroitement liée à la plateforme RMN du CEISAM, qui fait partie de la plateforme Corsaire au sein du réseau inter-régional Biogenouest et de l’Infrastructure Nationale MetaboHub.

Illustration : Appareillage prototype de polarisation dynamique nucléaire utilisé dans le cadre du projet ERC SUMMIT