Chimie du vivant : une approche analytique innovante basée sur la RMN

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, cette spectroscopie est confrontée à une limite importante : elle 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. Ceci est encore plus vrai 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.

L’équipe de chimie analytique du laboratoire Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation - Nantes Université/CNRS) est parvenue à lever ce verrou. Pour cela, elle a 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 montré 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 International Edition, ouvrent de nombreuses perspectives dans des domaines très variés comme la médecine personnalisée, l’étude du métabolisme humain, cellulaire, bactérien ou végétal et l’industrie agroalimentaire.

Rédacteur: AVR