S’inspirer du vivant pour détecter le cuivre dans l’organisme par IRM

Le cuivre est un oligo-élément essentiel, présent en faible quantité dans notre organisme. Régulé avec précision, il participe à des processus biologiques vitaux, comme la production d’énergie. Mais des variations anormales de sa concentration sont associées à de graves pathologies comme les maladies neurodégénératives (Alzheimer et Parkinson) ou encore la maladie de Wilson, une pathologie du foie. Imager les ions de cuivre Cu²⁺, notés Cu(II), par une méthode non invasive comme l’imagerie par résonance magnétique (IRM) permettrait donc de proposer un diagnostic précoce de ces pathologies et pourrait aider à suivre l’effet des traitements. 

Il est possible de concevoir des sondes IRM « intelligentes », qui vont s’allumer en présence de Cu(II). La conception de telles sondes est cependant un vrai défi car le Cu(II) libre est présent en très faible quantité in vivo. Il est donc primordial de concevoir des sondes qui aient une réponse maximale en présence de Cu(II), mais surtout qui soient sélectives pour le Cu(II) vis-à-vis du Zn(II), un autre cation physiologique présent dans l’organisme en bien plus grande quantité. La plupart des sondes déjà développées, qui s’appuient sur de petits motifs qui complexent le cuivre, ne répondent pas à ce critère.

Dans ce contexte, des chimistes de l’Institut de chimie de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg) et du Centre de biophysique moléculaire (CNRS) ont adopté une approche bioinspirée pour concevoir un nouvel agent de contraste IRM capable de détecter spécifiquement les ions Cu(II). Leur sonde est composée d’une partie active en IRM, et d’une partie de reconnaissance du Cu(II) basée sur le motif ATCUN, un petit peptide qui complexe le cuivre dans l’organisme. Grâce à ce design original, la sonde présente une réponse inégalée en présence de Cu(II), et surtout une excellente sélectivité pour le cuivre vis-à-vis du zinc. Des images IRM réalisées en laboratoire sur des échantillons proches de l’environnement physiologique montrent un contraste clair, illustrant le potentiel de cet outil.

Cette avancée, publiée dans la revue Inorganic Chemistry et qui a reçu l’ACS editors’ choice, pourrait transformer la détection précoce de maladies liées au cuivre, permettant des diagnostics plus rapides et des interventions ciblées. L’approche bioinspirée utilisée ici pourrait également servir de modèle pour développer de nouveaux agents capables de détecter d’autres biomarqueurs cruciaux pour la santé humaine. L’IRM, déjà un pilier du diagnostic médical, franchit ici nouvelle étape vers des applications encore plus précises et personnalisées.

Rédacteur : AVR