Chimie analytique : une nouvelle approche ultra-sensible pour la métabolomique

La métabolomique vise à détecter et quantifier les petites molécules (les métabolites) impliquées dans le fonctionnement des organismes vivants. Cette approche repose sur des méthodes analytiques de pointe comme la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN), un outil analytique d’une précision exceptionnelle capable de détecter et de quantifier des dizaines voire des centaines de petites molécules différentes présentes dans des échantillons d’intérêt biologique, tels que les biofluides comme le sang ou l’urine. La métabolomique permet ainsi de mettre en évidence des voies métaboliques ou de révéler des biomarqueurs caractéristiques d’une pathologie donnée.

Toutefois, la métabolomique doit faire face à un défi de taille : l’extrême complexité des échantillons biologiques étudiés. Cela nécessite souvent, pour les méthodes analytiques au centre de cette approche, de réaliser des compromis entre sensibilité (la capacité à détecter des molécules peu concentrées) et résolution (la possibilité de séparer les signaux de molécules en mélange, et donc d’identifier les molécules en question). Ces contraintes constituent une limite pour les applications de la métabolomique, notamment dans le domaine clinique.

Une nouvelle méthode RMN offrant une résolution et une sensibilité inégalées

L’équipe de chimie analytique du laboratoire Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation – Nantes Université - CNRS) a développé récemment une approche offrant une résolution et une sensibilité inégalées pour la métabolomique par RMN. Cette méthode repose 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, cette approche a été appliquée à des échantillons d’urine de patients souffrant de maladie rénale chronique, dans le cadre d’une collaboration entre le CEISAM et l’Institut du thorax, impliquant également des chercheurs de l’Université de Genève et de l’équipementier Bruker. Les chercheurs ont montré que cette nouvelle approche permet de mettre en évidence des biomarqueurs associés à cette pathologie, dont certains qui n’étaient pas détectés par les approches classiques de RMN métabolomique.

Ces résultats, récemment publiés dans le Journal of the American Chemical Society, ouvrent de nombreuses perspectives à l’interface entre chimie analytique et santé. Ils constituent un résultat majeur du projet ERC SUMMIT, porté par le professeur Patrick Giraudeau.

Crédit photo : CEISAM et Institut du thorax - Wilfried Antoine Desveaux