SPECTROSCOPIE RMN MICROSCOPIC SPECIMENS – HRmicroMAS

La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) s’est déjà révélée être un formidable outil dans les approches omiques sur la biologie des systèmes, y compris dans l'étude de métabolome dans les systèmes biologiques connue sous le nom métabolomique. La principale faiblesse de la RMN est sa sensibilité de détection limitée qui rend l'analyse des quantités microscopiques (submilligramme) peu pratique, longue et souvent impossible. Un procédé rentable est l'utilisation de micro (µ)bobines de détection RMN; Cependant, la mise en œuvre d'une µbobine RMN pour des échantillons hétérogènes tels que des tissus, des cellules et des organismes est une tâche difficile. Ceci est dû à la nécessité de tourner l'échantillon à l’angle magique 54,75° dans le champ magnétique RMN. Cette technique est connue sous le nom Magic Angle Spinning (MAS). L'utilisation d'une µbobine tournante appelée High Resolution Magic Angle Coil Spinning (HRMACS) - développée par équipe au LSDRM marque la première réussite en RMN µMAS pour l’analyse d’échantillons biologiques microscopiques en collaboration avec différentes équipes de biologistes (INMG, ISA, CRMSB). Malheureusement cette technique HRMACS est grandement entravée par sa mise en œuvre difficile et l'instabilité des µbobines. En 2015, sans financement dédié, LSDRM a tissé un collaboration avec l’industriel JEOL et développé une technologie alternative, une sonde HRµMAS autonome, dédiée spécifiquement aux applications en métabolomique. Contrairement à HRMACS, HRµMAS offre une bonne stabilité d'analyse métabolique. Cependant, son développement technique et sa validation expérimentalrestent absolument nécessaires pour que HRµMAS ait un réel impact dans la métabolomique. L'objectif du projet HRmicroMAS est de mettre en œuvre et d'établir une application HRµMAS basée sur la RMN, réellement utilisable et accessible dans le domaine de la métabolomique. Le projet comprend la conception et la construction d'une sonde de HRµMAS robuste et stable, l'analyse comparative et la validation des études à base de RMN HRµMAS. Il s’agit aussi de démontrer son utilité dans des applications réelles. Le succès du projet aura un impact significatif sur la-plate-forme RMN actuelle pour la métabolomique, puisque ce sera la première pierre angulaire de la métabolomique basée sur la RMN µMAS pour les spécimens microscopiques.

La première moitié du projet sera consacrée à la conception et à la construction d'une sonde de HRµMAS fiable. Elle permettra l'analyse comparative et la validation des expériences HRµMAS RMN depuis la préparation d'échantillonss à l’acquisition de données. La seconde moitié du projet consistera en la réalisation de deux études de métabolomique pilotes indépendantes en collaboration avec des équipes de spécialistes en métabolomique: (1) avec les équipes du INMG et du ISA, une approche métabolomique sera conduite concernant l'hétérogénéité du phénotype associé au vieillissement au sein de populations isogéniques de nématodes C. elegans; et (2) avec le CRMSB, le profile du métabolisme énergétique cérébral chez le rat sera exploré. Ces études biologiques en tandem avec des experts sont conçues pour exploiter et évaluer les différentes applications biologiques de HRµMAS. Ces études seront une étape importante pour HRmicroMAS, car ellesdevront démontrer les nombreuses utilités de cette nouvelle application RMN en métabolomique.

Ceci est un projet collaboratif rassemblant des ingénieurs en µMAS (du LSDRM et de chez JEOL), des spectroscopistes RMN (LSDRM, ISA) et des biologistes (INMG, ISA et CRMSB). Ce projet capitalise également une forte collaboration avec l’industriel, JEOL, qui offrira gratuitement sa participation (construction de la sonde) au projet. Pour cette raison, HRmicroMAS peut être considéré comme un projet de coût modeste pour un développement d’une nouvelle application RMN qui pourrait faire avancer la plate-forme analytique en métabolomique actuelle et ouvrir de nombreux nouveaux horizons passionnants.