Through the OCSSIGEN project (Offre de Compétences et de Services pour la Santé et l'Innovation sur les plateformes Genotoul) funded by the Occitanie Region as part of the European REACT-EU recovery plan, TBI's MetaToul-FluxoMet platform has been able to strengthen its research and innovation potential in the field of NMR metabolomics. In 2022, it received a new-generation nuclear magnetic resonance console to drive its 800 MHz cryomagnet.
Ce nouvel équipement couplé à une micro-cryosonde permet d’accélérer les profilages de métabolites tout en augmentant la sensibilité et en parallélisant les acquisitions. Le spectromètre RMN 800 MHz, situé sur le site INSA TBI, est dédié à l’analyse fonctionnelle du métabolisme à l’échelle cellulaire, tissulaire ou d’organismes plus complexes. Ce dispositif technique, unique en région, est utilisé et développé dans le cadre de ce projet, dans un contexte de biotechnologie et de santé humaine, pour des approches de profilage métabolique quantitatif et de profilage isotopique (13C). L’objectif étant de porposer à la communauté scientifique de nouveaux services avec l’analyse potentielle de nouvelles niches biologique (type et/ou quantité de matrices) et d’augmenter ainsi le débit d’analyse et la quantité d’information récoltée sur un même échantillon
La spectroscopie RMN est utilisée en métabolomique notamment pour la richesse des informations qu’elle fournit, sa robustesse et son caractère quantitatif. En revanche, son manque de sensibilité est un frein à son utilisation pour des échantillons limités en quantité. Cela remet en cause son utilisation pour des études cinétiques sur des quantités faibles de cellules, et surtout si l’on prévoit une analyse multi-omique. Très souvent, ces échantillons doivent être dilués et les expériences doivent être prolongées pour accumuler une quantité suffisante de signal, ce qui n’est pas souhaitable pour une analyse à haut débit. L’utilisation de microsondes avec des tubes RMN de 1,7 mm pourrait permettre l’analyse à haut débit de petites quantités d’échantillons avec une dilution limitée, ainsi que la réalisation d’études multi-omique afin de répondre au besoin d’étude de population hétérogène, d’holobiontes ou encore d’etudes de grand nombre de variants génétiques, cultivés dans de faibles volumes.
Des expériences RMN de moins de 10 minutes sur différentes matrices biologiques (E.Coli, S.Cerevisiae) ont montré une augmentation de la sensibilité pour des quantités limitées de surnageant de culture (25 µL) et d’extrait de cellules (1 à 5 mL à DO 1) avec des tubes de 1,7 mm utilisés dans des microsondes par rapport à des tubes conventionnels de 3 mm utilisés dans des sondes de 5 mm.
Les résultats de ces expériences confirment que lorsque les quantités d’échantillons sont limitées, la miniaturisation offre de réels avantages qui ouvrent en outre la possibilité d’analyser de petites quantité d’échantillon avec la spectroscopie RMN.
Les perspectives de ce développement seraient autour de la mise en pratique des protocoles et des analyses sur des problématique d’étude d’écosystème cellulaire pour appréhender le dialogue métaboliques entres différentes cellules/souches dans les compartiments extracellulaire, complémentairement à ce qui est en cours de dévolppement sur la plateforme MetaToul-FluxoMet autour du single cell, de la métabolomique en temps réel et de l’imagerie par spectrométrie de masse.
References
Mason S, Terburgh K, Louw R. Miniaturized 1H-NMR method for analyzing limited-quantity samples applied to a mouse model of Leigh disease. Metabolomics. 2018 May 21;14(6):74. Fratila RM, Velders AH. Small-volume nuclear magnetic resonance spectroscopy. Annu Rev Anal Chem (Palo Alto Calif). 2011;4:227-49.
Valorization
M.Maravat - Conférence orale à la journée Génotoul - Décembre 2022 M. Maravat & al - Communication poster au 15 JS du RFMF Mai 2023 Perpignan
Contact TBI
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