Typologie d'actualités : Equipe Chimie, Imagerie et exobiologie

Une chercheuse du CBM prête un échantillon de l’un des plus vieux stromatolithes au monde au Musée d’Histoire Naturelle de Londres

Les stromatolithes sont des constructions constituées de tapis de bactéries principalement photosynthétiques superposées et fossilisées avec du calcaire et/ou de la silice. Ils se forment en milieux aquatiques peu profonds, marins ou d'eau douce continentale. A l’origine, un tapis bactérien se développe sur un substrat sur lequel des sédiments se dépose. Le tapis sont ensuite imprégnés par des précipitations de calcaire et/ou de la silice.

Les plus anciens stromatolithes datent de 3,5 milliards d'années et sont considérés comme parmi les plus anciennes forme de vie sur Terre. Ils ont joué un rôle essentiel dans l’évolution de la vie sur Terre en oxygénant les océans dans un premier temps, puis l’atmosphère terrestre dans un second temps.

Le Dr Frances Westall, chercheuse émérite au CBM, prête pour une année au Musée d'Histoire Naturelle de Londres, un échantillon qu’elle a prélevé sur le site du Pilbara en Australie en 2000. Il sera présenté dans l’exposition « Space: Could life exist beyond Earth? ».

La société HIZKIA Paris a été mandatée par le Musée d'Histoire Naturelle de Londres pour l’emballage et le transport de ce stromatolithe.

« Etonnante Chimie » : une équipe de chimie du CBM a reçu des lycéens de Tours.

Suite à la parution du livre “ Etonnante Chimie ” et dans le cadre du projet “ Etonnante chimie pour un grand oral percutant ”, l’équipe « Complexes métalliques et IRM », dirigée par le Dr Eva Jakab Toth et Célia Bonnet, reçoit, depuis 4 années consecutives, des lycéens de première du lycée Vaucanson de Tours.

Dans un premier temps, Eva Jakab Toth a présenté la thématique de recherche et l’organisation de l’équipe aux 34 étudiants et 3 de leurs professeurs. Ensuite, scientifiques et élèves ont échangé autour des métiers de la recherche et des différents parcours de formation et professionnels des membres de l’équipe. Les lycéens ont ensuite visité les laboratoires de chimie de l’équipe ainsi que les plateformes d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) et de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN).

Combinaison de méthodes de nanomédecine et de biophysique pour caractériser des liposomes ARNm

Cette nouvelle version optimisée des liposomes a été signalée par le CNRS Chimie sur son site web.

Le développement de systèmes d'administration d'ARNm à base de lipides a considérablement fait progresser les thérapies basées sur l'ARNm. Les liposomes, en particulier les liposomes histidylés (LYX), se sont révélés efficaces pour délivrer des acides nucléiques. Dans cette étude, les liposomes LYX ont été optimisés en ajoutant une étape de lyophilisation et d'extrusion, ce qui a permis d'améliorer l'homogénéité et la stabilité au stockage. Les liposomes LYX ont conservé leur taille (150 ± 10 nm) et leur indice de polydispersité (0,10 ± 0,02) jusqu'à un an à 4°C, tout en préservant leur efficacité de transfection. Ils présentent un taux élevé d'encapsulation de l'ARNm (∼95%) et le protègent de la dégradation par les RNases. L'organisation lamellaire a été confirmée par diffusion des rayons X aux petits angles et par CryoTEM. Ces liposomes permettent une transfection efficace des lignées cellulaires et des cellules primaires, bien qu'avec une efficacité inférieure à celle des vecteurs commerciaux, en raison d'une internalisation cellulaire plus lente et d'un échappement endosomal réduit. Ils ont démontré leur capacité à délivrer de l'ARNm codant pour les molécules thérapeutiques BMP2 et BMP9, conduisant à la production de protéines fonctionnelles capables d'induire la signalisation BMP. Des études in vivo ont également confirmé leur potentiel de libération d'ARNm lorsqu'ils sont incorporés dans des hydrogels et implantés par voie sous-cutanée chez des souris. Ces résultats montrent que les liposomes LYX constituent une plateforme prometteuse et polyvalente pour la délivrance d'ARNm dans des applications thérapeutiques.

Ce travail a impliqué des laboratoires de deux instituts : le Centre de Biophysique Moléculaire (CNRS Chimie) et le Laboratoire de Biologie, Bioingénierie et Bioimagerie Ostéo-Articulaires (CNRS Ingénierie).

Référence :
Albert Ngalle Loth, Manon Maroquenne, Ayoub Medjmedj, Franck Coste, Thomas Bizien, Chantal Pichon, Delphine Logeart-Avramoglou, Federico Perche.
Structural and functional characterization of a histidylated liposome for mRNA deliveryStructural and functional characterization of a histidylated liposome for mRNA delivery.Journal of Controlled Release (2025) Volume 379, pages 164-176, doi : 10.1016/j.jconrel.2025.01.010. doi: 10.1016/j.jconrel.2025.01.010.

Protocole amélioré pour l’extraction des métabolites et l’identification des quinones respiratoires chez les archées extrêmophiles cultivées sur des matériaux minéraux

Nous avons étudié le métabolome de l'archéon Metallosphaera sedula, extrêmement thermoacidophile et oxydant le fer et le soufre, cultivé sur de la pyrite minérale (FeS2). L'extraction des matières organiques de ces micro-organismes est un défi majeur en raison du contact étroit et de l'interaction entre les cellules et les matières minérales. Par conséquent, nous avons appliqué un protocole amélioré pour briser les cellules microbiennes et séparer leurs constituants organiques de la surface minérale, pour extraire les composés lipophiles par extraction liquide-liquide, et nous avons effectué des analyses métabolomiques en utilisant MALDI-TOF MS et UHPLC-UHR-Q/TOF. Grâce à cette approche, nous avons identifié plusieurs molécules impliquées dans le métabolisme central du carbone et dans la voie d'Entner-Doudoroff modifiée que l'on trouve chez les Archaea, des composés liés au métabolisme du soufre et des molécules impliquées dans l'adaptation de M. sedula à des environnements extrêmes, telles que la tolérance aux métaux et la résistance à l'acide. En outre, nous avons identifié des molécules impliquées dans les interactions microbiennes, c'est-à-dire les interactions à la surface des cellules par la formation de biofilms et les interactions cellule-cellule par le "quorum sensing", qui s'appuie sur des molécules messagères pour la communication microbienne. En outre, nous avons réussi à extraire et à identifier différentes quinones saturées contenant du thiophène à l'aide d'un logiciel d'identification avancée des composés (MetaboScape). Ces quinones sont des transporteurs d'électrons de la chaîne respiratoire chez M. sedula, avec un potentiel de biomarqueur pour la détection de la vie dans des conditions environnementales extrêmes.

Référence :
Gfellner SV, Colas C, Gabant G, Groninga J, Cadene M, Milojevic T. Improved protocol for metabolite extraction and identification of respiratory quinones in extremophilic Archaea grown on mineral materials. Front Microbiol. 2025 Jan 8;15:1473270. doi: 10.3389/fmicb.2024.1473270

Sera-t-il bientôt possible de détecter le cuivre par imagerie non invasive ?

Dans ce travail, en collaboration avec des chimistes de l’Institut de Chimie de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg), nous avons conçu et étudié une sonde IRM “intelligente” qui s’allume en presence de cuivre. La conception de telles sondes est cependant un défi car le Cu(II) libre dans l’organisme est présent quantité beaucoup plus faible que le Zn(II), un autre cation physiologique. 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), son principal compétiteur. Les sondes comportent typiquement une partie active en IRM un espaceur et une partie pour la reconnaissance du Cu(II). Obtenir une bonne sélectivité en utilisant de petits motifs chimiques complexants du Cu(II) reste compliqué. Nous avons opté ici pour une approche bioinspirée où la partie de reconnaissance du Cu(II) est basée sur le motif ATCUN, un petit peptide qui complexe le Cu(II) dans le sang. Grâce à ce design original, la sonde présente une réponse inégalée en presence de Cu(II), et surtout une excellente sélectivité vis-à-vis du Zn(II). Des images IRM réalisées en laboratoire sur des échantillons proches de l’environnement physiologique montrent un contraste clair, illustrant le potentiel de cet outil.

Référence :
A Bioinspired Cu2+-Responsive Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent with Unprecedented Turn-On Response and Selectivity
Katharina Zimmeter, Agnès Pallier, Bertrand Vileno, Martina Sanadar, Frédéric Szeremeta, Carlos Platas-Iglesias, Peter Faller, Célia S. Bonnet and Angélique Sour
Inorganic Chemistry - Vol 63 - Issue 49 - 23067−23076