Typologie d'actualités : Equipe Chimie, Imagerie et exobiologie

« 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).

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

Imagerie multiplexe dans la seconde fenêtre du proche-infrarouge avec des agents moléculaires à base de lanthanide : rêve ou réalité ?

Dans ce travail nous avons créé une nouvelle famille d’agents d’imagerie moléculaires à base de lanthanides qui peuvent être utilisés pour l’imagerie multiplexe dans la seconde fenêtre du proche-infrarouge (1000-1700 nm). Cette lumière proche-infrarouge est particulièrement intéressante car elle permet de mieux observer et diagnostiquer le vivant de manière non-invasive, n’étant pas affectée par la fluorescence native des tissus et des fluides biologiques et pouvant traverser ces derniers. De plus, l’imagerie multiplexe permet la visualisation simultanée et en temps réel de plusieurs marqueurs biologiques pour un diagnostic encore plus précis des maladies et une compréhension plus profonde des processus biologiques. Cette nouvelle famille d’agents d’imagerie moléculaires est basée sur une conception moléculaire innovante qui combine les capacités exceptionnelles des « métallacouronnes » à émettre de la lumière proche-infrarouge avec celles des complexes de ruthénium qui présentent une forte absorption dans visible et sensibilisent efficacement les lanthanides. Lors d’expériences d’imagerie, nous avons pu démontrer que quatre bandes provenant de trois lanthanides différents peuvent être distinguées sans ambiguïté en raison de leur recouvrement minimal, tout en présentant une intensité suffisante pour être détectées au travers d’un fantôme imitant les tissus.

Enabling Visible Light Sensitization of YbIII, NdIII and ErIII in Dimeric LnIII/GaIII Metallacrowns through Functionalization with RuII Complexes for NIR-II Multiplex Imaging
Codruţa C. Bădescu-Singureanu, Dr. Anton S. Nizovtsev, Prof. Dr. Vincent L. Pecoraro, Prof. Dr. Stéphane Petoud, Dr. Svetlana V. Eliseeva
Angewandte Chemie International Edition 2024
https://doi-org.inc.bib.cnrs.fr/10.1002/anie.202416101

Cet article a été signalé par CNRS Chimie sur son site internet.

Bourse Emergence@International

Federico Perche, lauréat d’une bourse Emergence@International (CNRS Chimie), est parti 2 semaines aux Etats-Unis pour y présenter 5 conférences sur ses travaux de recherche. Cela lui a permis d’échanger sur sa thématique et de créer de nouvelles collaborations et de mieux faire comprendre certains aspects de son travail. Il s’est rendu à l’Université de Californie (San Diego), à La Jolla Institute for Immunology (San Diego), à l’Arizona State University (Phoenix), à Texas A&M (Kingsville) et à l’Université de Chicago (« International Research Center » du CNRS).

Lire l'interview de Federico Perche par CNRS Chimie sur son projet RISCpep