ERC SUMMIT – Site-specific Ultrasensitive Magnetic resonance of Mixtures for Isotopic Tracking

Ce projet porté par Patrick Giraudeau et l’équipe de recherche MIMM repose sur les équipements de pointe de la plateforme RMN du CEISAM. Il vise à explorer le potentiel de méthodes rapides et hyperpolarisées en résonance magnétique nucléaire pour les sciences « omiques ».

5 années

2019 - 2024

1 999 768 €

Financement ERC

211

Personnes/mois sur 5 ans

7

Membres internes du laboratoire

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L’équipe du projet SUMMIT développe de nouveaux outils basés sur la résonance magnétique nucléaire (RMN) pour obtenir des informations sur des questions biologiques complexes dans les domaines des sciences de la vie, de l’environnement, de l’alimentation et des sciences forensiques.

La RMN est une technique de pointe qui fournit des informations cruciales sur les molécules présentes dans des échantillons biologiques au niveau atomique. Par exemple, la RMN peut aider à déterminer de nouveaux biomarqueurs d’une certaine pathologie ou fournir des informations sur l’authenticité d’un échantillon alimentaire. Dans ce contexte, le projet SUMMIT vise à développer des méthodes plus sensibles et résolutives, qui seront appliquées à une large gamme de problématiques biologiques.

Détails du projet SUMMIT

La métabolomique, la fluxomique et l’isotopomique sont des approches prometteuses pour étudier l’origine des biomarqueurs dans des environnements biologiques complexes, dans les domaines des sciences de la vie, de l’environnement, de l’alimentation et des sciences forensiques. La spectroscopie RMN est un outil d’analyse de pointe majeur pour ces sciences «omiques» grâce à son fort potentiel structural et quantitatif, et grâce à sa capacité à fournir des informations isotopiques position-spécifique. La RMN du 13C joue un rôle central, mais de nombreuses applications sont actuellement hors de portée de la RMN 13C en raison de sa faible sensibilité.

Le projet SUMMIT vise à développer un workflow d’analyse reposant sur deux méthodes de RMN parmi les plus puissantes: la polarisation nucléaire dynamique par dissolution et la RMN 2D ultra-rapide. Cette approche pourrait permettre à terme la mesure simultanée des empreintes isotopiques 13C pour des biomarqueurs faiblement concentrés dans des mélanges complexes, ce qui est irréalisable avec les méthodes existantes. Le potentiel de cette stratégie analytique sera étudié sur une variété de questions biologiques, en vue d’applications en métabolomique, fluxomique et isotopomique.

Personnel impliqué

Patrick GIRAUDEAU

Professeur à l’Université de Nantes

Responsable de projet

Stéphanie TESSIER

Gestionnaire de projet

Finances, gestion, ressources humaines et suivi

Clément PRAUD

Doctorant
Développement séquences d’impulsions RMN
(2020-2023)

Marine PIOU

Ingénieure
Traitement du signal
(2021-2022)

Jean-Nicolas DUMEZ

Chercheur associé au CNRS

Développement séquences d’impulsions RMN

Arnab DEY

Chercheur post-doctoral associé
Développement d-DNP
(2019-2022)

Marine LETERTRE

Chercheuse post-doctorale associée
RMN métabolique
(2021-2023)

Benoît CHARRIER

Ingénieur de recherche

Appareillage d-DNP

Célia LHOSTE

Doctorante
Développement séquences d’impulsions RMN
(2020-2023)

Victor RIBAY

Doctorant
Développement d-DNP et métabolomique
(2021-2024)

Publications scientifiques

7.Fine optimization of a dissolution dynamic nuclear polarization experimental setting for 13C NMR of metabolic samples (link)
Auteurs: Arnab Dey, Benoît Charrier, Karine Lemaitre, Victor Ribay, Dmitry Eshchenko, Marc Schnell, Roberto Melzi, Quentin Stern, Samuel F. Cousin, James G. Kempf, Sami Jannin, Jean-Nicolas Dumez, and Patrick Giraudeau

6.Ultrafast 2D NMR for the analysis of complex mixtures (link)
Célia Lhoste, Benjamin Lorandel, Clément Praud, Achille Marchand, Rituraj Mishra, Arnab Dey, Aurélie Bernard, Jean-Nicolas Dumez, Patrick Giraudeau

This review article describes ultrafast 2D NMR and its applications in the fields of monitoring, metabolomics, hyperpolarization and oriented media.

 

5.Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy in Clinical Metabolomics and Personalized Medicine: Current Challenges and Perspectives (link)
Marine P. M. Letertre, Patrick Giraudeau and Pascal de Tullio

 

4.Ultrafast 2D 1H-1H NMR spectroscopy of DNP-hyperpolarised substrates for the analysis of mixtures (link)
Kawarpal Singh, Corentin Jacquemmoz, Patrick Giraudeau, Lucio Frydman, Jean-Nicolas Dumez

 

3.Combined Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy and Mass Spectrometry Approaches for Metabolomics (link)
Marine P. M. Letertre, Gaud Dervilly, and Patrick Giraudeau

Graphical abstract

 

2.Hyperpolarized NMR Metabolomics at Natural 13C Abundance (link)
Arnab Dey, Benoît Charrier, Estelle Martineau, Catherine Deborde, Elodie Gandriau, Annick Moing, Daniel Jacob, Dmitry Eshchenko, Marc Schnell, Roberto Melzi, Dennis Kurzbach, Morgan Ceillier, Quentin Chappuis, Samuel F. Cousin, James G. Kempf, Sami Jannin, Jean-Nicolas Dumez, and Patrick Giraudeau

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1.NMR-based metabolomics and fluxomics: developments and future prospects (link)
Patrick GIRAUDEAU

NMR-based metabolomics and fluxomics developments and future prospects