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Service MSN-Métabolomique et Chimie des Substances Naturelles

Présentation

L’écologie chimique est un domaine de recherche pluridisciplinaire qui permet d’étudier les interactions entre organismes, ainsi que les interactions organismes-environnement. Ces interactions sont médiées principalement par les métabolites spécialisés qui jouent des rôles essentiels pour la survie d’un organisme dans son milieu naturel. Ils constituent les médiateurs principaux intervenant dans les processus de communication chimique (phéromones, composés allélochimiques, composés organiques volatils) et contribuent ainsi significativement à la structuration de la biodiversité et au fonctionnement des écosystèmes. Ils participent également à la protection des organismes face aux stress environnementaux. L’étude de la biosynthèse et de la fonction de ces molécules est donc primordiale dans le cadre de questions environnementales, d’écologie fonctionnelle ou encore d’écologie évolutive.

La métabolomique par spectrométrie de masse est une méthode d’analyse principalement employée pour la compréhension des variations métaboliques qualitatives et quantitatives des organismes (marins et terrestres),  étudiés notamment dans le cadre du changement global.

La chimie des substances naturelles associée à la purification et le caractérisation structurale des métabolites vient renforcer les résultats d’analyses métabolomiques en confirmant les structures des métabolites marqueurs  et en offrant la possibilité de les quantifier de manière absolue dans les échantillons.

Le service Métabolomique et Chimie des Substances Naturelles réunit un parc d’instruments complémentaires distribués sur 4 sites de l’IMBE pour mener à bien ces analyses.

Les contacts sur chacun des sites sont:
  • Saint-Jerôme : Caroline Lecareux
  • Endoume : Stéphane Greff
  • Timone : Fathi Mabrouki
  • Avignon : Céline Joliot
 
Ce service commun offre aux membres de l’unité :
  • des outils pour préparer et conditionner les échantillons avant analyse chimique,
  • des méthodes d’analyses des composés organiques, issus du métabolisme spécialisé, 
  • une formation aux méthodes d’analyse en routine mais aussi à l’interprétation des résultats,
  • Une formation aux consignes d’hygiène et de sécurité en laboratoire d’analyses chimiques,
  • une aide au développement et à la mise en place de nouvelles méthodes

L'Équipe

Responsable scientifique du service MSN
PR-Professeur
Responsable scientifique du service MSN
CR-Charge de Recherche
Responsable technique du service MSN
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Responsable technique du service MSN
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
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Myriam Bertolotti
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Catherine Fernandez
PR-Professeur
Stephane Greff
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Celine Joliot
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Emie Le Bonhomme
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Caroline Lecareux
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Fathi Mabrouki
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Sacha Molinari
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Cassandra Saignol
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Serigne Seck
ITA-Ingenieur Technicien Administratif
Charlotte Simmler
CR-Charge de Recherche

Galerie photos

Les Chromatographies gazeuses couplées à la Spectrométrie de masse Basse Résolution (GC/MS) sont utilisées à l’analyse des composés organiques non-polaires et volatils (COVs).

Le système GCMS 7890/5977A (Agilent) associé au Thermodésorbeur TD-100 (Markes) permet l’analyse des métabolites émis par les organismes marins et terrestres dans leur environnement. Différents supports sont disponibles tels que les tubes d’adsorbants, les Hisorb.

Le système GCMS 7890/ 5977 A associé un ALS 7693 (Agilent) permet l’analyse des composés non-polaires (terpènes, acides gras) produits par les organismes marins et terrestres. Ils sont extraits par extraction solide/liquide. Certains biomarqueurs de microorganismes présents dans le sols, les litières ou à la surface des végétaux, peuvent également être caractérisés afin de comprendre les fonctions des métabolites produits.

La Chromatographie Liquide couplée à la Spectrométrie de masse Haute Résolution (UHPLC/HRMS) est utilisée à l’analyse des composés polaires non-volatils des organismes marins et terrestres. La technique de métabolomique non-ciblée est privilégiée afin de décrire les variations métaboliques de ces organismes en lien avec certains facteurs du  changement global (i.e. .stress hydrique pour les plantes, réchauffement climatique, invasions, pollutions…)

Nous avons en outre la possibilité d’isoler et de caractériser les métabolites majeurs de ces extraits par Chromatographie de Partage Centrifuge (CPC) ou Chromatographie (semi-)préparative (confirmation de structures / quantifications absolues).

L’instrument d’extraction en phase solide (AutoTrace, Thermo) nous permet de concentrer les métabolites contenus dans des grands volumes d’eau de mer (exométabolites) avant analyses en UHPLC/HRMS.

Le site MSN Timone est équipé de systèmes d’éco-extractions (Extracteur à micro-ondes MARS 5, Extracteur à ultrasons REUS) qui réduisent le temps et l’énergie nécessaires à l’extraction des composés.

Les systèmes analytiques comprennent 3 systèmes de chromatographie liquide (UHPLC-DAD-HRMS Agilent 1290, HPLC-DAD-ELSD Agilent 1260, HPLC-DAD/VIS 1200) et un Spectrophotomètre UV-VIS multipuits qui permet de réaliser les mesures d’absorbance en UV-VIS sur 96 échantillons au même temps. Ce dernier peut être utilisé dans l’analytique pour les dosages généraux des composés d’intérêt, ainsi que pour l’évaluation de l’activité biologique des molécules et des extraits, tels que l’activité anti-radicalaire (DPPH), antioxydante (ABTS) ou cytotoxique (sur les cellules cancéreuse).

Deux équipements de purification viennent compléter ce parc analytique :

  • un système de purification par chromatographie flash (CombiFlash RF200) compatible avec les conditions de purification en phase normale et inversée. Le calculateur TLC to Gradient détermine automatiquement les paramètres de séparation optimaux tout en minimisant le temps de fonctionnement.
  • un Système de purification par chromatographie flash et une HPLC-DAD préparative (Gilson PLC 2020)

Le service MSN d’Avignon est spécialisé dans l’étude d’échantillons patrimoniaux ainsi que d’espèces végétales, et plus particulièrement d’espèces productrices de résines et de colorants naturels, présentes le long du pourtour méditerranéen, d’Amérique Centrale ou encore d’Asie et utilisées à des fins patrimoniales.

Des premières analyses peuvent être réalisées en routine par microscopie infra-rouge à Transformée de Fourier (IR-TF iN10/iZ10,Thermo Scientific) afin de déterminer les familles de composées chimiques présentes dans les matrices analysées.

L’utilisation de la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS, GC Thermo Trace 1300 + détecteur MS Thermo ITQ 700), permet l’identification de composés organiques volatils et semi-volatils, mais également de mieux comprendre leurs mécanismes de dégradation ainsi que leurs usages ancestraux dans le domaine du patrimoine culturel.

A l’aide de la chaine de chromatographie liquide couplée à un détecteur à barrette de diodes (HPLC-DAD), nous pouvons caractériser et/ou purifier certains composés organiques d’intérêt.

L’ensemble de nos travaux sont menés via divers outils chimiométriques et notamment en utilisant des approches de métabolomique ciblées et non-ciblées