Pour comprendre comment un régime alimentaire, un médicament, un toxique ou une maladie perturbe le métabolisme, les scientifiques utilisent des méthodes isotopiques ciblées : celles-ci consistent à injecter des isotopes, souvent radioactifs, dans l'organisme afin de suivre leur progression. Le problème avec cette méthode ciblée est qu'elle nécessite une connaître préalable des voies biochimiques susceptibles d'être affectées, ce qui signifie que les chercheurs peuvent passer à côté d'informations essentielles situées concernant d'autres processus métaboliques.
Une collaboration des instituts du BIAM (CEA/CNRS/AMU) et du CEA-Joliot a cependant réussi à mettre en place une méthode innovante, simple dans son principe mais très exigeante techniquement. Celle-ci consiste à marquer l'ensemble des molécules carbonées d'un organisme, afin d'obtenir une carte isotopique complète du métabolisme.
Une alimentation quasi exclusivement composée de carbone-13
Pour le faire, les équipes de recherche ont mené leur expérience sur des souriceaux qu'ils ont nourri d'aliments dont le carbone a été enrichi à 97,2 % en ¹³C. Leur régime était constitué notamment de spiruline 13C et de blé 13C, ce dernier ayant été produit grâce à l'expertise de la plateforme
Phytotec en culture végétale sous atmosphère contrôlée.
L'étape suivante a consisté en un traçage isotopique grâce à des analyses métabolomiques par spectrométrie de masse à haute résolution couplée à la chromatographie liquide (LC-HRMS)
- la métabolomique concerne l'analyse de l'ensemble des molécules organiques de petites tailles (généralement <1500 Da), appelées « métabolites », qui sont issues de notre métabolisme et présentes dans un milieu biologique donné comme le sang, l'urine, les tissus, etc. -. Ces analyses LC-HRMS ont permis d'identifier 238 métabolites dans l'organisme des souris, dont un grand nombre présentait un taux de marquage en ¹³C supérieur à 90 %.
Une nouvelle méthodologie bénéfique pour les analyses médicales et la recherche sur le vivant
Issue d'une collaboration entre le BIAM et le DMTS du CEA-Joliot, cette nouvelle méthodologie pourrait permettre à l'avenir de réaliser des analyses métabolomiques globales des organismes, en offrant une vision beaucoup plus complète des voies métaboliques et de la dynamique d'une grande partie du métabolome.
Elle pourrait aussi faciliter la détection précise et quantitative de désordres métaboliques à partir d'un simple échantillon de sang, d'urine ou d'une biopsie provenant d'un être vivant. Cette approche constitue donc une avancée méthodologique majeure, susceptible de trouver de nombreuses applications en nutrition, toxicologie et pharmacologie.