Des chercheurs utilisent une nouvelle technique de spectrométrie de masse pour l'analyse des métabolites
Des chercheurs allemands et tchèques ont mis au point une nouvelle technique permettant de détecter rapidement mais de façon détaillée les métabolites (des substances qui participent aux processus du métabolisme). Les résultats ont été publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Les chercheurs de l'institut Max Planck d'écologie chimique en Allemagne et l'Académie des sciences de République tchèque ont déclaré que la nouvelle méthode, appelée MAILD («matrix-assisted ionisation/laser desorption»), est basée sur le temps de désorption/ionisation laser classique assisté par matrice de spectrométrie de masse à temps de vol (MALDI-TOF/MS). Les chercheurs peuvent mesurer de nombreux métabolites à partir d'échantillons biologiques, en donnant de façon efficace l'accès à la métabolomique ciblée et à haut débit (l'étude de profils métabolites globaux dans un système (cellule, tissu ou organisme) suivant un ensemble défini de conditions). Les métabolites comptent les acides aminés, les acides gras et les sucres, ainsi que des substances organiques extraites d'échantillons de tissus animaux ou végétaux. Au cours des 20 dernières années, ce sont les biologistes en particulier qui ont utilisé la spectrométrie de masse dans de nombreuses applications, notamment les analyses à grande échelle des biomolécules. D'après l'équipe germano-tchèque, MALDI (la cocristallisation de biomolécules, par exemple des protéines) avec une substance chimique appelée matrice, irradiée par la suite avec un laser) déclenche la formation d'ions de protéine pouvant être identifiés et analysés. «La capacité à charger d'énormes biomolécules sans les décomposer a fait de la spectrométrie de masse MALDI un outil indispensable pour l'analyse biomoléculaire. Les matrices conventionnelles sélectionnées sur une base empirique produisent des groupes d'ions de matrice abondants dans la région à faible masse, entravant ainsi l'application de MALDI-MS aux métabolomes», écrivent les auteurs. «Un mode d'ionisation de MAILD, un protocole rationnel pour la sélection de matrice fondée sur [la] théorie de Brønsted-Lowry acidobasique et son application aux métabolomes, le balayage/profilage/imagerie biologique et les diagnostics cliniques [sont] illustrés», a montré la recherche. «De nombreux métabolites, couvrant des voies métaboliques importantes (cycle de Krebs, acides gras et biosynthèse glucosinolate), ont été détectés dans des extraits, des biofluides, et/ou des tissus biologiques.» Les chercheurs, toutefois, ont noté un inconvénient: lorsque les matrices sont utilisées dans la technique MALDI, le faisceau laser forme des ions à partir des substances présentant un intérêt, mais également des ions à faible masse émanant de la matrice. «À cause de ces petits ions interférant, nous n'avons pas pu analyser les petites molécules qui jouent un rôle critique dans le métabolisme des organismes», a expliqué le Dr Ales Svatos, responsable du groupe de recherche sur la spectrométrie de masse/protéomique à l'institut Max Planck. «On peut comparer ces ions émanant de matrices conventionnelles à des aiguilles importantes que nous voulons trouver dans une botte de foin.» Afin d'améliorer leur recherche, les scientifiques ont commencé à modifier les matrices avec lesquelles les échantillons étaient appliqués afin d'empêcher la production d'ions interférant liés à la matrice. Cela permettrait ainsi de rendre les «aiguilles» plus visibles. «L'analyse d'un minuscule échantillon de feuille végétale de l'Arabidopsis thaliana, qui est en fait une zone circulaire d'un rayon d'à peine 0,5 millimètre, a révélé plus de 100 pics d'analytes parmi lesquels 46 métabolites ont pu être identifiés», a déclaré le chercheur Rohit Shroff. «Qui plus est, nous avons découvert parmi eux 8 des 11 intermédiaires du cycle de l'acide citrique, vital pour la plupart des organismes», a-t-il ajouté. Selon les chercheurs, la nouvelle technique MAILD permet de mesurer diverses substances biologiques et médicales. Outre les échantillons de plantes et d'insectes, l'équipe a également évalué un échantillon clinique: ils ont découvert une vaste gamme d'acides organiques spécifiques au sang dans une goutte de sang humain (inférieure à un microlitre). Si les chercheurs parviennent à identifier et à quantifier les métabolites, MAILD pourrait devenir une méthode rapide de diagnostic médical et biologique.
Pays
Tchéquie, Allemagne