RMN ou IRM: les bienfaits de la polarisation dynamique nucléaire

Publié par Redbran le 08/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INC
Pour pouvoir observer des molécules cibles par RMN ou IRM, on peut utiliser la polarisation nucléaire dynamique par dissolution (d-DNP) qui permet d'amplifier de facteurs de plusieurs milliers leur polarisation, nécessaire à leur détection. Mais la durée de vie (La vie est le nom donné :) très courte (quelques secondes) de l'état hyperpolarisé nécessite de réaliser cette hyperpolarisation sur place.

Les scientifiques du Centre de RMN à très hauts champs de Lyon (CNRS/Université de Lyon/Université Lyon 1/ENS de Lyon), en partenariat avec la société Bruker, ont développé des techniques permettant d'étendre ces durées de vie à plusieurs heures (L'heure est une unité de mesure  :) afin de pouvoir transporter les molécules hyperpolarisées du lieu de préparation jusqu'aux instruments de mesure. Un résultat qui devrait rendre plus accessible cette technique actuellement coûteuse et lourde à mettre en oeuvre.


© Sami Jannin

La polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) dynamique(*) par dissolution (d-DNP) est une méthode analytique récente (2003) permettant d'amplifier par des facteurs de plusieurs milliers la polarisation de molécules cibles, pour faciliter leur détection par les équipements RMN ou IRM conventionnels.

Bien que cette technique ait ouvert des perspectives révolutionnaires comme le suivi in-vitro et in-vivo des transformations chimiques des molécules cibles, que ce soit pour la détection d'intermédiaires réactionnels, les cinétiques de métabolisation ou encore la détection précoce de tumeurs, son utilisation à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un...) reste encore limitée. Deux raisons font obstacle à son déploiement à plus grande échelle: la difficulté d'obtenir des solutions pures, sans contaminants, et la durée de vie de l'état hyperpolarisé des molécules cibles, quelques secondes, qui nécessite de réaliser l'hyperpolarisation (procédé complexe et coûteux) sur le lieu d'analyse.

Les scientifiques du Centre de RMN à très hauts champs de Lyon (CNRS/Université de Lyon/Université Lyon 1/ENS de Lyon), en partenariat avec la société Bruker, proposent une nouvelle technique permettant d'étendre ces durées de vie à plusieurs heures afin de pouvoir transporter les molécules hyperpolarisées, et d'imaginer, par exemple, des centres spécifiques de préparation à l'instar de ce qui est actuellement mis en place pour des traceurs radio-isotopiques.

En collaboration avec une équipe du Laboratoire catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...), chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...), polymères et procédés (CNRS/Université de Lyon 1/CPE Lyon), une nouvelle formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits...) de polymères poreux contenant des radicaux stables (appelés HYPOPs) a été développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...). Ils montrent que des solutions de molécules cibles imprégnées dans les HYPOPs peuvent non seulement être hyperpolarisées rapidement et de manière efficace, mais que cette polarisation peut être conservée pendant plus de 6 h à très basse température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) (hélium liquide) avant une simple extraction par eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) pressurisée.

Ces résultats, à retrouver dans la revue Nature Communications, devraient permettre d'envisager maintenant le déploiement de cette technique en routine dans de nombreux domaines allant de la chimie analytique aux analyses médicales in-vivo très complexes.

Notes:
(*) La polarisation dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) nucléaire ou DNP résulte du transfert de la polarisation du spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque...) des électrons au noyau, réalisée en alignant les spins nucléaires, grâce à un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...), jusqu'à ce que les spins des électrons soit également alignés.


Référence:
Théo El Daraï,Samuel F. Cousin,Quentin Stern,Morgan Ceillier,James Kempf, Dmitry Eshchenko, Roberto Melzi, Marc Schnell, Laurent Gremillard, Aurélien Bornet,Jonas (JOnAS est un serveur d'application open-source (licence LGPL) multi-systèmes d'exploitation, et...) Milani,Basile Vuichoud,Olivier Cala,Damien Montarnal & Sami Jannin.
Porous Functionalized Polymers enable Generating and Transporting Hyperpolarized Mixtures of Metabolites
Nature Comm. 2021
doi: 10.1038/s41467-021-24279-2.

Contacts:
- Sami Jannin - Enseignant chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Centre de RMN à très hauts champs de Lyon - sami.jannin at univ-lyon1.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC - inc.communication at cnrs.fr
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