Cartographie de métabolites de la tomate par IRM au cours de sa maturation

Contexte

Pour un organe ou un tissu donné, la connaissance de la distribution des métabolites est souvent cruciale pour comprendre sa physiologie et son métabolisme. Que ce soit pour le cerveau humain ou les graines, ces connaissances sont fournies à l'aide de l'imagerie in vivo. L'imagerie par résonance magnétique à transfert de saturation par échange chimique (IRM-CEST) est une modalité bien établie pour visualiser indirectement les métabolites possédant des protons échangeables (¹H), et ce avec une bonne résolution spatiale. Cette approche repose sur la saturation, de manière sélective, de protons labiles des métabolites qui sont en échange chimique avec ceux de l’eau. Comme les protons échangeables observables par CEST sont principalement ceux des groupes hydroxyle et amine, l'IRM-CEST peut être utilisée pour obtenir des images des principaux sucres solubles et acides aminés. La validation des différences de composition observées in vivo avec l'IRM-CEST par une autre approche analytique ex vivo est indispensable mais reste rare.

Résultats

Pour caractériser les effets CEST des principaux sucres solubles et acides aminés libres de la tomate, des expériences ont été menées sur des échantillons fantômes. Ces échantillons, sous forme de tubes contenant des solutions connues, ont été analysés par IRM à des pH acides variant entre 3,7 et 4,7, correspondant aux valeurs rencontrées dans le fruit au cours de son développement. Les images des fruits pour les groupes hydroxyle ou amine présentent un bon contraste pour tous les stades de maturation, montrant des gradients au sein des tissus et entre eux. Les signaux CEST hydroxyle sont corrélés aux concentrations de sucres solubles des tissus disséqués déterminées ex vivo par profilage métabolomique par RMN. Ce n'est toutefois pas le cas pour les signaux CEST amine in vivo et les concentrations des acides aminés ex vivo. L’IRM-CEST des tomates au cours du mûrissement fournit un contraste informatif pour les sucres et acides aminés majeurs, mais semble plus appropriée pour analyser les gradients de composition au sein d'un tissu donné qu'entre les tissus. Cette étude pionnière a permis de préconiser des bonnes pratiques pour l’IRM-CEST d’organes végétaux.

Perspectives

Appliquer l’IRM-CEST est un véritable défi à mettre en œuvre dans un organe composé de tissus hétérogènes en termes de pH et de métabolites principaux, comme les fruits ou d'autres organes végétaux. Cependant, cette approche non destructive est un outil de laboratoire puissant permettant d'étudier in vivo les changements spatiaux et temporels des métabolites pour mieux comprendre le métabolisme végétal.

Ces travaux ont été financé dans le cadre du projet GelSeed du département INRAE BAP et de MetaboHUB (ANR-11-INBS-0010).

Partenariat

ISC AGRORESONANCE - ISC BIBS - IR PROBE - IR QUALIS - ISC MetaboHUB Bordeaux

Contact : Guilhem Pagés, ISC AgroResonance