Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM)
LSDRM
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Le Laboratoire de Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM) fait partie du NIMBE - UMR CEA-CNRS 3685.

Les recherches menées au LSDRM sont centrées sur le développement et l’utilisation de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). De nouvelles méthodes et des approches originales sont développées pour des applications allant de la phase gaz à la phase solide, pour une meilleure connaissance de la structure fine des matériaux tels que les verres nucléaires ou les macromolécules biologiques. Les compétences du Laboratoire s’étendent des développements instrumentaux jusqu’aux simulations moléculaires pour la spectroscopie et l'imagerie. 


 

 

The Laboratory 'Structure and Dynamics by Magnetic Resonance' (LSDRM) belongs to NIMBE, UMR CEA/CNRS 3685.

The research axes are centered on the conception and the use of new NMR tools. Cutting edge methods and original approaches are proposed, from instrumental developments to molecular simulations. The applications cover a large field from the gas to the solid phase, from spectroscopy to imaging, for a better knowledge of the fine structure of materials such as nuclear glasses or biological macromolecules. A strong support in Quantum Chemistry is required for an in-depth study of these different fields. 

Membres / Members

Patrick BERTHAULT

Céline BOUTIN

Guillaume CARRET

Thibault CHARPENTIER

Erwan CHESNEAU

Jean-Pierre DOGNON

Gaspard HUBER

 

Estelle LEONCE

Emilie MARI

Mélanie MOSKURA

Rodolphe POLLET

Dimitris SAKELLARIOU

Alan WONG

 
#448 - Màj : 04/12/2019
Thèmes de recherche

Caractérisation de matériaux pour l'énergie / Characterization of materials for energy

Les différentes filières énergétiques, telles que l'énergie nucléaire ou encore les nouvelles technologies autour de l'hydrogène, vecteur énergétique, ou le photovoltaïque, demandent des matériaux adaptés, dont il faut tester la durabilité et la fiabilité.

Caractérisation de matériaux pour l'énergie / Characterization of materials for energy
Physique et vivant / Physics and life

Physique et vivant / Physics and life

Trois " métiers " de l'IRAMIS trouvent une extension naturelle vers la biologie :  L'ingénierie moléculaire, où les études d'interactions coopératives de molécules en solution trouvent une suite directe dans l'étude des protéines et des différents modes d'assemblage de molécules d'intérêt biologique, L'étude de la matière à haute densité d'énergie, où les travaux sur la radiolyse et les interactions rayonnement-molécule, se transposent directement à des molécules comme l'ADN, L'étude de la matière ultra divisée, domaine dans lequel les matériaux nanostructurés, la nanophysique et la biologie convergent naturellement.

Structure électronique et modélisation atomistique

Plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliqués dans les calculs de structure électronique (ab-initio, liaisons-fortes, Hückel etc..) et plus généralement dans la modélisation de la matière à l'échelle atomique, ce qui inclut également l'utilisation de méthodes plus phénoménologiques (potentiels empiriques, Hamiltoniens modèles, etc..

Structure électronique et modélisation atomistique
Chimie quantique et simulations moléculaires

Chimie quantique et simulations moléculaires

La chimie théorique utilise les méthodes de la chimie quantique et du calcul ab initio, pour modéliser les structures des molécules. A travers des potentiels d'interaction modéles tirés de ces simulations, la dynamique moléculaire classique permet de décrire leur comportement des assemblages chimiques. Au NIMBE/LCMCE cette activité porte essentiellement sur des composés de lanthanides ou d'actinides.

Capteurs chimiques et biochimiques, diagnostic médical / Chemical and biochemical sensors, medical diagnosis

De nombreuses méthodes sont développées par les équipes de l'IRAMIS pour développer des capteurs chimiques sensibles, sélectifs  et efficaces. Pour ceci les nanotechnologies sont largement mises à contributions, avec l'utilisation de matériaux nanoporeux ou encore  d'objets fonctionnalisés. + microfluidique nano-objets  (effets plasmoniques, magnétiques, ...

Capteurs chimiques et biochimiques, diagnostic médical / Chemical and biochemical sensors, medical diagnosis
Domaines Techniques
Patrick Berthault (NIMBE), Hervé Desvaux (IRAMIS/Dir), C. Fermon (SPEC)
Voir aussi le dossier complet (2008) : RMN à l'IRAMIS     La RMN est devenue une méthode alternative à la diffraction des rayons X pour l’étude des protéines et une méthode de choix dans la caractérisation des produits chimiques de synthèse et l’étude des matériaux désordonnés comme les verres, les polymères ou les bétons.

Instrumental setups @ LSDRM

Noble gas spin-exchange optical pumping (SEOP) setup in a van

Spectrocopie nucléaires : RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) - Spectroscopie Mössbauer

La RMN à l 'IRAMIS
Voir aussi
Voir aussi
Laboratory 'Structure and Dynamics by Magnetic Resonance' :   Version française   The Laboratory 'Structure and Dynamics by Magnetic Resonance' (LSDRM) belongs to NIMBE, UMR CEA/CNRS 3685. The research axes are centered on the conception and the use of new NMR tools. Cutting edge methods and original approaches are proposed, from instrumental developments to molecular simulations.
Faits marquants scientifiques
20 octobre 2020
Le CEA, associé à l’ENS Paris-Saclay, et les Universités de Rennes et de San José (USA), a développé de nouvelles molécules émettrices de lumière pour la réalisation de diodes électroluminescentes organiques (OLEDs).
07 janvier 2020
Formuler un substitut sanguin capable de transporter efficacement l’oxygène, sans toxicité biologique ou chimique, et dont la préparation serait peu coûteuse pour de très grandes quantités, est un graal qui remonte au XVIIème siècle [1].
23 avril 2019
Cette étude propose une méthode innovante de détection de protéines intracellulaires qui associe fluorescence et résonance magnétique, en combinant l’utilisation d’un fluorophore activable de très petite taille et l’exploitation de la grande sensibilité d’un traceur RMN non toxique, le xénon, dont le spin nucléaire est hyperpolarisé.
01 octobre 2018
Le CEA et le CNRS, et la Société CortecNet, avec le soutien de l’Agence nationale de la recherche (ANR), lancent leur laboratoire commun "Desir" (Détection efficace et sensible d'intermédiaires réactionnels par RMN). L'objectif est de développer les instruments permettant le suivi in situ de synthèses chimiques par RMN (Résonance magnétique nucléaire).
18 février 2017
The chemical bonding in actinide compounds is usually analysed by inspecting the shape and the occupation of the orbitals or by calculating bond orders which are based on orbital overlap and occupation numbers. However, this may not give a definite answer because the choice of the partitioning method may strongly influence the result possibly leading to qualitatively different answers.
17 février 2017
La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est un outil puissant pour la biologie, permettant l'imagerie (IRM) ainsi que l'analyse structurelle et chimique des métabolites.
30 décembre 2016
La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d'analyse puissante mais peu sensible. Des enjeux majeurs en analyse chimique (détection de produits en très faibles concentrations ou étude des effets isotopiques, notamment) incitent à rechercher de nouvelles méthodes pour détecter et séparer les signaux faibles des composantes principales du signal.
10 mars 2015
Comprendre l’interaction de l’eau avec la matière est une question scientifique qui intéresse des domaines aussi divers que les sciences de la terre, la médecine, la préservation du patrimoine, mais aussi l’industrie.
07 juillet 2014
La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d'analyse chimique très puissante. Au-delà du contraste usuel, fonction des temps de relaxation des spins nucléaires, le décalage en fréquence du signal RMN, issu d'atomes avec un environnement moléculaire différent ("décalage chimique"), offre une sélectivité spectroscopique.
07 février 2014
La résonance magnétique nucléaire permet l’étude de la structure et de la dynamique moléculaire par l’acquisition des spectres à haute résolution et la mesure des temps de relaxation.
29 juillet 2013
Dans le cadre d’une collaboration entre l'IRAMIS/SIS2M et le DSV/iBiTec-S, une architecture moléculaire générique à base de cryptophane a été développée, donnant accès à des composés hydrosolubles et fonctionnalisables destinés à l’imagerie par résonance magnétique du 129Xe.  
19 octobre 2012
En biologie et médecine, l'histopathologie est l'évaluation clinique des tissus, pour laquelle la RMN, technique incontournable, permet de déterminer la structure chimique des prélèvements. L’enjeu est ici de trouver une instrumentation et une méthode de RMN pour l'analyse automatisée de la composition métabolique des très petites quantités de matière biologique.
15 février 2010
Les chimistes de la DSV (CEA-Direction des Sciences du vivant) et les physiciens de la DSM (CEA-Direction des sciences de la matière) spécialistes de la Résonance magnétique nucléaire (RMN) ont développé une technique en RMN du solide pour mesurer de grandes distances entre atomes.
31 mars 2009
H. Desvaux, D. J.Y. Marion, G. Huber, P. Berthault
En résonance magnétique nucléaire dont l'application la plus connue est l'IRM, on mesure usuellement, aux bornes d'une bobine, la tension qui reflète l'induction créé par l'aimantation nucléaire mise préalablement en précession par une impulsion radiofréquence.
30 juillet 2008
Authors: D.J. Marion, G. Huber, P. Berthault, H. Desvaux
Liquid-state NMR is a very powerful method for chemical analysis but it suffers from inherent low sensitivity due to the weak involved energies, which leads to small thermal equilibrium polarization. A solution consists in resorting to transiently polarized nuclear spin systems such as those prepared by optical pumping or dynamic nuclear polarization. Nevertheless, the direct extension of the whole liquid-state NMR techniques to these systems might be less straightforward than anticipated.
20 février 2007
Céline Thiébault, Marie Carrière et Barbara Gouget
Laboratoire Pierre Süe, CEA/DRECAM/LPS - CNRS/UMR 9956
L'expérience humaine nous a beaucoup appris sur la toxicité des métaux lourds, surtout dans des conditions d’intoxication aiguë impliquant des doses fortes pendant une courte période.
Publications HAL

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Thèses
2 sujets /NIMBE/LSDRM

Dernière mise à jour : 30-11-2020


 

Profils métabolomiques par RMN à sensibilité augmentée, à base de parahydrogène

SL-DRF-21-0406

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) (LSDRM)

Saclay

Contact :

Gaspard HUBER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Gaspard HUBER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

01 69 08 64 82

Directeur de thèse :

Gaspard HUBER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

01 69 08 64 82

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/gaspard.huber/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lsdrm/

La métabolomique est la science qui a trait à l’analyse des métabolites, petites molécules (moins de 1500 Da) présentes dans les organismes. Elle permet de comprendre le fonctionnement de ces organismes, et de détecter, identifier voire quantifier des métabolites qui signent un état pathologique ou un stress particulier. La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) est une technique complémentaire de la spectrométrie de masse (SM) pour analyser des mélanges complexes de métabolites. Cependant, du fait de sa faible sensibilité, la RMN n’est pas autant utilisée que la SM. Il existe différentes techniques d’augmentation du signal RMN. L’une d’elle tire parti des propriétés particulières du parahydrogène, un isomère de spins du gaz dihydrogène. Dernièrement, une méthode, nommée SABRE-Relay et fondée sur le parahydrogène, a été inventée. Elle permet, en milieu aprotique, d’augmenter l’intensité des signaux RMN de toute molécule comportant au moins un proton labile.



La thèse consiste à développer la méthodologie de la technique SABRE-Relay lorsqu’elle s’applique à des extraits métaboliques cellulaires ou à des biofluides, une grande proportion de métabolites comportant au moins un proton labile. L’objectif est de proposer de nouveaux profils métaboliques, offrant une plus grande sensibilité et une certaine spécificité par rapport aux profils classiques par RMN, pour une meilleure détection, identification voire quantification des solutés présents.
Résonance Magnétique Nucléaire du tritium : un nouvel outil pour comprendre la spéciation du tritium dans les matériaux d’intérêt nucléaire

SL-DRF-21-0267

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) (LSDRM)

Saclay

Contact :

Thibault CHARPENTIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Thibault CHARPENTIER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

33 1 69 08 23 56

Directeur de thèse :

Thibault CHARPENTIER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

33 1 69 08 23 56

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/112/thibault.charpentier.html

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lsdrm/

Le tritium, isotope radioactif de l’hydrogène, est un élément chimique omniprésent dans l’industrie du nucléaire, autant au sein des réacteurs à fission que dans les réacteurs du futur à fusion (ITER), pour lesquels il constitue le combustible principal. Cependant, le tritium, élément léger, a la propriété d’être aisément piégé dans de nombreux matériaux, ce qui est à l’origine de quantités importantes de déchets tritiés.



Le CEA dispose d’installations uniques au monde permettant de manipuler des matériaux tritiés et d’élaborer une chimie du tritium, qu’il est intéressant de combiner avec les méthodes d’analyse par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) du tritium dans des conditions de haute-résolution (rotation de l’échantillon à l’angle magique - MAS). Le niveau de sophistication atteint par la RMN MAS laisse entrevoir de nombreuses perspectives pour comprendre finement les mécanismes d’incorporation et de piégeage du tritium dans de nombreux matériaux d’intérêt pour le nucléaire (métaux, plastiques, ciments...). L’hélium-3, isotope issu de la désintégration du tritium, est un autre isotope aisément identifiable par RMN.



L’objet de cette thèse est de développer et explorer les potentialités de la RMN du tritium dans une large gamme de matériaux actuellement étudiés, en collaboration avec les principaux acteurs des filières tritium du CEA.
Stages
Analyse LC-HRMS/MS et RMN d’urines de souris marquées au C-13. Elucidation structurale de métabolites inconnus
LC-HRMS/MS and NMR analysis of C-13 labeled mouse urine. Structural elucidation of unknown metabolites

Spécialité

Chimie analytique

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

31/01/2021

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

HUBER Gaspard
+33 1 69 08 64 82

Résumé/Summary
La spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et la résonance magnétique nucléaire (RMN) sont deux techniques complémentaires pour l'analyse de mélanges complexes en solution comme le métabolome. L'opportunité d'analyser, par ces deux techniques, des échantillons d'urine marquée au C-13, en complément d'autres échantillons non marqués obtenus dans des conditions similaires, doit permettre au cours de ce stage de gros progrès dans l'élucidation structurale de composés inconnus.
High resolution mass spectrometry (HRMS) and nuclear magnetic resonance (NMR) are two complementary techniques for the analysis of complex mixtures in solution such as the metabolome. During this trainee-ship, the opportunity to analyze, by these two techniques, urine samples labeled with C-13, in addition to other unlabeled samples obtained under similar conditions, should allow great progress in the structural elucidation of unknown compounds.
Sujet détaillé/Full description
Contexte et projet de recherche du M2

La métabolomique vise à caractériser l'ensemble des "petites molécules" (< 1500 Da) d'un échantillon biologique et repose principalement sur deux techniques analytiques : la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et la résonance magnétique nucléaire (RMN).[1,2] Malgré la très forte complémentarité de ces deux approches, elles sont encore très rarement utilisées de concert pour l’annotation du métabolome. Alors que l’analyse LC-HRMS d’un unique échantillon biologique complexe permet la détection de milliers de signaux à des concentrations allant jusqu’au nanomolaire, la RMN permet l’identification structurale des métabolites les plus abondants de cet échantillon. Cette dernière technique souffre cependant d’un manque de sensibilité, c’est pourquoi l’accès à un « matériel biologique » entièrement marqué au C-13 (isotope stable du C-12) est une opportunité permettant : (1) d'augmenter la résolution spectrale et ainsi augmenter le nombre de métabolites caractérisables par RMN, et (2) de faciliter l’attribution des compositions élémentaires des signaux HRMS issus de métabolites inconnus par comparaison des profils LC-HRMS d’échantillons marqués et non marqués récoltés dans les mêmes conditions.
Le projet de recherche de M2 vise à analyser, par spectrométrie de masse à très haute résolution (Orbitrap Fusion, Thermo) couplée à la chromatographie liquide et par RMN 2D hétéronucléaire, les urines de souris marquées au carbone-13 et de les comparer aux urines non marquées. Cette étude visera à exploiter de façon synergique les données obtenues via les deux techniques analytiques pour identifier les métabolites inconnus détectés dans les échantillons. L’élucidation structurale des composés sera également appuyée par des acquisitions LC-HRMS/MS.

Environnement de travail

Le stage M2 se déroulera au sein de deux laboratoires du CEA de Saclay : (1) le laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments (LEMM), institut Joliot ; et (2) le laboratoire Structure et Dynamique par résonance magnétique (LSDRM), IRAMIS.
Le LEMM s’est spécialisé dans l’analyse métabolomique depuis 2002, accumulant ainsi une expertise en terme de développement et de validation de méthodes LC-MS pour le profilage de biofluides et extraits tissulaires et cellulaires. Il est équipé d’une plateforme analytique constituée de 6 instruments à basse résolution (QqQ) et 7 instruments à haute et très haute résolution (Orbitrap et Q-TOF).
Le LSDRM est expert en développement d’approches originales pour la spectroscopie de résonance magnétique. Il est équipé de 6 spectromètres RMN de 1.0 à 11.7 T.

Profil du candidat et candidature

Etudiant ingénieur et/ou M2 en chimie. Spécialité chimie analytique ou chimie organique avec un intérêt pour la chimie analytique et plus particulièrement la spectrométrie de masse et la RMN. Date de début souhaitée: février 2021.
Les candidatures (CV et lettre de motivation) sont à envoyer à annelaure.damont@cea.fr et gaspard.huber@cea.fr

[1] Theodoridis G A et al. Liquid chromatography–mass spectrometry based global metabolite profiling: A review. Analytica Chimica Acta 2012, 711, 7-16.
[2] Nagana Gowda G A et al. Recent Advances in NMR-Based Metabolomics. Anal. Chem., 2017, 89 (1), 490-510.
Context and M2 research project

Metabolomics aims to characterize all the "small molecules" (<1500 Da) of a biological sample and is based mainly on two analytical techniques: high resolution mass spectrometry (HRMS) and nuclear magnetic resonance (NMR). [1,2] Despite the high complementarity of these two approaches, they are still very rarely used together for the annotation of the metabolome. While LC-HRMS analysis of a single complex biological sample can detect thousands of signals at concentrations down to nanomolar, NMR allows structural identification of the most abundant metabolites in that sample. However, this last technique suffers from a lack of sensitivity. Thus, the access to "biological material" fully labeled with C-13 (stable isotope of C-12) is an opportunity allowing: (1) to increase spectral resolution and thus increase the number of metabolites that can be characterized by NMR, and (2) facilitate the assignment of elementary compositions of HRMS signals from unknown metabolites by comparison of LC-HRMS profiles of labeled and unlabeled samples collected in the same conditions.
The M2 research project aims to analyze, by very high resolution mass spectrometry (Orbitrap Fusion, Thermo) coupled with liquid chromatography and by heteronuclear 2D NMR, the urine of mice labeled with carbon-13 and to compare them with unlabeled urine. This study will aim to synergistically exploit the data obtained via both analytical techniques to identify some unknown metabolites detected in the samples. The structural elucidation of the compounds will also be supported by LC-HRMS / MS acquisitions.

Working environment

The M2 traineeship will take place in two CEA Saclay laboratories: (1) the drug metabolism study laboratory (LEMM), Joliot institute; and (2) the laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM), IRAMIS.
LEMM is specialized in the analysis of the metabolome since 2002, thus accumulating expertise in the development and validation of LC-MS methods for profiling biofluids, and tissue and cell extracts. It is equipped with an analytical platform consisting of 6 low resolution instruments (QqQ) and 7 high and very high resolution instruments (Orbitrap and Q-TOF).
LSDRM is an expert in developing novel approaches for magnetic resonance spectroscopy. It is equipped with 6 NMR spectrometers from 1.0 to 11.7 T.

Profile of the candidate and application

Engineering student and/or M2 in chemistry. Specialty in analytical chemistry or organic chemistry with an interest in analytical chemistry and more particularly mass spectrometry and NMR. Desired start date: February 2021.
Applications (CV and cover letter) should be sent to annelaure.damont@cea.fr and gaspard.huber@cea.fr

[1] Theodoridis G A et al. Liquid chromatography–mass spectrometry based global metabolite profiling: A review. Analytica Chimica Acta 2012, 711, 7-16.
[2] Nagana Gowda G A et al. Recent Advances in NMR-Based Metabolomics. Anal. Chem., 2017, 89 (1), 490-510.
Mots clés/Keywords
metabolomique
metabolomics
Compétences/Skills
spectrométrie de masse, résonance magnétique nucléaire
mass spectrometry, nuclear magnetic resonance
Logiciels
XCalibur Topspin
Mise au point de l'analyse de mélanges complexes par RMN au moyen du parahydrogène

Spécialité

Spectroscopie

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

31/01/2021

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

HUBER Gaspard
+33 1 69 08 64 82

Résumé/Summary
La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), malgré sa faible sensibilité, offre des atouts certains dans l'analyse des extraits métaboliques. L'objet de ce stage est d'appliquer à ces mélanges complexes une technique récemment découverte qui vise à augmenter drastiquement la sensibilité de la RMN.
NMR, despite its low sensitivity, is an analytical technique with definite advantages in the analysis of metabolic extracts. The object of this traineeship is to apply to these complex mixtures a recently discovered technique which aims to drastically increase the sensitivity of NMR.
Sujet détaillé/Full description
La métabolomique vise à caractériser l'ensemble des "petites molécules" (< 1500 Da) d'un échantillon biologique et repose principalement sur la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et la résonance magnétique nucléaire (RMN). L’analyse LC-HRMS d’un unique échantillon biologique complexe permet la détection de milliers de signaux à des concentrations allant jusqu’au nanomolaire, alors que la RMN permet l’identification structurale de métabolites, mais seulement des plus abondants en raison de son manque de sensibilité. Une des méthodes connues pour augmenter drastiquement la sensibilité de la RMN emploie les propriétés particulières du parahydrogène. Le laboratoire a développé un montage d'enrichissement du dihydrogène en parahydrogène et effectué des développements méthodologiques sur son utilisation par RMN [1]. Récemment la gamme des molécules dont les signaux RMN sont sensibles à la méthode, jusque-là assez restreinte, a été étendue aux molécules possédant au moins un proton échangeable, une méthode nommée SABRE-Relay [2]. L'observation de noyaux C-13, compatible avec cette récente méthode, permet d'augmenter la résolution spectrale. L’accès à un « matériel biologique » entièrement marqué au C-13 est une opportunité permettant d'observer les noyaux C-13 par SABRE-Relay, et ainsi d'augmenter drastiquement la résolution spectrale par rapport à un spectre RMN du proton. Le laboratoire partenaire LEMM possède actuellement des échantillons d’urines de souris « marquées » au C-13 (et leurs équivalents non marqués) issus de rongeurs ayant été alimentés avec des nutriments intégralement marqués au C-13.
Le projet de recherche de M2 vise à mettre au point au laboratoire la méthode SABRE-Relay et à l'optimiser lors de son application à un jeu d'échantillons d'extraits métaboliques enrichis en isotope 13C. Cet enrichissement isotopique permet d'imaginer de nouvelles expériences de RMN pour mieux caractériser certains métabolites. Les résultats seront ensuite comparés à ceux obtenus par ailleurs par HRMS sur les mêmes échantillons.
Le stage M2 se déroulera au laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM)du CEA de Saclay, en collaboration avec le laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments (LEMM), dans le cadre d'une étude plus large conjuguant des analyses métabolomiques à base de RMN et de HRMS.
Le LSDRM est expert en développement d’approches originales pour la spectroscopie de résonance magnétique. Il développe en particulier des méthodes visant à augmenter la sensibilité de la RMN. Il est équipé de 6 spectromètres RMN de 1.0 à 11.7 T. Le LEMM s’est spécialisé dans l’analyse métabolomique depuis 2002, accumulant ainsi une expertise en terme de développement et de validation de méthodes LC-MS pour le profilage de biofluides et d'extraits tissulaires et cellulaires.
Profil du candidat
Etudiant ingénieur et/ou M2 en physico-chimie ou chimie. Spécialité chimie analytique ou physico-chimie avec un intérêt pour la RMN, l'instrumentation et les sciences expérimentales.

[1] Guduff et al. Single-Scan Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy of SABRE-Hyperpolarized Mixtures. ChemPhysChem 2019, 20, 392–398.
[2] Iali et al. Using parahydrogen to hyperpolarize amines, amides, carboxylic acids, alcohols, phosphates, and carbonates. Sci. Adv. 2018; 4 : eaao6250
Metabolomics aims to characterize all the "small molecules" (less than 1500 Da) of a biological sample and is based mainly on high resolution mass spectrometry (HRMS) and nuclear magnetic resonance (NMR). LC-HRMS analysis of a single complex biological sample allows the detection of thousands of signals at concentrations down to nanomolar, while NMR allows structural identification of metabolites, but only the most abundant due to the lack of sensitivity of NMR. One of the known methods to drastically increase the sensitivity of NMR employs the particular properties of parahydrogen. The laboratory has developed an assembly for enriching dihydrogen in parahydrogen and carried out methodological developments on its use by NMR [1]. Recently the range of molecules whose NMR signals are sensitive to the method has been extended to molecules possessing at least one exchangeable proton, a method called SABRE-Relay [2]. The observation of C-13 nuclei, compatible with this recent method, makes it possible to increase the spectral resolution. Access to "biological material" fully labeled with C-13 is an opportunity to observe C-13 nuclei by SABRE-Relay, and thus to drastically increase the spectral resolution compared to a proton NMR spectrum. LSDRM starts a collaboration with LEMM which owns urine samples from mice labeled with C-13 (and their unlabeled, C-12, equivalents) from rodents that have been fed with nutrients fully labeled with C-13.
The M2 research project aims to develop the SABRE-Relay method in the laboratory and to optimize it during its application to a set of samples of metabolic extracts enriched in the isotope 13C. This isotopic enrichment makes it possible to imagine new NMR experiments to better characterize some metabolites. The results will then be compared with those obtained by others at LEMM by HRMS on the same samples.
The M2 internship will take place in the laboratoire structure et dynamique par résonance magnétique (LSDRM) of the CEA, at Saclay, in collaboration with the laboratory for the study of drug metabolism (laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments, LEMM) taking part of a larger study combining metabolomic analyzes based on NMR and HRMS.
LSDRM is an expert in developing novel approaches to magnetic resonance spectroscopy, in particular in the field of methods aiming at increasing the sensitivity of NMR. LSDRM is equipped with 6 NMR spectrometers from 1.0 to 11.7 T. LEMM is specialized in metabolomic analysis since 2002. LEMM has accumulated expertise in the development and validation of LC-MS methods for profiling tissue and cell extracts, and biofluids.

Profile of the candidate
Engineer and/or M2 student in physico-chemistry or chemistry. Specialty in analytical chemistry or physico-chemistry with an interest in NMR, instrumentation and experimental sciences.

[1] Guduff et al. Single-Scan Diffusion-Ordered NMR Spectroscopy of SABRE-Hyperpolarized Mixtures. ChemPhysChem 2019, 20, 392–398.
[2] Iali et al. Using parahydrogen to hyperpolarize amines, amides, carboxylic acids, alcohols, phosphates, and carbonates. Sci. Adv. 2018; 4 : eaao6250
Mots clés/Keywords
Instrumentation, Hyperpolarisation, Manipulation de gaz
Instrumentation, Hyperpolarization, Gas handling
Compétences/Skills
Résonance Magnétique Nucléaire
Nuclear Magnetic Resonance
Logiciels
Topspin
Images
Influence of uranium speciation on normal rat kidney (NRK-52E) proximal cell cytotoxicity
Génotoxicité de l\'uranium
Génotoxicité de l\'uranium
Génotoxicité de l\'uranium
Spectrocopie nucléaires : RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) - Spectroscopie Mössbauer
Spectrocopie nucléaires : RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) - Spectroscopie Mössbauer
Chimie quantique et simulations moléculaires
Observation of noise-triggered chaotic emissions in an NMR-maser
Structure électronique et modélisation atomistique
Structure électronique et modélisation atomistique
Brevet : Procédé de réglage d\'un circuit d\'excitation et détection pour résonance magnétique nucleaire et circuit d\'excitation et détection adapte a la mise en œuvre d\'un tel procédé
Brevet : Appareil et procédé de spectroscopie et/ou imagerie RMN à  facteur de remplissage et amplitude du champ RF améliorés
Brevet : Procédé pour accroître le signal RMN d\'une solution liquide en utilisant le champ dipolaire longue distance
Vers des seuils de sensibilité record pour la RMN, par la mesure de \'bruit de spins hyperpolarisés\'
Vers des seuils de sensibilité record pour la RMN, par la mesure de \'bruit de spins hyperpolarisés\'
Vers des seuils de sensibilité record pour la RMN, par la mesure de \'bruit de spins hyperpolarisés\'
Caractérisation de matériaux pour l\'énergie / Characterization of materials for energy
Une micro-sonde RMN métabolique in vivo
Une micro-sonde RMN métabolique in vivo
Une micro-sonde RMN métabolique in vivo
Record de distance pour la RMN du solide !
Record de distance pour la RMN du solide !
La RMN à l \'IRAMIS
La RMN à l \'IRAMIS
La RMN à l \'IRAMIS
Developments at the Physics-Chemistry-Biology interface
Brevet  :Sonde RMN avec une bobine ayant deux enroulements hélicoïdaux dont les spires présentent des angles opposés différents de 0 et 90 degrés par rapport à leux axe.
Brevet : Assemblage de structures aimantées coaxiales induisant en son centre un champ homogène longitudinal
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