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L’appréciation puis l’évaluation du risque des contaminants alimentaires telles qu’elles sont aujourd’hui conçues, se basent dans une très large mesure sur des études toxicologiques effectuées sur des substances prises individuellement ce qui ne correspond pas aux modalités d’exposition de l’homme aux composés chimiques présents dans les aliments.
Afin de répondre aux problèmes posés par la multi-exposition et par les faibles doses dans les études de toxicologie alimentaire moderne, il est essentiel de pouvoir disposer d’outils performants pour la détermination de contaminants à l’état de traces dans des matrices complexes pour appréhender les paramètres d’exposition, et de développer de véritables stratégies d’ingénierie analytique allant des approches spectrométriques spécifiques pour l’identification des voies métaboliques des contaminants à des approches émergentes plus globales, permettant d’étudier leur impact sur le métabolisme général et les réseaux métaboliques.
Les méthodologies à privilégier sont celles qui permettent de tester à haut débit les impacts des xénobiotiques sur un grand nombre de cibles et de suivre le devenir de ces xénobiotiques à l’état d’ultra-traces dans les organismes. Pour être performant, le dispositif de recherche à mettre en place doit nécessairement être intégrateur et se préoccuper à la fois de l’exposition de l’homme aux xénobiotiques, du métabolisme de ces substances dans l’organisme, du mode d’action des molécules sur les cibles cellulaires, de l’effet sur les fonctions et les organes et bien sûr de la réponse globale de l’organisme entier.
Dans ce contexte, la plateforme Metatoul-AXIOM (Analyse de Xénobiotiques, IdentificatiOn et Métabolisme) développe ses activités afin de répondre aux besoins des équipes de recherche de Toxalim et au-delà pour le bon déroulement de leurs projets de recherche. Cela inclut le développement de méthodologies de pointe, principalement basées sur l’utilisation de la résonance magnétique nucléaire et de la spectrométrie de masse, permettant de relever les défis posés par la caractérisation de l’exposition du consommateur à des faibles doses de contaminants présents en mélanges, et de leurs effets.
La plateforme MetaToul-AXIOM est intégrée à la plateforme de Métabolomique et Fluxomique de Toulouse Metatoul (http://www.metatoul.fr) (Responsable Scientifique : J.C. Portais, INSA Toulouse). Il s’agit d’une plateforme technologique de haut niveau qui met à disposition de la communauté scientifique les concepts, outils et méthodes dans le domaine émergent de l’analyse globale du métabolisme (métabolomique, fluxomique). Adossée à la génopole de Toulouse (GenoToul), la plateforme MetaToul fédère les moyens de 5 unités de recherche toulousaines dont TOXALIM est l’acteur majeur en toxicologie alimentaire. La plateforme MetaToul constitue l'une des 4 plateformes de métabolomique formant l'infrastructure nationale MetaboHUB (http://www.metabohub.fr).
La plateforme est ouverte à la communauté scientifique locale, nationale et européenne (projets ANR, projets européens). Les services proposés incluent : le conseil ou l’expertise pour la préparation de projets, des prestations de services complètes (analyses de routine), des prestations sur demandes, la mise à disposition d’équipements, et la formation (initiale et continue).
La plateforme MetaToul a reçu en 2009 la labellisation IBiSA et a été labellisée la même année comme Plateforme Stratégique par la CNOC (Commission Nationale des Outils Communs) de l’INRA. Au sein de cette plateforme, AXIOM dispose d’équipements de premier plan destinés au développement de projets dans le domaine de la toxicologie alimentaire. Il s’agit principalement d’instruments de Spectrométrie de Masse (GC-MSn, LC-MSn avec des pièges ioniques, LC-MS/MS triple quadripolaire, LC-MSn à haute résolution de technologie hybride LTQ-Orbitrap), de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN 600 MHz équipée d’une sonde cryogénique), et les techniques associées de purification et de séparation de l’échantillon (extraction accélérée par solvant ASE, systèmes UHPLC, détection de radioactivité en ligne…).
Fonctionnement
La plateforme peut être sollicitée pour :
Répondre à des besoins ponctuels pouvant faire l’objet d’une prestation de service
Une collaboration ou un partenariat dans le cadre du montage et de la mise en œuvre de projets de recherche.
La mise à disposition d’instruments mis au service de la communauté scientifique
Les activités de la plateforme Metatoul-AXIOM reposent sur cinq pôles de compétence : (i) la spectrométrie de masse, (ii) la résonance magnétique nucléaire (iii) les méthodes de purification et de séparation, (iv) la bioinformatique et (v) la synthèse organique fine.
La plateforme Metatoul-AXIOM met à disposition les moyens techniques et humains pour permettre l'analyse d'échantillons dans le cadre de prestations de service concernant :
- l’analyse structurale par spectrométrie de masse et RMN de métabolites issus de la biotransformation de xénobiotiques (contaminants alimentaires, …) étudiée in vitro ou in vivo :
Confirmation de structure par LC-HRMS
Confirmation de structure par RMN
- la réalisation d'étude de métabolomique non ciblée par spectrométrie de masse haute résolution et/ou RMN à partir de fluides biologiques ou de tissus, avec ou sans analyse statistique des données :
Analyse globale par UHPLC-HRMS
Empreintes métaboliques RMN1H
Analyse statistiques multivariées des empreintes métaboliques
Extraction de tissu animal avec « FastPrep »
- la détermination quantitative ou qualitative de contaminants, métabolites ou biomarqueurs à l'état de traces dans des matrices complexes :
Extraction et digestion d'ADN en désoxynucléosides pour dosage d'adduits à l'ADN
Dosage de l'adduit à l'ADN dG-PhIP par LC-MS
Extraction d'amines aromatiques hétérocycliques (AAH) à partir de viande
Dosage de 13 AAH dans des extraits de viande par UHPLC-APCI-MS/MS
Dosage BPA, BPA-Glucuronide et BPA-Sulfate dans des matrices biologiques et milieux de culture
Dosage BPA-Glucuronide dans les urines
Dosage de la cefquinome dans les matrices biologiques et milieux de culture
- Mise à disposition d'instruments :
Formation et encadrement pour la RMN
Formation et encadrement pour la LC-MS/MS quantitative (triples quadripôles)
Formation et encadrement pour la LC-MS/MS structurale (trappes d'ions, QToF, spectrométrie de masse haute résolution)
Formation et encadrement pour la GC-MS
- la synthèse de composés de référence (offre réservée à l'UMR Toxalim)
Recherche et développement
La plateforme Metatoul-AXIOM est au carrefour de l’activité de plusieurs équipes de Toxalim, et elle participe de ce fait à un grand nombre de projets scientifiques développés au sein de l'UMR 1331. Les axes développés par Toxalim requièrent un potentiel analytique de pointe et le plateforme Metatoul-AXIOM consacre une partie importante de son activité au développement méthodologique nécessaire au bon déroulement des projets dans lesquels elle est impliquée.
Développements méthodologiques en cours :
Développement de méthodologies analytiques de pointe pour la caractérisation d'adduits à l’ADN par des métabolites réactifs de xénobiotiques.
Développement de méthodes d’analyse quantitative pour la détermination de contaminants toxiques et/ou leurs métabolites présents à l’état de traces dans des matrices complexes.
Développement de techniques RMN 1D et 2D pour l’analyse de matrices biologiques complexes (fluides biologiques, extraits de tissus, extraits cellulaires...).
Développement de méthodes de métabolomique basées sur la spectrométrie de masse à haute résolution pour la production d’informations destinées à la modélisation des réseaux métaboliques.
Développement de méthodes de recherches semi-ciblées de marqueurs chimiques dans des échantillons complexes par spectrométrie de masse haute résolution (exposomique, adductomique, aldéhydomique, métabolites secondaires fongiques).
Développement d'une méthode d'analyse globale des lipides par RMN.
Développement de méthodes statistiques (i) pour l'intégration de données issues de plusieurs techniques analytiques, (ii) pour le traitement de données longitudinales (issues d'un plan expérimental).
Mise au point de synthèses de composés de références comprenant des isotopes stables pour le traçage de métabolites par spectrométrie de masse.
Participation à des projets de recherche :
La plateforme Metatoul-AXIOM participe à titre de partenaire ou de prestataire à plusieurs projets de recherche régionaux (Projets région Midi-Pyrénées "fipronil" et "retardateurs de flamme"), nationaux (Etude pilote INVS-AFSSA "biomarqueurs d’exposition à l’acrylamide", AFSSET "retardateurs de flamme", ANR "Caphe", ANR "PlastImpact", ANR "Metaprofile", ANR "Delisus", ANR "ExpomatPest", ANR "Kismet", ANR "Nistec", ANR "Perinatox", ANR "ContrePerf", ANR "Sécuriviande", ANR "Neurodevotox") ou européens (REX "Cascade", IP "ProSafeBeef", IP FP7 "Bridge").
