Au laboratoire, des sucres jumeaux cartographiés directement sur une surface

Trois molécules de sucre peuvent avoir exactement la même formule chimique et la même masse, tout en étant construites différemment. Cette différence d'agencement détermine la façon dont une molécule est reconnue par l'organisme et dont elle se comporte dans un matériau. Repérer de tels sosies sur une surface, et localiser chacun à l'endroit où il se trouve, était un problème analytique difficile.

Une équipe dirigée par des chercheurs du NPL, le laboratoire britannique, avec les universités de Surrey et d'Oxford, l'Institut Francis Crick et IONTOF GmbH, a mis au point une méthode qui y parvient. Elle repose sur la spectrométrie de masse à ions secondaires à détection Orbitrap, ou OrbiSIMS, une technique mise au point pour la première fois au NPL. La surface est bombardée d'ions, et les molécules se fragmentent selon des schémas qui dépendent de leur structure. L'instrument réagit aussi à ces différences structurelles lorsque les fragments traversent l'appareil. Ensemble, ces effets ajoutent une nouvelle dimension à la mesure et fournissent des images sensibles à la structure, prises directement sur la surface, sans aucune préparation supplémentaire de l'échantillon.

Les chercheurs ont testé l'approche sur le raffinose, le maltotriose et le mélézitose, trois trisaccharides isomères, c'est-à-dire des sucres formés de trois unités de même formule et de même masse. La méthode a permis de distinguer les trois. Parce qu'elle combine identification et localisation spatiale, elle peut montrer comment des biomolécules aux fonctions différentes sont disposées au sein d'un échantillon complexe. L'article paraît dans Nature Communications.

Pour les auteurs, l'intérêt se situe dans les domaines où de petites différences de structure comptent : la glycomique, l'imagerie des lipides et des métabolites, et les biomatériaux. Ils affirment que ces travaux pourraient accélérer la découverte et la validation de biomarqueurs, de médicaments et de thérapies, et fournir des mesures cohérentes d'un instrument, d'un site et d'un protocole à l'autre. Ils s'attendent aussi à ce qu'elle appuie des diagnostics et des traitements à mesure qu'ils se rapprochent d'une adoption dans les soins du NHS. Les chercheurs de ces domaines disposeraient ainsi d'un moyen de voir la structure moléculaire là où elle se trouve. Les patients en bénéficieraient plus tard, si la méthode fait ses preuves en milieu clinique, et l'équipe ne donne aucune date pour cela.

Le résultat reste une démonstration de laboratoire portant sur trois molécules de sucre. Ses auteurs présentent un diagnostic plus précoce et un traitement plus personnalisé comme objectif à long terme, et non comme une capacité actuelle.