P2M2

Des outils de biochimie analytique pour l’inspection du métabolisme des plantes et la caractérisation phénotypique de marqueurs phytochimiques de productivité, de qualité ou d’adaptation à l’environnement.

Site de la plateforme

P2M2

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Plateforme de profilage métabolique et de métabolomique (P2M2)

P2M2 répond à des besoins de profilage et de phénotypage métaboliques de plantes cultivées. La plateforme réalise des analyses phytochimiques de métabolites natifs dans des plantes saines ou malades, ou de métabolites néoformés lors de procédés de transformation. Elle conduit des opérations de développement, des collaborations et des prestations en chimie analytique afin d'appréhender, de façon ciblée ou sans a priori, la nature et la diversité des métabolites présents dans les matrices végétales (démarche de métabolomique).

L’analyse ciblée des composés chimiques des plantes concerne essentiellement les molécules polaires ou semi-polaires comme les sucres, les acides aminés et amines, les acides organiques, les composés phénoliques, les hétérosides, les vitamines, les phytohormones, les alcaloïdes, les terpenoïdes, les acides gras et les composés volatils. Elle fait appel à l’utilisation de techniques extractives, séparatives et spectrométriques. Les approches métabolomiques consistent à réaliser des analyses non ciblées à la recherche de biomarqueurs d'intérêt grâce à des outils chimiométriques. Les démarches analytiques s’appuient sur la mise en œuvre de hauts débits d’analyse, de capacités d'annotation des molécules, de quantification relative ou absolue et ceci, avec des seuils de sensibilité sans cesse améliorés suivant la nature des matrices.

Au-delà de l'acquisition de données, P2M2 dispose de moyens pour leur traitement bioinformatique et statistique, ainsi que pour leur archivage. La plateforme s'engage dans la formation de ses opérateurs et de ses usagers, ainsi que dans la production de ressources pédagogiques didactiques en phytochimie et métabolomique.

Expertises et services

Réalisation de profils ciblés ou non ciblés de métabolites végétaux à partir d’extraits polaires ou apolaires (GC-MS, LC-(HR)MS),
Quantification relative ou absolue de métabolites issus des métabolismes primaire ou spécialisé des plantes (GC-FID, GC-MS, LC-DAD, LC-(HR)MS),
Exploration du volatolome des plantes,
Mise en œuvre d’analyses isotopiques après marquage et enrichissement isotopique,
Développement à façon de nouvelles méthodes d’analyse phytochimique ciblée ou non ciblée,
Analyse de produits d’oxydation néoformés de composés phénoliques (LC-MS),
Aide au traitement et à l’analyse de données de profilage métabolique et de métabolomique,
Mise à disposition, après formation, d’équipements de chimie analytique,
Transfert d’expertise et formation en matière d’analyse structurale et fonctionnelle du métabolisme végétal,
Encadrement de stagiaires dans le domaine du métabolisme végétal et des propriétés chimiques des plantes,
Réalisation d’études de faisabilité pour les projets de métabolomique.

Moyens et équipements

Préparation et purification d’extraits végétaux :

Équipements de pesée, de lyophylisation, d’extraction (liquide, SPE, SPME), de centrifugation, d’évaporation et de fractionnement.

Chromatographie en phase gazeuse :

2 GC-FID (Agilent, Thermo Scientific) avec robots de dérivation et d’injection,
GC-MS triple quadripôles (Shimadzu) avec robot de dérivation et d’injection, et thermodésorbeur (SPME),
GC-HRMS trappe orbitale (Thermo Scientific) avec robots de dérivation et d’injection, et thermodésorbeur (SPME),
GC-MS simple quadrupôle pour l’analyse à haut débit des composés volatiles.

Chromatographie en phase liquide :

UHPLC-DAD (Waters) avec injecteur automatique,
2 UHPLC-DAD-MS triple quadripôles (Waters),
UHPL-DAD-MS trappe d’ions linéaire (Thermo Scientific),
UHPLC-DAD-HRMS trappe orbitale (Thermo Scientific).

<hr>Exemples de profilages métaboliques ciblés et non ciblés réalisés sur la plateforme P2M2.

<hr>Portoirs de flacons sur un injecteur automatique d’échantillons associé à un chromatographe en phase gazeuse. © R. Bauduin.

<hr>Chromatographe en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse triple quadripôles avec robot préparateur d’échantillons et thermodésorbeur pour l’analyse de composés organiques volatils.

<hr>Chromatographe en phase liquide de type UHPLC couplé à un détecteur de type DAD.

Comment soumettre un projet ?

Pour soumettre un projet ou une demande d’analyse, vous pouvez passer par le site web de P2M2, puis par le portail de suivi de projets MAMA de MetaboHUB. A réception, un échange sera immédiatement instruit pour préciser la demande, mesurer la nature et la dimension des travaux à réaliser, discuter de la tarification et des délais d’exécution. Un devis vous sera alors adressé. Son acceptation et l’émission du bon de commande marqueront la mise en route des travaux d’analyse. Le délai moyen d’exécution est d’environ 45 jours. Un rapport vous sera envoyé en fin de projet, suivi des éléments de facturation.

Exemple d'utilisation

Diversité phytochimique au sein d’une vaste collection de Brassica

La plateforme P2M2 contribue à la création d’un atlas phytochimique au sein d’une très large diversité de ressources de Brassica cultivées et en particulier de colza. L’objectif est d’alimenter la connaissance sur les particularités phytochimiques de ces espèces de grande valeur agronomique, de fournir des leviers à l’amélioration génétique de caractères de qualité ou de résistances aux stress et d’identifier des pistes agroécologiques pour valoriser les services écosystémiques rendus par ces espèces.

À partir d’un panel de diversité génétique de plus de 300 accessions, le projet a d’abord consisté à établir des profils métaboliques non ciblés par spectrométrie de masse à haute résolution d’extraits foliaires et racinaires. Après annotation, des molécules d’intérêt impliquées notamment dans les réactions de défense et de communication ont été quantifiées, par familles, avec les technologies de type triple quadripôles.

Couplées à des données de génotypage, les données de profilage permettent d’accéder, par des approches de type GWAS, à l’architecture génétique des métabolismes ciblés. Plusieurs composés d’intérêt non annotés sont en cours de purification. Les profils métaboliques non ciblés sont encore à compléter et à exploiter pour densifier les bases de données phytochimiques disponibles pour ces espèces. Le projet est conduit en collaboration avec plusieurs plateformes de profilage métabolique associées à INRAE.

Pour en savoir plus : Missinou A. et al. (2022). Identification and quantification of glucosinolates and phenolics in a large panel of Brassica napus, highlights valuable genetic resources for chemical ecology and breeding. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 70:5245-5261.