Vue générale d'un laboratoire de chimie analytique

A sa création, l'ICOA fut le résultat de la fusion de plusieurs laboratoires dont l'un avait vocation à développer la chimie analytique. En effet, les nombreux composés synthétisés dans le cadre de l'ICOA requièrent des déterminations de pureté et de structure de plus en plus exigeantes. C'est pourquoi l'ICOA a cherché à développer un service de recherche performant en chimie analytique. Ayant son autonomie propre dans différents axes de recherche, il se trouve par ailleurs engagé dans des contrats nécessitant le développement de nouvelles méthodologies d’analyse tant pour le  dosage de traces dans des milieux complexes naturels (fluides biologiques ; plantes), que dans l'isolement de standards non commerciaux à activité biologique.

L’activité de l’équipe « Extraction, Analyse de molécules bioactives » s’appuie sur la maîtrise et le développement de nombreuses techniques réparties par thème d’activité, telles que :

EXTRACTION : Ultrasons, Micro-ondes, Fluides pressurisés, Fluides Supercritiques, Polymères à empreintes moléculaires (MIP)

FRACTIONNEMENT/PURIFICATION : Chromatographie de Partage Centrifuge, Chromatographie Liquide Préparative, Chromatographie Supercritique Semi-Préparative

SEPARATION et COUPLAGES: Chromatographie liquide haute performance UV/CD/ELSD/MS, Chromatographie Gazeuse/MS, Chromatographie Supercritique UV/ELSD, Electrophorèse Capillaire/MS/Conductimètre

IDENTIFICATION STRUCTURALE : Spectrométrie de masse avec interface ESI, APCI, APPI

Ces activités s’appuient de plus sur des moyens multiples, tels que : banque de produits standards (produits naturels,  mélange d’énantiomères, cyclodextrines), banque de phases stationnaires (plus de 150 phases variées).
Les activités traditionnelles et en développement mettent en œuvre des compétences et des savoirs-faire variés :

Méthodes d’extraction et de purification

Analyse de principes actifs et contre-ions

Séparations chirales et détermination de pureté énantiomérique

Couplage LC/ ou nano-LC/MS

Couplage CPC/SM

Etude d’interactions enzyme/substrat

Synthèse de MIP non covalents et monolithes

Chromatographie HILIC et de paire d’ion,

Chromatographie liquide sur carbone graphite poreux

Stratégies séparatives et modélisation en chromatographie supercritique

Classification et choix de phases stationnaires C18 pour HPLC

Détecteur à diffusion de lumière (ELSD) et couplages

Couplage CL-SM/SM

Trois axes principaux de recherche fédèrent l’ensemble des travaux menés sur le développement de méthodologies d’analyse :

Axe 1. Nouveaux supports de rétention, études des interactions

Axe 2. Molécules bioactives à l’état de traces/développements méthodologiques pour les milieux complexes

Axe 3. Bioactifs dans les plantes (projets Pôle de Compétitivité et Région)

L’ensemble des travaux de recherche se traduit pour la période 2006-2009 par 48 publications, 26 conférences invitées, 21 communications orales et 98 posters.

AXE 1: Nouveaux supports de rétention, étude des interactions

Le premier axe de recherche consiste à accroître les connaissances fondamentales sur les outils séparatifs de sorte à optimiser leur utilisation. Il présente deux voies :

1. Caractérisation/classification et développement des phases stationnaires utilisées pour l’analyse en chromatographie liquide en phase inverse, en mode HILIC, et en chromatographie supercritique unifiée
   
   
   • Phases silices greffées C18 (250 phases testées) (collaborations : Phenomenex, Waters, SGE, Macherey-Nagel, Nacalai, Agilent, Varian, Interchim, VWR, Cluzeau, ACE, National Institut Standard Technology (NIST USA); prof. L. Sander)
   
   
   • Phases HILIC (collaborations : Macherey-Nagel ; VWR ; Thermo-Electron)
   
   
   • Carbone graphite poreux (PGC) : oligosaccharides ioniques ; composés terpèniques (collaboration : Végétaux marins et biomolécules de la station biologique de Roscoff(UMR 7139) ; LVMH recherche)
   
   
   • Phases pour la chromatographie par fluides supercritiques (SFC)  (collaboration : Waters ; Research Institute of Chromatography (RIC) ; prof. P. Sandra)
   
   
2. Synthèse, caractérisation et mise en œuvre de supports à empreintes moléculaires (MIP) dans le cadre de la problématique du traitement de l’échantillon par extraction sur phase solide (SPE).
   
   
   • MIP Cantharanthine (collaboration : Institut de recherche P. Fabre),  MIP Vinflunine, MIP Tamoxifène (collaboration : Agence Francaise Lutte contre le Dopage), MIP triterpènes pentacycliques (Collaboration : LVMH), MIP céphalosporines (collaboration : Université Grenade)

1. Développements méthodologiques en séparation chirale : apport de la chromatographie en phase supercritique et du couplage HPLC/détecteur à dichroïsme circulaire

De nombreuses équipes de l’ICOA synthétisent des molécules chirales utilisées comme intermédiaires ou ligands pour la catalyse asymétrique (dérivés phosphorés d’acides aminés, hétérocycles azotés) et de ce fait ont besoin de méthodes permettant d’évaluer avec précision et sensibilité la pureté énantiomérique de leurs composés et de produire des quantités d’énantiomères purifiés à des fins d’études d’activité biologiques.

• SFC ; SFC/ELSD : composés hétérocycliques variés de l’ICOA ; équipe Martin ; équipe Routier ; équipe Gillaizeau (collaboration : Phenomenex ; SEDERE)

• HPLC/ Dichroïsme circulaire : pesticides organo-phosphorés ; médicaments (collaboration : Green-Pharma)

Colonne : Chiralcel OJ-H ; 250 mm x 4.6 mm i.d., 5 µm phase mobile : méthanol-éthanol-DEA (75/25/0.1, v/v) 1 mL.min-1 ; 35°C ; 20 µL ; 262 nm concentration : 25 µg.mL-1

2. Développements méthodologiques en électrophorèse capillaire : couplage avec le détecteur conductimétrique et système de double injection

Cette méthode a été appliquée avec succès à l’analyse des cations et des anions inorganiques présents dans différentes eaux minérales et mise à profit pour analyser simultanément un principe actif pharmaceutique et son contre-ion en vue de la détermination de la stoechiométrie du composé.

Analyse par EC d’un principe actif et de son contre-ion

3. Développements méthodologiques en couplage chromatographie en phase liquide et spectrométrie de masse (LC-MS).
   
   
   • Comparaison de sources en MS : APCI ; Electrospray ; APPI (Acides aminés ; Triterpènes)
   
   
   • LC-MS : Validation de méthode d’un anticonvulsant (collaboration : Pharmacie centrale des armées) ; Etude de stabilité d’anticancéreux (collaboration : UMR CNRS 6239 Université de Tours) ; Analyse Neurotransmetteurs (collaboration : Laboratoire Neurobiologie Université Orléans)  

Analyse par LC-MS/MS d’un extrait de cerveau de mouton dopé avec 10 neurotransmetteurs (10 µg.mL1)

• Caractérisation de différents agents vectorisants tels que les cyclodextrines modifiées (collaboration : l’université Joseph Fourier de Grenoble et l’université d’Artois).


• Teneur en palmitoyl-peptides dans des formulations cosmétiques anti-rides (collaboration : avec société LVMH Recherche, St Jean de Braye, 45).

 

Axe 3. Bioactifs dans les plantes

Le troisième axe de recherche regroupe l’ensemble des travaux liés à l’analyse d’extraits de plantes. C’est une thématique récente du laboratoire qui se développe depuis 2006 en lien direct avec l’implication de l’ICOA comme partenaire universitaire dans le Pôle de Compétitivité « Cosmétique, Sciences de la Beauté et du Bien-être ». Différents projets de recherche ont ainsi été mis en place conduisant à une ouverture sur l’international pour certains d’entre eux. Deux projets de recherche sont menés en partenariat direct avec des industriels de la cosmétique dans le cadre du pôle de compétitivité :

• projet « substances naturelles et protection de la formulation » impliquant la société Adonis-Alban Muller, LVMH Recherche, les sociétés Glycodiag et Green-Pharma.


• projet « décors innovants » en partenariat avec les sociétés Shiseido et Saint-Gobain

 

1. Etude comparative des méthodes d’extraction.
• soxhlet et macération


• Extraction par solvant pressurisé (ASE),


• Extraction par fluide supercritique (SFE),


• Extraction assistée par ultrasons (UAE)


• Extraction assistée par micro-ondes (MAE)

Application : composés triterpéniques bioactifs (collaboration : LVMH Recherche) ; composés phénoliques de l’argousier (projet ECONET ; Université Bacau, Roumanie), graines de plantes du Nord Brésil, (collaboration : université de São Paulo, Brésil).

 

2. Développements du fractionnement d’extraits liquides par chromatographie de partage centrifuge (CPC)
   
   
   • Etude de systèmes triphasiques : fractionnement de Xanthones (LVMH recherche)
   
   
   • Couplage CPC/MS appliqué à la collecte : flavonols glycosides et xanthones du Mangoustan et de baies d’Hippophaë rhamnoides



Schéma représentatif du couplage de la CPC et de la MS via la vanne VFS

 

3. Analyse et caractérisation de différents extraits végétaux
   
   
   • GC/MS/EI ; LC-MS-APPI : Analyse et classification de 31 résines végétales (Magnoliopsidae)
   
   
   • HPLC sur carbone graphite poreux : Etude de la composition et de la distribution d’hybrides de κ/ι-carraghénanes extraits de l’hydrolyse de Gigartina skottsbergii, Chondracanthus chamissoï, and Chondrus crispus (collaboration : laboratoire Végétaux Marins et Biomolécules de la Station Biologique de Roscoff (UMR 7139))
   
   
   • Chromatographie supercritique : séparation sur phase pentafluorée de furocoumarines des huiles essentielles d’agrumes (collaboration : Givaudan, suisse)
   
   
   • Production d’un composé actif de Rhodiola rosea (CPC et HPLC sur carbone graphite poreux (collaboration : équipe Berteina ICOA et LVMH)

 

4. Projets de recherche dans le cadre du pôle de compétitivité « Cosmétique, Sciences de la Beauté et du Bien-être 
   
   
   • Projet multidisciplinaire : identification de substances actives à partir de 19 plantes (57 organes) originaires de Guyane, ayant un intérêt dans la protection de la formulation cosmétique.
   
   
   • Etude de l’innocuité du flaconnage de parfums