ESPACE DES PHYSICIENS
  1. Création du couplage JD-H par échange chimique.

    L'idée de cette nouvelle méthode d'analyse est de préparer les hautes dilutions à partir du mélange d'un certain volume V1 d'eau et d'un volume V2 d'eau lourde (D2O). Lorsque l'échange chimique entre les noyaux d'hydrogène et ceux du deutérium (substitution des premiers par les deuxièmes) est complètement effectué, il se crée un couplage (JD-H) scalaire entre les deux noyaux qu'on pourrait mesurer en spectroscopie RMN, en observant le proton ou le deutérium.

  2. Mesures des constantes de couplage scalaire JD-H, entre le proton et le deutérium.

    Le couplage scalaire ainsi crée entre le proton et le deutérium (dans les dilutions) est en général assez faible (JD-H < 2 Hz), et difficilement observable même à champ magnétique fort. La mesure de ce couplage est également difficile à cause de la largeur de la raie du proton. Nous avons ainsi utilisé une nouvelle technique décrite en littérature (11), et conçue pour mesurer les petites constantes de couplage en RMN. Elle est fondée sur une expérience d'écho de spins suivie d'un traitement des données enregistrées.

    Les expériences sont réalisées sur un spectromètre opérant à un champ magnétique de 7,05 Tesla. Ces expériences sont réalisées d'abord sur des molécules dont on connaît la valeur de la constante de couplage JD-H entre les noyaux d'Hydrogène et du deutérium (Acétone deutérée) pour tester la précision de la méthode de mesure. Le traitement des données enregistrées fait apparaître une structure fine du multiplet observé. L'écart entre les différents pics de ce multiplet (qui donne la valeur de la constante de couplage scalaire) a été multiplié par différents facteurs d'agrandissement, dans le but de le mesurer avec précision. . La figure 6 montre les spectres obtenus sur une dilution donnée : la constante de couplage a été d'abord multipliée par 1.5, mais le couplage n'apparaît pas encore, du fait que sa valeur est très petite. Sur un spectromètre à haut champ avec une optimisation maximale des paramètres d'acquisition du spectre, un couplage inférieur à 1.5 Hz est très difficile (voir même impossible) à observer. Cependant la raie du proton observée est plus large, particulièrement au pied du pic. Le couplage a été ensuite multiplié par 2.5 et par 3.19. L'agrandissement des couplages permet également d'améliorer la précision de leurs mesures. Les spectres de la Figure 7 montrent les résultats obtenus pour une autre dilution. De même, le premier agrandissement (de 1.7) du couplage ne fait pas apparaître ce dernier. Sur la Figure 8 nous avons reporté les spectres obtenus sur une troisième dilution, après optimisation des paramètres du traitement.

    Nous avons réalisé également une série d'échos de spins (6,7) avec des dilutions préparées à partir d'eau pure. Le traitement des données enregistrées ne fait apparaître aucune structure fine sur le pic du proton de l'eau, on obtient toujours un seul pic (celui du proton de l'eau) quel que soit le facteur d'agrandissement choisi. Notons également que les résultats obtenus sur les différentes dilutions étudiées : la nature du multiplet (un triplet) la variation de ce dernier lorsque les paramètres de l'expérience et/ou du traitement changent, concordent parfaitement avec les prévisions obtenues par le calcul, et avec les résultats des simulations de spectres RMN effectuées auparavant.

  3. Discussion des résultats.

    Nous avons réalisé cette expérience sur plusieurs dilutions (préparées tel que décrit précédemment) , en prélevant le même volume et dans les mêmes conditions expérimentales. Nous avons mesuré les constantes de couplage dans les multiplets observés. Nous avons mesuré également, comme cette technique le permet, les temps de relaxation individuels de certains pics (lorsque les pics du multiplet sont nettement séparés). L'analyse des différents spectres enregistrés laisse penser que ces derniers représentent deux multiplets, dont les deus fréquences de résonances sont assez proches, le premier représentant le signal des protons de l'eau H2O, le deuxième signal correspond aux protons de la molécule HOD. La structure fine des multiplets ainsi que les valeurs des 'constantes de couplage' dépendent de la nature des dilutions ( Figure 6 et Figure 7 ). Les expériences sont réalisées avec un temps d'acquisition du signal assez court pour éviter une dérive du champ magnétique, étant donné que le canal du deutérium est utilisé durant l'expérience et ne peut être utilisé par le système de verrouillage du champ du spectromètre. Bien que toutes les précautions ont étés prises pour éviter que les faibles dérives éventuelles du champ magnétique aient une influence sur les valeurs mesurées du couplage JD-H, nous avons décidé, faute de pouvoir disposer facilement et régulièrement d'un spectromètre adapté à nos expériences de développer une autre méthode d'acquisition des données durant laquelle le verrouillage du champ magnétique soit possible.

  4. Une nouvelle technique d'acquisition des données expérimentales.

    Nous avons pu mettre au point une méthode d'acquisition des données expérimentales, plus simple et plus rapide que les expériences d'écho de spins. Dans cette technique il est possible de générer l'ensemble des signaux qui nous sont indispensables pour le traitement, à partir d'une seule et simple expérience RMN de base (dite 'one pulse'). Une seule expérience par échantillon est donc réalisée. Un programme informatique que nous avons conçu génère toutes les séries de signaux utilisées ultérieurement par nos traitements. Nous avons ainsi atteint un double objectif : s'affranchir des problèmes de la dérive du champ magnétique, réduire considérablement la durée des mesures mais également réduire le coût de nos différentes expériences.

  5. Conclusion.

    Les premiers résultats obtenus par cette méthode sont assez encourageants et montrent qu'elle pourrait bien apporter des informations d'une grande importance et permettre de faire des analyses plus fines des solutions. La méthode pourrait être une meilleure alternative aux mesures du temps de relaxation. La connaissance du paramètre spectrale (JD-H) mesuré par cette méthode serait d'une utilité et d'une importance considérable, puisque le couplage scalaire est directement lié à la structure et à l'organisation des molécules dans les solutions, suite aux éventuelles interactions avec le produit qui a été dissout. Le couplage scalaire ne dépend ni du champ magnétique ni de la température de l'expérience, ce qui rendrait les mesures indépendantes des conditions expérimentales. Les différentes mesures effectuées montrent que la constante de couplage mesurée n¹a pas la même valeur suivant que la dilution présente une activité biologique ou non. C¹est une information de grande importance qui, avec la connaissance d¹autres paramètres spectraux, permettrait de décrire l¹organisation et les interactions des molécules HOD, D2O et H2O dans les dilutions. Et, par conséquent d¹expliquer les phénomènes qui sont à l¹origine de l¹activité de ces dilutions.

    Il serait également intéressant de réaliser ces expériences, en observant le noyau du deutérium. Le couplage scalaire étant le même, mesuré sur le proton ou sur le deutérium, les mesures de JD-H devraient donner les mêmes résultats que celles qui sont effectuées sur le proton. Actuellement nous pouvons mesurer les constantes de couplage J entre le proton et le deutérium dans le cas d'un échange chimique lent et nous mettrons bientôt au point une technique fondée également sur des expériences de RMN et des traitements des données enregistrées, pour extraire les constantes de couplage lorsque l'échange chimique est rapide ou intermédiaire.