19§
Toxicologie nucléaire environnementale et humaine
1.2.2. La spectroscopic infrarouge à transformée de Fourier (IRTF)
La spectrométrie infrarouge, comme la spectrométrie Raman, permet d’obtenir
des informations sur les modes de vibration des molécules. Les fréquences de
vibration sont caractéristiques des groupes chimiques et sont sensibles aux interactions fines que ces groupes forment au sein d’une molécule. L’analyse des spectres
vibrationnels permet non seulement d’identifier la nature des groupes chimiques
(les ligands d’un métal par exemple) mais aussi d’analyser les interactions électrostatiques, des liaisons hydrogène, l’état de protonation des acides aminés ou des
cofacteurs de la protéine (Barth, 2007).
En spectroscopie Raman de résonance, une transition électronique de la
molécule est excitée par un faisceau monochromatique de forte intensité dans le
domaine UV-visible-proche IR. L’onde incidente est diffusée majoritairement sous
forme élastique (diffusion de Rayleight) mais une fraction est diffusée sous forme
inélastique (effet Raman) par interaction avec les transitions vibrationnelles de la
molécule. La différence d’énergie entre l’onde incidente et l’onde diffusée correspond à l’énergie de la transition vibrationnelle. Seules les vibrations qui entraînent
une variation de la polarisabilité de la molécule (moment dipolaire induit) sont
mesurées en spectroscopie Raman. La spectroscopie Raman de résonance permet
d’observer sélectivement des vibrations couplées à la transition électronique,
comme celles liées aux sites métalliques à condition qu’un spectre d’absorption
spécifique dans le domaine UV-Vis soit présent. Cette approche a été très utilisée
notamment pour analyser les sites de fixation du fer dans les métallo-enzymes
(Spiro et Czernuszewicz, 1995). Cependant, les sites métalliques ne présentant pas
de spectre d’absorption dans le domaine UV-Vis ne sont pas accessibles à l’étude
par spectroscopie Raman de résonance.
Leur étude par spectroscopie IR présente donc un grand intérêt. La spectroscopie infrarouge sonde directement les transitions entre niveaux vibrationnels et
permet donc en théorie d’analyser tous les sites métalliques. Seules les vibrations
qui induisent un changement du moment dipolaire de la molécule absorbent le
faisceau infrarouge incident. Cependant, pour s’affranchir des fortes contributions
de l’eau et des liaisons peptidiques, des approches de spectroscopie IR en mode
différentiel ont été mises en œuvre, permettant d’extraire l’information concernant
des sites spécifiques au sein des protéines (Barth, 2007). Il s’agit d’enregistrer _
deux spectres d’absorption de l’échantillon avant et après (ou pendant) une pertur- ?
bation sélective du site à étudier. Le spectre différentiel contient essentiellement j
des contributions spectrales du site actif perturbé. Ces changements d’absorption |
sont faibles (10-2 à 10 4 unités d’absorption) par rapport à l’absorption totale de s
l’échantillon (0,2 à 0,9 unité d’absorption). La perturbation sélective des sites ;
métalliques dans les métalloprotéines peut être induite par photochimie ou par i
électrochimie. Une approche différentielle de microdialyse a permis de localiser j
un site de fixation du Cd sur le cytochrome c (Gourion-Arsiquaud et al., 2005) |
et de comparer les modes de fixation de l’uranium et du fer sur la transferrine j
(Vidaud et al., 2007). La chaîne latérale des ligands est identifiée grâce à l’ab- j
sorption caractéristique de ces différents groupes fonctionnels (aspartate et gluta- s
mate, cystéine, histidine ou tyrosine). L’étude des vibrations des ligands du métal
Toxicologie nucléaire environnementale et humaine
1.2.2. La spectroscopic infrarouge à transformée de Fourier (IRTF)
La spectrométrie infrarouge, comme la spectrométrie Raman, permet d’obtenir
des informations sur les modes de vibration des molécules. Les fréquences de
vibration sont caractéristiques des groupes chimiques et sont sensibles aux interactions fines que ces groupes forment au sein d’une molécule. L’analyse des spectres
vibrationnels permet non seulement d’identifier la nature des groupes chimiques
(les ligands d’un métal par exemple) mais aussi d’analyser les interactions électrostatiques, des liaisons hydrogène, l’état de protonation des acides aminés ou des
cofacteurs de la protéine (Barth, 2007).
En spectroscopie Raman de résonance, une transition électronique de la
molécule est excitée par un faisceau monochromatique de forte intensité dans le
domaine UV-visible-proche IR. L’onde incidente est diffusée majoritairement sous
forme élastique (diffusion de Rayleight) mais une fraction est diffusée sous forme
inélastique (effet Raman) par interaction avec les transitions vibrationnelles de la
molécule. La différence d’énergie entre l’onde incidente et l’onde diffusée correspond à l’énergie de la transition vibrationnelle. Seules les vibrations qui entraînent
une variation de la polarisabilité de la molécule (moment dipolaire induit) sont
mesurées en spectroscopie Raman. La spectroscopie Raman de résonance permet
d’observer sélectivement des vibrations couplées à la transition électronique,
comme celles liées aux sites métalliques à condition qu’un spectre d’absorption
spécifique dans le domaine UV-Vis soit présent. Cette approche a été très utilisée
notamment pour analyser les sites de fixation du fer dans les métallo-enzymes
(Spiro et Czernuszewicz, 1995). Cependant, les sites métalliques ne présentant pas
de spectre d’absorption dans le domaine UV-Vis ne sont pas accessibles à l’étude
par spectroscopie Raman de résonance.
Leur étude par spectroscopie IR présente donc un grand intérêt. La spectroscopie infrarouge sonde directement les transitions entre niveaux vibrationnels et
permet donc en théorie d’analyser tous les sites métalliques. Seules les vibrations
qui induisent un changement du moment dipolaire de la molécule absorbent le
faisceau infrarouge incident. Cependant, pour s’affranchir des fortes contributions
de l’eau et des liaisons peptidiques, des approches de spectroscopie IR en mode
différentiel ont été mises en œuvre, permettant d’extraire l’information concernant
des sites spécifiques au sein des protéines (Barth, 2007). Il s’agit d’enregistrer _
deux spectres d’absorption de l’échantillon avant et après (ou pendant) une pertur- ?
bation sélective du site à étudier. Le spectre différentiel contient essentiellement j
des contributions spectrales du site actif perturbé. Ces changements d’absorption |
sont faibles (10-2 à 10 4 unités d’absorption) par rapport à l’absorption totale de s
l’échantillon (0,2 à 0,9 unité d’absorption). La perturbation sélective des sites ;
métalliques dans les métalloprotéines peut être induite par photochimie ou par i
électrochimie. Une approche différentielle de microdialyse a permis de localiser j
un site de fixation du Cd sur le cytochrome c (Gourion-Arsiquaud et al., 2005) |
et de comparer les modes de fixation de l’uranium et du fer sur la transferrine j
(Vidaud et al., 2007). La chaîne latérale des ligands est identifiée grâce à l’ab- j
sorption caractéristique de ces différents groupes fonctionnels (aspartate et gluta- s
mate, cystéine, histidine ou tyrosine). L’étude des vibrations des ligands du métal