Relaxation de spin nucléaire et dynamique interne dans les biomolécules & imagerie par résonance magnétique en champs inhomogènes

par Raphaël Paquin

Thèse de doctorat en Interdisciplinaire pour le vivant

Sous la direction de Geoffrey Bodenhausen.

Soutenue en 2010

à Paris 6 .

mots clés

• Relaxation spin-réseau
• Biomolécules
• Champs magnétiques -- Imagerie par résonance magnétique

Résumé

Cette thèse traite de développements méthodologiques en spectroscopie (RMN) et imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM). La partie spectroscopique porte sur la compréhension et l’exploitation de phénomènes de relaxation de spin nucléaire dans les biomolécules. Une série de nouvelles expériences de relaxation des noyaux de carbone-13 est tout d’abord introduite pour étudier la dynamique des groupes carboxyliques et carbonyles des chaînes latérales de protéines sur de multiples échelles de temps. Ces groupes fonctionnels jouent un rôle primordial dans la fonction des protéines. Cette étude a été menée sur la protéine calbindin D9K, où la dynamique rapide (<ns) s’avère être corrélée aux données cristallographiques, tandis qu’un échange chimique entre les formes acide et basique de groupes carboxyles est identifié sur une échelle de temps plus lente (~µs). Il est démontré par la suite que la partie antisymétrique du tenseur d’anisotropie de déplacement chimique, habituellement négligée, contribue au processus de relaxation longitudinale pour le noyau d’azote-15 indole dans le tryptophane. Outre une preuve de l’existence de la partie antisymétrique, la quantification expérimentale de ses composantes a été obtenue. La partie imagerie est consacrée à la problématique de l’IRM en présence de champs magnétiques inhomogènes. Nous présentons nos récentes séquences par encodage spatial croisé, qui sondent l’espace Cartésien directement sans nécessiter de transformée de Fourier. Ces méthodes permettent l’acquisition d’images multidimensionnelles conservant un haut niveau de qualité en dépit des inhomogénéités de champs magnétiques dont la distribution spatiale reste inconnue

Titre traduit

Nuclear spin relaxation and internal dynamics in biomolecules & magnetic resonance imaging in inhomogeneous fields

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