Analyse pour le Traçage, l’Origine, le Métabolisme par Isotopie et Couplages (ATOMIC)

Nos activités de recherche portent sur le développement de nouvelles approches analytiques et instrumentales permettant l’analyse quantitative et isotopique des éléments (H, C, N, O) ainsi que l’analyse moléculaire de composés organiques.

Notre équipe dispose d’une plateforme instrumentale d’exception, unique en France, réunissant sur un même site des (6) spectromètres de masse de rapports isotopiques (IRMS) et leurs couplages (EA, GC, LC), des spectromètres infrarouge de rapports isotopiques (IRIS), un nouveau spectrométre de masse à haute résolution dédiée à l’analyse isotopique (Iso-orbitrap) couplé à une LC, ainsi qu’un ensemble de spectromètres de masse classiques (GC-MS, LC-MS, IC-MS/MS).

Notre travail de recherche est résolument pluridisciplinaire, basé sur le développement analytique, couvrant la médecine, la biochimie, l’authentification et l’origine des produits naturels, ainsi que les sciences de l’environnement. Nous développons des méthodes de couplages innovants et mettons au point des outils analytiques avancés pour répondre aux enjeux actuels liés à la caractérisation, l’origine et la dynamique des molécules dans les systèmes biologiques, environnementaux et industriels.

Axes de recherche

Biomarqueurs isotopiques et étude de metabolisme

La thématique Biomarqueurs isotopiques et étude du métabolisme développe des approches innovantes fondées sur la mesure ultra-précise des abondances naturelles en isotopes stables pour caractériser les altérations métaboliques associées aux cancers. En combinant GC-C-IRMS, LC-IsoOrbitrap et modèles cellulaires ou cliniques, ces travaux révèlent des signatures isotopiques spécifiques dans les acides gras, les acides aminés ou les flux azotés. Ces biomarqueurs, déjà démontrés dans des tissus tumoraux, des lignées cancéreuses et des essais cliniques, ouvrent la voie à une nouvelle génération d’outils pour la stratification, le suivi thérapeutique et la détection précoce des cancers.

 

Développements de méthodes isotopiques

Le développement de méthodes isotopiques porte sur la conception de nouveaux couplages analytiques pour l’analyse isotopique, tels que des interfaces dédiées à la mesure isotopique globale d’un échantillon (développement de l’EA-Laser), l’analyse isotopique multi-élémentaire (15N, 2H, 13C, 18O) de composés  spécifiques au sein de matrices complexes, ou encore l’analyse isotopique position-spécifique (PSIA) développée par LC-IsoOrbitrap, permettant d’analyser des composés à très faible concenrations (pmol).

Authentification et origine des produits naturels

L’authentification et la détermination de l’origine des produits naturels constituent un axe historique du laboratoire, fort de plus de 30 ans d’expertise. Cet enjeu sociétal majeur répond aux besoins croissants des consommateurs et des industriels en matière de traçabilité et de garantie d’authenticité. Notre approche repose sur la caractérisation approfondie de matières premières et de mélanges complexes (huiles essentielles, produits aromatiques) grâce à des couplages isotopiques, chiraux et de masse, dont les données sont intégrées dans des modèles statistiques pour identifier des marqueurs fiables de naturalité.

 

Applications environnement

 

Les applications en environnement exploitent les signatures isotopiques pour comprendre l’évolution de notre planète au fil des millénaires, les variations climatiques, les dynamiques géologiques ou zones sismiques. Elles permettent également d’évaluer l’impact des activités humaines sur les systèmes naturels. Ce thème de recherche contribue ainsi à une caractérisation fine des processus environnementaux et à la production d’indicateurs fiables pour le suivi et la préservation des écosystèmes.

 

Projets de recherche

PLBIO 2024-2028

Identification of new biomarkers

for the Li-Fraumeni syndrome

ISOPALIN 2024-2028

Isotopic approaches to reconstruct the growth media of flax fibres in ancient Egypt

AAP 2024

Iso-Orbitrap acquisition

PHC Nusantara 2025-2026 Indonesian ginger

 authentication

PIRALAD 2024-2027

Mission interministérielle de lutte contre les drogues et les conduits addictives

CLIMS 2023-2026

Climate crisis decodes

by salt grain

 

Capacités expérimentales et instrumentales

3 spectromètres de masse Quadripolaire (Agilent 5975) dont un équipé de chromatographie bidimensionnelle

4 systèmes de chromatographie en phase gazeuse Agilent (6890/7890/8890) détection FID, dont un est équipé de chromatographie bidimensionnelle

1 système de chromatographie en phase liquide Agilent 1260 Infinity II, détection UV-Visible

1 système de chromatographie en phase liquide Agilent 1200 détection LC-MSD

1 système d’injection par espace de tête (head-space)-Analyse élémentaire organique Microanalyseurs CHN (ISA CNRS). Analyseur CHN Vario Pyro cube Elementar. Analyseur Carbone Soufre SC144 Leco. Analyseur COT/CI Enviro TOC Elementar

-Analyseur à haute températures : Oxygène-azote EMGA 620W Horiba, Carbone Soufre INDUCTAR Elementar

-Analyseur traces de Cl, Br, F, S : AQF100 (Mitsubishi)-IC Integrion (Thermo Scientific)

-Couplage Chromatographie ionique ICS 5000 – spectromètre de masse triple quadripôles Fortis Thermo Fisher (IC-MS/MS) , Chromatographie ionique ICS 6000

-Couplages EA-IRMS : Flash HT (C/N Elemental analyzer) -Delta V Plus et TC/EA (analyseur élémentaire H/O) -Delta V advantage (Thermo Scientific).

-couplages GC-IRMS (Thermo Scientific) Trace GC Ultra – interface GC Combustion III – Delta V Advantage IRMS (Thermo Scientific), GC Trace 1310 – ISQ MS- interface GC Isolink II – Delta V Plus IRMS (Thermo Scientific)

-couplages GC-IRMS (Elementar): GC 6890N GC (Agilent)– interface GC5 MK1– Isoprime100 GV IRMS, GC 7890A GC (Agilent) – interface GC5 MK1 – Isoprime100 GV IRMS

-Spectroscopie infrarouge à rapport isotopique (IRIS) : Laser 2H-18O IWA-45-EP H2O OA-ICOS (LGR/ABB) 13C-18O CCIA-38-EP CO2 OA-ICOS (LGR/ABB).

Personnels

  • Chercheurs et Enseignants Chercheurs

    • Illa TEA

  • Ingénieurs et Techniciens

    • Anthony ANCHISI
    • Erik BONJOUR
    • Patrick JAME
    • Xavier SAUPIN
    • Frédéric SCHIETS

  • Doctorants

    • Fatmeh AL RAHAL

  • Autres

    • Marie FERRANT
    • Louise MANGEON

Publications (sources HAL)

Articles dans une revue (30 documents )

  • Clothilde Minnaert, Samuel Angiboust, Clément Herviou, Raphael Melis, Johannes Glodny, et al.. Tracking fluid sources in mantle wedge jadeitites: Petro-geochemical constraints and implications for fluid venting above the subduction interface. Chemical Geology, 2025, 695, pp.123046. ?10.1016/j.chemgeo.2025.123046?. ?hal-05387195?
  • Aurélien Cuchet, Marie Martin, Anthony Anchisi, Frédéric Schiets, Guy Raffin, et al.. Analytical Strategy Overview to Identify Vegetable Oil Adulteration in Essential Oils: The Cypriol ( Cyperus scariosus L.) Essential Oil Workcase. Flavour and Fragrance Journal, 2025, ?10.1002/ffj.70023?. ?hal-05383594?
  • Roxane Danquigny, Bruno Grassl, Javier Jiménez-Lamana, Marc Metian, Séverine Le Faucheur, et al.. 13C-labeled nanoplastic model materials: Synthesis and evaluation of their use in ecotoxicology through bioaccumulation studies in aquatic crustaceans. Journal of Hazardous Materials, 2025, 495, pp.138810. ?10.1016/j.jhazmat.2025.138810?. ?hal-05136815?
  • Jordan Lacorne, Aurélien Etiemble, Xavier Boulnat, Romain Faye, Sandra Simon, et al.. Influence of sintering temperature and atmosphere on densification behaviour and microstructure of the H13 tool steel. Powder Metallurgy, In press, ?10.1177/00325899251380923?. ?hal-05326669?
  • Laura Reyes, Guillaume Gautier Renard, Xavier Saupin, Léa Vilcocq, Clémence Nikitine, et al.. Analysis of aliphatic and phenolic compounds present in industrial black liquors using HPLC-DAD and IC-MS/MS methods. Journal of Chromatography B - Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences, 2025, 1253, pp.124442. ?10.1016/j.jchromb.2024.124442?. ?hal-04964289?
  • Aurélien Cuchet, Patrick Jame, Anthony Anchisi, Frédéric Schiets, Elise Carénini, et al.. Authentication of Tonka beans extracts (Dipteryx odorata) using LC-UV/MS, GC-MS and multi element (13C, 2H and 18O) bulk specific isotope analysis. Industrial Crops and Products, 2024, 209, pp.118038. ?10.1016/j.indcrop.2024.118038?. ?hal-04605080?
  • Pénélope Duval, Edwige Martin, Laurent Vallon, Pierre Antonelli, Maxime Girard, et al.. Pollution gradients shape microbial communities associated with ae. albopictus larval habitats in urban community gardens. FEMS Microbiology Ecology, 2024, 100 (11), pp.fiae129. ?10.1093/femsec/fiae129?. ?hal-04759892?
  • Raphaël Melis, Gweltaz Mahéo, Véronique Gardien, P. Jame, E. Bonjour, et al.. When rainfall trapped in fluid inclusion restores the relief of an orogen: Insights from the Cenozoic Himalayas. Earth and Planetary Science Letters, 2023, 613, pp.118185. ?10.1016/j.epsl.2023.118185?. ?hal-04131804?
  • Petar Pujic, Lorena Carro, Pascale Fournier, Jean Armengaud, Guylaine Miotello, et al.. Frankia alni Carbonic Anhydrase Regulates Cytoplasmic pH of Nitrogen-Fixing Vesicles. International Journal of Molecular Sciences, 2023, 24 (11), pp.9162. ?10.3390/ijms24119162?. ?hal-04186030?
  • Corentin Conart, Dikki Pedenla Bomzan, Xing-Qi Huang, Jean-Etienne Bassard, Saretta N. Paramita, et al.. A cytosolic bifunctional geranyl/farnesyl diphosphate synthase provides MVA-derived GPP for geraniol biosynthesis in rose flowers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2023, 120 (19), pp.e2221440120. ?10.1073/pnas.2221440120?. ?hal-04089556?
  • Aurélien Cuchet, Anthony Anchisi, Frédéric Schiets, Elise Carénini, Patrick Jame, et al.. δ18O compound-specific stable isotope assessment: An advanced analytical strategy for sophisticated adulterations detection in essential oils - Application to spearmint, cinnamon, and bitter almond essential oils authentication. Talanta, 2023, 252, pp.123801. ?10.1016/j.talanta.2022.123801?. ?hal-03763338?
  • Xin Li, Sumeyra Seniha Baran, François Orange, Erik Bonjour, Patrick Jame, et al.. Conversion of Lavandula Straw into High-Quality Solid Fuel: Effect of Hydrothermal Carbonization Conditions on Fuel Characteristics. BioEnergy Research, 2022, ?10.1007/s12155-022-10492-4?. ?hal-03766623?
  • Léa Vilcocq, Agnès Crepet, Patrick Jame, Florbela Carvalheiro, Luis C Duarte. Combination of Autohydrolysis and Catalytic Hydrolysis of Biomass for the Production of Hemicellulose Oligosaccharides and Sugars. Reactions, 2022, 3 (1), pp.30-46. ?10.3390/reactions3010003?. ?hal-03509331?
  • Aleksandra Lilić, Luis Cardenas, Adel Mesbah, Erik Bonjour, Patrick Jame, et al.. Guidelines for the synthesis of molybdenum nitride: Understanding the mechanism and the control of crystallographic phase and nitrogen content. Journal of Alloys and Compounds, 2022, 924, pp.166576. ?10.1016/j.jallcom.2022.166576?. ?hal-03821941?
  • Yassine Bentahar, Claire Lomenech, Alice Mija, Ed de Jong, Erik Bonjour, et al.. Adsorptive properties of biochar derived from biorefinery industry for basic dye removal. Biomass Conversion and Biorefinery, 2022, ?10.1007/s13399-022-03398-w?. ?hal-03890142?
  • Benjamin Moras, Camille Pouchieu, David Gaudout, Stéphane Rey, Anthony Anchisi, et al.. Authentication of Iranian Saffron (Crocus sativus) Using Stable Isotopes δ 13 C and δ 2 H and Metabolites Quantification. Molecules, 2022, 27 (20), pp.6801. ?10.3390/molecules27206801?. ?hal-03815169?
  • Aurélien Cuchet, Anthony Anchisi, Frédéric Schiets, Yohann Clément, Pierre Lantéri, et al.. Determination of Enantiomeric and Stable Isotope Ratio Fingerprints of Active Secondary Metabolites in Neroli (Citrus aurantium L.) Essential Oils for Authentication by Multidimensional Gas Chromatography and GC-C/P-IRMS. Journal of Chromatography B - Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences, 2021, pp.123003. ?10.1016/j.jchromb.2021.123003?. ?hal-03403765?
  • Aurélien Cuchet, Anthony Anchisi, Philippe Telouk, Yijiao Yao, Frédéric Schiets, et al.. Multi-element (13C, 2H and 34S) bulk and compound-specific stable isotope analysis for authentication of Allium species essential oils. Food Control, 2021, 126, pp.108086. ?10.1016/j.foodcont.2021.108086?. ?hal-03181336?
  • M. Coffigniez, Laurent Gremillard, M. Perez, S. Simon, C. Rigollet, et al.. Modeling of interstitials diffusion during debinding/sintering of 3D printed metallic filaments: Application to titanium alloy and its embrittlement. Acta Materialia, 2021, 219, pp.117224. ?10.1016/j.actamat.2021.117224?. ?hal-03337084?
  • Marc Babut, Benoit J. D. Ferrari, Patrick Jame, Azziz Assoumani, Francois Lestremau, et al.. Monitoring priority substances in biota under the Water Framework Directive: how effective is a tiered approach based on caged invertebrates? A proof-of-concept study targeting PFOS in French rivers. Environmental Sciences Europe , 2020, 32 (1), pp.Article Number: 131. ?10.1186/s12302-020-00416-4?. ?hal-03023982?
  • Aurélien Cuchet, Patrick Jame, Anthony Anchisi, François Fourel, Jean-Claude Lefèvre, et al.. Apport de l'analyse multi-isotopes pour l'authentification des huiles essentielles. Annales des falsifications, de l'expertise chimique et toxicologique, 2020, 992, pp.58-70. ?hal-02891912?
  • Jean Septavaux, Clara Tosi, Patrick Jame, Carlo Nervi, Roberto Gobetto, et al.. Simultaneous CO2 capture and metal purification from waste streams using triple-level dynamic combinatorial chemistry. Nature Chemistry, 2020, 12, pp.202-221. ?10.1038/s41557-019-0388-5?. ?hal-02441231?
  • François Fourel, Christophe Lécuyer, Patrick Jame, Alexandre Guironnet, Antoine Boutier, et al.. Simultaneous δ2H and δ18O analyses of water inclusions in halite with Off-Axis Integrated Cavity Output Spectroscopy (OA-ICOS). Journal of Mass Spectrometry, 2020, 55, pp.e4615. ?10.1002/jms.4615?. ?hal-02891946?
  • Aurélien Cuchet, Patrick Jame, Anthony Anchisi, Frédéric Schiets, Christine Oberlin, et al.. Authentication of the naturalness of wintergreen (Gaultheria genus) essential oils by gas chromatography, isotope ratio mass spectrometry and radiocarbon assessment. Industrial Crops and Products, 2019, 142, pp.111873. ?10.1016/j.indcrop.2019.111873?. ?hal-02364897?
  • Laure Wiest, Robert Baudot, Florent Lafay, Erik Bonjour, Céline Becouze-Lareure, et al.. Priority substances in accumulated sediments in a stormwater detention basin from an industrial area. Environmental Pollution, 2018, 243, pp.1669-1678. ?10.1016/j.envpol.2018.09.138?. ?hal-01931386?
  • Manon Kania, Mathieu Gautier, Z. Ni, Erik Bonjour, Régis Guégan, et al.. Analytical indicators to characterize Particulate Organic Matter (POM) and its evolution in French Vertical Flow Constructed Wetlands (VFCWs). Science of the Total Environment, 2018, 622-623, pp.801-813. ?10.1016/j.scitotenv.2017.11.357?. ?hal-01662903?
  • Lucas Jobin, Catherine Jose, Christophe Pages, Guy Raffin, Xavier Saupin, et al.. Methanogenesis control in bioelectrochemical systems: A carbon footprint reduction assessment. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2018, 6 (1), pp.803-810. ?10.1016/j.jece.2017.12.033?. ?hal-01744861?
  • Virginie Ladroue, Laurence Dujourdy, Fabrice Besacier, Patrick Jame. IRMS to study a common cocaine cutting agent: phenacetin . Drug Testing and Analysis, 2017, 9 (3), pp.479-484. ?10.1002/dta.2137?. ?hal-01520049?
  • Alexandra Gaubert, Patrick Jame, Claire Bordes, Yohann Clément, Sylvie Guibert, et al.. Determination of surfactant bio-sourced origin by isotope-ratio mass spectrometry . Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2016, 30 (9), pp.1108-1114 ?10.1002/rcm.7537?. ?hal-01363813?
  • Patrick Jame, Erik Bonjour, Magali Batteau, Catherine Jose, Pierre Paul, et al.. Progress in Oxygen Trace Analyses in Biomass Organic Liquids Using a High-Temperature Pyrolysis Reactor and Non-dispersive Infrared Detector. Energy & Fuels, 2015, 29 (5), pp.3176-3180. ?10.1021/acs.energyfuels.5b00211?. ?hal-01165235?