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Théorie : 2. Les grandeurs isotopiques

par Metabolisme - publié le

Les variations isotopiques naturelles sont dues à un phénomène dit de "fractionnement" ou de "discrimination" isotopique qui se produit lors d’une transformation, entre les molécules de différentes masses constituées d’isotopes différents (par exemple entre 13CO2 et 12CO2).

La différence de masse isotopique modifie les propriétés physiques (coefficient de diffusion) et chimiques (constantes de vitesse de réactions enzymatiques, constantes d’équilibre) de ces molécules. Par conséquent, lors d’une réaction enzymatique, le rapport isotopique du produit formé est différent de celui du substrat de départ.

Substrat —> Produit

En fait, c’est la "rareté" des isotopes "lourds" qui permet de déterminer avec précision le fractionnement isotopique. Ceci est également vrai lors des marquages isotopiques proche du niveau naturel.

La grandeur mesurée en IRMS est la composition isotopique en atome lourd. Elle est définie par rapport à un standard international selon la formule suivante :

La discrimination isotopique lors de la transformation d’un substrat en produit peut alors s’exprimer en fonction de la composition isotopique du substrat et celle du produit :

Pour certains processus primordiaux en physiologie végétale (photosynthèse, transpiration, assimilation de l’azote…), des modèles de fractionnement isotopique ont été établis permettant d’interpréter les variations de l’abondance isotopique naturelle en relation avec le fonctionnement physiologique des plantes.