Metabolomics

Schéma métabolique
  1. Présentation
  2. analyse non-ciblée d'échantillons et leur traitement statistique
  3. analyse d'identification structurale de métabolites
  4. analyse ciblée de métabolites

Présentation

La métabolomique est une science qui étudie l'ensemble des métabolites (sucres, acides aminés, acides gras, etc.) présents dans une cellule, un organe, un organisme. À ce niveau il est possible de distinguer :

  • les métabolites primaires, qui sont directement impliqués dans la croissance, le développement et la reproduction normale d'un organisme ou d'une cellule,
  • et les métabolites secondaires, qui par exclusion ne sont pas primaires, par exemple les métabolites responsables de l'adaptation d'un organisme à un environnement, à un stress (maladie, sécheresse, prédation,...).

Il existe au moins 3 types de projets réalisables en métabolomique :

  • l'analyse non-ciblée d'échantillons et son traitement statistique
  • l'analyse d'identification structurale de métabolites
  • l'analyse ciblée de métabolites

Les deux techniques reines pour son application sont la spectrométrie de masse et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire.
Il est à noter qu'en tenant compte de l'importance de l'aspect "traitement de données statistiques (Analyses en composantes principales ou multivariées entre autres)", de nombreuses techniques de chimie analytique sont applicables à la métabolomique, comme par exemple l'analyse élémentaire, surtout pour l'analyse non-ciblée.

Le CRMPO est spécialisé dans l'analyse structurale, mais est en capacité sur des demandes particulières de réaliser les autres projets.

analyse non-ciblée d'échantillons et leur traitement statistique

L'analyse non-ciblée est une analyse rapide permettant de créer une représentation complète par le prisme d'un technique analytique dans une problématique précise

  • soit du métabolome d'un organisme donné,
  • soit d'une famille de métabolites donnée.

Ces représentations sont comparées par des analyses différentielles

  • soit entre elles dans une problématique précise afin de générer une liste de candidat d'intérêt (biomarqueur),
  • soit par rapport à d'autres empreintes pour les classer en famille (phénotypage).

L’empreinte métabolique est générée de manière rapide et simple et à haut débit puis la comparaison et le classement de multiples représentations permet de voir si une analyse plus poussée est nécessaire.
Le profilage métabolique sans marquage isotopique se positionne clairement dans le cadre de l'analyse non-ciblée poussée à haute valeur ajoutée.

analyse d'identification structurale de métabolites

En métabolomique, les démarches prospective ou spécifique d'identifications structurales sont deux voies pour assoir la recherche de coordonnées pertinentes dans une matrice donnée (Colza, truite, cellule cancéreuse...)  relative à une problématique précise (maladie, sécheresse, prédation,...).

Ainsi, la démarche prospective vise à identifier le plus de constituants possibles. Elle génère des coordonnées, qu'il est possible de sanctuariser dans une base de données spécifique.
Cette approche prospective pose le problème du gain obtenu à analyser le plus en profondeur possible une matrice dans un état donné et à identifier un nombre conséquent de coordonnées parfois vides de sens biostatistique.

Les principales questions sur cette démarche sont :

  • quel moyen est mis en oeuvre pour identifier une coordonnée ? (confrontation à une base de données, interprétation manuelle, interprétation automatique, ...)
  • la nature de la matrice pour identifier les coordonnées : Aviez-vous à votre disposition de la matrice de nature identique à celle de votre problématique ?
  • les échantillons pertinents sont souvent en quantité limitée : est-il possible de perdre son temps et le produit sur du prospectif ?
  • les coordonnées identifiées dans une problématique (appauvrissement en sel) sont-elles universelles et transcriptibles pour une autre problématique (température tropicale) ?

Dans la démarche spécifique fait suite à une analyse non ciblée, qui a livré une liste de candidats. Elle vise à identifier seulement ces coordonnées. Le gain de temps est considérable.

Les principales questions sur cette démarche sont :

  • quel crédit apportez-vous à la liste de candidats que vous aviez à traiter ?
  • quel moyen est mis en oeuvre pour identifier une coordonnée ? (confrontation à une base de données, interprétation manuelle, interprétation automatique, ...)
  • la nature de la matrice pour identifier les coordonnées : Aviez-vous à votre disposition de la matrice de nature identique à celle de votre analyse non ciblée ?
  • Les identifications ont-elles du sens pour la problématique ?

analyse ciblée de métabolites

En métabolomique, la détermination de la concentration de métabolite peut être représentative de l'avancement dans un processus précis, il fait appel au concept de "grading", très souvent utilisé pour les biomarqueurs d'avancement dans une maladie. La quantification est réalisée soit :

  • de manière relative, par rapport à une référence connue, dont la réponse est spécifiée par une droite de calibration, en labélisant les/des molécules ou sans référence en "label free",
  • ou de manière absolue, par l'ajout d'une quantité connue, dont la réponse est spécifiée par une droite de calibration, d'un analogue marqué de la cible.

Les principales questions sur cette démarche sont :

  • est-ce que le signal pris pour cible est seulement issu de la molécule à doser ?
  • est-ce que cette cible est à 100 % représentative de la molécule et de ces dérivés issus de processus de métabolisation ?
  • Quelle est la nature du signal obtenu (Spectre complet caractéristique ou intensité) ?
  • Est-il possible de certifier qu'aucune autre cible ne pourrait pas répondre dans les mêmes conditions ?

Le profilage métabolique quand il est appliqué avec un marquage isotopique se positionne clairement dans le cadre de l'analyse ciblée.