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Recherche en métabolomique

Illustration d'une cellule entourée de structures de métabolites représentées sous la forme d'une galaxie.

La métabolomique est l'étude exhaustive des métabolites, à savoir les petites molécules substrats, les intermédiaires et les produits du métabolisme, dans les cellules, les fluides biologiques, les tissus ou les organismes. Ces empreintes chimiques uniques sont laissées par les processus cellulaires. La recherche en métabolomique donne une vue d'ensemble biochimique d'un système biologique et de l'impact physiologique d'une maladie, de la nutrition, d'un traitement ou de modifications génétiques sur un organisme.

Applications de la métabolomique

Avec ses vastes applications, la métabolomique a une influence considérable sur la recherche pharmaceutique, car elle permet d'identifier des biomarqueurs de maladie et d'évaluer de manière personnalisée la toxicité des médicaments. Dans le cadre de l'intégration de la génomique fonctionnelle, elle joue un rôle pivot dans la prédiction de la fonction des gènes en étudiant les interactions au niveau du génome, du transcriptome, du protéome et du métabolome. L'exploitation des micro-organisme tire parti des connaissances en métabolomique pour améliorer l'optimisation des souches, tandis que la métabolomique végétale fait progresser les biotechnologies agricoles grâce à l'étude des métabolites des plantes. La recherche environnementale emploie la métabolomique pour tester les effets des polluants et optimiser la production des biocarburants, et la recherche nutritionnelle, quant à elle, utilise la métabolomique pour évaluer les niveaux nutritionnels et garantir la sécurité alimentaire. 


Workflow de multiomique

Les interactions des métabolites au sein d'un système biologique sont appelées "métabolome". Le métabolome est l'ensemble des métabolites présents dans un organisme ou un échantillon biologique. Les métabolites sont des composés de faible poids moléculaire, généralement inférieur à 1,5 kDa, qui sont les intermédiaires ou les produits des voies de biosynthèse/catabolisme. Il s'agit, par exemple, des acides aminés, des nucléotides, des glucides et des lipides, qui sont souvent étudiés séparément dans le cadre de la recherche en lipidomique. Les métabolites primaires sont endogènes et participent directement aux processus normaux de croissance, de développement et de reproduction. Les métabolites secondaires sont exogènes et ne participent pas à ces processus bien qu'ils aient des fonctions écologiques importantes.

Les voies métabolomiques sont étudiées à l'aide de métabolites, d'enzymes, de techniques de séparation ainsi que par l'analyse et le marquage des métabolites. Deux techniques de profilage métabolique courantes sont l'analyse métabolomique ciblée et non ciblée. L'analyse ciblée quantifie certains métabolites connus, tandis que l'analyse non ciblée fournit le profil métabolique global des métabolites connus et inconnus. L'empreinte métabolique est une analyse rapide et globale sans intention d'identifier spécifiquement chaque métabolite.

Une analyse métabolomique implique une approche intégrée de la préparation des échantillons, de la standardisation, de l'étalonnage, des méthodes de séparation, de la détection des métabolites et de l'analyse des données. Les types d'échantillons couramment rencontrés comprennent le plasma, l'urine, la salive, les tissus et les cellules. Les méthodes de séparation telles que la chromatographie en phase gazeuse (GC), la chromatographie en phase liquide haute performance (HPLC) ou l'électrophorèse capillaire (CE) sont associées à des méthodes de détection telles que la spectrométrie de masse (MS). Les techniques analytiques couramment utilisées pour détecter les métabolites incluent la MS, la résonance magnétique nucléaire (RMN), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) et la spectroscopie Raman. L'analyse des données de métabolomique nécessite des outils et un logiciel sophistiqués assurant une identification et une quantification rigoureuses des composés ainsi qu'une interprétation exacte des données.


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