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Métabolomique et autres omiques en toxicologie : approches, applications et défis - 10/05/18

Doi : 10.1016/j.toxac.2018.04.029 
A. Thomas 1, 2,
1 Unité de toxicologie et chimie forensiques, CURML, Lausanne-Genève, Suisse 
2 Faculté de biologie et médecine, université de Lausanne, Lausanne, Suisse 

Correspondance.

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Résumé

Objectif

Présenter un état de l’art de la métabolomique ainsi que de sa combinaison à d’autres approches « omiques ». Des applications dans le domaine de la toxicologie et de la pharmacologie seront présentées. Les défis et les opportunités de ces approches seront discutés.

Description

La métabolomique est l’étude du métabolome. Ce dernier niveau de régulation cellulaire est constitué de molécules endogènes et exogènes de bas poids moléculaire. La métabolomique est une approche de phénotypage puissante qui va permettre de refléter non seulement le génome d’un individu mais également son environnement. Le métabolome va en effet être modifié dynamiquement selon notre mode de vie, notre exposition à des polluants ou la prise de drogues ou de médicaments [1].

Méthodes

Le développement remarquable de la métabolomique ces dernières années a été rendu possible grâce aux avancées technologiques conjointes de la spectrométrie de masse et de la bio-informatique. Plus particulièrement, la spectrométrie de masse haute résolution a largement contribué à ce développement en permettant d’étendre considérablement notre capacité à couvrir le métabolome. Les récents avancements de cette technologie en termes de résolution, de sensibilité et de vitesse d’acquisition ont permis le développement de la métabolomique non ciblée en surmontant les limitations techniques associées à la complexité de ce domaine. Il est en effet possible de mesurer des milliers de métabolites potentiels à partir d’une quantité restreinte d’échantillon biologique, tout en associant ces métabolites à des voies biologiques en lien avec le phénotype étudié. D’un point de vue bio-informatique, les ressources computationnelles ont également évolué rapidement ces dernières années. Plus particulièrement, différents logiciels, tels que XCMS Online [2] et Metaboanalyst [3], ont atteint un stade de maturité permettant d’accélérer et d’automatiser le processus computationnel, offrant des outils adaptés à une utilisation par une large communauté.

Résultats

Différents exemples d’applications seront présentés afin de montrer l’intérêt de la métabolomique dans les domaines clinique et forensique de la toxicologie, de la pharmacologie et de manière plus large de la médecine, couvrant ainsi des études in vitro et des études in vivo basées sur des cohortes populationnelles. En combinaison à d’autres approches « omiques » telles que la génomique ou la transcriptomique, ces exemples montrent l’apport de la métabolomique vers une compréhension plus détaillée des mécanismes selon lesquels les systèmes biologiques répondent aux xénobiotiques.

Conclusion

De nombreux processus patho-physiologiques, comme les pathologies induites par des expositions aiguës ou chroniques à des xénobiotiques, présentent une composante métabolique importante. En combinaison à d’autres approches cliniques et biologiques, la métabolomique va jouer un rôle important dans le futur, afin de mieux comprendre les mécanismes mais également la détermination de biomarqueurs associés à de nombreuses pathologies déterminées par une combinaison de facteurs génétiques, du mode de vie et de l’exposition environnementale.

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