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RÉSUMÉ
La métabolomique, consistant en l'analyse simultanée des petites molécules présentes dans un système biologique, s'est imposée en nutrition humaine, comme méthode de caractérisation du phénotype, permettant d'avoir une vision intégrée du métabolisme, élément clé pour l'étude des relations complexes nutrition-santé. Cet article présente l'ensemble des méthodologies nécessaires à cette approche, et dont les caractéristiques instrumentales, les protocoles expérimentaux et les méthodes de traitement de données se sont grandement développés ces dernières années.
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Stéphanie DURAND : Responsable technique PlateForme d’Exploration du Métabolisme - Université Clermont Auvergne, INRAE, UNH, Plateforme d’Exploration du Métabolisme, MetaboHUB-Clermont, Clermont-Ferrand, France
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Corinne POUYET : Analyste, spécialiste spectrométrie de masse et lipidomique - Université Clermont Auvergne, INRAE, UNH, Plateforme d’Exploration du Métabolisme, MetaboHUB-Clermont, Clermont-Ferrand, France
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Mélanie PETERA : Ingénieur en statistique, spécialiste métabolomique - Université Clermont Auvergne, INRAE, UNH, Plateforme d’Exploration du Métabolisme, MetaboHUB-Clermont, Clermont-Ferrand, France
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Franck GIACOMONI : Ingénieur de recherche, bioinformatique, spécialiste métabolomique - Université Clermont Auvergne, INRAE, UNH, Plateforme d’Exploration du Métabolisme, MetaboHUB-Clermont, Clermont-Ferrand, France
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Blandine COMTE : Directrice de recherche, spécialiste métabolisme et maladies métaboliques chroniques - Université Clermont Auvergne, INRAE, UNH, Plateforme d’Exploration du Métabolisme, MetaboHUB-Clermont, Clermont-Ferrand, France
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Estelle PUJOS-GUILLOT : Responsable scientifique PlateForme d’Exploration du Métabolisme - Université Clermont Auvergne, INRAE, UNH, Plateforme d’Exploration du Métabolisme, MetaboHUB-Clermont, Clermont-Ferrand, France
INTRODUCTION
Depuis le début des années 2000, les recherches en nutrition se sont tournées vers des approches globales, afin de prendre en compte la complexité de l’alimentation, mais également de la biologie, et mieux explorer les relations nutrition-santé. Au niveau du métabolisme, un changement de paradigme a eu lieu, avec un passage d’une logique réductionniste de l’étude d’un nutriment sur une fonction physiologique et/ou un organe donné, à une logique holistique, analysant l’impact de l’alimentation prise dans son ensemble sur l’organisme. Cette évolution a pu s’opérer d’une part grâce aux progrès réalisés dans les techniques d’analyse appliquées aux sciences du vivant, en termes de sensibilité et de résolution, permettant une meilleure détection des molécules présentes dans les milieux biologiques. D’autre part, les développements dans le domaine informatique ont ouvert la porte à la pleine exploitation des données massives générées. Dans ce contexte, la métabolomique, dernière-née des sciences « omiques », est apparue et a été définie comme l’analyse de l’ensemble des petites molécules présentes et accessibles dans un système biologique. L’intérêt de cette approche réside dans le fait qu’elle permet d’avoir une vision intégrée du métabolisme, proche du phénotype. Cependant, elle consiste en un processus multi-étapes, nécessitant des compétences multidisciplinaires, depuis le design expérimental en passant par l’analyse des échantillons biologiques, le traitement des données générées, pour aller jusqu’à l’exploitation des résultats. Cet article vise donc à présenter les enjeux, principes et méthodologies, spécificités et finalités de l’application de la métabolomique à la nutrition humaine.
Domaine : Techniques d’analyse
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Spectrométrie de masse, résonance magnétique nucléaire
Domaines d’application : Nutrition, santé
Principaux acteurs français :
Centre de compétence : MetaboHUB, Infrastructure nationale en métabolomique et fluxomique
Société savante : Réseau francophone de métabolomique et fluxomique (RFMF)
Autres acteurs dans le monde : Société savante : Metabolomics Society
Contact : [email protected] ; https://pfem.isc.inrae.fr/
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3. Application de la métabolomique en nutrition humaine
3.1 Spécificité de l’analyse métabolomique en nutrition humaine
Si la métabolomique a tout d’abord été appliquée dans le domaine clinique et pharmaceutique, elle s’est ensuite avérée une approche d’investigation puissante dans le domaine de la nutrition, en particulier pour l’analyse de la composition des aliments, de leur qualité, de leur consommation ou encore de leurs effets physiologiques .
Dans ce domaine, la diversité des métabolites analysés est très grande, du fait de leurs origines endogènes et exogènes. En effet, le « food metabolome » rassemble les produits dérivés de la digestion et de la biotransformation des aliments et de leurs constituants non seulement par l’organisme mais également par le microbiote intestinal, soit plus de 25 000 composés s’ajoutant au métabolome endogène des individus . Les techniques et méthodologies utilisées en métabolomique dans ce domaine sont donc particulières et nécessitent une grande robustesse du fait du grand nombre d’échantillons et de leur qualité dans les études sur cohortes. Dans les matrices biologiques, la combinaison de plusieurs plateformes analytiques est souvent nécessaire pour couvrir les différentes classes de métabolites possédant des propriétés physico-chimiques variées et leur large gamme de concentrations. Différentes approches métabolomiques peuvent être envisagées en fonction de la question posée et de la sensibilité requise ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - JONES (D.P.), PARK (Y.), ZIEGLER (T.R.) - Nutritional metabolomics: progress in addressing complexity in diet and health. - Annu. Rev. Nutr., 32(1), p. 183-202 (2012).
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(2) - REZZI (S.) et al - Nutritional metabonomics: applications and perspectives. - J. Proteome Res., 6(2), p. 513-525 (2007).
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(3) - NICHOLSON (J.K.), LINDON (J.C.), HOLMES (E.) - Metabonomics: understanding the metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli via multivariate statistical analysis of biological NMR spectroscopic data. - Xenobiotica, 29(11), p. 1181-1189 (1999).
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(4) - MISHUR (R.J.), REA (S.L.) - Applications of mass spectrometry to metabolomics and metabonomics: detection of biomarkers of aging and of age-related diseases. - Mass. Spectrom Rev., 31(1), p. 70-95 (2012).
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(5) - CASCANTE (M.), MARIN (S.) - Metabolomics and fluxomics approaches. - Essays Biochem, 45, p. 67-81 (2008).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations
Metabolomics Society : https://metabolomicssociety.org/
Nutrigenomics Association (NUGO) : https://www.nugo.org/
HAUT DE PAGE1.2 Documentation – Formation – Séminaires
Open course platform for metabolomic experts : https://usemetabo.org/
HAUT DE PAGE1.3 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche
Infrastructure française en métabolomique et fluxomique MetaboHUB : https://www.metabohub.fr
Réseau francophone de métabolomique et fluxomique (RFMF) : https://www.rfmf.fr/carte-des-sites-de-competences/
Groupe d’étude et de recherche en lipidomique (GERLI) : https://www.gerli.com/
Plateforme des lipidomystes : https://lipidomystes.gerli.com/
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