Métabolomique
Définition
La métabolomique est l'étude à grande échelle de petites molécules, communément appelées métabolites, dans les cellules, les biofluides, les tissus ou les organismes. Collectivement, ces petites molécules et leurs interactions au sein d'un système biologique sont connues sous le nom de métabolome.
Domaines de la métabolomique :
Panorama des quatre grands domaines "-omiques", de la génomique à la métabolomique, incluant la protéomique.
Explications
Tout comme la génomique est l'étude de l'ADN et de l'information génétique dans une cellule, et la transcriptomique est l'étude de l'ARN et des différences d'expression de l'ARNm; la métabolomique est l'étude des substrats et des produits du métabolisme, qui sont influencés à la fois par des facteurs génétiques et environnementaux.
La métabolomique est une approche puissante car les métabolites et leurs concentrations, contrairement aux autres mesures "omiques" (génomique, protéomique, transcriptomique, interactomique) reflètent directement l'activité biochimique sous-jacente et l'état des cellules/tissus. Ainsi, la métabolomique représente le mieux le phénotype moléculaire.
Description des études
La métabolomique est l'étude du métabolome. Comme la protéomique et la génomique, la métabolomique est considérée comme faisant partie de la biologie des systèmes, un domaine de recherche qui vise à étudier les organismes dans leur ensemble. En biologie des systèmes, le métabolome est considéré comme l'indication la plus appropriée de l'état physiologique actuel d'une cellule ou d'un organisme. Un sujet important au sein de la métabolomique est donc la recherche de ce que l'on appelle des biomarqueurs : des modèles et des anomalies dans le profil des métabolites qui fournissent des indices sur l'état de santé d'un organisme.
La nature non invasive de la métabolomique et son lien étroit avec le phénotype en font un outil idéal pour les industries pharmaceutiques, de la santé préventive et de l'agriculture, entre autres. La découverte de biomarqueurs et les dépistages de l'innocuité des médicaments sont deux exemples où la métabolomique a déjà permis une prise de décision éclairée. À l'avenir, avec la disponibilité de la métabolomique personnalisée, nous pourrons potentiellement suivre les tendances de notre propre métabolome pour des médicaments personnalisés et des stratégies de traitement améliorées. Le traitement personnalisé est susceptible d'être plus efficace que nos approches médicales actuelles basées sur la population.
La métabolomique est utilisée à différents niveaux : des tests de produits et de stress dans les industries alimentaires, par ex. le contrôle des pesticides et l'identification des souches bactériennes potentiellement nocives, à la recherche en agriculture (protection des cultures et ingénierie), au diagnostic médical dans le domaine de la santé et aux applications futures de la médecine personnalisée aboutissant à des stratégies de traitement personnalisées.
La métabolomique est un domaine en pleine expansion de la biologie des systèmes qui attire une attention considérable dans de nombreux domaines de la recherche biomédicale. Appelée aussi métabonomique, elle comprend l'analyse de toutes les petites molécules ou métabolites présents au sein d'un organisme ou d'un compartiment spécifique de l'organisme. La détection et la quantification des métabolites fournissent un ajout précieux à la génomique et à la protéomique, et donnent des informations uniques sur les changements métaboliques qui se produisent parallèlement aux altérations de l'activité des gènes et des protéines associées à la maladie.
En tant que nouvelle approche pour comprendre la maladie, la métabolomique fournit un "instantané" dans le temps de tous les métabolites présents dans un échantillon biologique tel que le sang total, le plasma, le sérum, l'urine et de nombreux autres échantillons pouvant être obtenus à partir de patients ou de modèles expérimentaux. Dans cet article, nous passons en revue le domaine en plein essor de la métabolomique dans son application aux maladies pulmonaires aiguës, en particulier la pneumonie et le syndrome des maladies respiratoires aiguës (SDRA). Nous discutons également des applications potentielles de la métabolomique pour surveiller l'exposition aux toxines environnementales en aérosol.
Des rapports récents ont suggéré que l'analyse métabolomique utilisant des approches de résonance magnétique nucléaire (RMN) et de spectrométrie de masse (MS) pourrait fournir aux cliniciens la possibilité d'identifier de nouveaux biomarqueurs susceptibles de prédire la progression vers une maladie plus grave, telle que la septicémie, qui tue de nombreux patients chaque année. De plus, la métabolomique peut fournir un phénotypage plus détaillé de l'hétérogénéité des patients qui est nécessaire pour atteindre l'objectif de la médecine de précision.
Cependant, bien que plusieurs études expérimentales et cliniques de métabolomique aient été menées pour évaluer l'application de la science aux maladies pulmonaires aiguës, seuls des progrès progressifs ont été réalisés. Plus précisément, on sait peu de choses sur les phénotypes métaboliques de ces maladies. Ces données sont nécessaires pour justifier les références des biomarqueurs métabolomiques afin que les cliniciens puissent les utiliser pour la prise de décision clinique et que les chercheurs puissent les utiliser pour concevoir des essais cliniques.
Applications de la métabolomique
En milieu agricole, le développement de nouveaux pesticides est essentiel pour répondre aux demandes croissantes de l'agriculture. La métabolomique nous permet d'améliorer les plantes génétiquement modifiées et nous aide à estimer les risques associés en nous permettant d'avoir un aperçu de leur biochimie complexe via des instantanés informatifs acquis à différents moments du développement des plantes.
La métabolomique des plantes est particulièrement intéressante en raison de la gamme et des fonctions des métabolites primaires et secondaires chez les plantes. Environ 300 métabolites distincts pouvaient être identifiés de manière routinière par échantillon il y a dix ans, et leur nombre augmente progressivement avec le temps.
En biologie, la découverte de biomarqueurs est un autre domaine où la métabolomique éclaire la prise de décision. Les biomarqueurs sont des "indications objectives de l'état de santé observées de l'extérieur du patient – qui peuvent être mesurées de manière précise et reproductible" (4). En métabolomique, les biomarqueurs sont de petites molécules (métabolites) qui peuvent être utilisées pour distinguer deux groupes d'échantillons, généralement un groupe de maladie et un groupe de contrôle. Par exemple, un métabolite présent de manière fiable dans des échantillons de maladies, mais pas chez des individus en bonne santé, serait classé comme biomarqueur. Des échantillons d'urine, de salive, de bile ou de liquide séminal contiennent des métabolites hautement informatifs et peuvent être facilement analysés par empreinte ou profilage métabolomique, dans le but de découvrir des biomarqueurs.
La médecine personnalisée, la personnalisation ultime des soins de santé, nécessite la métabolomique pour un diagnostic médical rapide afin d'identifier la maladie. Dans le domaine de la santé, nous utilisons actuellement des tests biochimiques classiques pour mesurer les concentrations de métabolites individuels afin d'identifier les états pathologiques (par exemple, le taux de glucose sanguin dans le cas du diabète). La métabolomique offre la possibilité d'identifier rapidement des centaines de métabolites, ce qui nous permet d'identifier ces états pathologiques beaucoup plus tôt.
Synonymes, antonymes
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