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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/
L'expertise technique et scientifique de référence
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Métabolomique : techniques et méthodologies
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1. Intérêt de la métabolomique en nutrition humaine
1.1 Enjeux en nutrition humaine
La recherche en nutrition peut être définie comme l’étude des interactions entre l’alimentation (en tant que régime global, composantes alimentaires, et régimes alimentaires) et la physiologie à l’échelle d’un individu (du niveau moléculaire jusqu’au corps entier) ou d’une population. Elle couvre l’impact de l’alimentation sur les fonctions biologiques, l’état de santé ou le développement de pathologies. L’amélioration de notre connaissance sur la relation entre l’alimentation et les changements physiologiques, en particulier associés au développement des maladies chroniques et leurs conséquences, est essentielle. En effet, une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans les transitions nutritionnelles (changements de régime) pourrait limiter la progression des pathologies et moduler la sévérité de leur apparition et de leurs complications. Le développement d’approches pour une identification des changements précoces, avant l’apparition de signes cliniques, lorsque certains éléments sont encore réversibles et une intervention encore possible, est donc crucial. La compréhension des relations gènes-environnement-nutrition-santé et le développement de meilleures recommandations nutritionnelles nécessitent d’évaluer avec précision les consommations alimentaires, le statut nutritionnel des populations et les conséquences métaboliques de la nutrition. Les recherches sur les relations entre alimentation et santé ont très longtemps considéré l’impact des nutriments ou d’aliments pris isolément, sur une fonction particulière ou un organe cible, pour expliciter les mécanismes par lesquels les nutriments interviennent dans les voies métaboliques, et souvent dans des conditions expérimentales éloignées de la complexité de l’alimentation réelle des populations. Les programmes de recherche en nutrition préventive visent maintenant à analyser, dans leur complexité, le rôle des nutriments ou de l’alimentation et de leurs effets sur les orientations et événements métaboliques associés, potentiellement consécutifs à une transition nutritionnelle ...
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Intérêt de la métabolomique en nutrition humaine
BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
-
(2) - REZZI (S.) et al - Nutritional metabonomics: applications and perspectives. - J. Proteome Res., 6(2), p. 513-525 (2007).
-
(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).
-
(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).
-
(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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