6 - Métabolomique

Question 1

Qu’est-ce que la métabolomique ? (important)

Answer 1

La métabolomique est l’identification et quantification de métabolites intra- ou extracellulaires d’une masse de moins de 1000 Dalton.

Question 2

Vrai ou Faux.
Il n’existe pas le métabolites plus grand que 1000 daltons. Il n’y a donc pas de délimitation entre eux et les protéines, les peptides, ADN et ARN.

Answer 2

Faux.
Il y en a des plus grands que 1000 daltons. Donc, il faut qu’il y ait une différentiation avec les prot, peptides, ADN et ARN.

Question 3

Donnez les 3 grandes sciences “omiques” à haut débit et des exemples pour les quantifier.

Answer 3

• Transcriptomique (40000 gènes) : Puce à ADN
• Protéomique (500000 prot) : Électrophorèse sur gel & mass spec
• Métabolomique (2500 metabolites) : RMN & mass spec

Question 4

Qu’est-ce qu’un système fermé et ouvert en en science omique à haut débit ?

Answer 4

• Un système fermé automatisé : nombre défini de transcripts annotés,
• Un système ouvert : variables non connues a priori et l’absence de techniques universelles pour toutes les protéines ou métabolites.

Question 5

Quelle est la relation entre le génotype et le phénotype ?

Answer 5

La relation entre le génotype et le phénotype est complexe, impliquant des interactions entre les gènes et l’environnement qui influencent l’expression des traits observables.

Question 6

Fill in the blank.
La minorité des métabolites sont impliqués en seulement (…) réactions (<30%). Plus que (…) sont impliqués en 10 ou plus réactions, et environs (…) sont impliqués en >20 réactions.

Answer 6

La minorité des métabolites sont impliqués en seulement 2 réactions (<30%). Plus que 10% sont impliqués en 10 ou plus réactions, et environs 4% sont impliqués en >20 réactions.

Question 7

Comment les voies métaboliques alternatives deviennent-elles dominantes ?

Answer 7

Les voies métaboliques alternatives deviennent dominantes lorsqu’une voie est interrompue, tout en utilisant à peu près les mêmes métabolites.

Question 8

Est-ce qu’une réaction impliquant plusieurs métabolites?

Answer 8

Une réaction peut impliquer plusieurs métabolites, avec des proportions telles que 2 métabolites (≈20%), 3 métabolites (≈20%) et 4 métabolites (≈50%).

Question 9

Pourquoi y a-t-il toujours davantage de réactions que de métabolites ?

Answer 9

Il y a toujours davantage de réactions que de métabolites, surtout chez les eucaryotes, car chaque métabolite peut être impliqué dans plusieurs réactions enzymatiques différentes, ce qui augmente le nombre total de réactions.

Question 10

Qu’est-ce que l’endométabolome? (important)

Answer 10

L’endométabolome est le métabolome à l’intérieur d’une cellule.

Question 11

Qu’est-ce que l’exométabolome? (important)

Answer 11

Le métabolome dans un milieu de culture, ou des
liquides extracellulaires.

Question 12

Qu’est-ce que le fingerprinting ? (important)

Answer 12

• Image globale de l’endométabolome
• ne permet pas souvent d’identifier tous les métabolites.
• Utilise pour des comparaisons (+/- klk chose)

Question 13

Qu’est-ce que le footprinting ? (important)

Answer 13

• Image globale de l’exométabolome
• ne permet pas l’identification de tous les métabolites
• Mesure la disparition de nutriment d’un milieu (voire l’accumulation d’exométabolites).

Question 14

Qu’est-ce que le Profiling ? (important)

Answer 14

• Analyse (souvent sémi-quantitative) d’un groupe de métabolites chimiquement similaires (carbohydrates, acides aminés, etc).
• Utile pour des modèles métaboliques.

Question 15

Qu’est-ce que l’Analyse ciblée ? (important)

Answer 15

Analyse de métabolites définis participant dans une voie donnée (par exemple les hormones stéroïdiennes).

Question 16

Quelles sont les étapes à la préparation des échantillons?

Answer 16

1 - Récolte
2 - Séparation
3 - Extraction
4 - Concentration
6 - Échantillon

Question 17

Qu’est-ce qu’un métabolite primaire et secondaire ?

Answer 17

• Métabolite primaire : impliqué dans de nombreuses réactions métaboliques et a un débit élevé,
• Un métabolite secondaire : un métabolite qui ne sert plus à des réactions et qui est généralement excrété, avec un débit faible (ex: acide urique).

Question 18

Pourquoi la préparation de l’échantillon est-elle une étape limitante dans l’analyse métabolomique ?

Answer 18

La préparation de l’échantillon peut être limitante en raison du débit (turnover) rapide des métabolites primaires, dont la demi-vie est souvent inférieure à une seconde, rendant leur capture et analyse difficiles.

Question 19

Expliquez la récolte pour la préparation d’échantillon.

Answer 19

• faut inactiver tous les enzymes au même moment – dans l’espace de moins d’une seconde. De plus il faut tenir compte des réactions chimiques possibles (e.g. oxydation).
• Méthodes de choix: nitrogène liquide, acides, solvants.
• grand défi, par exemple lorsqu’il faut sacrifier un
  animal…
• Par la suite, les échantillons peuvent être déssiqués (« freeze-dried »).

Question 20

Qu’est-ce que l’extraction en métabolomique ?

Answer 20

L’extraction en métabolomique est le processus par lequel les métabolites sont isolés d’un échantillon, selon leur nature physico-chimique diverse:
- hydrophiles
- hydrophobes
- gazeux

Question 21

Avec quoi on fait l’analyse des échantillons en métabolomique?

Answer 21

• RMN métabonomique
• Mass spec couplé à chromato gazeuse ou liquide.

Question 22

Donnez un avantage et un désavantage de la RMN.

Answer 22

• Avantage: échantillon qui n’a pas besoin de traitement
• Désavanage: sensibilité modérée (juste les métabolites en grandes quantités sont détectés).

Question 23

Qu’est-ce que la spectrométrie de masse (MS) ?

Answer 23

La spectrométrie de masse est une technique analytique qui mesure la masse des molécules, souvent utilisée après la chromatographie pour analyser les métabolites.

Question 24

Qu’est-ce que la chromatographie ?

Answer 24

La chromatographie est une technique d’analyse utilisée pour séparer les composants d’un mélange, souvent utilisée pour enrichir les métabolites moins abondants dans les échantillons.

Question 25

Qu’est-ce que la LC-MS ?

Answer 25

La LC-MS, ou chromatographie liquide-spectrométrie de masse, est une méthode combinée qui permet d’analyser les métabolites en les séparant d’abord par chromatographie avant de les identifier par spectrométrie de masse.

Question 26

Quel est le biais introduit par la chromatographie ?

Answer 26

La chromatographie introduit un biais en ciblant une sous-population de métabolites ayant des propriétés physico-chimiques similaires.

Question 27

Donnez les types d’analyse de données et des outils de visualisation.

Answer 27

• Analyse par «composante principale» (PCA)
• Analyse hiérarchique des clusters
• Utilisation de logiciels sur le Web.

Question 28

Comment on peut combiner la métabolomique à l’histologie ?

Answer 28

Puisque l’homogénisation de l’échantillon est le plus grand désavantage de la métabolomique, on peut combiner la mass spec avec l’histologie classique MALDI-IMS pour voir où les métabolites se trouvent.

Question 29

Nommez les grandes sections champs d’application de la métabolomique? (important)

Answer 29

• Apporter des méthodes de diagnostic et dépistage de maladies métaboliques dues à un déficit héréditaire d’une enzyme (non-identifiée).
• Suivre l’évolution de maladies complexes, et/ou environnementales.
• Suivre l’effet des nutriments et medicaments utilisées avec visée thérapeutique/préventive.

Question 30

Donnez des exemples de champs d’application de la métabolomique (5). (important)

Answer 30

• Monitiring (santé)
• Diagnostique
• Recherche
• Dépistage (doping, drogues et médicament)
• Odorat (métabolomique naturel) avec nez électronique comme alternative.

Question 31

Le monitiring (santé) est un champs d’application de la métabolomique. Comment est-ce que ca fonctionne en gros?

Answer 31

Avec des notions de biomarqueurs précoces ou “signature moléculaire” de l’effet des nutriments.

Question 32

La métabolomique est aussi utilisé en diagnostique/dépistage. Comment cela fonctionne?

Answer 32

On peut savoir si quelqu’un est atteint de diabète ou pas en analysant l’urine (créatine/cératinine, citrate) et/ou le plasma (chaînes acyles grasses dans les lipoprotéine).

Question 33

La métabolomique est utilisé en diagnostique/recherche. Comment ca fonctionne?

Answer 33

Avec des RMN et autres, on apprend de nouvelles choses sur les problèmes du métabolismes.

Question 34

Comment peut-on lier le dépistage des drogues/doping et le métabolisme des médicaments à la métabolomique?

Answer 34

• Les drogues ont une courte demi-vie, donc on ne peut pas les observer directement dans l’organisme mais on peut regarder leurs métabolites qui eux ont une demi-vie plus grande.
• On peut aussi regarder les métabolites des médicaments pour voir s’ils sont fonctionnels.
• On peut comparer le métabolisme des médicament sur les modèles animaux pour connaitre la toxicologie du truc.

Question 35

Comment fonctionne l’odorat comme métabolomique naturel ?

Answer 35

La métabolomique naturelle fait référence à l’utilisation des capacités olfactives des animaux, comme les chiens renifleurs, pour détecter des substances spécifiques telles que les drogues et les explosifs et même les cancers.

Question 36

Quel est le problème lié à la détection de maladies et drogues par les chiens ?

Answer 36

• On ne connait pas les substances qu’ils sentent. Il est probable, qu’il ne s’agit pas d’une substance, mais d’une signature, possiblement en lien avec le
  métabolisme.
• L’odorat détecte des composés organiques volatils, ou COV (VOC en anglais).
• L’education et le maintien des chiens coûte cher. D’un autre côte, ce type de diagnostique ne serait pas invasive.

Question 37

Quel est le but de la biologie des systèmes en ce qui concerne les modèles mathématiques et la fonction cellulaire ?

Answer 37

Le but de la biologie des systèmes est de représenter la fonction cellulaire par des modèles mathématiques, permettant ainsi la reconstruction de réseaux métaboliques entiers

Question 38

Que permet l’analyse des réseaux métaboliques reconstruits en biologie des systèmes ?

Answer 38

L’analyse des réseaux métaboliques reconstruits permet la prédiction de fonctions cellulaires, l’identification des points de contrôle, et la corrélation des taux de métabolites et flux suite à des interventions dans le système.

Question 39

Comment on peut représenter le réseau métabolique ? Donnez les caractéristiques de cette représentation.

Answer 39

• sous forme de graph.
• Caractéristiques:
  ** L’organisation n’est pas linéaire, mais plutôt en grappes qui sont liés par des nodules.
  ** Ces nodules sont des métabolites très bien connectés. Leur identité est conservé dans différents espèces (ATP, CoA, glutamate, etc). C’est eux qui
  lient les différents grappes.
  ** Cette organisation rend le réseau résistant contre des perturbations.

Question 40

Comment les réseaux de métabolites réagissent-ils aux conditions environnementales ?

Answer 40

Certains réseaux de métabolites ne s’activent que en réponse à des conditions environnementales spécifiques, tandis que d’autres restent constamment actifs.

Question 41

Qu’est-ce que le fluxome et quel est l’objectif des fluxomics ? (important)

Answer 41

• Le fluxome représente la totalité des flux métaboliques,
• les fluxomics visent à quantifier le débit métabolique en mettant des chiffres sur ces flux.
• Ceci concerne les métabolites primaires qui sont dynamique et non les secondaires.

Question 42

En quoi la fluxomique diffère-t-elle de la métabolomique classique ? (important)

Answer 42

• Contrairement à la métabolomique classique, la fluxomique s’intéresse à la dynamique des flux métaboliques, qui n’est pas captée par la métabolomique traditionnelle.
• Elle suit le devenir d’atomes marqués comme le 13C ou le 15N, parfois en pulse-chase

Question 43

Comment on appelle les voies qui font métabolismes cataboliques et anaboliques? Donnez un exemple.

Answer 43

• Voie amphiboliques
• Ex: cycle de Krebs