Métabolomique : l’hémogramme en mégapixels

30. septembre 2010
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Pourquoi le sport aide-t-il à rester en bonne santé ? Pourquoi ne puis-je supporter des aliments que d’autres aiment tant ? Et pourquoi le médicament contre le cancer n’a pas d’effet positif sur moi ? La métabolomique, l’analyse du métabolisme, intervient là où les généticiens n’ont pas de réponse.

L’alimentation ne peut pas être la seule responsable. Ce sont souvent les regards envieux des sœurs qui essaient un régime après l’autre et ont pourtant plus de problèmes de poids que la fille qui peut avaler des tonnes de nourriture sans grossir. « Malgré un génome presque identique – 99,9 % – chacun a une apparence propre et ces différences se reflètent aussi dans le métabolisme ». Hannelore Daniel de l’université technique de Munich s’est tournée vers une spécialité toute jeune : la métabolomique.

Une analyse du métabolisme détaillée

Comme d’autres discipline se terminant par « -omique », la génomique ou la protéomique, les spécialistes en métabolomique ont pour but de comprendre le plus de processus possibles dans le corps. Mise à part la substance héréditaire et les protéines, les métabolites remplacent là les différences et les points communs dans le métabolisme de chaque personne. Les métabolites sont des constituants de macromolécules, agents énergétiques, produits intermédiaires des processus biochimiques les plus divers. Des hormones ou des facteurs régulateurs dans le corps comptent parmi eux.

Mais quels sont les instruments avec lesquels les scientifiques travaillent ? L’un des instruments les plus importants dans la métabolomique est le spectromètre de masse. La plupart du temps après la séparation chromatographique préalable de l’échantillon, on peut appréhender qualitativement et quantitativement des molécules connues ou jusqu’à présent non identifiées. Le spécialiste fait ainsi aussi la différence entre les « targeted » et « non-targeted Metabolomics ». De nouvelles méthodes permettent aux chercheurs d’analyser des milliers d’échantillons par semaine et de déterminer les quantités de centaines de lipides, molécules de sucre ou acides aminés. Avec une plus faible performance mais une plus grande résolution, les détecteurs peuvent par contre élargir toujours plus le catalogue des facteurs importants dans le métabolisme.

Sportifs : une combustion de graisse efficace

Un article d’un groupe de chercheurs de l’université d’Harvard et de 2 grandes cliniques de Boston parut récemment dans la revue spécialisée biomédicale « Science Translational Medicine« . Leurs études pourraient donner une réponse importante à la question qui est de savoir ce qui est si important dans le sport pour le corps et l’esprit. Au lieu d’un hémogramme approfondi, Robert Gerszten et ses collègues déterminèrent plus de 200 métabolites chez environ 90 sportifs et non sportifs avant et après une course ou un entrainement avec un ergomètre de 10 minutes. Dans le cas de 21 facteurs, les taux changèrent considérablement. Mais pas seulement cela : les photos prises du métabolisme permirent aussi de différencier les candidats en bonne santé des candidats en moins bonne santé.

Le niveau de glycérine dans le sang par exemple doubla ainsi chez les sportifs et fut d’environ 60-70 % seulement chez les personnes faisant moins d’exercice. Un groupe de coureurs, qui avait auparavant participé au marathon de Boston, atteignit même 1128 % dans le cas de ce produit de dégradation de la combustion des lipides. Chez eux, le taux d’acides aminés dans la circulation sanguine est aussi très bas. Les chercheurs concluent que les sportifs d’endurance résorbent ces éléments protéiques pendant la course pour pouvoir maintenir le taux de glucose stable.

Approche thérapeutique pour le syndrome métabolique ?

Les métabolites que les physiologues n’avaient jusqu’à présent pas mis en relation avec le sport apparurent aussi dans l’analyse. La niacinamide par exemple. Le dérivé de la vitamine favorise la production d’insuline et influence ainsi la régulation du sucre. Les chercheurs ajoutèrent une association de 5 des métabolites mesurés à une culture de cellules musculaires. Ils atteignirent ainsi une augmentation du facteur de régulation « nur77 ». Le gène joue un rôle important dans la résorption du sucre et des lipides. Les métabolites utilisés agissent ensemble mais pas de manière isolée. L’effet peut être aussi vérifié dans une expérimentation animale. Faire courir les souris pendant 30 minutes dans une roue multiplie par 5 l’expression du facteur. Les experts de la métabolomique spéculent que peut-être, une telle association de métabolites pourrait à l’avenir montrer un chemin pour le traitement du syndrome métabolique chez les personnes qui ne sont pas capables de faire du sport d’endurance. Une autre utilisation, nous dit Robert Gerszten, serait par exemple le développement de boissons spéciales pour les sportifs qui veillent au remplacement des métabolites résorbées.

Des instituts travaillent aussi ardemment en Allemagne pour que l’enfant « métabolomique » grandisse. Munich organisa il y a quelques semaines le premier congrès international en Allemagne sur le sujet « Metabolomics & More – The Impact of Metabolomics on the Life Sciences » avec plus de 400 participants. Le centre Helmholtz à Munich et l’université technique se sont ralliés pour réaliser eux-mêmes une grande étude (HuMet) sur le sujet : 15 jeunes hommes avec un même indice de masse corporelle reçurent une alimentation liquide standardisée après une longue phase de jeûne. Après une courte hausse du sucre sanguin, les appareils montrèrent de grandes différences dans le retour à un niveau normal. Grâce à l’analyse des métabolites, les chercheurs du « Munich Functional Metabolomics Initiative » aimeraient en savoir plus sur les raisons de ces différences individuelles. Avec un peu de chance, elles pourraient aboutir à un traitement personnalisé amélioré pour les maladies du métabolisme.

À Berlin, Carsten Denkert recherche de nouveau biomarqueurs dans le cas du cancer du sein avec une aide financière de la Communauté Européenne. À Régensbourg, Gerd Schmitz cherche des modifications dans le métabolisme des lipides dans le cas des troubles vasculaires et du métabolisme. « Nous devons cependant développer les méthodes pour satisfaire à la complexité de notre métabolisme. Nous nous trouvons aujourd’hui au même niveau de développement que l’appareil photo numérique dans les années 80 », nous dit Thomas Hofmann de l’université technique de Munich et les collaborateurs de l’initiative « Metabolomics ». « Nous devons augmenter la résolution de notre caméra analytique pour pouvoir obtenir une image la plus précise possible de tous les produits du métabolisme ».

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