Il n'y a pas longtemps, les scientifiques ont parié sur le nombre de gènes dans le génome humain. Certains paris allaient jusqu'à 100, 000 gènes étant présents. Une fois la séquence du génome humain terminée, un projet dirigé en partie par le McDonnell Genome Institute de la Washington University School of Medicine à St. Louis, même l'estimation la plus basse de 25, 947 s'est avéré au-dessus du vrai nombre.

Maintenant, près de 15 ans plus tard, les scientifiques de l'Université de Washington constatent une tendance évocatrice du nouveau type de mégadonnées connu sous le nom de métabolomique. Ils estiment que le nombre de métabolites présents dans un ensemble de données pourrait être 90 pour cent inférieur à celui estimé précédemment.

L'étude a été publiée en ligne le 15 septembre dans Chimie analytique .

Comme son prédécesseur génomique, la métabolomique cherche à profiler tous les métabolites présents dans un échantillon. Contrairement aux gènes, cependant, les métabolites ne sont pas fabriqués à partir de blocs de construction communs et sont beaucoup plus diversifiés chimiquement. Les métabolites familiers comprennent des molécules telles que le glucose et le cholestérol, dont beaucoup sont un produit de régime. Ainsi, essayer de déterminer le nombre exact de métabolites chez l'homme a été un défi difficile. En raison de sa forte dépendance nutritionnelle, certains scientifiques ont fait valoir que ce n'est même pas la question pertinente à poser.

Il y a eu un intérêt pour la mesure des métabolites depuis presque aussi longtemps qu'il y a eu un intérêt pour la santé humaine. L'analyse du glucose dans le diabète remonte probablement à des siècles. Depuis les années 1960, des poignées d'autres métabolites ont été utilisées pour diagnostiquer des maladies communément appelées « erreurs innées du métabolisme ». La métabolomique essaie de mesurer tous ces métabolites, et plus. La question est :combien y en a-t-il encore ?

Le décor de la métabolomique a été planté avec l'avènement d'appareils sophistiqués appelés spectromètres de masse. Ces instruments sont comme de minuscules balances qui peuvent mesurer le poids des molécules, comme les sucres. En utilisant des bases de données et des algorithmes de calcul, les scientifiques peuvent convertir les poids mesurés en noms composés, comme le glucose.

Il y a une décennie, lorsque la métabolomique a commencé à se généraliser, les scientifiques ont été surpris de découvrir que le nombre de signaux dans une expérience de métabolomique typique dépasse largement le nombre de métabolites connus dans les manuels de biochimie. a dit Gary Patti, professeur agrégé de chimie en Arts &Sciences et auteur principal de l'étude :"Bien sûr, la réaction instinctive est de supposer que la plupart des signaux qui ne renvoient pas de correspondances dans les bases de données correspondent à des métabolites inconnus qui n'ont jamais été signalés auparavant."

Les implications d'une telle hypothèse sont majeures :des dizaines de milliers de métabolites restent à découvrir, un ordre de grandeur de plus que ce qui est inclus sur votre tableau mural commun du métabolisme complet (voir l'image ci-dessous).

"Il est courant de détecter des dizaines de milliers de signaux en métabolomique, mais seulement 1, 000 à 2, 000 ont été identifiés dans n'importe quelle expérience à ce jour, " dit Nathaniel Mahieu, un stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de Patti, qui a dirigé l'étude.

Dit Patti :« La question à un million de dollars est :à combien de métabolites correspondent réellement tous ces signaux métabolomiques ?

Mahieu et Patti, qui a été annoncé la semaine dernière comme lauréat d'un programme de huit ans, Subvention inaugurale de 5,85 millions de dollars en santé environnementale des National Institutes of Health, développé de nouvelles approches expérimentales et informatiques pour interroger des ensembles de données métabolomiques. Ils sont arrivés à une conclusion frappante. Ils ont constaté que le nombre réel de métabolites dans une analyse métabolomique typique peut être un dixième plus grand que suggéré précédemment, avec une grande partie des données provenant du "bruit". Des milliers de signaux proviennent de la contamination, artefacts, et quelque chose qui s'appelle "dégénérescence"—disons, lorsqu'un métabolite présente autant de signaux différents. L'équipe de recherche a découvert que certains métabolites se présentent sous la forme de plus de 150 signaux.

"Il s'avère que plus de 90 % des signaux que nous voyons dans les données sur E. coli sont essentiellement du bruit, " a déclaré Mahieu. " Cela réduit considérablement le nombre de métabolites inconnus que nous pensions détecter. "

"Je pense que c'est en quelque sorte un signal d'alarme, une vérification de la réalité si vous voulez, sur ce que la métabolomique suggère sur la taille du métabolome, " a déclaré Patti. "Je crois que c'est une bonne chose. Cela signifie que nous sommes beaucoup plus près de comprendre le métabolisme que nous ne le pensions probablement."

Quant à la prochaine étape, Le laboratoire de Patti a l'intention d'étendre ses techniques aux échantillons humains.

"Le but ultime est de faire des expériences analogues pour les humains, " a déclaré Patti. "Notre travail ici est un important pas en avant."

Alors, que signifient tous ces signaux de bruit pour les autres scientifiques pratiquant la métabolomique ? Le laboratoire Patti a commencé à organiser ce qu'ils appellent des « ensembles de données de référence » dans une base de données appelée creDBle (creDBle.wustl.edu). Ils espèrent que cela facilitera les expériences pour d'autres scientifiques pratiquant la métabolomique.

"La façon dont la métabolomique est actuellement effectuée est terriblement inefficace. Nous perdons beaucoup de temps à essayer d'interpréter des signaux qui fournissent un minimum d'informations biologiques, " a déclaré Mahieu. " Nous espérons que ces ensembles de données de référence dans creDBle aideront à éviter aux scientifiques d'avoir à identifier les mêmes signaux de bruit maintes et maintes fois maintenant que nous les avons annotés. "