La biologie est emmaillotée de lipides :graisses, huiles, et même les cires enveloppent les cellules et leurs organites, arbitrer le flux de vastes réseaux d'informations biologiques, protéger les tissus fragiles, et stocker l'énergie essentielle à travers plusieurs organismes.

Mais malgré leur importance, les lipides ont traditionnellement été parmi les biomolécules les plus difficiles à étudier en raison de la diversité de leurs structures moléculaires, qui ne sont pas déterminés par les blocs de construction bien définis et les règles simples qui régissent l'ADN, ARN, et les protéines. Et cette diversité signifie que, contrairement à la construction et à l'analyse de bases de données génomiques et transcriptomiques, les lipides nécessitent des procédures analytiques plus personnalisées.

À cause de ce, il est très difficile d'étudier soit la fonction physiologique d'une grande majorité d'espèces lipidiques, soit la manière dont elles sont régulées avec une telle précision dans les cellules. Mais tandis que les technologies lipidomiques progressent, traduire leurs découvertes en applications médicales et les introduire dans les laboratoires cliniques reste un défi considérable.

C'est le défi que l'équipe de Johan Auwerx à l'EPFL, en collaboration avec le groupe de Dave Pagliarini à l'Université du Wisconsin-Madison a entrepris de mesurer près de 150 espèces de lipides dans le sang et le foie de souris. Ils ont également poursuivi en identifiant les régulateurs génétiques de chaque espèce lipidique ainsi que leurs fonctions physiologiques.

Les chercheurs ont utilisé des approches de génétique des systèmes pour combiner les données lipidomiques avec d'autres ensembles de données « omiques » (phénomique, protéomique, transcriptomique) de cette population de souris (appelée BXD). L'approche a identifié des espèces de lipides plasmatiques et sanguins de différentes classes de lipides comme signatures d'états métaboliques sains ou malsains.

Par exemple, les scientifiques ont démontré sept espèces de triglycérides plasmatiques comme signatures d'un foie sain ou gras et d'une stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD). Leur observation a été validée dans un modèle alimentaire et thérapeutique indépendant de NAFLD chez la souris et dans le plasma de patients atteints de NAFLD.

"Cette découverte alimente l'optimisme quant au fait que les espèces lipidiques pourraient servir de signatures ou de biomarqueurs qui remplaceront les biopsies tissulaires invasives actuellement utilisées pour diagnostiquer des maladies telles que la NAFLD - simplement en mesurant des espèces lipidiques spécifiques dans le sang, " dit Johan Auwerx.

Dans un article d'accompagnement publié en même temps, les auteurs identifient comme signatures d'un foie sain ou gras un sous-ensemble des lipides cardiolipines, qui sont les phospholipides essentiels de la membrane interne des mitochondries.

Dans les deux articles, les chercheurs identifient plusieurs emplacements génétiques qui peuvent réguler la production d'espèces lipidiques. En comparant les données génétiques de la population de souris BXD aux données d'études d'association à l'échelle du génome des troubles liés aux lipides chez l'homme, ils ont pu identifier des gènes communs entre les souris et les humains qui régulent les lipides.

"L'analyse des lipides et la découverte de leur rôle physiologique ne seront peut-être jamais aussi simples que l'étude des acides nucléiques ou des protéines, " dit Auwerx. " Mais ces études complémentaires fournissent une base pour comprendre la régulation génétique et la signification physiologique des espèces lipidiques, tout en démontrant une fois de plus le potentiel du Big Data mining pour répondre aux questions biologiques et cliniques. »