B. LES OUTILS
1. Les « omiques »
Les « omiques » ont bouleversé la conception de la biologie en développant une biologie des systèmes.
Alors que la biologie traditionnelle se fondait sur des hypothèses que le chercheur essayait ensuite de vérifier expérimentalement, désormais, le vivant est appréhendé dans sa totalité et le chercheur essaie de rapporter l'information biologique obtenue à des pathologies connues.
S'appuyant largement sur les technologies de pointe et les avancées des technologies de l'information, les sciences « omiques » regroupent des champs d'étude de la biologie qui s'intéressent aux interactions dans et entre des ensembles vivants complexes (espèces, populations, individus, cellules, protéines, ARN, ADN) en prenant compte de l'environnement auquel ces ensembles vivants sont exposés et de l'écosystème dans lequel ils vivent.
Les « omiques » les plus connus sont la génomique, la protéomique, la transcriptomique et la métabolomique.
Les « sciences omiques » permettent le développement et l'application de nouvelles technologies pour la prévention de la maladie (biocapteurs, outils diagnostiques, nouveaux traitements...).
a) La génomique
La génomique est la science qui étudie le génome. Il existe plusieurs champs d'application de la génomique, par exemple : la génomique des populations étudie les différences, la fréquence des différences et la distribution des différences dans le matériel génétique dans et entre les populations et comment le matériel génétique interagit avec l'environnement dans et entre les populations; la pharmacogénomique s'intéresse aux relations entre le matériel génétique d'un individu (ou d'une population) et la réponse à l'exposition à des médicaments. La nutrigénomique étudie les relations et les interactions entre le matériel génétique et l'alimentation. La métagénomique correspond au séquençage des gènes de la flore intestinale.
Les objectifs médicaux de l'approche génomique des maladies multifactorielles sont les suivants :
- identifier leurs étiologies et en comprendre les mécanismes physiopathologiques, afin d'en permettre un démembrement nosologique en sous-groupes plus homogènes pour lesquels une prise en charge rationnelle pourra être proposée ;
- déterminer le rôle de chaque déterminant génétique, et ses interactions avec d'autres gènes et l'environnement (par approximation du risque attribuable) ;
- faciliter un dépistage précoce des sujets prédisposés à ces maladies ou et à leurs complications métaboliques et dégénératives (groupes à risque) , dans un objectif de médecine préventive, et pour mieux cibler les thérapeutiques efficaces chez eux ;
- mettre au point de nouvelles approches thérapeutiques, plus efficaces car plus étiologiques . Ces nouveaux traitements seront dirigés vers des cibles spécifiques identifiées par les études génétiques. Il pourrait s'agir de médicaments traditionnels ou même de thérapies géniques, utilisant l'ADN comme médicament.
Face à l'explosion des coûts de recherche et développement et compte tenu de la part importante de médicaments prescrits mais inefficaces, le but ultime de la génomique est de parvenir à instaurer une prise en charge à la carte. On peut ainsi imaginer que dans un avenir plus ou moins proche, les patients n'attendront plus quelques semaines pour vérifier si le médicament fait de l'effet, mais subiront un test génétique qui permettra de prédire son efficacité.
b) La transcriptomique
La transcriptomique est la science qui étudie la manière dont varie l'expression globale des gènes d'un ensemble de cellules (ou de cellules isolées) soumises à des conditions expérimentales ou pathologiques variables.
c) La protéomique
La protéomique s'intéresse à l'étude du protéome, c'est-à-dire à l'ensemble des protéines constituant un organisme vivant dans sa globalité, un tissu, une cellule ou un compartiment cellulaire (ex: les protéines nucléaires, les protéines mitochondriales, les protéines membranaires...).
Dans le domaine de l'obésité, la protéomique a par exemple vocation à permettre le développement de bioindicateurs prévoyant si certains individus développeront une obésité.
Comme tous les omiques, la protéomique cherche à créer des marqueurs biologiques capables de distinguer quelles personnes obèses perdent du poids facilement ou non.
d) La métabolomique
La métabolomique est l'étude des interactions entre les protéines et l'ensemble des « métabolites » (sucres, gras, biomolécules, etc.) d'une cellule ou d'une entité biologique.
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La métabolomique Apparu à la fin des années 1990, en analogie aux notions de génome, de transcriptome et de protéome, le concept de métabolome fait référence à l'ensemble des métabolites contenus dans un système biologique donné : cellules ou fluides biologiques tels que les urines ou le plasma. Il est par définition caractéristique d'un état physiologique donné. Les métabolites sont des composés impliqués dans les processus métaboliques, qu'ils en soient les produits ou qu'ils soient nécessaires à leur bon déroulement. Le terme métabolite inclut par conséquent toutes les molécules de faibles masses moléculaires telles que les acides organiques, les sucres, les acides gras, les acides aminés mais aussi certains peptides, les vitamines, etc. A l'instar du transcriptome et du protéome, la métabolomique (étude du métabolome) s'inscrit dans un contexte post-génomique. Le métabolome représente l'ultime réponse d'un organisme à une altération génétique, une pathologie, une exposition à un toxique ou à tout autre facteur susceptible de perturber son fonctionnement. Comme le protéome, le métabolome est dépendant du contexte, c'est-à-dire que les taux de protéines ou de métabolites sont modifiés en fonction de l'état physiologique, développemental, ou pathologique d'une cellule, d'un tissu, d'un organe ou d'un organisme. La métabolomique repose sur l'obtention d'empreintes métaboliques obtenues à l'aide de différentes méthodologies analytiques dont la spectrométrie de masse est l'une des principales à ce jour. L'analyse différentielle des empreintes issues des différents groupes d'échantillons vise à caractériser les répercussions de la modification d'un facteur externe, et à visualiser la manière dont un système biologique réagit. Elle permet, ainsi, une meilleure compréhension de la biologie des systèmes en mettant en évidence des interrelations métaboliques qui n'auraient pas pu être détectées avec des approches biochimiques traditionnelles. Les approches métabolomiques sont conventionnellement classées en plusieurs niveaux d'études : l'analyse ciblée centrée sur un petit nombre de métabolites, le profilage métabolique basé sur l'analyse de tous les composés appartenant à une voie ou à une famille chimique donnée, l'empreinte métabolique visant à la comparaison de spectres et enfin l'approche métabolomique ou métabonomique qui a pour ambition l'identification et la quantification non biaisée de tous les métabolites présents dans un échantillon biologique prélevé dans des conditions données. Les approches métabolomiques trouvent des applications en médecine (recherche de biomarqueurs en toxicologie, pharmacologie ou nutrition, étude du métabolisme des xénobiotiques) et aussi en agroalimentaire ou environnement (phénotypage, caractérisation d'organismes modifiés, suivi de procédés de fabrication). Source : Eric Ezan, Laboratoire d'étude du métabolisme et du médicament |