Le métabolisme est le reflet direct des fonctions biologiques et des conditions pathologiques. Au fil des années, les biologistes et les médecins se sont penchés sur les mécanismes métaboliques complexes qui sous-tendent les processus physiologiques et les états pathologiques. Une multitude de techniques, notamment LC-MS, GC-MS et CE-MS, ont considérablement élargi notre compréhension du rôle essentiel que joue le métabolisme dans la santé et la maladie.
Néanmoins, le profilage du métabolome à différentes échelles allant des organites aux cellules et tissus reste un défi permanent. L’utilisation conventionnelle de LC-MS, GC-MS et CE-MS pour analyser des homogénats d’échantillons biologiques et cliniques a limité notre capacité à découvrir l’hétérogénéité cellulaire au sein des tissus.
Par conséquent, le métabolome des cellules individuelles ou la distribution in situ des métabolites au sein des tissus nous échappent encore. Heureusement, de nouvelles modifications et avancées fondées sur les techniques traditionnelles ont considérablement accéléré les progrès de la recherche en métabolomique tout en améliorant son application dans les études biologiques et la pratique clinique.
Les percées remarquables, illustrées par la métabolomique révolutionnaire d’une seule cellule et d’un seul organite, fournissent des informations complètes sur les mécanismes métaboliques complexes des cellules et organites individuels. Les progrès en matière de transcriptomique et de séquençage unicellulaire ont considérablement propulsé l’exploration de l’hétérogénéité cellulaire, captivant l’attention de la communauté scientifique vers le profilage d’échantillons tels que des cellules et des organites singuliers.
Ces progrès remarquables permettent une enquête holistique sur la nature diversifiée du métabolisme et son rôle central dans de nombreux processus biologiques, notamment la découverte de l’hétérogénéité métabolique au sein des lysosomes vieillissants et la découverte de nouvelles voies métaboliques.
La visualisation du métabolisme in situ est une tâche supplémentaire entreprise par les biologistes et les chercheurs cliniciens. L’altération des métabolites dans des processus biologiques et des maladies spécifiques joue un rôle central dans la compréhension des mécanismes métaboliques sous-jacents. Les progrès de l’imagerie par spectrométrie de masse facilitent le profilage métabolique sur site des coupes de tissus et des cellules individuelles avec une précision exceptionnelle, permettant ainsi la dissection directe du métabolisme cellulaire et tissulaire.
Ces techniques ont permis des progrès significatifs en biologie cellulaire, notamment la détermination des destins de différenciation basés sur le métabolisme cellulaire. Les techniques de reconstruction spatiale offrent une visualisation directe de la distribution et des altérations dans l’espace tridimensionnel du métabolome. Diverses modifications de l’imagerie de masse ont encore amélioré les techniques analytiques pour les applications cliniques, englobant la métabolomique peropératoire, l’analyse pathologique et la détermination de la marge tumorale.
Les techniques métabolomiques conventionnelles, telles que LC-MS et GC-MS, trouvent des applications dans les domaines de la surveillance clinique des médicaments (TDM), du dépistage néonatal (NBS) et de la découverte de biomarqueurs. La modification et l’avancement de ces techniques facilitent l’amélioration des solutions en matière de soins de santé et de thérapeutique.
Collectivement, les progrès techniques en métabolomique contribuent de manière significative à l’analyse d’échantillons biologiques et cliniques à différents niveaux, offrant ainsi une perspective globale sur le métabolisme, tant dans la santé que dans la maladie. La mise en œuvre de techniques métabolomiques innovantes a abouti à des avancées remarquables dans la recherche biologique et clinique, promettant des bénéfices encore plus importants pour les patients dans un avenir prévisible.
L’étude est publiée dans la revue Bulletin scientifique.
Plus d’information:
Ziyi Wang et al, Avancées des méthodologies métabolomiques multi-échelles basées sur la spectrométrie de masse et leurs applications dans les investigations biologiques et cliniques, Bulletin scientifique (2023). DOI : 10.1016/j.scib.2023.08.047