Des scientifiques de l’université Weill Cornell Medicine au Qatar (WCM-Q) ont créé une carte moléculaire détaillée du corps humain et de ses processus physiologiques complexes en se basant sur l’analyse de milliers de molécules dans des échantillons de sang, d’urine et de salive de 391 volontaires. Les données ont été intégrées pour créer un puissant outil visuel interactif en ligne appelé Connecting Omics (COmics) qui peut être utilisé pour étudier la composition moléculaire complexe des humains et découvrir les traits sous-jacents associés à diverses maladies.
Les processus moléculaires du corps humain font référence aux réactions chimiques et aux interactions se produisant au sein des cellules et entre différentes cellules, y compris des fonctions cruciales comme la réplication de l’ADN, la synthèse des protéines, la production d’énergie, la communication cellulaire et diverses voies métaboliques, toutes régies par des interactions complexes protéine-protéine, protéine-ADN et protéine-ARN, permettant ainsi les fonctions vitales du corps.
L’exhaustif étudepublié le 19 août dans Nature Communicationsa rassemblé 12 années de données provenant de l’étude métabolomique du diabète du Qatar (QMDiab), une étude cas-témoins sur le diabète menée auprès de la population multiethnique du Qatar, principalement d’origine arabe, philippine et indienne.
« Notre idée était de rassembler tout ce que nous avons appris au cours de plus d’une décennie de recherche multiomique pour créer un modèle moléculaire complet du corps humain et de ses processus », a déclaré le Dr Karsten Suhre, auteur principal de l’étude, professeur de physiologie et de biophysique et membre de l’Englander Institute of Precision Medicine. « Cet outil de référence est accessible et utilisable gratuitement par les chercheurs qui souhaitent étudier le fonctionnement du corps humain au niveau moléculaire et également pour la formulation d’hypothèses à tester par l’expérimentation. »
Grâce à une collaboration avec Hamad Medical Corporation, les chercheurs ont collecté plusieurs aliquots d’échantillons de sang, d’urine et de salive auprès de volontaires, diabétiques ou non. Les échantillons ont ensuite été caractérisés sur 18 plateformes d’analyse à haut débit différentes, fournissant un ensemble de données extrêmement riche comprenant 6 300 points de données moléculaires individuels, notamment des données génomiques (ADN), du transcriptome (ARN), des protéines et des métabolites, tels que les acides aminés, les sucres et les graisses. En outre, ils ont déterminé des informations sur les variantes génétiques, les sites de méthylation de l’ADN et l’expression génétique de chacun des participants.
Les chercheurs ont ainsi pu découvrir des associations et des voies reliant les caractéristiques génétiques à des protéines, des processus métaboliques et des maladies spécifiques. Ils ont ensuite soigneusement intégré la masse de données de tous les individus dans un outil en ligne servant d’interface à « The Molecular Human », la description moléculaire du corps humain.
L’approche combinant la génomique, la transcriptomique, la métabolomique, la protéomique et d’autres formes de recherche dites « omiques » est connue sous le nom de multiomique. Cette approche est apparue ces dernières années comme une stratégie clé pour les chercheurs biomédicaux cherchant à comprendre le fonctionnement réel du corps humain et des maladies, fournissant des informations qui pourraient potentiellement permettre le développement de nouvelles thérapies médicamenteuses.
Par exemple, l’étude a identifié et décrit les protéines et les métabolites qui sont les signatures des sous-types de diabète de type 2, mettant en lumière les différentes façons dont la maladie se manifeste.
« Notre approche omique intégrative fournit un aperçu des interrelations entre différents traits moléculaires et leur association avec le phénotype d’une personne – ses traits observables, tels que son apparence physique, ses processus biochimiques et ses comportements », a déclaré la première auteure, la Dre Anna Halama, professeure adjointe de recherche en physiologie et biophysique.
« L’ampleur des données intégrées dans l’outil Web COmics permet aux chercheurs d’accéder à des centaines de milliers de voies et d’associations à explorer, offrant un énorme potentiel de découverte et d’investigation. »
Plus d’informations :
Anna Halama et al, Une feuille de route vers l’humain moléculaire reliant la multiomique aux caractéristiques de la population et aux sous-types de diabète, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51134-x