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Les omiques

​Les approches omiques associent des technologies de chimie analytique, de biochimie et de biologie moléculaire aux sciences des données afin de mieux comprendre le fonctionnement des systèmes biologiques. Les recherches conduites à l’institut dans ce domaine couvrent l’ensemble des omiques (génomique, transcriptomique, protéomique et métabolomique) et permettent d’explorer dans sa globalité la complexité du vivant, des microorganismes à l’Homme.

Publié le 22 septembre 2020

​Ces recherches, qui sont essentiellement méthodologiques et technologiques, reposent sur l’utilisation et l’exploitation de la spectrométrie de masse et la bioinformatique pour identifier et quantifier les molécules au plus proche du phénotype. Elles concernent notamment les analyses globales et ciblées de molécules présentes dans les fluides biologiques : métabolites (métabolomique), lipides (lipidomique), sucres (glycomique), peptides et protéines (protéomique, métaprotéomique). Sont également abordées l’utilisation combinée de plusieurs technologies omiques (protéogénomique, alliant génomique, transcriptomique et protéomique) et les approches d’intégration multi-omiques et méta-omiques, afin de mieux caractériser des échantillons biologiques pouvant être des extraits cellulaires et des bio-fluides humains (sang, urine, tissus) ou des bactéries commensales, pathogènes ou environnementales, voire des microbiotes complexes.

​Trois plateformes (MétabolomeIDF-MetaboHUB, SMArt-MS et ProgénoMix) totalisant plus de quinze instruments de chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse sont adossées à ces activités de recherche et permettent de produire des jeux de données de qualité. Ces plateformes peuvent réaliser des études de recherche collaborative et des prestations de service auprès de partenaires académiques et industriels et ce quelle que soit la taille de la cohorte nécessaire. 

Nos développements s’articulent en deux axes : 

​- Innovation technologique pour la production massive de données de qualité : 

il s’agit de proposer de nouvelles techniques de préparation d’échantillon et de séparation, en amont de la spectrométrie de masse, mais également de nouveaux modes d’acquisition de données en optimisant les conditions de fonctionnement de nos instruments de dernière génération, afin d’en tirer le meilleur parti. Nous développons également des méthodes d’analyse quantitative à large échelle grâce à l’utilisation de standard marqués aux isotopes stables afin de faciliter le partage et la réutilisation des données omiques.

- Traitement, interprétation et exploitation des données omiques, méta-omiques, et multi-omiques : 

pour tirer profit des données, de nouveaux concepts sont proposés, et de nouveaux outils bio-informatiques et bases de données ad hoc sont développés. L'intégration de multiples approches omiques dans leur contexte biologique spécifique et la complexité des méta-analyses constituent de véritables défis en raison de l'hétérogénéité et de la complexité des données omiques. Ces défis sont relevés par des approches de modélisation statistique pour explorer à la fois les informations spécifiques et communes des différentes données, et pour déterminer comment leur combinaison en tant que signatures moléculaires peut expliquer et prédire des phénotypes particuliers.

 

Nos applications portent sur la découverte et la validation de biomarqueurs de toxicité et de pathologies, la compréhension du fonctionnement des systèmes biologiques, la détection d'agents pathogènes, notamment ceux relevant de la menace bioterroriste, la caractérisation et la bio-analyse de protéines médicaments et de vaccins, l'élucidation du métabolisme des médicaments et leur pharmacocinétique.