Published May 2020 | Version v1
Journal article

Metabolomics - an overview. From basic principles to potential biomarkers (part 2)

  • 1. Groupe de biologie specialisee de la Societe francaise de medecine nucleaire, SFMN, 75270 Paris (France)
  • 2. Inserm, UMR 1253, iBrain, universite de Tours, Tours (France)
  • 3. Service de medecine nucleaire in vitro, CHU Tours, 37044 Tours (France)
  • 4. Centre universitaire de pedopsychiatrie, CHU Tours, 37044 Tours (France)
  • 5. Service de medecine nucleaire in vivo, CHU Tours, 37044 Tours (France)
  • 6. UMR-S Inserm 1039, pole de biologie, CHU de Grenoble, 38043 Grenoble (France)
  • 7. Centre Memoire Ressources et Recherche (CMRR), CHU Tours, 37044 Tours (France)
  • 8. ICube, CNRS, UMR 7357, federation de medecine translationnelle de Strasbourg, faculte de medecine, universite de Strasbourg, 67412 Strasbourg (France)
  • 9. Medecine Nucleaire et Imagerie Moleculaire, Institut de Cancerologie Strasbourg ICANS, 67200 Strasbourg (France)

Description

The metabolome, which represents the complete set of molecules (metabolites) of a biological sample (cell, tissue, organ, organism), is the final downstream product of the metabolic cell process that involves the genome and exogenous sources. The metabolome is characterized by a large number of small molecules with a huge diversity of chemical structures and abundances. Exploring the metabolome requires complementary analytical platforms to reach its extensive coverage. The metabolome is continually evolving, reflecting the continuous flux of metabolic and signaling pathways. Metabolomic research aims to study the biochemical processes by detecting and quantifying metabolites to obtain a metabolic picture able to give a functional readout of the physiological state. Recent advances in mass spectrometry (one of the mostly used technologies for metabolomics studies) have given the opportunity to determine the spatial distribution of metabolites in tissues. In a two-part article, we describe the usual metabolomics technologies, workflows and strategies leading to the implementation of new clinical biomarkers. In this second part, we first develop the steps of a metabolomic analysis from sample collection to biomarker validation. Then with two examples, autism spectrum disorders and Alzheimer's disease, we illustrate the contributions of metabolomics to clinical practice. Finally, we discuss the complementarity of in vivo (positron emission tomography) and in vitro (metabolomics) molecular explorations for biomarker research. (authors)

Availability note (English)

Available from doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.mednuc.2020.02.004

Abstract (French)

Le metabolome qui represente l'ensemble des molecules (metabolites) d'un echantillon biologique (cellule, tissu, organe, organisme) est le produit final en aval des processus metaboliques cellulaires qui impliquent le genome et les sources exogenes. Le metabolome est caracterise par un nombre important de petites molecules presentant une tres grande diversite de structures chimiques et d'abondances. L'exploration du metabolome necessite des plateformes analytiques complementaires pour une description globale de celui-ci. Le metabolome est en constante evolution, refletant les flux continus des voies metaboliques et de signalisation. La metabolomique a pour but d'etudier les processus biochimiques par la detection et la quantification des metabolites afin d'obtenir une image metabolique refletant l'etat physiologique. Les recents progres de la technologie par spectrometrie de masse, une des technologies les plus utilisees pour les etudes metabolomiques, ont permis de determiner la distribution spatiale des metabolites dans les tissus. Dans deux articles, nous presentons une description des technologies utilisees en metabolomique, des workflows et des strategies menant a l'introduction de nouveaux biomarqueurs en clinique. Dans cette deuxieme partie, nous developperons tout d'abord les etapes d'une analyse metabolomique du recueil des echantillons a la validation des biomarqueurs. Puis au travers de deux exemples, les troubles du spectre autistique et la maladie d'Alzheimer, nous illustrerons les apports de la metabolomique en clinique. Enfin nous evoquerons la complementarite des explorations moleculaires in vivo (Tomographie par Emission de Positon) et in vitro (metabolomique) pour la recherche de biomarqueurs. (auteurs)

Additional details

Additional titles

Original title (English)
Metabolomique - un apercu. Des principes de base aux biomarqueurs potentiels (2e partie)

Identifiers

Publishing Information

Journal Title
Medecine Nucleaire. Imagerie Fonctionnelle et Metabolique
Journal Volume
44
Journal Issue
no.3
Journal Page Range
p. 158-163
ISSN
0928-1258
CODEN
MNIMEX

Optional Information

Notes
65 refs.