Les « omics » : des grands mots pour des applications multiples

Les approches « omics » sont un ensemble d’outils analytiques permettant d’explorer les fonctions de notre organisme. Les plus connues sont la génomique, la transcriptomique, la protéomique et la métabolomique, mais de nouvelles branches comme la lipidomique, la glycomique ou la nutriomique ont fait leur apparition plus récemment.

La génomique correspond à l’étude du génome, c’est à dire tout ce qui touche à l’ADN, ses modifications, ses mutations, son expression… La transcriptomique s’intéresse à l’étape suivante, tout ce qui est de l’ordre du transcriptome, les ARN messagers codant pour nos protéines, les ARN non codants, la régulation de la transcription… Pour la protéomique, c’est encore l’étape d’après, soit l’étude des protéines, de leur traduction, de leur repliement et modification. Enfin, la métabolomique correspond à l’analyse des facteurs chimiques régulant les interactions inter- et intra-cellulaires, qu’on appelle aussi métabolites.

Dans les nouveaux types d’analyse, on retrouve l’étude des lipides (lipidomique), des glucides (glycomique) et de la nutrition et de son impact sur notre organisme (nutriomique). Ce sont des champs tout aussi vastes que les premiers et qui constituent l’avenir de la recherche dans les approches « omics ».

Approches « omics », des études multifactorielles pour lutter contre le vieillissement

Qui n’a pas entendu parler des télomères quand on s’intéresse au vieillissement ? Des phénomènes de régulation épigénétique ? Des sirtuines ? Si au moins un de ces thèmes vous parle, c’est que vous avez déjà mis les pieds dans les approches « omics », peut-être sans le savoir !

La génomique, contrairement à la génétique qui étudie les gènes un à un chez un individu donné ou une population restreinte et leur rôle dans la descendance, est centrée sur l’analyse de la structure, la fonction et l’édition du génome dans sa totalité. Grâce à cette technique, il est possible de rendre compte de la fonction globale d’une cellule et de ses dysfonctions potentielles. La génomique inclue aussi le séquençage de l’ADN, une technique de plus en plus utilisée lors des diagnostics de maladies et qui, combinée à la bioinformatique, permet des projections sur l’évolution d’une cellule ou d’un tissu. Ainsi, grâce à cet outil, il est possible de déterminer l’âge d’une cellule mais aussi son espérance de vie comme, par exemple, avec la mesure des télomères. Cette approche « omics » a également donné naissance à la biologie des systèmes, grâce à laquelle il est maintenant possible de comprendre et de modéliser la fonction d’organes complexes.

La transcriptomique est une approche un peu plus compliquée, car c’est une analyse qui s’intéresse à tous les ARN, codants ou non. On entend par codant le fait qu’un ARN va donner in fine une protéine. La découverte relativement récente des ARN non codants a révolutionné ce type d’analyse, en incluant des processus de régulation jusqu’alors méconnus ou mal compris. Tout comme en génomique, il est possible de séquencer la totalité du transcriptome, c’est à dire l’ensemble des ARN d’une cellule, comprenant les ARN messagers (ARNm qui vont donner des protéines), les ARN ribosomaux (spécifiques des ribosomes, la machinerie permettant la traduction), les ARN interférents (qui interagissent avec les ARNm aboutissant à leur dégradation) et les autres ARN non codants (comme les micro-ARN, les piwi-ARN ou les ARN nucléaires, dont les rôles sont encore en cours d’étude). Toutes ces données permettent de mesurer l’expression d’un gène dans différents tissus ou conditions, nous donnant ainsi un aperçu de la régulation génique, des fonctions d’un gène spécifique ou des changements d’expression en conditions pathologiques.

La protéomique est, quant à elle, plus ciblée et encore un peu moins utilisé que les deux précédentes approches « omics ». Elle relève de l’étude du protéome, l’ensemble des protéines d’une cellule. Dans ces analyses, on peut s’intéresser aux modifications que subit une protéine lors de sa synthèse : sa traduction, les modifications post-traductionnelles (comme l’acétylation, la méthylation…), son repliement (la structure 3D d’une protéine étant centrale à sa fonction), son couplage avec d’autres protéines (formation de dimères, trimères ou polymères garantissant une action adéquate de la protéine en question) ou encore sa dégradation. Cette discipline permet majoritairement d’identifier des cibles thérapeutiques potentielles ou des biomarqueurs de pathologies, mais ses applications se diversifient de plus en plus, notamment sur les interactions protéine-ADN, protéine-ARN et protéine-protéine, rejoignant ainsi la génomique, la transcriptomique et la biologie des systèmes.

La métabolomique est basée sur le concept que chaque processus ayant lieu dans une cellule (l’ensemble des processus étant appelé le métabolisme) laisse une trace chimique, avant, pendant ou après ledit processus, sous forme d’un métabolite. En cartographiant les métabolites disponibles dans une cellule, il est possible de rendre compte de sa fonction et de son métabolisme. Cette discipline est en plein essor et nécessite des recherches importantes, puisque la Human Metabolome Database répertorie environ 3000 métabolites humains à l’heure actuelle, contre près de 50 000 chez les plantes !

En associant toutes ces approches « omics », il est aujourd’hui possible d’avoir une évaluation de son âge biologique et d’étudier les processus menant au vieillissement physiologique et à ses maladies associées. Dans ce dossier, nous verrons plus en détails comme les différentes « omics » fonctionnent, quelles techniques d’analyse elles utilisent et leurs diverses applications dans la lutte contre le vieillissement.