« Vers l'holobiomique : Métabolomique avancée et Omique intégrative pour dévoiler la complexité microbienne-hôte »

Résumé :

Les technologies omiques ont révolutionné notre compréhension des organismes vivants, révélant que la plupart d'entre eux hébergent des microbiomes complexes—communautés de micro-organismes qui évoluent avec leurs hôtes. Ces partenariats créent des holobiontes, des entités biologiques complexes où le microbiome joue un rôle central dans l'immunité, la régulation métabolique et le développement de maladies. Le décryptage des interactions entre les holobiontes offre un potentiel de transformation pour les progrès en matière de santé, d'agriculture et de restauration écologique. Toutefois, les méthodes actuelles de détection des métabolites microbiens et de compréhension de leur rôle dans les systèmes biologiques complexes restent limitées, ce qui empêche d'avoir une vision globale de ces interactions dans leur contexte d'origine. En outre, l'isolement et l'analyse ex vivo de ces micro-organismes sont souvent laborieux et incomplets.

Pour relever ces défis, notre recherche se concentre sur le développement de méthodologies expérimentales et informatiques innovantes qui améliorent la résolution et la profondeur des analyses métabolomiques et multi-omiques intégrées. L'annotation systématique des systèmes de spectres de fragmentation des métabolites est au cœur de notre approche, de même que les techniques expérimentales émergentes qui intègrent l'analyse de cellules uniques, l'analyse avancée, la multiomique et l'intelligence artificielle (IA) pour une exploration approfondie de la spectrométrie de masse.

Dans cette présentation, j'exposerai tout d'abord les principaux défis auxquels est confronté le domaine de la métabolomique et je présenterai les objectifs de recherche du laboratoire Holobiomics à l'Institut de Chimie de Nice et au 3iA Côte d'Azur. Je présenterai ensuite notre découverte de nouveaux conjugués d'acides biliaires produits par le microbiote intestinal humain (Hoffmann, Nothias, Ludwig, et al., Nature Biotechnology, 2022), une étude qui illustre la puissance de la combinaison de la chimie combinatoire et de l'apprentissage profond pour révéler des processus biologiques inconnus jusqu'alors. Ensuite, notre projet combine l'omique unicellulaire avec la spectrométrie de masse pour faciliter l'accès et la compréhension de la diversité et de la fonction des espèces microbiennes au sein des holobiontes. Enfin, je parlerai de nos efforts de collaboration avec l'INRIA pour développer des systèmes d'IA de nouvelle génération qui permettent une exploration intuitive et basée sur le dialogue des données moléculaires omiques, et de nos efforts pour concevoir des systèmes d'IA génératifs scientifiquement fondés qui accélèrent la découverte et favorisent l'apprentissage actif.