Axe 6 : Outils analytiques des données

 

Responsables

  • Grégory Genta-Jouve(Paris)
  • Maxime Hervé(Rennes)
  • Florence Nicolè(St Etienne)

Les récentes avancées technologiques ouvrent de nouveaux horizons à l’écologie chimique en facilitant l’accès à des outils d’acquisition de données massives. En particulier, la métabolomique, étude de l’ensemble des molécules de faible masse moléculaire produites par un organisme, apporte un nouvel éclairage, plus global et intégratif, sur les problématiques de médiations chimiques des interactions entre organismes et avec l’environnement. Les études métabolomiques, plutôt que de fournir uniquement une liste de biomarqueurs, visent aussi à identifier les rôles fonctionnels et les mécanismes d’action des métabolites dans des systèmes complexes, dans un habitat donné et face à des conditions environnementales changeantes. Pour cela, la métabolomique s’associe avec d’autres sciences « omiques » (génomique, transcriptomique, protéomique). L’écologie chimique, appuyée par les approches métabolomiques, cherche à passer de l’étude d’un organisme seul à celle d’ensembles vivants complexes comme des holobiontes, des communautés ou des écosystèmes. Les designs expérimentaux se complexifient, intègrent différents facteurs associés, couplant des données chimiques à des données environnementales et phénotypiques.

Les outils bioinformatiques, les bases de données communes, et le développement de procédures opérationnelles deviennent donc incontournables pour donner du sens à des données toujours plus massives et complexes. Parmi les outils présentés en Fig. 1 page suivante, les différentes méthodes de data-mining, en particulier les analyses statistiques multivariées, occupent une place prépondérante. Maîtriser l’utilisation de ces analyses demande une expertise qui s’acquière essentiellement par la pratique. Généralement, ces analyses sont peu traitées dans le cursus de formation des écologues, métabolomiciens et chimistes des substances naturelles qui composent la communauté française de l’écologie chimique. Il existe donc un réel défi à rendre accessible et compréhensible ce type d’analyses à notre communauté.

Dans ce contexte, les objectifs de l’axe ‘Outils analytiques des données’ du GdR MediatEC sont (i) de présenter les bases de données existantes et leur interopérabilité; (ii) de contribuer à la formation en statistiques des membres de la communauté de l’écologie chimique, particulièrement sur des méthodes d’analyses intégratives permettant le traitement simultané de plusieurs jeux de données omiques ou des méthodes statistiques permettant de traiter des données multi-niveaux, en réseau et multi-organismes ; (iii) diffuser des procédures opérationnelles de traitement des données via des outils et des plateformes open source telles que W4M / Galaxy afin d’obtenir un  protocole standardisé applicable par tous. Pour cela, des sessions de formation ou ateliers pratiques seront intégrés au sein des écoles thématiques. Des workshops seront organisés avec une vingtaine de participants pour former et échanger sur les nouvelles procédures de traitement des données chimiques. Un document de synthèse sera produit sous la forme d’un guide pratique avec des cas d’étude détaillés, des jeux de données test et des scripts commentés. Le document sera diffusé aux membres du GDR.

 

Figure 1 : principaux outils de traitement, d’organisation et d’annotation de données de spectrométrie de masse

(reproduite à partir de Allard et al. 2016).

 

Références bibliographiques
– Allard P-M, Genta-Jouve G. & Wolfender J-L (2016) Deep metabolome annotation in natural products research: towards a virtuous cycle in metabolite identification. Current Opinion in Chemical Biology 36, pp 40–49
– Bersanelli M, Mosca E, Remondini D, Giampieri E, Sala C, Castellani G & Milanesi L (2016) Methods for the integration of multi-omics data: mathematical aspects. BMC Bioinformatics, 17, S15
– Nardini C, Dent J & Tieri P (2015) Editorial: Multi-omic data integration. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 3, 46
– Potin P, Nicolè F & Thomas OP (2016) Metabolomic Contributions to Chemical Ecology. In: Bagnères AG & Hossaert-McKey M (Eds) Chemical Ecology. Wiley-ISTE: London, pp 139-160

Mots-clés : banques de données, analyses mathématiques et statistiques