Metabolomics and marine biotoxins

Metabolomics is a new approach to assess the contamination of organisms, environmental compartments or foodstuffs, and the impact marine pollution, (natural or anthropogenic), can have on them. Through the analysis of the variation of the metabolite profiles present in the cell, tissues, organs or even the whole organism it is possible to define a physiological state, a stage of development, or the level and nature of a contamination. Generally, analysis of metabolites correlates to experimental design built around a clear biological or environmental question, needs to be supported by sensitive and reproducible tools, and requires access to libraries "house" or international. Often, the non-targeted approach allows for evaluation of many hypotheses. Thus, it is possible to explain how exposure to chemical pollutants such as lead, may cause neurotoxicity, disruptions in the energy metabolism, osmotic changes or disturbance in lipid metabolism. Some studies have shown that the metabolic disturbances associated with the combination of drugs and environmental toxicants often appeared much earlier than other changes induced by pollution (15). Nevertheless, as is clear from these three articles, the potential answer given is based on the power of the tools used, the more techniques are integrated into the approach, the more it is balanced and the easier biosynthetic pathways will be understood. Only orthogonal workflows allow for the holistic detection of the metabolome, including compounds produced in trace quantities which may nonetheless be essential to the understanding of biosynthetic mechanisms. Another important advantage of non-targeted HRMS analysis is that, if used in conjunction with a well-managed archive, it provides for retrospective studies that may help define the emergence of contaminants.La métabolomique représente une approche nouvelle d’évaluation de l'état de contamination des organismes, des compartiments environnementaux ou alimentaires, et de l'impact que la pollution marine, naturelle ou pas, peut avoir sur eux. A travers l’analyse de la variation des métabolites présents dans la cellule, les tissus, les organes ou même l’organisme entier il est possible de définir un état physiologie, un stade de développement ou encore un état de contamination. D’une manière générale, l’analyse des métabolites corrélée à des plans d’expérience bâtis autour d’une question biologique ou environnementale claire, supportée par des outils sensibles et reproductibles, et donnant accès à des bibliothèques « maison » ou internationales, apporte autant de réponses que de questions posées. Il est ainsi possible d’expliquer par exemple comment l'exposition aux polluants chimiques tels que le plomb, peut provoquer une neurotoxicité, des perturbations dans le métabolisme de l'énergie, des perturbations osmotiques, une altération du métabolisme des lipides. Certaines études ont même prouvé que les perturbations métaboliques liées à l’effet conjugué des médicaments et des toxiques environnementaux apparaissaient souvent beaucoup plus tôt que les autres modifications induites par la pollution (15). Néanmoins on le voit bien à la lecture des 3 articles, le potentiel de réponses apportées est bien fonction de la puissance des outils utilisés, plus la pluridisciplinarité des techniques est riche et plus les voies de biosynthèse sont compréhensibles. Seule l’approche de techniques complémentaires intégrées permet une détection holistique du métabolome, y compris ces composés produits en quantités infimes mais qui sont pourtant incontournables à la compréhension des mécanismes de biosynthèse. Il faut également souligner que la compréhension de l’état physiologique d’un organisme ou de sa perturbation suite à une contamination est une approche pluridisciplinaire nécessitant des échanges permanents entre le chimiste analyste, le statisticien / chimiométricien et le biologiste. Un autre avantage non négligeable de l'analyse non ciblée HRMS et sans a priori, est qu’elle offre (sous couvert d’un archivage bien géré) des moyens significatifs pour des études rétrospectives. Ces études pourraient contribuer à définir par exemple l’émergence réelle de contaminant, ce qui est particulièrement pertinent dans l’étude de l’évolution de l’environnement