Des chercheurs dirigés par Keigo Morita et Shinya Kuroda de l'Université de Tokyo ont révélé une perturbation temporelle du métabolisme des souris obèses lors de l'adaptation à la famine malgré aucune perturbation structurelle significative dans le réseau moléculaire. Il s'agit d'une découverte révolutionnaire car la recherche, y compris la dimension temporelle en biologie, a été notoirement laborieuse et l'extraction de perspicacité systématique des mégadonnées a été difficile.
Publié dans la revue Signalisation scientifiquecette étude ouvre la voie à des recherches plus approfondies sur des processus métaboliques plus généraux, tels que l'apport alimentaire et la progression de la maladie.
Les êtres vivants doivent extraire continuellement l'énergie de la «nourriture» et le distribuer dans le corps pour rester en vie, c'est-à-dire garder leurs métabolismes en marche afin que leur corps soit dans une gamme optimale appelée «homéostasie». La famine est l'une des perturbations les plus graves de ce système. Lors de l'adaptation à la famine, le foie, qui joue un rôle central dans le métabolisme, coordonne non seulement laquelle mais aussi lorsque les molécules doivent agir.
« Les molécules à l'intérieur des cellules forment un grand réseau », explique Kuroda, le principal chercheur, « contenant un petit nombre de molécules régulant de nombreuses réactions métaboliques appelées molécules de concentrateur. Cependant, une compréhension systématique de la coordination temporelle des molécules dans le foie avait été inutile en raison du manque de données complètes de séries temporelles pendant la starvation. »
Les chercheurs ont décidé de combler l'écart en comparant le foie des souris saines et obèses. Leurs mesures ont montré une différence claire entre les molécules de moyeu de cellules hépatiques saines et obèses. Le premier contenait les molécules liées à l'énergie ATP et AMP, mais ce dernier ne l'a pas fait. Une telle différence claire entre les molécules de moyeu aurait pu structurer le réseau moléculaire. Cependant, les chercheurs n'ont pas trouvé de telles perturbations, ils ont donc étudié la dimension temporelle.
« Nous avons mesuré de manière approfondie les cours de temps de diverses molécules », explique Kuroda, « et constaté que les molécules de concentrateur dans des foies saines ont répondu à la famine plus rapidement que les autres molécules.
En d'autres termes, même si la structure du réseau moléculaire pendant la famine est restée robuste, elle est devenue temporellement vulnérable à l'obésité. La méthode qui a conduit à cette découverte, combinant une analyse structurelle et temporelle du réseau moléculaire intracellulaire, peut être appliquée à d'autres études qui incluent des ensembles de données de plusieurs « Omes » tels que le génome ou le microbiome, ouvrant des voies pour des recherches supplémentaires. Kuroda décrit leur prochain projet.
« Notre approche a décrit avec succès le paysage mondial de l'adaptation à la famine, un phénomène biologique compliqué. Nous aimerions généraliser nos idées du réseau métabolique lors de la famine au réseau métabolique pendant la progression de la consommation alimentaire ou de la maladie. »