Qu'est-ce que la toxicogénomique ?

Oyez, oyez humble lec­teur, aujourd'hui je vous pro­pose de par­tir en voyage dans le monde de la toxi­co­lo­gie. À quoi peut bien ser­vir les don­nées OMICS pour un toxi­co­logue ? Hé bien, à faire de la toxi­co­gé­no­mique par­di !

Dans ce billet je vous pro­pose une petite porte sur ce domaine d'application des omics et de se deman­der à quoi ça sert au quo­ti­dien !

C'est quoi la toxicologie ?

Avant d'introduire plus en détail la toxi­co­gé­no­mique, il me semble inté­res­sant de remon­ter d'un niveau et faire une défi­ni­tion sim­pli­fiée de la toxi­co­lo­gie. Pour un bioinformaticien/​statisticien/​data truc de mon espèce, un toxi­co­logue est un indi­vi­du de la famille des biologistes/​pharmaciens, qui a des enjeux spé­ci­fiques : étu­dier l'effet de tout ce qui pour­rait être nocif pour un être vivant (sou­vent l'Homme, mais les plus gen­tils s’intéressent à l’entièreté du vivant).

Un toxi­co­logue au quo­ti­dien éva­lue le dan­ger cau­sé par une molé­cule ou par un mélange de molé­cules pour un usage don­né. Son tra­vail consiste à s'assurer de la sécu­ri­té des pro­duits qu'il éva­lue. Cette éva­lua­tion se fait sur un ensemble d'indicateurs selon le besoin.
Est-ce qu'une sub­stance va irri­ter les yeux ? Va-t-elle être assi­mi­lée dans les organes ou bien s'accumulera-t-elle dans l'eau ? Va‑t'elle per­tur­ber des espèces vivantes ?
Voi­là autant d'indicateurs qu'un toxi­co­logue peut éva­luer selon son domaine d'expertise.

Com­ment le toxi­co­logue va‑t'il s'y prendre ?
Pour chaque indi­ca­teur qu'il éva­lue, il va cher­cher les dan­gers pos­sibles (hazard, e.g.: le requin) et les chances que ça arrive (expo­si­tion, e.g.: va te bai­gner au mau­vais endroit) pour en éva­luer le risque. En fonc­tion de ce risque, il ren­dra une déci­sion pré­cise de ’GO/​No GO’ qui ren­tre­ra dans son éva­lua­tion.

Comme tout bio­lo­giste dégui­sé qu'est un toxi­co­logue, celui-ci a besoin de nous ! Vous vous en dou­tez, nous en tant que bio­in­for­ma­ti­ciens, notre bou­lot c'est de lui don­ner les outils mathématiques/​statistiques/​big data dont il a besoin pour avan­cer dans ces éva­lua­tions. Petite spé­ci­fi­ci­té de son monde, comme le toxi­co­logue éva­lue le dan­ger, c'est un gros PEUREUX ! Toute erreur lui fait peur vu les consé­quences. Avec ce type de pro­fil, les faux néga­tifs sont l'ennemi abso­lu (par contre les faux posi­tifs hum… au moins on a été safe!).

À quoi bon faire des OMICS pour faire de la toxicologie ?

Dans toute la myriade de pro­blèmes que le toxi­co­logue doit trai­ter, la don­née OMICS est un outil par­mi d'autres pour l'aider à faire son éva­lua­tion du risque.
De manière géné­rale, la toxi­co­gé­no­mique est uti­li­sée pour com­prendre la sen­si­bi­li­sa­tion (réac­tion d’allergie), la repro­toxi­ci­té (est-ce qu’une molé­cule affecte la fer­ti­li­té), la per­tur­ba­tion endo­cri­nienne et l’ADME (admi­nis­tra­tion, dis­tri­bu­tion, méta­bo­li­sa­tion et excré­tion).
C’est donc un outil com­mun dont les méthodes conti­nuent d’évoluer et de s’affiner !

Le meilleur moyen de com­prendre pour­quoi est de regar­der un petit peu la lit­té­ra­ture. Pour faire un résu­mé aux plus fai­néants d’entre nous, quand on uti­lise la toxi­co­gé­no­mique pour éva­luer d’un effet toxique d’une molé­cule (peu importe l’effet), on regarde si la molé­cule va déclen­cher une signa­ture ou une cas­cade de gènes don­nés cau­sant une réac­tion phy­sio­lo­gique.
Si j’expose ma peau à cette molé­cule, est-ce que je vais avoir des gènes res­pon­sables de l’inflammation cuta­née qui sont expri­més ?
C’est ce type de ques­tion qu’on pour­ra alors regar­der !

Si l’on scrute plus en pro­fon­deur les méthodes uti­li­sées pour ce champ de recherche, je pense que tout expert en RNA-seq recon­naî­tra des méthodes assez com­munes. Lorsque l’on fait du RNA-seq pour de la toxi­co­lo­gie, on ne va pas cher­cher à ali­gner des reads avec autre chose que Bow­tie ou star par exemple.
Comme bien sou­vent dans notre métier, le domaine d’application va sim­ple­ment gui­der, pous­ser nos méthodes à des petites dif­fé­rences sub­tiles tout en gar­dant la même base.
Dans ce cas d’usage pré­cis, un toxi­co­logue aura un réflexe conser­va­teur. À choi­sir entre faux néga­tif et faux posi­tif (pour pré­dire le dan­ger), il pré­fé­re­ra tou­jours éli­mi­ner tout risque de faux néga­tif (ne pas voir un poten­tiel dan­ger).

À ne pas confondre avec génotoxicité !

Amis bio­lo­gistes, vous êtes des maîtres incon­tes­tables du juste mot. Amis bio­in­for­ma­ti­ciens, pour conclure sur cet éveil à une thé­ma­tique, je vous pro­pose un petit rap­pel de séman­tique élé­men­taire :

Quelle est la dif­fé­rence entre toxi­co­gé­no­mique et géno­toxi­ci­té ?
Si dans votre tête la dif­fé­rence entre géné­tique et géno­mique appa­raît, vous êtes sur la bonne piste. La géno­toxi­ci­té, c'est le regard du fait qu’un com­po­sé va alté­rer notre ADN, comme le bro­mure d’éthidium (BET) par exemple.
Si vous avez sui­vi, c’est donc un point qu’un toxi­co­logue peut regar­der. La toxi­co­gé­no­mique, elle, est un outil, une méthode pour tous les points d’évaluations du toxi­co­logue.

Vous l’aurez com­pris, sans faire la moindre publi­ci­té pour ce domaine ni pour une quel­conque enti­té, la toxi­co­gé­no­mique est un champ de recherche plei­ne­ment actif à dif­fé­rents usages.

Mes remer­cie­ments les plus for­cés sin­cères à nos relec­teurs de la semaine : Yo, Aze­rin, Samuel ortion

Je remer­cie éga­le­ment car je suis le seul a le faire, nos humbles admi­nis­tra­teurs tou­jours là, tou­jours debout : Yo, ZaZo0o, Kum­qua­tum !

Un grand mer­ci à Yo pour le der­nier article ou il aura mit la pâte, et pour m'avoir sup­por­té toutes ces années d'aventures 🙂