Optimisation de l’approche métabolomique non ciblée pour l’évaluation des poly-expositions professionnelles : de la préparation des échantillons au traitement des données

Objectifs : Le workflow de l’approche métabolomique nécessite une optimisation rigoureuse de chaque étape analytique afin de garantir des résultats fiables. La normalisation préacquisition par gravité spécifique (GS) des échantillons urinaires constitue une approche efficace pour réduire la variabilité inter-individuelle dans le cadre des analyses métabolomiques non ciblées. De plus, l’optimisation des paramètres d’extraction des signaux dans les logiciels de traitement de données tels que MSDIAL influence fortement la qualité de la détection et de l’annotation des molécules. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur ces deux étapes en optimisant à la fois la préparation des échantillons urinaires et les paramètres d’extraction des données, afin d’améliorer la robustesse et la fiabilité des résultats obtenus.
Matériel et méthodes : un pool d’urine a été dopé par 40 molécules exogènes à quatre niveaux de concentrations (0, 5, 20 et 100 g/L). Les échantillons ont été préparés avec ou sans normalisation par GS, et pour chacun, trois facteurs de dilution (2, 5 et 10) ont été testés afin d’évaluer les effets de matrice. À la fin de la préparation, trois standards externes ont été ajouté aux mêmes concentrations dans tous les échantillons. Après acquisition des données par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (LC-HRMS, VION IMS-QTOF, Waters), 40 composés endogènes et 40 exogènes ont été extraits manuellement dans MZmine pour évaluer l’impact de la normalisation par GS et de la dilution sur la détection des métabolites. Pour l’optimisation des paramètres d’extraction des signaux, après la détermination des conditions optimales de préparation des échantillons, sept pools urinaires et un échantillon de contrôle qualité (QC) ont été supplémentés avec 17 composés exogènes à cinq niveaux de concentration (0, 1, 5, 10 et 20 g/L). L’extraction manuelle de 17 composés exogènes ainsi que de 20 composés endogènes dans MZmine a été réalisée et a servi de jeu de données de référence. Ces résultats ont ensuite été utilisés pour évaluer et optimiser les paramètres d’extraction automatique des signaux dans MSDIAL.
Résultats : La comparaison des profils chromatographiques des standards externes obtenus selon les différentes conditions, sans normalisation et avec normalisation par GS associée à différents facteurs de dilution, a révélé que la normalisation par GS combinée à une dilution 1:10 permet d’avoir la meilleure stabilité analytique, avec une reproductibilité des signaux nettement améliorée et un dérive minimale des temps de rétention. Dans ces conditions, les standards externes ont montré la plus faible variation (CV = 3 %) et la plus grande cohérence chromatographique. En parallèle, l’optimisation des paramètres dans MSDIAL (intensité minimale, niveau de lissage, largeur de pic) a permis d’augmenter à la fois le nombre de molécules détectées et celui des pics correctement intégrés, par rapport aux paramètres par défaut.
Conclusion : Les résultats soulignent l’importance d’optimiser chaque étape de l’approche métabolomique afin de générer des données robustes et fiables. Ils démontrent également que cette méthode permet de détecter, en une seule analyse, un large éventail de biomarqueurs d’effets et d’exposition . Ce travail représente une première étape vers l’application de cette approche à des cohortes professionnelles, offrant ainsi la possibilité d’évaluer les effets des poly-expositions en milieu professionnel.
Mots clés : Approche non ciblée, Expositions professionnelles, Préparation des échantillons urinaires, Traitement des données, Extraction des signaux