Chapitre 7 - Applications commerciales de la métabolomique

Développement de médicaments (préclinique et clinique)

Si le développement d'un médicament repose sur la recherche universitaire et clinique, il ne s'agit pas uniquement d'une entreprise de recherche. L'objectif final est bien sûr d'obtenir l'approbation réglementaire (par exemple, FDA, EMA) et de fabriquer le médicament à grande échelle pour servir la communauté médicale tout en réalisant, bien sûr, des bénéfices. La métabolomique peut contribuer à plusieurs aspects de la découverte et du développement précoces de^{médicaments1 :} identification des métabolites/biomarqueurs, identification des composés bioactifs, étude du métabolisme du composé, caractérisation de l'efficacité et de la toxicité du composé. Tous ces éléments sont essentiels pour établir la sécurité et l'efficacité d'un médicament et, en fin de compte, pour obtenir l'approbation de la FDA.

La métabolomique peut également contribuer à la conception d'essais cliniques efficaces et/ou au dépannage d'essais qui échouent pour des raisons inconnues. Par exemple, MetabolonGlobal Discovery Panel de Metabolon a été utilisé pour élaborer une stratégie de dosage plus efficace et revoir la conception d'un essai clinique afin de mener à bien la phase III d'un traitement à base de microbiome dont les essais cliniques de phase II avaient échoué^.2 L'impact est considérable car, lorsque les médicaments atteignent les derniers stades des essais cliniques, des centaines de millions de dollars ont déjà été dépensés pour leur mise au point. La réussite des essais cliniques peut améliorer le taux de ^réussite3 de l'industrie pharmaceutique actuelle et, en fin de compte, réduire les coûts pour tout le monde, y compris pour les patients qui prendront le médicament.

Sciences de la nutrition

Sécurité et fabrication des aliments et boissons

La plupart d'entre nous ne se préoccupent pas une seconde de l'origine de nos aliments ou des processus qu'ils ont suivis pour arriver jusqu'à nous. Nous ne nous demandons pas si le morceau de pain que nous nous apprêtons à manger a une valeur nutritionnelle, ni s'il est sain ou contaminé par des substances qui pourraient nous rendre malades. Nous mangeons, tout simplement. La métabolomique joue un rôle crucial en nous apportant la tranquillité d'esprit nécessaire pour savourer notre nourriture sans avoir à y penser.

La production industrielle d'aliments et de boissons est un processus à multiples facettes. Non seulement la saveur et les profils nutritionnels doivent être maintenus, mais les normes de qualité et de santé doivent également être respectées pour éviter de rendre la population malade. La métabolomique est un outil précieux utilisé par l'industrie alimentaire et des^boissons4 pour garantir la saveur, la qualité et la sécurité :

• La saveur : Le goût des aliments est généralement lié à des métabolites primaires et secondaires non volatils. Le profilage de ces métabolites peut fournir des informations précieuses sur la saveur des aliments. Par exemple, l'analyse de l'impact de la ^marination5 sur ces métabolites dans la viande peut révéler des effets importants sur la saveur (et donc sur les habitudes d'achat des consommateurs). En outre, la garantie d'un goût réaliste est un objectif majeur de l'industrie des viandes/protéines ^{alternatives6} (y compris les produits d'origine végétale) ; ce faisant, on peut faire des progrès considérables dans la mise à disposition de sources de protéines produites humainement et respectueuses de l'environnement à l'échelle mondiale.
• Qualité : La métabolomique permet d'établir rapidement et facilement le profil des marqueurs de la qualité^{nutritionnelle4,} notamment les caroténoïdes, les flavonoïdes, les substances volatiles et d'autres métabolites. Le suivi de ces marqueurs dans le temps peut également permettre d'élaborer des stratégies visant à préserver la fraîcheur et à maximiser la durée de conservation, ainsi qu'à identifier les problèmes dans la chaîne d'approvisionnement qui ont un impact négatif sur la qualité des aliments. L'apparence peut également être un indicateur de qualité pour les consommateurs ; par exemple, la couleur de la viande ^fraîche7 (changements qui peuvent être caractérisés par la métabolomique) est un facteur important qui influe sur la perception de la qualité de la viande par les consommateurs.
• Sécurité alimentaire : La métabolomique est souvent utilisée pour déterminer si des toxines microbiennes et d'autres contaminants sont présents dans les aliments. Les contaminants ne se limitent pas aux pathogènes bactériens et fongiques ; des chercheurs ont également utilisé la métabolomique pour établir le profil des niveaux de médicaments vétérinaires dans le lait^cru8, ce qui démontre le rôle des outils métabolomiques dans la sécurité alimentaire, en particulier dans le secteur de la transformation des produits laitiers.

Toutes les catégories décrites ci-dessus peuvent être et sont affectées par la transformation des aliments et des boissons, qui peut inclure le chauffage, le mélange et le séchage. Le profilage métabolique continu des aliments tout au long du processus de ^production9 peut donc garantir les niveaux les plus élevés de saveur, de qualité et de sécurité.

La métabolomique peut également jouer un rôle crucial en veillant à ce que les entreprises de production d'aliments et de boissons respectent les normes^{réglementaires10 ,} souvent en matière d'étiquetage. Les entreprises de production sont connues pour inclure de fausses informations sur l'origine, la production, la transformation et le profil nutritionnel sur leurs étiquettes, en remplaçant des composants par des ingrédients de qualité inférieure afin d'économiser de l'argent sur la production d'aliments de qualité supérieure. Ces activités frauduleuses peuvent être facilement détectées par la métabolomique^.11 De même, les aliments portant l'étiquette "biologique" peuvent être testés pour vérifier qu'ils respectent les directives requises pour commercialiser un aliment ou un produit alimentaire comme étant biologique (ce qui s'accompagne souvent de prix plus élevés à l'épicerie).

Contrôle de la qualité des vitamines et des suppléments

Comme pour les aliments et les boissons, les effets des vitamines et des compléments, y compris leur toxicité potentielle, doivent être soigneusement caractérisés et surveillés. Bien que l'intérêt pour les vitamines et les compléments ait considérablement augmenté au cours des 20 dernières années, ils restent encore relativement peu ^étudiés12 en tant que substance destinée à la consommation humaine, en grande partie en raison des différences de classification, de réglementation et même de définition dans le monde. La métabolomique (ainsi que d'autres techniques omiques) a joué un rôle important dans la caractérisation de l'impact métabolique et physiologique et de la toxicité des suppléments les plus courants, les vitamines D, E et A, et des extraits de plantes tels que le resvératrol, le thé vert, le ginseng et la curcumine.

Les compléments dérivés de plantes constituent le ^segment12 de l'industrie des compléments qui connaît la croissance la plus rapide et qui est confronté aux problèmes les plus importants en matière de contrôle de la qualité et de normalisation. Pour y remédier, les chercheurs ont proposé des ^cadres13 pour le développement de compléments d'origine végétale ou botanique qui reflètent ceux des produits pharmaceutiques classiques, à la fois pour garantir que la science qui les entoure est solide et reproductible et pour s'assurer que des compléments sûrs et efficaces sont produits et mis à la disposition du public. De la même manière que la métabolomique soutient le développement de médicaments de qualité, elle peut également soutenir le développement de compléments de qualité.

À l'instar de l'industrie alimentaire et des boissons, la métabolomique peut également responsabiliser les fabricants de vitamines et de compléments alimentaires en détectant les ingrédients de qualité inférieure, les contaminants ou les produits de remplissage et en retraçant avec précision la ou les sources des différentes substances afin de garantir que les produits qui parviennent au consommateur sont conformes à l'étiquetage et présentent un niveau élevé de qualité et de pureté.

Les études métabolomiques sur les vitamines et les compléments alimentaires peuvent également fournir des informations essentielles sur le dosage, l'administration conjointe avec d'autres vitamines, compléments alimentaires et médicaments, ainsi que sur les réponses individuelles à la ^{supplémentation14}, ce qui pourrait permettre d'élaborer des approches personnalisées de la supplémentation. La vitamine D est la ^vitamine12 la plus étudiée sous tous ces aspects, mais ces études jettent les bases pour d'autres études portant sur n'importe quelle vitamine ou supplément.

Soins personnels et cosmétiques

Les cosmétiques et autres produits conçus pour une application topique peuvent être médicinaux (par exemple, les produits de soin de la peau pour traiter l'acné), cosmétiques (par exemple, le maquillage pour masquer l'acné) ou simplement contribuer à une bonne hygiène (par exemple, le dentifrice). Mais quel que soit l'usage auquel ils sont destinés, ces produits interagissent avec notre peau, nos cheveux, notre bouche et nos yeux, y compris avec les communautés microbiennes qui vivent dans et sur ces parties du corps, et ont un impact sur notre santé et notre bien-être. Bien que les études soient peu nombreuses par rapport aux industries de l'alimentation et des compléments alimentaires, les chercheurs commencent à comprendre comment les ingrédients cosmétiques influencent le métabolome^humain15, pour le meilleur ou pour le pire.

Les approches métabolomiques jouent un rôle de plus en plus important dans le développement responsable de produits cosmétiques et de soins personnels sûrs et efficaces. Une grande entreprise de cosmétiques pesant plusieurs milliards de dollars s'est appuyée sur les services de Metabolon pour comprendre le rythme circadien naturel de la peau, caractériser les déficiences de ce rythme à mesure que la peau vieillit et développer des produits de soins de la peau ciblant ces déficiences pour améliorer la santé de la peau. D'autres utilisent la métabolomique pour rechercher des ingrédients alternatifs (tels que les ^{cannabinoïdes16}) en vue de remplacer les produits existants contenant des substances qui peuvent faire plus de mal que de bien, notamment à nos systèmes endocriniens et à l'environnement.

L'évaluation de la sécurité est également un élément important de la production de cosmétiques. L'expérimentation animale étant interdite ou désapprouvée (en fonction des normes réglementaires de chaque pays), de nouvelles méthodes s'appuyant sur la métabolomique et les essais in ^vitro17 permettent d'analyser de manière exhaustive l'impact d'une substance sur la distribution, le métabolisme et les effets intracellulaires.

Quelles sont les prochaines étapes pour les applications commerciales de la métabolomique ?

Dans ce chapitre, nous avons exploré la myriade de façons dont la métabolomique soutient et améliore le développement de médicaments, la production d'aliments et de boissons, ainsi que le développement de produits de soins personnels et de cosmétiques. Nous avons également présenté le rôle que la métabolomique peut jouer pour garantir le respect des normes réglementaires, en particulier pour les aliments et les compléments alimentaires. Dans le prochain chapitre de ce guide, nous aborderons la métabolomique et les normes réglementaires de manière plus large et plus détaillée.

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