Metaproteomics analysis to study functionalities of the gut microbiota in large cohorts - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Metaproteomics analysis to study functionalities of the gut microbiota in large cohorts

Analyse métaprotéomique pour l’étude des fonctionnalités du microbiote intestinal dans de grandes cohortes

Ariane Bassignani

Résumé

Metaproteomics focuses on identifying and quantifying proteins in complex biological samples such as the human gut microbiota. Currently, only few studies on human gut microbiota exceed tens of subjects. The analysis of several hundred of samples is nevertheless of interest given the growing recognition of the gut microbiota as a health partner. However, the methods and protocols used so far in proteomics and metaproteomics are not suitable for large-scale studies, whether in terms of time/memory consumption or calibration of parameters. We have therefore developed algorithms, evaluated and compared several identification approaches for peptides and proteins and proposed systematic evaluation criteria, with a particular interest in the replicability of identifications, in order to develop a pre-treatment pipeline suitable for wide-ranging studies. The systematic comparison of these approaches of identification as well as the study of the replicability bring a methodological base so far missing in the field of the metaproteomics of the human gut microbiota. Quantification of peptides and proteins by eXtracted Ion Chromatogram has never been performed on this type of data, we have also compared normalization methods and developed a methodology for imputing missing data to refine the abundance estimations obtained by the more classical method known as "Spectral Counting". This thesis work has highlighted microbial biomarkers of potential interest for predicting the response to a slimming diet, or to characterize various phenotypes of inflammatory bowel disease. We have also been able to analyse the metaproteome of more than 200 patients in the framework of the ProteoCardis ANR, which is ancillary to the European project MetaCardis, and which focuses on the potential link between gut microbiota and cardiovascular diseases. The search for proteins of interest among these data should allow us to discover protective or aggravating candidate biomarkers of cardiovascular diseases.
La métaprotéomique s’attache à identifier et quantifier les protéines d’échantillons biologiques complexes comme le microbiote intestinal humain. Actuellement, peu d’études sur le microbiote intestinal humain dépassent quelques dizaines de sujets. L’analyse de plusieurs centaines d’échantillons revêt pourtant un intérêt évident compte tenu de la reconnaissance croissante du microbiote intestinal en tant que partenaire santé. Cependant, les méthodes et protocoles utilisés jusqu’à ce jour en protéomique et métaprotéomique ne sont pas adaptés à des études de grande ampleur, que ce soit en terme de temps/mémoire ou de calibrage des paramètres. Nous avons donc développé des algorithmes, évalué et comparé plusieurs approches d’identification des peptides et protéines et proposé des critères d’évaluation systématiques, avec un intérêt particulier porté sur la réplicabilité des identifications, afin de développer un pipeline de prétraitement adapté à des études d’envergure. La comparaison systématique de ces approches d’identification ainsi que l’étude de la réplicabilité apportent un socle méthodologique jusqu’ici manquant dans le domaine de la métaprotéomique du microbiote intestinal humain. La quantification des peptides et protéines par eXtracted Ion Chromatogram n’ayant jamais été réalisée sur ce type de données, nous avons également comparé des méthodes de normalisation et développé une méthodologie d’imputation des données manquantes permettant d’affiner les estimations d’abondances obtenues par la méthode plus classique dite « de Spectral Counting ». Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence des biomarqueurs microbiens potentiellement d’intérêt pour prédire la réponse à un régime amaigrissant, ou encore pour caractériser différents phénotypes de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. Nous avons également pu analyser le métaprotéome de plus de 200 patients dans le cadre de l’ANR ProteoCardis adossée au projet européen MetaCardis, et s’intéressant au lien possible entre microbiote intestinal et maladies cardiovasculaires. La recherche de protéines d’intérêt parmi ces données devrait permettre de découvrir des candidats biomarqueurs protecteurs ou aggravants de maladies cardiovasculaires.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-01255116 , version 1

Citer

Ariane Bassignani. Metaproteomics analysis to study functionalities of the gut microbiota in large cohorts. Bioinformatics [q-bio.QM]. Sorbonne Universités, 2018. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01255116v1⟩
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