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1. An optimization method for untargeted MS-based isotopic tracing investigations of metabolism

Author

Noémie Butin, Cécilia Bergès, Jean-Charles Portais, Floriant Bellvert, Geroscience and rejuvenation research center (RESTORE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-EFS-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Toulouse Biotechnology Institute (TBI), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), MetaboHUB-MetaToul, MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Paul Sabatier, Toulouse, France, Astruc, Suzette, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-EFS-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)

Subjects
Untargeted analysis, LC, [SDV]Life Sciences [q-bio], Endocrinology, Diabetes and Metabolism, Clinical Biochemistry, MS, Biochemistry, Mass Spectrometry, [SDV] Life Sciences [q-bio], Parameter optimization, Isotope Labeling, Isotope labelling experiments, Escherichia coli, Metabolomics, Chromatography, Liquid
Abstract

Introduction Stable isotope tracer studies are increasingly applied to explore metabolism from the detailed analysis of tracer incorporation into metabolites. Untargeted LC/MS approaches have recently emerged and provide potent methods for expanding the dimension and complexity of the metabolic networks that can be investigated. A number of software tools have been developed to process the highly complex MS data collected in such studies; however, a method to optimize the extraction of valuable isotopic data is lacking. Objectives To develop and validate a method to optimize automated data processing for untargeted MS-based isotopic tracing investigations of metabolism. Methods The method is based on the application of a suitable reference material to rationally perform parameter optimization throughout the complete data processing workflow. It was applied in the context of 13C-labelling experiments and with two different software, namely geoRge and X13CMS. It was illustrated with the study of a E. coli mutant impaired for central metabolism. Results The optimization methodology provided significant gain in the number and quality of extracted isotopic data, independently of the software considered. Pascal triangle samples are well suited for such purpose since they allow both the identification of analytical issues and optimization of data processing at the same time. Conclusion The proposed method maximizes the biological value of untargeted MS-based isotopic tracing investigations by revealing the full metabolic information that is encoded in the labelling patterns of metabolites.

Published
2022

2. Osmolality-based normalization enhances statistical discrimination of untargeted metabolomic urine analysis: results from a comparative study

Author

Marie Tremblay-Franco, Pilar Galan, Loïc Mervant, Emmanuelle Kesse-Guyot, Jean-François Martin, Françoise Guéraud, Emilien L. Jamin, Laurent Debrauwer, Analyse de Xénobiotiques, Identification, Métabolisme (E20 Metatoul-AXIOM), MetaToul-MetaboHUB, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-ToxAlim (ToxAlim), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Equipe 3: EREN- Equipe de Recherche en Epidémiologie Nutritionnelle (CRESS - U1153), Université Sorbonne Paris Nord-Centre de Recherche Épidémiologie et Statistique Sorbonne Paris Cité (CRESS (U1153 / UMR_A_1125 / UMR_S_1153)), Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Prévention et promotion de la cancérogénèse par les aliments (ToxAlim-PPCA), ToxAlim (ToxAlim), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), The BioNutriNet project was supported by the French National Research Agency (Agence Nationale de la Recherche) in the context of the 2013 Programme de Recherche Systemes Alimentaires Durables (ANR-13-ALID-0001), ANR-13-ALID-0001,BioNutriNet,Consommation d'aliments issus de l'agriculture biologique: déterminants et motivation vis-à-vis de la durabilité, impact nutritionnel, économique, environnemental et toxicologique(2013), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-ToxAlim (ToxAlim), Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPC)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPC)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), LESUR, Hélène, Systèmes Alimentaires Durables - Consommation d'aliments issus de l'agriculture biologique: déterminants et motivation vis-à-vis de la durabilité, impact nutritionnel, économique, environnemental et toxicologique - - BioNutriNet2013 - ANR-13-ALID-0001 - ALID - VALID, Metatoul AXIOM (E20 ), MetaboHUB-MetaToul, HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), and HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)

Subjects
Normalization (statistics), [SDV]Life Sciences [q-bio], Endocrinology, Diabetes and Metabolism, Clinical Biochemistry, Osmolality, Urine analysis, Urine, Urinalysis, 01 natural sciences, Biochemistry, 03 medical and health sciences, Metabolomics, Statistics, Humans, Trial registration, 030304 developmental biology, Mathematics, 0303 health sciences, Mass spectrometry, Untargeted metabolomics, Osmolar Concentration, 010401 analytical chemistry, Confounding, Liquid Biopsy, Statistical model, Body Fluids, 0104 chemical sciences, [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDV.TOX] Life Sciences [q-bio]/Toxicology, Normalization, Data Interpretation, Statistical, [SDV.TOX]Life Sciences [q-bio]/Toxicology, Metabolome, Statistical discrimination, Chromatography, Liquid
Abstract

International audience; Introduction: Because of its ease of collection, urine is one of the most commonly used matrices for metabolomics studies. However, unlike other biofluids, urine exhibits tremendous variability that can introduce confounding inconsistency during result interpretation. Despite many existing techniques to normalize urine samples, there is still no consensus on either which method is most appropriate or how to evaluate these methods.Objectives: To investigate the impact of several methods and combinations of methods conventionally used in urine metabolomics on the statistical discrimination of two groups in a simple metabolomics study.Methods: We applied 14 different strategies of normalization to forty urine samples analysed by liquid chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry (LC-HRMS). To evaluate the impact of these different strategies, we relied on the ability of each method to reduce confounding variability while retaining variability of interest, as well as the predictability of statistical models.Results: Among all tested normalization methods, osmolality-based normalization gave the best results. Moreover, we demonstrated that normalization using a specific dilution prior to the analysis outperformed post-acquisition normalization. We also demonstrated that the combination of various normalization methods does not necessarily improve statistical discrimination.Conclusions: This study re-emphasized the importance of normalizing urine samples for metabolomics studies. In addition, it appeared that the choice of method had a significant impact on result quality. Consequently, we suggest osmolality-based normalization as the best method for normalizing urine samples.

Published
2021

3. Longitudinal analysis of the salivary metabolome of breast-fed and formula-fed infants over the first year of life

Author

Cécile Canlet, Camille Schwartz, Eric Neyraud, Marie Tremblay-Franco, Carole Tournier, Isabelle Jouanin, Hélène Brignot, Centre des Sciences du Goût et de l'Alimentation [Dijon] (CSGA), Université de Bourgogne (UB)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Analyse de Xénobiotiques, Identification, Métabolisme (E20 Metatoul-AXIOM), MetaToul-MetaboHUB, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-ToxAlim (ToxAlim), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-ToxAlim (ToxAlim)

Subjects
Saliva, Time Factors, Proton Magnetic Resonance Spectroscopy, [SDV]Life Sciences [q-bio], Endocrinology, Diabetes and Metabolism, Clinical Biochemistry, Tooth eruption, Breastfeeding, Physiology, First year of life, Oral cavity, 01 natural sciences, Biochemistry, 03 medical and health sciences, Metabolome, Humans, Metabolomics, Medicine, Longitudinal Studies, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, business.industry, 010401 analytical chemistry, Infant, Infant Formula, NMR, 0104 chemical sciences, Breast Feeding, [SDV.SPEE]Life Sciences [q-bio]/Santé publique et épidémiologie, business, Formula fed, [SDV.MHEP]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology
Abstract

Introduction The salivary metabolome has been increasingly studied over the past ten years due to the potential of saliva as a non-invasive source of biomarkers. However, although saliva has been studied in relation to various diseases, its dynamic evolution during life is not known. This is particularly true for the first months of life. Infancy is indeed a critical period during which numerous behavioural and physiological events occur, such as dietary transitions and tooth eruption, which can lead to important biological modifications in the oral cavity. Objectives The aim of this work was therefore to study the evolution of the salivary metabolome during the first months of life by H-1 NMR. Methods Saliva of 32 infants with different milk feeding histories (breast vs formula) was collected at 6 stages, including 3 months old, 15 days before the onset of complementary feeding (CF), approximately 15 days after the onset of CF, approximately 21 days after the onset of CF and at approximately 11 and 15 months, and analysed. Results The longitudinal analysis showed a significant modification of the profiles of 18 metabolites over time; 14 presented an increase in abundance whereas 4 presented a decrease. These modifications seemed to be linked, for the most part, to an increase in oral microbial metabolism. Milk feeding history during the first months of life had no effect on metabolites. Conclusion This work shows that the salivary metabolome should be considered when studying the changes occurring during infancy.

Published
2020

4. Improving lipid mapping in Genome Scale Metabolic Networks using ontologies

Author

Pierre van Delft, Laetitia Fouillen, Maxime Chazalviel, Nathalie Poupin, Corinne Pouyet, Jessica Dalloux-Chioccioli, Pauline Le Faouder, Benoit Colsch, Spiro Khoury, Florence Vinson, Fanny Viars, Justine Bertrand-Michel, Sarah Guez, Aurélie Batut, Anthony Tournadre, Fabien Jourdan, Arthur Moreau, Métabolisme et Xénobiotiques (ToxAlim-MeX), ToxAlim (ToxAlim), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), MetaToul Lipidomics, Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (I2MC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-MetaboHUB-MetaToul, MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), MedDay Pharmaceuticals, Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire de biogenèse membranaire (LBM), Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de Nutrition Humaine (UNH), Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), This work was supported by the French Ministry of Research and National Research Agency as part of the French MetaboHUB, the national metabolomics and fluxomics infrastructure (Grant ANRINBS-0010) and by PhenoMeNal project, European Commission’s Horizon 2020 program (Grant Agreement No. 654241). AM was funded by INRA Human Nutrition division (project Halomics coordinated by Nicolas Cabaton). MC is unded by MedDay Pharmaceuticals, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Plateau MetaToul-LIPIDOMIQUE = MetaToul-Lipidomics, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-MetaToul-MetaboHUB, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-MetaToul-MetaboHUB, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)

Subjects
Computer science, Endocrinology, Diabetes and Metabolism, Clinical Biochemistry, [INFO.INFO-DS]Computer Science [cs]/Data Structures and Algorithms [cs.DS], Metabolic network, Context (language use), Computational biology, Metabolic networks, Ontology (information science), Biochemistry, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Metabolomics, Lipidomics, 030304 developmental biology, computer.programming_language, 0303 health sciences, Ontology, Network mapping, Python (programming language), Lipids, Identifier, Gene Ontology, Mapping, 030220 oncology & carcinogenesis, Original Article, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], computer, Metabolic Networks and Pathways
Abstract

Introduction To interpret metabolomic and lipidomic profiles, it is necessary to identify the metabolic reactions that connect the measured molecules. This can be achieved by putting them in the context of genome-scale metabolic network reconstructions. However, mapping experimentally measured molecules onto metabolic networks is challenging due to differences in identifiers and level of annotation between data and metabolic networks, especially for lipids. Objectives To help linking lipids from lipidomics datasets with lipids in metabolic networks, we developed a new matching method based on the ChEBI ontology. The implementation is freely available as a python library and in MetExplore webserver. Methods Our matching method is more flexible than an exact identifier-based correspondence since it allows establishing a link between molecules even if a different level of precision is provided in the dataset and in the metabolic network. For instance, it can associate a generic class of lipids present in the network with the molecular species detailed in the lipidomics dataset. This mapping is based on the computation of a distance between molecules in ChEBI ontology. Results We applied our method to a chemical library (968 lipids) and an experimental dataset (32 modulated lipids) and showed that using ontology-based mapping improves and facilitates the link with genome scale metabolic networks. Beyond network mapping, the results provide ways for improvements in terms of network curation and lipidomics data annotation. Conclusion This new method being generic, it can be applied to any metabolomics data and therefore improve our comprehension of metabolic modulations.

Published
2020

5. Impact of maternal obesity on the metabolic profiles of pregnant women and their offspring at birth

Author

Cécile Canlet, Nathalie Bonvallot, Romain Desert, Nathalie Costet, Sylvaine Cordier, Jonchère, Laurent, Institut de recherche en santé, environnement et travail (Irset), Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Foie, métabolismes et cancer, Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP), Analyse de Xénobiotiques, Identification, Métabolisme (E20 Metatoul-AXIOM), ToxAlim (ToxAlim), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-MetaboHUB-MetaToul, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, We acknowledge financial support from the EHESP School of Public Health, France., Université d'Angers (UA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-MetaToul-MetaboHUB, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université d'Angers (UA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-MetaToul-MetaboHUB, MetaToul AXIOM (E20), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-MetaboHUB-MetaToul, MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)

Subjects
medicine.medical_specialty, System biology, Offspring, Biomedicine general, [SDV]Life Sciences [q-bio], Endocrinology, Diabetes and Metabolism, Birth weight, Clinical Biochemistry, Physiology, Overweight, Biology, Biochemistry, Excretion, Pregnancy, Maternal obesity, Internal medicine, medicine, Metabolomics, Obesity, 2. Zero hunger, Cell Biology, medicine.disease, 3. Good health, [SDV] Life Sciences [q-bio], Endocrinology, [SDV.SPEE] Life Sciences [q-bio]/Santé publique et épidémiologie, Molecular Medicine, [SDV.SPEE]Life Sciences [q-bio]/Santé publique et épidémiologie, Apgar score, medicine.symptom, Body mass index, Biomarkers, Developmental Biology
Abstract

International audience; Obesity is currently an increasing public health problem. The intra-uterine environment plays a critical role in foetal development. The objective of this study is to investigate the association of obesity with modifications in the metabolic profiles of pregnant women, and their new-borns. Based on the PELAGIE cohort (Brittany, France), a sample of 321 pregnant women was divided into three groups according to their body mass index (BMI) (normal, over-weight and obese). Nuclear magnetic resonance-based metabolomics analyses were performed on maternal urine and cord-blood samples. Partial least squares regression-discriminant analysis (PLS-DA), polytomous and logistic regressions were used to differentiate the metabolic profiles of the three BMI groups after adjusting for potential confounders. Specific profiles were observed for the overweight and obese women (BMI > 25) compared to the normal-weight women: they had a decrease in urinary hippurate excretion associated with a decrease in phenylalanine and an increase in creatinine. We also showed an increase in the urinary excretion of lactate, citrate, acetate, creatine, and lysine only in obese women (BMI > 30) compared to the normal-weight women. The PLS-DA modelling did not reveal any significant difference between the cord-blood metabolic profiles of newborns according to maternal BMI—although infants born of obese women had a higher birth weight and a lower Apgar score. Our results confirmed the potential link between obesity and gut microbiota disruption (changes in urinary acids), as well as energy and amino-acid metabolism but did not reveal any disruption among newborns.

Published
2015

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