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

Authors :
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)
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)
Source :
Metabolomics, Metabolomics, Springer Verlag, 2021, 17 (1), ⟨10.1007/s11306-020-01758-z⟩, Metabolomics, 2021, 17 (1), ⟨10.1007/s11306-020-01758-z⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2021.

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.

Details

ISSN :
15733890 and 15733882
Volume :
17
Database :
OpenAIRE
Journal :
Metabolomics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7d73270330e3e43e0f4fd818baf656cc