L'exposome est un concept utilisé en épidémiologie et santé environnementale. Il représente l'ensemble des expositions auxquelles un individu est soumis tout au long de sa vie. Parmi celles-ci, l'exposition aux molécules chimiques, qu'elles soient exogènes (polluants, métaux… mais aussi produits de consommation courante) ou endogènes (produites par l'organisme en réponse à l'exposition) constitue une sous-catégorie appelée exposome chimique.
La recherche sur l'exposome chimique a connu un essor rapide ces dernières années, grâce aux progrès des techniques analytiques comme la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (LC-HRMS), qui permettent une couverture chimique large et sensible. Malgré les avancées, il reste cependant difficile de détecter les marqueurs d'exposition parmi les centaines ou milliers de constituants présents dans les matrices biologiques humaines (ensemble des macromolécules qui structurent les cellules et tissus de l'organisme).
Déceler des traces d'expositions en combinant différents filtres de masse
Les méthodes ciblées, qui visent à détecter des contaminants connus, ne permettent pas d'évaluer la diversité des expositions non attendues. De même, les approches métabolomiques (analyse de l'ensemble des petites molécules issues de notre métabolisme) lorsqu'elles sont non ciblées, offrent une vision plus globale de l'empreinte métabolomique mais ne sont pas spécifiquement conçues pour détecter des substances exogènes. Elles produisent alors des jeux de données LC-HRMS volumineux et complexes, difficiles à exploiter pour identifier les marqueurs d'exposition.
Des équipes du CEA-Joliot ont développé une stratégie d'exploration de données permettant d'extraire, sans a priori, des signatures d'expositions potentielles à des xénobiotiques à partir de jeux de données LC-HMRS non ciblées. Cette approche repose sur la combinaison de filtres de masses mesurées avec précision et de caractéristiques chimiques. Elle comprend notamment : l'élimination des signaux d'artéfacts et de bruits de fond, l'enrichissement en données pertinentes grâce aux signatures isotopiques (ISE), l'extraction de composés halogénés suspects et de produits potentiels de biotransformation (couples de métabolites conjugués et non conjugués) ainsi que la prise en compte de la fréquence d'exposition potentielle.
Une première expérience réussie sur des matrices biologiques complexes
Comme preuve de concept, la méthode a été appliquée à l'analyse de données produites à partir d'échantillons de méconium issus de la cohorte mère-enfant EDEN menée en France pour mieux comprendre l'importance des déterminants précoces sur la santé des individus, en collaboration avec l'équipe EAROH du Centre de Recherche en Epidémiologie et Statistiques (CRESS). Elle a permis de révéler des signatures de composés exogènes, reflétant les expositions in utero à des xénobiotiques, tels que le paracétamol, la caféine et la nicotine mais aussi à des composés monohalogénés (composés organiques qui contient un atome d'halogène). Ces résultats démontrent le potentiel de la méthode pour identifier des signaux « exposomiques » dans des matrices biologiques complexes.
L'adaptabilité de la méthode à diverses matrices biologiques et sa compatibilité avec différentes plateformes de spectrométrie de masse haute résolution en font un outil précieux pour la recherche sur l'exposome et l'évaluation des expositions précoces.