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FR3149977A1 - Method for metabolomic analysis of biological samples by integration of dynamic NMR parameters - Google Patents

Method for metabolomic analysis of biological samples by integration of dynamic NMR parameters Download PDF

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FR3149977A1
FR3149977A1 FR2306150A FR2306150A FR3149977A1 FR 3149977 A1 FR3149977 A1 FR 3149977A1 FR 2306150 A FR2306150 A FR 2306150A FR 2306150 A FR2306150 A FR 2306150A FR 3149977 A1 FR3149977 A1 FR 3149977A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
data
dynamic parameter
concentration
analysis
biological sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2306150A
Other languages
French (fr)
Inventor
Mehdi Yemloul
Marc MARESCA
Fabrice TRANCHIDA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Marseille
Original Assignee
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Marseille
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aix Marseille Universite, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Ecole Centrale de Marseille filed Critical Aix Marseille Universite
Priority to FR2306150A priority Critical patent/FR3149977A1/en
Priority to PCT/EP2024/066511 priority patent/WO2024256614A1/en
Publication of FR3149977A1 publication Critical patent/FR3149977A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
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Abstract

Dans ce procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique, on met en œuvre les étapes suivantes : - on réalise une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) de l’échantillon pour déterminer un spectre en concentration (2) des métabolites compris dans l’échantillon et une mesure d’au moins un paramètre dynamique des métabolites, - on discrétise les spectres pour obtenir une matrice de données de concentration et au moins une matrice de données de paramètre dynamique, et - on réalise une comparaison, par exemple au moyen d’une analyse en composantes principales, entre les données des matrices et des données de référence. Figure pour l’abrégé : figure 1 In this method of metabolomic analysis of a biological sample, the following steps are implemented: - a nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy of the sample is carried out to determine a concentration spectrum (2) of the metabolites included in the sample and a measurement of at least one dynamic parameter of the metabolites, - the spectra are discretized to obtain a concentration data matrix and at least one dynamic parameter data matrix, and - a comparison is carried out, for example by means of a principal component analysis, between the data of the matrices and reference data. Figure for abstract: figure 1

Description

Procédé d’analyse métabolomique d’échantillons biologiques par intégration des paramètres dynamiques de la RMNMethod for metabolomic analysis of biological samples by integration of dynamic NMR parameters

L’invention concerne la métabolomique. Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé d’analyse métabolomique d’échantillons biologiques qui permet d’augmenter le pouvoir de discrimination de la méthode par l’intégration des paramètres dynamiques RMN dans le traitement statistique, ainsi que des moyens techniques permettant la mise en œuvre d’un tel procédé.The invention relates to metabolomics. More particularly, the invention relates to a method for metabolomic analysis of biological samples which makes it possible to increase the discriminatory power of the method by integrating dynamic NMR parameters into the statistical processing, as well as technical means allowing the implementation of such a method.

La métabolomique vise à caractériser et identifier des biomarqueurs produits, utilisés et excrétés par les cellules, organes ou organisme, associés à des états systémiques définis. Parmi les applications courantes de la métabolomique, on peut citer l’identification des conditions de santé humaine, le diagnostic des maladies et le test de l’efficacité et de la toxicité des médicaments. A titre d’exemple plus précis, il est possible d’appliquer la métabolomique dans le diagnostic du cancer par analyse de tissus ou de liquide physiologique et par comparaison avec des échantillons de référence sains ou avec une base de données de référence.Metabolomics aims to characterize and identify biomarkers produced, used and excreted by cells, organs or organisms, associated with defined systemic states. Common applications of metabolomics include the identification of human health conditions, the diagnosis of diseases and the testing of drug efficacy and toxicity. As a more specific example, metabolomics can be applied in cancer diagnosis by analyzing tissues or physiological fluid and comparing them with healthy reference samples or with a reference database.

Il est connu de l’état de la technique de réaliser une telle analyse en effectuant une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire, communément désigné par le sigle RMN, de l’échantillon pour déterminer un spectre en concentration des métabolites compris dans l’échantillon. Cette technique de mesure permet d’identifier les métabolites compris dans l’échantillon et de déterminer leur concentration, de manière connue en soi. Le spectre obtenu est ensuite traité puis comparé à des données de références, issues généralement d’un spectre similaire obtenu par spectroscopie RMN d’un échantillon sain ou d’une base de données de référence préétablie, dans le but d’identifier d’éventuelles différences significatives entre les deux spectres et d’obtenir un diagnostic. Le document WO 2011 041892 A1 décrit la mise en œuvre d’une telle analyse.It is known from the state of the art to carry out such an analysis by performing nuclear magnetic resonance spectroscopy, commonly referred to by the acronym NMR, of the sample to determine a concentration spectrum of the metabolites included in the sample. This measurement technique makes it possible to identify the metabolites included in the sample and to determine their concentration, in a manner known per se. The spectrum obtained is then processed and compared to reference data, generally from a similar spectrum obtained by NMR spectroscopy of a healthy sample or from a pre-established reference database, with the aim of identifying any significant differences between the two spectra and obtaining a diagnosis. Document WO 2011 041892 A1 describes the implementation of such an analysis.

Ce type d’analyse permet d’obtenir des résultats intéressants mais peuvent présenter des limites dans l’exploitation qui peut être faite des résultats de l’analyse.This type of analysis allows interesting results to be obtained but may present limits in the exploitation that can be made of the results of the analysis.

L'invention a notamment pour but d’améliorer la robustesse du procédé d’analyse métabolomique.The invention aims in particular to improve the robustness of the metabolomic analysis method.

A cet effet l’invention a pour objet un procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique, dans lequel on met en œuvre les étapes suivantes :To this end, the invention relates to a method for metabolomic analysis of a biological sample, in which the following steps are implemented:

- on réalise une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) de l’échantillon pour déterminer un spectre en concentration des métabolites compris dans l’échantillon et un spectre d’au moins un paramètre dynamique des métabolites,- nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy of the sample is carried out to determine a concentration spectrum of the metabolites included in the sample and a spectrum of at least one dynamic parameter of the metabolites,

- on discrétise les spectres pour obtenir une matrice de données de concentration et au moins une matrice de données de paramètre dynamique, et- the spectra are discretized to obtain a concentration data matrix and at least one dynamic parameter data matrix, and

- on réalise une comparaison, par une analyse statistique multivariée, par exemple au moyen d’une analyse en composantes principales (ACP) ou supervisée (analyse discriminante par projection orthogonale, OPLS-DA), avantageusement entre les données des matrices et des données de référence.- a comparison is made, by a multivariate statistical analysis, for example by means of a principal component analysis (PCA) or supervised (orthogonal projection discriminant analysis, OPLS-DA), advantageously between the data of the matrices and the reference data.

Ainsi, en supplément de l’obtention et de l’exploitation d’un spectre RMN en concentration des métabolites de l’échantillon conformément à l’approche conventionnelle décrite plus haut, on obtient et on exploite au moins un spectre additionnel permettant de caractériser un ou plusieurs paramètres dynamiques des métabolites fournissant des informations sur leurs mouvements moléculaires et les interactions qu’ils subissent au sein de l’échantillon. Ces informations supplémentaires permettent de raffiner l’analyse métabolomique réalisée en augmentant son pouvoir discriminant et donc sa robustesse. Ainsi, en combinant des données quantitatives (concentration) et dynamiques, il est possible non seulement d’augmenter le pouvoir discriminant de certains métabolites mais également de révéler des métabolites significatifs par leurs dynamiques alors qu’ils ne l’étaient pas par leurs concentrations considérées isolément. En effet, on comprend que la multiplication des données mesurées, et implicitement des données de référence, permet de réaliser une comparaison plus fine entre les données d’un échantillon et des données de référence.Thus, in addition to obtaining and exploiting an NMR spectrum in concentration of the sample metabolites in accordance with the conventional approach described above, at least one additional spectrum is obtained and exploited to characterize one or more dynamic parameters of the metabolites providing information on their molecular movements and the interactions they undergo within the sample. This additional information makes it possible to refine the metabolomic analysis carried out by increasing its discriminatory power and therefore its robustness. Thus, by combining quantitative (concentration) and dynamic data, it is possible not only to increase the discriminatory power of certain metabolites but also to reveal significant metabolites by their dynamics whereas they were not significant by their concentrations considered in isolation. Indeed, it is understood that the multiplication of measured data, and implicitly of reference data, makes it possible to carry out a more detailed comparison between the data of a sample and reference data.

Avantageusement, on réalise une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) de l’échantillon pour déterminer un spectre d’au moins un des paramètres dynamiques des métabolites parmi la liste suivante : coefficient de diffusion (D), premier temps de relaxation longitudinale (T1), second temps de relaxation transversale (T2), troisième temps de relaxation longitudinale dans le repère tournant (T1rho).Advantageously, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is performed on the sample to determine a spectrum of at least one of the dynamic parameters of the metabolites from the following list: diffusion coefficient (D), first longitudinal relaxation time (T 1 ), second transverse relaxation time (T 2 ), third longitudinal relaxation time in the rotating frame (T 1rho ).

L’au moins un paramètre dynamique peut ainsi être facilement mesuré par une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire, tout comme les données de concentration, de sorte que le procédé n’exige pas des moyens techniques supplémentaires considérables pour sa mise en œuvre. En d’autres termes, ce procédé ne demande pas beaucoup plus de ressources techniques que le procédé conventionnel de l’art antérieur. En outre, les paramètres de la liste correspondent à des paramètres qui permettent de caractériser efficacement les aspects dynamiques des métabolites compris dans l’échantillon.The at least one dynamic parameter can thus be easily measured by nuclear magnetic resonance spectroscopy, as can the concentration data, so that the method does not require considerable additional technical means for its implementation. In other words, this method does not require much more technical resources than the conventional method of the prior art. Furthermore, the parameters of the list correspond to parameters which make it possible to efficiently characterize the dynamic aspects of the metabolites included in the sample.

De préférence, on réalise une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) de l’échantillon pour mesurer plusieurs paramètres dynamiques de la liste, voire tous les paramètres de la liste.Preferably, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy of the sample is performed to measure several dynamic parameters from the list, or even all of the parameters from the list.

On améliore ainsi davantage la robustesse du procédé d’analyse métabolomique.This further improves the robustness of the metabolomic analysis process.

Selon un premier mode de réalisation de l’invention, pendant l’étape de réalisation de la comparaison, les données de concentration et les données de paramètre dynamique sont comparées, en tant que telles, aux données de référence.According to a first embodiment of the invention, during the step of carrying out the comparison, the concentration data and the dynamic parameter data are compared, as such, with the reference data.

Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, après l’étape de discrétisation, on assemble la matrice de données de concentration et l’au moins une matrice de données de paramètre dynamique pour obtenir une matrice de données globale. Dans ce cas, plusieurs traitements statistiques peuvent être envisagés, comme par exemple le traitement en multi-blocs.According to a second embodiment of the invention, after the discretization step, the concentration data matrix and the at least one dynamic parameter data matrix are assembled to obtain a global data matrix. In this case, several statistical treatments can be envisaged, such as for example multi-block processing.

Selon un troisième mode de réalisation de l’invention, après l’étape de discrétisation, on pondère la matrice de données de concentration par l’au moins une matrice de données de paramètre dynamique. Cette pondération peut également être obtenue directement par spectroscopie RMN par l’application de filtres de relaxation ou de diffusion pour obtenir un spectre en concentration pondéré par un paramètre dynamique.According to a third embodiment of the invention, after the discretization step, the concentration data matrix is weighted by the at least one dynamic parameter data matrix. This weighting can also be obtained directly by NMR spectroscopy by applying relaxation or diffusion filters to obtain a concentration spectrum weighted by a dynamic parameter.

Dans le premier mode de réalisation, on compare les données de chacun des spectres avec autant de données de référence. Dans le deuxième mode de réalisation, les données sont d’abord regroupées, puis ce sont ces données regroupées qui sont comparées à des données de référence. Dans le troisième mode de réalisation, on effectue une pondération des données de concentration par les données de paramètres dynamiques avant d’effectuer la comparaison avec des données de référence. Les données des spectres RMN peuvent ainsi être exploitées de plusieurs façons différentes, ce qui confère une certaine souplesse à la mise en œuvre de l’invention.In the first embodiment, the data from each of the spectra are compared with as many reference data. In the second embodiment, the data are first grouped, then these grouped data are compared with reference data. In the third embodiment, the concentration data are weighted by the dynamic parameter data before comparing with reference data. The data from the NMR spectra can thus be used in several different ways, which provides a certain flexibility in implementing the invention.

On prévoit également selon l’invention un support d’enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre un procédé tel que défini dans ce qui précède.Also provided according to the invention is a computer-readable recording medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to implement a method as defined above.

On prévoit aussi selon l’invention un programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre un procédé tel que défini dans ce qui précède.The invention also provides a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to implement a method as defined above.

Brève description des figuresBrief description of the figures

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood from reading the following description, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:

est une représentation graphique d’un spectre RMN obtenu lors de la mise en œuvre d’un procédé d’analyse métabolomique selon l’invention, is a graphical representation of an NMR spectrum obtained during the implementation of a metabolomic analysis method according to the invention,

illustre des matrices de données obtenues par discrétisation de spectres tels que celui de la , et illustrates data matrices obtained by discretization of spectra such as that of the , And

est une représentation graphique d’une étape de comparaison par analyse en composantes principales basée sur les données des matrices de la . is a graphical representation of a principal component analysis comparison step based on data from the matrices of the .

Description détailléeDetailed description

On a représenté en le résultat d’une première étape d’un procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique selon l’invention. Cet échantillon biologique est par exemple un échantillon de liquide physiologique, il s’agit ici d’un échantillon contenant des lignées cellulaires cancéreuses provenant d’un cancer du sein. Dans cette première étape, on réalise une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) de l’échantillon pour déterminer un spectre en concentration 2 des métabolites compris dans l’échantillon et un spectre avec une mesure d’au moins un paramètre dynamique des métabolites. Le paramètre dynamique est ici choisi parmi la liste suivante : coefficient de diffusion D, premier temps de relaxation longitudinale T1, second temps de relaxation transversale T2, troisième temps de relaxation longitudinale dans le repère tournant T1rho. On désignera ces spectres obtenus par spectroscopie de l’échantillon par l’expression « spectres échantillons ».It was represented in the result of a first step of a method of metabolomic analysis of a biological sample according to the invention. This biological sample is for example a sample of physiological fluid, here it is a sample containing cancerous cell lines originating from a breast cancer. In this first step, a nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy of the sample is carried out to determine a concentration spectrum 2 of the metabolites included in the sample and a spectrum with a measurement of at least one dynamic parameter of the metabolites. The dynamic parameter is here chosen from the following list: diffusion coefficient D, first longitudinal relaxation time T 1 , second transverse relaxation time T 2 , third longitudinal relaxation time in the rotating frame T 1rho . These spectra obtained by spectroscopy of the sample will be referred to as "sample spectra".

Alternativement, on réalise également de telles spectroscopies avec des échantillons biologiques de référence, ou bien on importe d’une base de données préexistante un ou plusieurs spectres de référence. Dans les deux cas, on appellera dans ce qui suit « spectre de référence » tout spectre effectivement obtenu par spectroscopie d’un échantillon de référence ou bien importé de la base de données.Alternatively, such spectroscopies are also performed with reference biological samples, or one or more reference spectra are imported from a pre-existing database. In both cases, in the following, any spectrum actually obtained by spectroscopy of a reference sample or imported from the database will be called a "reference spectrum".

La illustre le spectre en concentration 2 obtenu par la mise en œuvre d’une telle spectroscopie, dont la représentation graphique présente le déplacement chimique δ en abscisse et l’amplitude A du signal en ordonnée. De manière connue en soi, la présence d’un pic à une certaine valeur de déplacement chimique est attribuée à la présence d’un métabolite déterminé en concentration proportionnelle à l’amplitude du signal. De la même manière, pour un spectre en paramètre dynamique choisi parmi la liste précitée, la présence d’un pic à une certaine valeur de déplacement chimique est attribuée à la présence d’un métabolite déterminé pour lequel la valeur du paramètre dynamique est mesurée avec les techniques disponibles dans la bibliothèque des séquences d’impulsions des spectromètres RMN.There illustrates the concentration spectrum 2 obtained by implementing such spectroscopy, the graphical representation of which shows the chemical shift δ on the abscissa and the amplitude A of the signal on the ordinate. In a manner known per se, the presence of a peak at a certain chemical shift value is attributed to the presence of a metabolite determined in concentration proportional to the amplitude of the signal. In the same way, for a spectrum in dynamic parameter chosen from the aforementioned list, the presence of a peak at a certain chemical shift value is attributed to the presence of a metabolite determined for which the value of the dynamic parameter is measured with the techniques available in the library of pulse sequences of NMR spectrometers.

Après la mise en œuvre de cette première étape, on dispose d’un spectre échantillon en concentration, d’un ou plusieurs spectres échantillons en paramètre dynamique. On dispose également depspectres de référence en concentration et demxpspectres de référence en paramètre dynamique,pétant un entier naturel non nul etmcorrespondant au nombre de paramètres dynamiques de la liste retenus,métant compris entre 1 et 4 dans le cas présent. On procède alors à une deuxième étape du procédé d’analyse métabolomique lors de laquelle on discrétise chacun des spectres. Comme cela est illustré sur la , la discrétisation consiste à séparer l’axe des abscisses en un nombre finind’intervalles 4 permettant de couvrir l’intégralité du spectre. On attribue à chacun de ces intervalles 4 une valeur centrale de déplacement chimique et une valeur du signal obtenue par intégration de la courbe sur l’intervalle. Il en est de même pour les paramètres dynamiques où on attribue à chaque intervalle au moins une valeur d’un paramètre dynamique. Cette discrétisation permet de faciliter le traitement de données des spectres.After implementing this first step, we have a sample spectrum in concentration, one or more sample spectra in dynamic parameter. We also have p reference spectra in concentration and m x p reference spectra in dynamic parameter, p being a non-zero natural integer and m corresponding to the number of dynamic parameters from the list retained, m being between 1 and 4 in the present case. We then proceed to a second step of the metabolomic analysis process during which we discretize each of the spectra. As illustrated in , discretization consists of separating the abscissa axis into a finite number n of intervals 4 allowing the entire spectrum to be covered. Each of these intervals 4 is assigned a central chemical shift value and a signal value obtained by integrating the curve over the interval. The same applies to dynamic parameters where each interval is assigned at least one value of a dynamic parameter. This discretization facilitates the processing of spectra data.

On a représenté en le résultat d’une deuxième étape du procédé d’analyse métabolomique. Dans cette deuxième étape, on construit une matrice 6 de concentration dans laquelle chaque ligne correspond à un des spectres notés S1, S2, …etc., le spectre échantillon en concentration ou l’un des spectres de référence en concentration, et chaque colonne correspond à un des intervalles 4 construits lors de la discrétisation des spectres. Chaque intersection ligne/colonne est rempli avec la valeur de l’intégrale de l’intensité du signal du spectre sur l’intervalle en question, transformé de manière connue en soi en la valeur de la concentration. Par construction, la matrice 6 en concentration comprendncolonnes etp+1 lignes.It was represented in the result of a second step of the metabolomic analysis process. In this second step, a concentration matrix 6 is constructed in which each row corresponds to one of the spectra denoted S1, S2, …etc., the sample spectrum in concentration or one of the reference spectra in concentration, and each column corresponds to one of the intervals 4 constructed during the discretization of the spectra. Each row/column intersection is filled with the value of the integral of the signal intensity of the spectrum over the interval in question, transformed in a manner known per se into the concentration value. By construction, the concentration matrix 6 comprises n columns and p +1 rows.

De la même manière, on construitmmatrices 6 de paramètre dynamique. Pour chaque paramètre dynamique retenu, la matrice de paramètre dynamique est telle que chaque ligne correspond à un des spectres, le spectre échantillon en paramètre dynamique ou l’un des spectres de référence en paramètre dynamique, et chaque colonne correspond à un des intervalles 4 construits lors de la discrétisation des spectres. Chaque intersection ligne/colonne est rempli avec la valeur du paramètre dynamique. Par construction, on obtientmmatrices 6 en paramètre dynamique, chacune d’entre elles comprenantncolonnes etp+1 lignes.Similarly, we construct m matrices 6 of dynamic parameter. For each dynamic parameter retained, the dynamic parameter matrix is such that each row corresponds to one of the spectra, the sample spectrum in dynamic parameter or one of the reference spectra in dynamic parameter, and each column corresponds to one of the intervals 4 constructed during the discretization of the spectra. Each row/column intersection is filled with the value of the dynamic parameter. By construction, we obtain m matrices 6 in dynamic parameter, each of them comprising n columns and p +1 rows.

On a représenté en le résultat d’une troisième étape du procédé d’analyse métabolomique. Dans cette troisième étape, on réalise une comparaison par analyse en composantes principales entre les données des matrices 6 correspondant aux spectres échantillons et les données des matrices 6 correspondant aux spectres de référence. La est une représentation graphique d’une opération communément désignée par l’expression anglo-saxonne «score plotting» et largement connue dans le domaine de l’analyse statistique, de sorte qu’elle ne sera pas décrite davantage dans ce qui suit. A l’aide de cette comparaison, il est possible de qualifier un état de l’échantillon, notamment dans l’une des applications mentionnées dans le préambule de la présente demande de brevet. D’un point de vue technique, la comparaison dans le cadre de l’invention peut être mise en œuvre de plusieurs façons différentes.It was represented in the result of a third step of the metabolomic analysis process. In this third step, a comparison is made by principal component analysis between the data of the 6 matrices corresponding to the sample spectra and the data of the 6 matrices corresponding to the reference spectra. The is a graphical representation of an operation commonly referred to as " score plotting " and widely known in the field of statistical analysis, so that it will not be described further in the following. Using this comparison, it is possible to qualify a state of the sample, in particular in one of the applications mentioned in the preamble of the present patent application. From a technical point of view, the comparison within the framework of the invention can be implemented in several different ways.

Selon un premier mode de réalisation de l’invention, pendant l’étape de réalisation de la comparaison, les données de concentration et les données de paramètre dynamique sont comparées, en tant que telles, aux données de référence. Il s’agit d’une méthode simple à mettre en œuvre ne nécessitant pas un traitement supplémentaire des matrices.According to a first embodiment of the invention, during the step of performing the comparison, the concentration data and the dynamic parameter data are compared, as such, with the reference data. This is a simple method to implement that does not require additional processing of the matrices.

Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, après l’étape de discrétisation, on assemble la matrice de données de concentration et l’au moins une matrice de données de paramètre dynamique pour obtenir une matrice de données globale. Selon cette méthode, on effectue une seule opération de comparaison, par exemple une seule opération dite de «score plotting», ce qui diminue le temps de traitement lié à la mise en œuvre de l’opération de comparaison.According to a second embodiment of the invention, after the discretization step, the concentration data matrix and the at least one dynamic parameter data matrix are assembled to obtain a global data matrix. According to this method, a single comparison operation is performed, for example a single operation called " score plotting ", which reduces the processing time linked to the implementation of the comparison operation.

Selon un troisième mode de réalisation de l’invention, après l’étape de discrétisation, on pondère la matrice de données de concentration par l’au moins une matrice de données de paramètre dynamique. Cette pondération permet de raffiner les données obtenues. D’un point de vue mathématique, pour réaliser cette pondération, on multiplie ou on divise les valeurs de chaque cellule de la matrice de données de concentration par la ou les valeurs de la ou les matrices de données de paramètre dynamiques contenue(s) dans la même cellule. En d’autres termes, pour tout couple (i ; j) définissant une cellule existante de la matrice de concentration, on multiplie ou on divise la valeur de concentration de la cellule (i ; j) par la ou les valeurs de la cellule (i ; j) de la ou les matrices de données de paramètre dynamique.According to a third embodiment of the invention, after the discretization step, the concentration data matrix is weighted by the at least one dynamic parameter data matrix. This weighting makes it possible to refine the data obtained. From a mathematical point of view, to carry out this weighting, the values of each cell of the concentration data matrix are multiplied or divided by the value(s) of the dynamic parameter data matrix(es) contained in the same cell. In other words, for any pair (i; j) defining an existing cell of the concentration matrix, the concentration value of the cell (i; j) is multiplied or divided by the value(s) of the cell (i; j) of the dynamic parameter data matrix(es).

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier.The invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will become apparent to those skilled in the art.

On peut prévoir que plusieurs échantillons fassent l’objet d’une spectroscopie RMN. Si on noteqle nombre d’échantillons testés, alors les matrices comprennentp+qlignes.It is expected that several samples will be subjected to NMR spectroscopy. If q is the number of samples tested, then the matrices include p + q rows.

L’invention est applicable à l’analyse d’échantillons autres que des échantillons biologiques. On peut notamment citer des échantillons alimentaires, par exemple du miel ou des produits animaliers en sortie d’abattoir, et des échantillons relevant de la science des matériaux pour réaliser du contrôle de qualité.The invention is applicable to the analysis of samples other than biological samples. Examples include food samples, for example honey or animal products leaving the slaughterhouse, and samples relating to materials science for carrying out quality control.

Liste de référencesList of references

2 : spectre en concentration
4 : intervalle
6 : matrice
8 : analyse en composant principal2: concentration spectrum
4: interval
6: matrix
8: Principal component analysis

Claims (9)

Procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique, caractérisé en ce qu’on met en œuvre les étapes suivantes :
- on réalise une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) de l’échantillon pour déterminer un spectre en concentration (2) des métabolites compris dans l’échantillon et un spectre avec une mesure d’au moins un paramètre dynamique des métabolites,
- on discrétise les spectres pour obtenir une matrice (6) de données de concentration et au moins une matrice (6) de données de paramètre dynamique, et
- on réalise une comparaison, par une analyse statistique multivariée, entre les données des matrices et des données de référence.Method for metabolomic analysis of a biological sample, characterized in that the following steps are implemented:
- nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy of the sample is carried out to determine a concentration spectrum (2) of the metabolites included in the sample and a spectrum with a measurement of at least one dynamic parameter of the metabolites,
- the spectra are discretized to obtain a matrix (6) of concentration data and at least one matrix (6) of dynamic parameter data, and
- a comparison is made, by multivariate statistical analysis, between the data from the matrices and the reference data. Procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique selon la revendication précédente, dans lequel la comparaison est réalisée au moyen d’une analyse en composantes principales (8) ou supervisée.Method for metabolomic analysis of a biological sample according to the preceding claim, in which the comparison is carried out by means of a principal component analysis (8) or supervised. Procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on réalise une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) de l’échantillon pour déterminer un spectre d’au moins un des paramètres dynamiques des métabolites parmi la liste suivante : coefficient de diffusion (D), premier temps de relaxation longitudinale (T1), second temps de relaxation transversale (T2), troisième temps de relaxation longitudinale dans le repère tournant (T1rho).Method for metabolomic analysis of a biological sample according to any one of the preceding claims, in which nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy of the sample is carried out to determine a spectrum of at least one of the dynamic parameters of the metabolites from the following list: diffusion coefficient (D), first longitudinal relaxation time (T 1 ), second transverse relaxation time (T 2 ), third longitudinal relaxation time in the rotating frame (T 1rho ). Procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique selon la revendication précédente, dans lequel on réalise une spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) de l’échantillon pour mesurer plusieurs paramètres dynamiques de la liste, voire tous les paramètres de la liste.Method for metabolomic analysis of a biological sample according to the preceding claim, in which nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy of the sample is carried out to measure several dynamic parameters from the list, or even all the parameters from the list. Procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel pendant l’étape de réalisation de la comparaison, les données de concentration et les données de paramètre dynamique sont comparées, en tant que telles, aux données de référence.A method of metabolomic analysis of a biological sample according to any one of claims 2 to 4, wherein during the step of performing the comparison, the concentration data and the dynamic parameter data are compared, as such, to the reference data. Procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel après l’étape de discrétisation, on assemble la matrice (6) de données de concentration et l’au moins une matrice (6) de données de paramètre dynamique pour obtenir une matrice de données globale.Method for metabolomic analysis of a biological sample according to any one of claims 1 to 4, in which after the discretization step, the concentration data matrix (6) and the at least one dynamic parameter data matrix (6) are assembled to obtain a global data matrix. Procédé d’analyse métabolomique d’un échantillon biologique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel après l’étape de discrétisation, on pondère la matrice (6) de données de concentration par l’au moins une matrice (6) de données de paramètre dynamique.Method for metabolomic analysis of a biological sample according to any one of claims 1 to 4, in which after the discretization step, the concentration data matrix (6) is weighted by the at least one dynamic parameter data matrix (6). Support d’enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.A computer-readable recording medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out a method according to any one of claims 1 to 7. Programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.A computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to implement a method according to any one of claims 1 to 7.
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