Le métabolisme est l'ensemble des réactions biochimiques qui ont lieu dans les cellules des organismes vivants et qui permettent à l'organisme d'assurer l'ensemble des processus vitaux, de se développer et s'adapter en réponse à son environnement en utilisant les ressources apportées notamment par l'alimentation [1].

Un réseau métabolique correspond à l'ensemble des réactions biochimiques, qui sont liées par les métabolites qu'elles produisent et qu'elles consomment. De plus, à chaque réaction peut être associée l'ensemble des gènes qui codent la ou les enzymes la catalysant. Ces réseaux sont particulièrement utiles pour la mise en contexte de résultats d'analyses biologiques [2] (comme par exemple une liste de métabolites significatifs obtenue après une analyse métabolomique). Cela permet de voir les réactions et les métabolites dans leur globalité et d'étudier les répercussions de leurs variations sur l'ensemble du réseau ainsi que sur les voies métaboliques qui le constituent.

MetExplore [3] est un site web dédié à l'exploration des réseaux métaboliques, incluant notamment la mise en contexte de données omiques et la visualisation des réseaux sous forme de graphes.

Workflow d'utilisation de MetExplore

Afin d'illustrer le bénéfice de l'utilisation de MetExplore, nous présentons un exemple d'utilisation concret pour faciliter l'interprétation de résultats biologiques sur la base d'un workflow allant du mapping de données à la visualisation.

La première étape consiste à choisir sur quel réseau métabolique travailler. Plusieurs banques de données (KEGG, BioCyc, ...) fournissent les réseaux d'organismes de références. Ces réseaux peuvent également être disponibles dans les publications associées à leur reconstruction.

MetExplore propose les réseaux métaboliques des organismes les plus communément utilisés (par exemple Homo sapiens, E coli, ...). Mais il est également possible d'importer son propre réseau, sous forme de fichier SBML (System Biology Markup Language [4]).

Il est possible de projeter des données expérimentales sur le réseau métabolique sélectionné. Ces données peuvent être une liste de métabolites, de réactions ou de gènes d'intérêt. Grâce aux liens qui existent entre voies métaboliques, métabolites, réactions et gènes, MetExplore propose un système de filtres qui permet de relier cette liste avec le reste du réseau. Par exemple, à partir d'une liste de métabolites d'intérêt, il est très facile d'obtenir la liste des voies métaboliques, des réactions et des gènes associés.

Les voies métaboliques les plus impactées peuvent être identifiées en considérant le nombre d'éléments mappés dans ces voies, par exemple par des analyses statistiques d'enrichissement [5]. Grâce au système de tableaux interactifs et de filtres proposés par MetExplore, il est possible de sélectionner ces voies métaboliques et de sélectionner un sous réseau composé uniquement des métabolites et réactions impliquées dans ces voies.

Enfin, MetExplore propose une visualisation avancée du réseau sous forme de graphe biparti composé de deux types de nœuds : les réactions et les métabolites reliés entre eux par les relations de consommation ou de production. Cette représentation permet de visualiser les interactions possibles entre les voies métaboliques. Il est ensuite possible d'appliquer un style particulier aux nœuds qui correspondent à la liste d'intérêt pour les mettre en évidence (Fig. 1). Il est possible d'affiner manuellement l'organisation et le style du dessin et de le partager avec d'autres collaborateurs. Le dessin final sera d'une aide précieuse pour une interprétation métabolique et fonctionnelle des données obtenues.