La protéomique a pris son essor par l'utilisation conjuguée d'un système astucieux de séparation des protéines par gel bidimensionnel couplé à l'identification des protéines par leur empreinte peptidique à l'aide d'un spectromètre de masse de type MALDI-TOF. La « protéomique 2.0 » correspond également à une conjonction de deux nouveautés : i) l'approche « escopette » (shotgun) où toutes les protéines présentes dans un échantillon sont protéolysées en peptides et, ii) leur identification par une nouvelle gamme de spectromètres de masse dite en tandem permettant de séquencer les peptides. Désormais, le tromblon est remplacé par une mitrailleuse lourde. Une nouveau type d'analyseur de masse, l'orbitrap à ultra-haut-champ, ouvre des perspectives incroyables en termes de précision et rapidité d'identification des peptides. A tel point, qu'il est désormais possible de parler de l'ère du « protéome global » : l'identification et la quantification de toutes les protéines d'un organisme microbien en une simple analyse d'une heure ou deux ! Incroyable, non ?
Cette nouvelle génération « protéomique 3.0 » peut s'orienter vers des analyses de cohortes d'échantillons importantes, des cinétiques détaillées pour étudier la dynamique d'un système biologique, et repousser les limites technologiques en essayant de caractériser des mélanges très complexes. Typiquement des microbiotes comportant des centaines ou milliers de microorganismes, ou des écosystèmes plus complexes, peuvent être sondés vis-à-vis de nombreux paramètres différents. Le point clé de ces recherches à la frontière du possible est l'innovation en termes de traitement des données. Interpréter l'ensemble des signaux est une vraie gageure au vu de la grande biodiversité moléculaire. Déconvoluer en terme quantitatif ces signaux plus ou moins mélangés en est une autre ! « Quæ sunt Cæsaris, Cæsari ! », une expression que les experts en méta-omiques se doivent de méditer.
Les différentes facettes de la « protéomique nouvelle génération ».
L'interprétation des données de spectrométrie de masse s'appuie sur des bases de données dérivées de la génomique ou transcriptomique, et qui peuvent être améliorées par protéogénomique. Outre la dynamique des protéines, leur localisation, modification, réseau d'interaction, et structure peuvent être sondés, pour un organisme donné, et désormais pour des mélanges d'organismes.