Une percée dans le traitement des big data permet de tracer des produits chimiques dans des mélanges complexes

Les scientifiques ouvrent une nouvelle fenêtre sur le monde de la chimie

21.03.2023 - République tchèque

Une équipe internationale de scientifiques dirigée par Tomáš Pluskal de l'Institut de chimie organique et de biochimie de l'Académie tchèque des sciences (IOCB Prague) a introduit une nouvelle génération de logiciels permettant aux scientifiques d'analyser de grands volumes de données provenant de la spectrométrie de masse, une technique qui sépare les produits chimiques en fonction de leur poids. Le projet open-source MZmine offre une nouvelle fenêtre sur l'espace chimique qui nous entoure et dans lequel nous vivons. Les dernières avancées de MZmine 3 sont maintenant publiées dans un article de Nature Biotechnology.

Chimistes analytiques du monde entier, unissez-vous ! Cette paraphrase pourrait caractériser les efforts conjoints des scientifiques du monde entier qui, en utilisant les méthodes de la spectrométrie de masse, s'efforcent de déchiffrer et d'analyser la composition chimique d'échantillons complexes d'origines diverses, notamment dans le cadre d'études biologiques et cliniques. Chaque échantillon individuel peut contenir des centaines de milliers de composés chimiques différents que les scientifiques doivent tracer, quantifier et identifier pour comprendre leur impact sur la santé humaine ou leur rôle écologique.

Même des études relativement modestes produisent des gigaoctets de données "brutes" à traiter et à interpréter. C'est le traitement, l'analyse et la comparaison d'une multitude de données moléculaires qui constituent certaines des étapes les plus difficiles de l'analyse biochimique aujourd'hui. Il s'agit également d'un goulot d'étranglement majeur qui limite la capacité des scientifiques à élargir leurs connaissances et à faire de nouvelles découvertes passionnantes.

Un développement piloté par la communauté

C'est pourquoi un groupe de scientifiques internationaux a commencé en 2005 à développer le logiciel libre MZmine pour faciliter l'analyse des données de spectrométrie de masse. La communauté qui développe ce logiciel a été mise en place par le scientifique tchèque Tomáš Pluskal, qui coordonne le projet depuis sa création et qui est actuellement chef de groupe à l'IOCB de Prague.

"La plus grande force du projet MZmine est la communauté internationale d'experts qui s'est formée autour du projet. Lors des conférences, les présentations sur MZmine sont toujours bien accueillies", déclare Tomáš Pluskal à propos du projet.

Robin Schmid, de l'IOCB Prague et de l'UC San Diego (CA, États-Unis), l'un des premiers auteurs de l'article, ajoute : "C'est fantastique lorsque nous rencontrons des chercheurs d'autres pays pour la première fois et qu'ils nous disent que MZmine et notre soutien ont sauvé leur thèse de doctorat ou leurs projets. C'est la meilleure appréciation que l'on puisse espérer".

La première version de MZmine a permis aux scientifiques d'automatiser le traitement d'ensembles de données générés par des appareils d'analyse à une échelle sans précédent. La deuxième génération de MZmine, publiée en 2010, a permis de mieux faire connaître le projet et a conduit à la formation d'une communauté mondiale de chercheurs qui utilisent le logiciel et continuent d'étendre ses fonctions grâce à des modules et des applications supplémentaires. La publication présentant la deuxième génération de MZmine a depuis recueilli plus de 2 200 citations dans des articles scientifiques et l'outil lui-même a été utilisé pour traiter des millions de mesures différentes.

Troisième génération

La nouvelle version de MZmine 3 apporte plusieurs améliorations majeures. Alors que la version précédente permettait aux scientifiques d'analyser des centaines d'échantillons en quelques jours, la nouvelle génération permet de traiter des milliers d'échantillons par heure. En plus d'accélérer considérablement le traitement des données, la nouvelle version du logiciel peut également être utilisée, pour la première fois, pour relier différents types de données, en particulier les données résolues en temps et les données d'imagerie.

Cela permet aux chercheurs d'analyser et d'interpréter plus facilement des échantillons biologiques complexes. MZmine est un outil qui permet d'étudier les causes et les mécanismes des maladies, de détecter des biomarqueurs cliniques utiles pour le diagnostic et d'identifier les produits chimiques présents dans l'environnement. Cela inclut des structures chimiques jusqu'alors inconnues, qui pourraient s'avérer précieuses pour la découverte et le développement de nouveaux médicaments destinés à des applications médicales.

La troisième génération de MZmine a été annoncée dans un article préparé, outre Tomáš Pluskal en tant qu'auteur correspondant, par les premiers auteurs Robin Schmid (IOCB Prague et UC San Diego), Steffen Heuckeroth et Ansgar Korf (tous deux de l'université de Münster, Allemagne), rejoints par plus de trois douzaines d'autres contributeurs du monde entier.

"MZmine s'est imposé comme un outil de confiance pour les chercheurs en spectrométrie de masse au cours de la dernière décennie. Son cadre modulaire a favorisé la participation de la communauté au développement du code MZmine, ce qui a conduit à des avancées significatives dans la nouvelle version MZmine 3", déclare Ansgar Korf de l'Université de Münster.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.