Animation présentant le cheminement des peptides et de leurs fragments dans un spectromètre de masse au cours d’une analyse protéomique (https://youtu.be/K1VSYjuw6os)

La protéomique a d’abord été basée sur la séparation des protéines par électrophorèse bidimensionnelle. Les progrès techniques de la spectrométrie de masse à partir des années 1990 font qu’il est aujourd’hui possible de se passer de toute étape de séparation des protéines pour en identifier des milliers dans un échantillon et pour en quantifier une grande proportion, par des méthodes dites « bottom-up ». Les analyses bottom-up sont basées sur l’étude des peptides obtenus par digestion des protéines présentes dans l’échantillon à l’aide d’une endoprotéase, généralement la trypsine. Le spectromètre de masse permet ensuite de mesurer la masse des peptides, de les fragmenter et enfin de les identifier grâce aux spectres de fragmentation. La quantification peut se baser sur l’intensité du signal mesuré par le spectromètre sur le peptide lui-même ou sur ses produits de fragmentation. Elle peut être aidée par un marquage isotopique, mais il est possible de quantifier en « label-free ».

La plateforme PAPPSO (http://pappso.inra.fr) réalise des analyses de protéomique dans le cadre de prestations et de collaborations. Elle est actuellement équipée de quatre spectromètres de masse adaptés à différents types de questions et à différents niveaux de complexité du mélange protéique : un LTQ, un LTQ-Orbitrap, un Q-Exactive plus et un Orbitrap Fusion Lumos.

Elle regroupe neuf agents permanents répartis sur deux plateaux techniques : l’un spécialisé dans la biologie végétale est adossé à l’UMR Génétique Quantitative et Evolution – Le Moulon (Gif-sur-Yvette) et l’autre, spécialisé dans les procaryotes est adossé à l’UMR Micalis (Jouy-en-Josas). Ces spécialisations ne nous empêchent pas d’aller explorer d’autres mondes. Par exemple nous avons étudié les protéines d’anches de clarinette, de cartilage de cheval, sans compter les fientes de pigeon... Ceci étant dit, la plateforme a développé une expertise dans la réalisation d’expériences à grands effectifs (plusieurs centaines d’échantillons) ainsi que dans la peptidomique et la metaprotéomique. Par exemple à l’heure actuelle une expérience de génétique d’association sur le protéome de maïs porte sur plus de mille échantillons, et une analyse de métaprotéomique du microbiote intestinal porte sur plusieurs centaines d’échantillons.

Parallèlement aux développements en spectrométrie de masse, la plateforme développe des outils d’analyse protéomique adaptés aux grands effectifs et aux échantillons de grande complexité. Ils permettent de maîtriser l'ensemble de la chaîne de traitement depuis l'identification des peptides jusqu'à la quantification des protéines et à l'analyse statistique de leur variation. La plateforme s’est aussi dotée d’une infrastructure informatique qui lui permet de gérer ces données de très grande taille.

L'analyse protéomique d'un grand nombre d'échantillons révèle la réponse différentielle des génotypes aux variations environnementales et, combinée à un génotypage à haute densité, permet d'identifier des loci contrôlant les quantités de protéines.

PAPPSO diffuse les outils qu'elle développe en open source, organise des formations et accompagne les utilisateurs dans l'exploitation de leurs résultats, en particulier jusqu'à leur analyse bioinformatique et statistique.

La plateforme est labellisée IBiSA depuis 2009. Elle est également labellisée par la CNOC en tant que Plateforme Stratégique INRA (2009-2013) puis Plateforme Nationale Stratégique (2013-2018).

Principaux outils bioinformatiques développés par PAPPSO :

- X!TandemPipeline (Langella et al., 2017) pour l'identification et l'inférence des protéines,

- MassChroQ (Valot et al., 2011) pour la quantification des peptides,

- la base de données ProticDB (Langella et al., 2013),

- le paquet R MCQ pour l'analyse statistique des données de spectrométrie de masse.