Les fibres pourraient être la clé des collations bonnes pour les bactéries intestinales

Pois dans une cosse verte sur fond bleu

Les chercheurs ont identifié des ingrédients pour des prototypes de grignotines formulés pour modifier délibérément le microbiome intestinal d'une manière pouvant être liée à la santé.

En traduisant les résultats de modèles animaux, les scientifiques ont montré dans deux études humaines pilotes sur des participants en surpoids que les collations contenant des combinaisons de types de fibres spécifiquement sélectionnés affectent les éléments du microbiome impliqués dans le métabolisme des composants des fibres.

Ce changement dans le microbiome était lié à des changements dans les groupes de protéines sanguines qui sont des biomarqueurs et des régulateurs de nombreuses facettes de la physiologie et du métabolisme. Ces protéines sanguines se sont modifiées de manière à améliorer la santé à long terme.

"La mauvaise nutrition est un problème urgent et complexe dans le monde entier qui est motivé par de nombreux facteurs, y compris une surabondance d'aliments riches en graisses et pauvres en fibres dans les régimes occidentaux typiques", explique l'auteur principal de l'étude, Jeffrey I. Gordon, professeur et directeur du Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology à la Washington University School of Medicine.

« Comme les collations font partie intégrante des régimes alimentaires occidentaux, nous travaillons pour aider à développer une nouvelle génération de formulations de collations que les gens aimeront manger et qui soutiendront un microbiome intestinal sain qui affecte de nombreux aspects du bien-être. »

L'intestin humain abrite un microbiome composé de dizaines de milliards de microbes contenant des millions de gènes différents qui remplissent des fonctions qui ne sont pas assurées par les quelque 20,000 XNUMX gènes codant pour les protéines du génome humain. Selon les chercheurs, la valeur nutritionnelle des aliments est déterminée en partie par les produits du métabolisme unique des aliments par le microbiome intestinal.

Gordon et ses collègues se concentrent sur la caractérisation des composants alimentaires qui interagissent avec quels composants du microbiome intestinal et comment cette interaction façonne différentes caractéristiques de la biologie humaine. L'objectif est d'annoncer une nouvelle ère de la science nutritionnelle qui produit des aliments abordables et plus nutritifs à partir de sources durables qui peuvent être utilisés pour traiter ou prévenir diverses formes de malnutrition, qu'il s'agisse de dénutrition ou d'obésité chez les enfants ou les adultes.

Les régimes riches en graisses et pauvres en fibres consommés aux États-Unis et dans d'autres pays occidentaux ne parviennent pas à soutenir un microbiome intestinal diversifié et sain. De plus, les régimes avec riche en fibres sont associés à des risques plus faibles de maladies chroniques telles que les maladies cardiovasculaires, le diabète de type 2 et l'obésité. Cependant, les fibres alimentaires sont composées de mélanges complexes et divers de biomolécules, dont beaucoup le corps humain ne peut pas se décomposer lui-même. La nature de ces mélanges varie en fonction de la source des fibres et de la façon dont elles sont traitées lorsqu'elles sont incorporées dans les aliments.

Les travaux antérieurs de l'équipe de Gordon ont identifié des fibres végétales spécifiques qui étaient abordables et disponibles en grande quantité à partir de sources durables, telles que les pelures, les écorces et les enveloppes qui seraient autrement jetées, et qui ont augmenté les performances de certains microbes intestinaux bénéfiques qui sont sous-représentés dans de nombreux adultes obèses consommant des régimes occidentaux.

Dans ce nouveau rapport, les chercheurs ont analysé les données de sujets recrutés dans deux études qui étaient en surpoids ou obèses et qui ont reçu des repas imitant un régime occidental typique. Ces régimes ont été complétés par l'un des trois contenant des fibres prototypes de grignotines. L'un ne contenait que des fibres récupérées des pois. Un autre contenait une combinaison de fibres de pois et d'inuline (une fibre présente dans un certain nombre de fruits et légumes, notamment le blé, les oignons, les bananes, les asperges, les artichauts et la racine de chicorée). Une troisième collation contenait des fibres de pois et de l'inuline ainsi que des fibres de pulpe d'orange et de son d'orge. Les snacks ont été développés en collaboration avec Mondelēz International, une entreprise mondiale de snacks.


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Dans la première étude, les participants ont consommé les repas riches en graisses et pauvres en fibres pendant 10 jours, avant d'ajouter une collation contenant des fibres de pois à leur alimentation pendant deux semaines, suivies de deux semaines au cours desquelles les participants ont continué à manger les aliments riches en graisses. , régime pauvre en fibres sans collation en fibres. Dans la deuxième étude, une conception similaire a été utilisée, mais la supplémentation consistait en une collation contenant à la fois des fibres de pois et de l'inuline, et après une période de sevrage, la collation contenant quatre composants de fibres : pois, inuline, orange et son d'orge.

Les chercheurs ont analysé les microbiomes intestinaux des patients au cours des différentes phases de l'étude ainsi que les niveaux de plus de 1,300 XNUMX protéines dans leur sang. Gordon et ses collègues ont découvert que bon nombre des composants du microbiome qui ont répondu et traité les différents prototypes de fibres de collation chez les participants à l'essai étaient les mêmes que ceux qui ont répondu aux mêmes fibres dans leurs expériences précédentes utilisant des souris gnotobiotiques colonisées par des microbes intestinaux humains . Les souris gnotobiotiques naissent et sont élevées dans des conditions stériles, de sorte que la nature des microbes intestinaux peut être strictement contrôlée pour des études scientifiques.

En outre, ils ont découvert que, par rapport aux collations à une ou deux fibres, la collation avec la combinaison de quatre fibres différentes avait un effet plus large sur les gènes du microbiome codant la machinerie métabolique nécessaire pour extraire les nutriments des fibres. Ces résultats ont validé l'utilisation de leurs modèles précliniques comme moyen d'accélérer le criblage et la sélection de fibres à incorporer dans des prototypes alimentaires.

Les chercheurs ont développé des approches d'exploration de données qui leur ont permis d'identifier des changements statistiquement significatifs dans des groupes spécifiques de gènes du microbiome et de les associer à des changements dans les niveaux de groupes de protéines sanguines impliqués dans une gamme remarquablement large de processus physiologiques, allant du métabolisme énergétique, y compris le métabolisme du glucose - aux réponses immunitaires, à la coagulation sanguine et à la fonction des vaisseaux sanguins, ainsi qu'à la biologie des os et des cellules nerveuses.

«Nous avons été encouragés de voir l'impact de ces collations en fibres sur le microbiome intestinal et la physiologie humaine, même dans ces études relativement courtes», explique le premier auteur Omar Delannoy-Bruno, membre de l'équipe interdisciplinaire qui a mené ce travail.

«Ces études pilotes n'ont pas été conçues pour tester si les collations à base de fibres pouvaient produire des modifications significatives à long terme du poids corporel ou des biomarqueurs couramment mesurés de la santé cardiométabolique. Par conséquent, les avantages de ces interventions devront être étudiés dans des essais cliniques plus vastes et plus longs », explique le co-auteur Michael J. Barratt, professeur agrégé de pathologie et d'immunologie et directeur exécutif du Center for Gut Microbiome and Nutrition Research à l'Université de Washington. « De plus, ces petites études ont été menées dans des conditions d'alimentation strictement contrôlées. Une prochaine étape importante sera d'étudier les effets des collations en fibres chez les participants qui sont libres de manger comme ils le feraient normalement.

Gordon ajoute : « Avec une meilleure compréhension de l'impact des différents types de les fibres sur les composants du microbiome, nous espérons pouvoir offrir une collation que les gens voudront manger tout en contribuant à une alimentation plus saine, en particulier pour ceux qui pourraient autrement avoir un accès limité aux aliments nutritifs.

L'étude apparaît dans le journal Nature.

Le financement des travaux est venu des National Institutes of Health (NIH) et de Mondelēz International.

Gordon est le récipiendaire d'un prix de leader d'opinion décerné par Agilent Technologies. Il est également co-fondateur de Matatu Inc., une entreprise qui caractérise le rôle des interactions alimentation-microbiote en santé animale. D'autres auteurs déclarent être co-fondateurs de Phenobiome Inc., une société qui poursuit le développement d'outils informatiques pour le profilage phénotypique prédictif des communautés microbiennes, ainsi que d'Evolve Biosystems, interVenn Bio et BCD Bioscience - des sociétés impliquées dans la caractérisation des glycanes et le développement applications des glucides pour la santé humaine. Trois coauteurs sont des employés de Mondelēz International.

Une demande de brevet relative aux formulations de collations à base de fibres décrites dans ce rapport a été déposée et publiée.

La source: Université de Washington à St. Louis

A propos de l'auteur

Julia Evangelou Strait-WUSTL

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Cet article a été initialement publié sur Futurity

 

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