ERA-HDHL cofunded call “Biomarkers for Nutrition and Health”_ 2018-2020

Objectif : Evaluer et différencier les profils de fermentation entre sujets en analysant simultanément la cinétique de production de métabolites intestinaux marqués au ¹³C (isotope stable du carbone) à partir de son de blé marqué au ¹³C dans trois matrices biologiques (gaz expirés, plasma et selles).

Procédure : Six femmes d’une trentaine d’années, avec un statut pondéral normal et une consommation quotidienne de fibres au-dessus de la moyenne mais en-dessous des recommandations nutritionnelles nationales, ont consommé huit biscuits au son de blé enrichi en ¹³C. Des échantillons de plasma et de selles ont été collectés jusqu’à 72h post-ingestion afin de mesurer les concentrations en Acides gras à Chaîne Courte (AGCC) et ¹³C-AGCC par chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse isotopique. Les profils d’excrétion des gaz H₂ et CH₄ expirés liés à la fermentation ont également été mesurés.

Résultats : Nous avons distingué deux types de profils d’excrétion du CH₄ gazeux: les fortes productrices de CH₄ gazeux dont la production était plus importante et prolongée sur la durée et les faibles productrices. La proportion de ¹³C-butyrate dans le plasma et les selles tendait à être plus élevée chez les faibles vs les fortes productrices de CH₄ et inversement pour le ¹³C-acétate. Les AGCC ramifiés dans le plasma ont révélé une cinétique d’apparition différente de celle des AGCC linéaires.

Conclusion : Cette étude pilote a permis d’envisager de nouvelles procédures pour le développement de biomarqueurs révélant les interactions entre les fibres alimentaires et le microbiote intestinal. Le marquage isotopique permet une caractérisation spécifique in vivo de l’impact de la consommation de fibres alimentaires sur la production de métabolites par le microbiote.

Valorisation :

Article scientifique : Meiller, L., Sauvinet, V., Breyton, AE. et al. Metabolic signature of 13C-labeled wheat bran consumption related to gut fermentation in humans: a pilot study. Eur J Nutr 62, 2633–2648 (2023). doi : 10.1007/s00394-023-03161-5

Congrès : présentation lors des journées francophones de la nutrition en 2019 (communication orale) et 2020 (communication affichée)

Financement Suisse, 2020-2021

Objectif : Les hypoglycémies sont une des complications connue et courante suite à une chirurgie bariatrique notamment après un pontage gastrique Roux-en-Y. L’objectif du projet était d’observer et de comparer les cinétiques postprandiales d’hormones de contre-régulation et le flux de glucose chez des patients ayant cette complication post chirurgicale (pontage gastrique Roux-en-Y vs. Gastrectomie en manchon), sans cette complication et n’ayant pas eu de chirurgie bariatrique.

Procédure : Un test d’hypoglycémie postprandiale induite par l’insuline, nommé aussi clamp, a été réalisé chez 32 adultes, 8 dans chacun des 4 groupes (patients avec et sans complication après un pontage gastrique Roux-en-T, une gastrectomie en manchon et sans chirurgie bariatrique). Le flux de glucose a été évalué pendant toute la période postprandiale en utilisant des traceurs. Le critère principal était l’air sous la courbe incrémentale du glucagon. Les catécholamines, cortisol, hormones de croissance, polypeptides pancréatiques, et la production de glucose endogène ont été également mesurés pendant la période d’hypoglycémie.

Résultats : Le taux d’apparition du glucose après administration orale, ainsi que les taux d’apparition et de disparition du glucose total, étaient plus élevés dans les deux groupes de pontage gastrique Roux-en-Y par rapport au groupe témoin non chirurgical au cours de la période postprandiale précoce. Pendant l’hypoglycémie, l’exposition au glucagon était significativement plus faible dans tous les groupes chirurgicaux par rapport au groupe témoin non chirurgical. Les taux de polypeptides pancréatiques étaient significativement plus bas chez les patients souffrant d’hypoglycémie post-bariatrique que dans le groupe témoin non chirurgical. Les autres réponses hormonales à l’hypoglycémie et la production endogène de glucose ne différaient pas significativement entre les groupes.

Conclusion : La réponse du glucagon à l’hypoglycémie postprandiale standardisée induite par l’insuline est atténuée après la chirurgie bariatrique par rapport au groupe contrôle (sans chirurgie). Ces résultats confirment l’existence de réactions adaptatives à la chirurgie bariatrique qui peuvent prédisposer à l’hypoglycémie postprandiale. Cependant, d’autres réactions de contre-régulation n’ont pas différé de manière significative entre les patients ayant des hypoglycémies et les individus de contrôle chirurgical. Par conséquent, nous concluons que l’atténuation de la contre-régulation n’est pas une cause fondamentale des hypoglycémies mais peut contribuer à son étiologie.

Valorisation :

Article scientifique : Tripyla, A., Herzig, D., Reverter-Branchat, G. et al. Counter-regulatory responses to postprandial hypoglycaemia in patients with post-bariatric hypoglycaemia vs surgical and non-surgical control individuals. Diabetologia 66, 741–753 (2023). https://doi.org/10.1007/s00125-022-05861-9

Congrès : présentation à l’American Diabetes Association, en 2022 (communication orale).

Promotion : Brior

Objectif : Déterminer l’impact sur la diversité du microbiote et le profil métabolique de l’ingestion pendant deux mois de pain enrichi en un mélange de fibres présélectionnées par rapport à un pain standard chez des personnes à risque métabolique et consommant peu de fibres.

Procédure : Essai clinique randomisé en simple aveugle et en cross over sur 40 adultes (18-70 ans), comprenant 2 mois de consommation de chaque type de pain (150g/j) avec une période de wash-out d’environ un mois. Des mesures d’anthropométrie, de calorimétrie ainsi que la collecte de selles, urines et sang en basal et en postprandial ont été réalisés avant et après la consommation de chaque type de pain.

Résultats : Les deux mois de consommation de pain enrichi en fibres n’ont pas altéré la diversité du microbiote mais ont modifié significativement sa composition. Nous avons également observé suite à l’intervention avec le pain enrichi, une diminution du cholestérol total, du LDL-cholestérol et une amélioration de la sensibilité à l’insuline estimée avec l’index de l’HOMA. Les effets de l’intervention étaient plus importants chez les personnes avec les tours de taille les plus élevés.

Conclusion : La consommation de pain enrichi avec des fibres sélectionnées a modifié la composition et l’abondance du microbiote intestinal et a amélioré certains paramètres métaboliques. Ainsi, nous pouvons faire l’hypothèse que l’augmentation de la quantité et la diversité en fibres pourraient être une piste intéressante pour prévenir les risques cardiométaboliques.

Valorisations :

Article scientifique : Ranaivo H, Thirion F, Béra-Maillet C, Guilly S, Simon C, Sothier M, Van Den Berghe L, Feugier-Favier N, Lambert-Porcheron S, Dussous I, Roger L, Roume H, Galleron N, Pons N, Le Chatelier E, Ehrlich SD, Laville M, Doré J, Nazare JA. Increasing the diversity of dietary fibers in a daily-consumed bread modifies gut microbiota and metabolic profile in subjects at cardiometabolic risk. Gut Microbes. 2022 Jan-Dec;14(1):2044722. doi: 10.1080/19490976.2022.2044722.

Promotion : HCL

Objectifs : Il a été montré chez les rongeurs que différents types de polyphénols alimentaires, composés bioactifs dérivés des plantes, ont des effets métaboliques protecteurs. Ils pourraient également contribuer à améliorer le profil lipidique et ainsi diminuer le risque cardiométabolique chez l’homme. Ainsi, l’objectif du projet était de déterminer si une supplémentation de l’alimentation en polyphénols extraits du raisin pourrait limiter les effets métaboliques délétères d’une surnutrition riche en lipides et en sucrose chez l’homme sain, sur le métabolisme hépatique et des lipoprotéines.

Procédure : Nous avons réalisé une étude d’intervention sur 42 sujets masculins ayant un IMC entre 23 et 27 kg/m², contrôlée randomisée, en groupe parallèles et en double aveugle polyphénols (2g/j) versus placebo sur 39 jours consécutifs au cours d’une surnutrition (+50% des apports énergétiques journaliers pendant 31 jours) par des aliments de type snacks. En début et en fin de protocole, nous avons réalisé un recueil des paramètres anthropométriques, du profil cardio-métabolique, des paramètres inflammatoires, de la composition du microbiote intestinal, de la composition corporelle et du foie (IRM), de la sensibilité à l’insuline (clamps) et du métabolisme lipidique postprandial par la réalisation d’une repas test contenant des triglycérides marqués au ¹³C pour suivre le devenir des lipides ingérés en postprandial.

Résultats : Suite à la période de surnutrition, tous les participants ont augmenté leur masse totale, leur masse grasse, et les lipides dans le foie. La sensibilité à l’insuline n’a pas changé mais les indicateurs de l’homéostasie ( HOMA-IR et HIR) ont augmenté dans les deux groupes.

Conclusion : Ce premier essai clinique d’évaluation des effets d’une supplémentation en extrait de polyphénols de raisin n’a pas démontré d’impact de ces composés pour réduire les altérations du métabolisme induites par la surnutrition des participants durant un mois.

Valorisation :

Article scientifique : Segrestin B, Delage P, Nemeth A, Seyssel K, Disse E, Nazare J-A, Lambert-Porcheron S, Meiller L, Sauvinet V, Chanon S, Simon C, Ratiney H, Beuf O, Pralong F, Naba-al-Huda Y, Boizot A, Gachet M Burton-Pimentel K-J, Vidal H, Meugnier E, Vionnet N et Laville M. Polyphenol Supplementation did not affect insulin sensitivity and fat deposition during one-month overfeeding in randomized placebo-controlled trials in men and in women Front. Nutr. Volume 9 – 2022 | https://doi.org/10.3389/fnut.2022.854255

Congrès : Communication orale aux Journées Francophones de Nutrition (JFN, 2021)

Communication affichée à la Société Francophone du Diabète (SFD en 2022) ; et à International Conference on Polyphenols and Health- Londres (GB) (Prix du meilleur poster, catégorie Clinical trials)

Promotion : HCL

Objectif : Il a été montré chez des souris avec une obésité que la consommation de fibres insolubles, comme la chitine-glucan, améliore certains paramètres cardio-métaboliques associés à l’obésité. En effet, lorsqu’elles sont consommées, ces fibres peuvent servir de substrat aux microbiotes pour la production de métabolites dérivés de l’intestin comme les acides gras à courtes chaines qui eux peuvent jouer un rôle dans l’amélioration des paramètres glycémiques et lipidémiques. Ainsi l’objectif de cette étude était d’investiguer l’impact d’une supplémentation en chitine-glucan sur la composition du microbiote et le profil cardiométabolique.

Procédure : Nous avons mis en place un essai randomisé en double aveugle et en cross-over avec deux séquences de prise de compléments alimentaires (4,5g de chitine-glucan versus 4,5g de placebo) de 3 semaines et d’une période de wash-out de 4 semaines chez 15 volontaires à risque métabolique. Avant et à la fin des deux interventions, les paramètres métaboliques à jeun et postprandiaux à la suite d’un chalenge du FlexMeal (repas riche en sucre et en lipides), les gaz expirés (CH₄ et H₂), la composition du microbiote intestinale, la concentration en acide biliaire, et acides gras à courtes ou longues chaines, zonuline, calprotectine et LBP ont été analysés et comparés.

Résultats : La supplémentation en chitine-glucan chez des sujets à risque métabolique et en comparaison avec le placebo a induit des modifications de la composition du microbiote avec en particulier des changements d’abondance de certaines espèces. Nous avons également montré qu’avec la supplémentation par rapport au placebo, il y a une augmentation de l’expiration de H₂ suite à la prise d’un petit-déjeuner riche en fibre, suggérant que la chitine-glucan induit plus de fermentation en réponse à un régime alimentaire riche en fibres. Ces modifications ont été accompagnées par des améliorations significatives des profils en glucose uniquement chez les gros producteurs de H₂ (selon le test du lactulose) et en lipide postprandiaux (réduction de l’air incrémental de la courbe et du pic de triglycérides suite à un FlexMeal).

Conclusion : Cette étude démontre l’intérêt pour la santé d’une supplémentation de 3 semaines en chitine-glucan chez des sujets à risque métabolique. Aussi, nous notons dans cette étude que le test du lactulose pour définir le type de producteurs de H₂ pourrait prédire de manière non-invasive l’efficacité d’une intervention nutritionnelle avec des fibres.

Valorisation :

Article scientifique : Ranaivo H, Zhang Z, Alligier M, Van Den Berghe L, Sothier M, Lambert-Porcheron S, Feugier N, Cuerq C, Machon C, Neyrinck AM, Seethaler B, Rodriguez J, Roumain M, Muccioli GG, Maquet V, Laville M, Bischoff SC, Walter J, Delzenne NM, Nazare JA. Chitin-glucan supplementation improved postprandial metabolism and altered gut microbiota in subjects at cardiometabolic risk in a randomized trial. Sci Rep. 2022 May 25;12(1):8830. doi: 10.1038/s41598-022-12920-z.

Promotion : Mondelez

Objectifs : Les glucides et plus particulièrement l’amidon jouent un rôle clé dans la régulation de la glycémie car ceux-ci représentent la majeure partie de notre ingéré calorique et qu’ils ont un impact direct sur la glycémie. Il existe plusieurs types d’amidon dont l’amidon lentement digestible qui ralenti la libération de glucose dans le sang et ainsi peut présenter un intérêt pour limiter les variations importantes de glycémie. Cette variabilité glycémique qui représente les fluctuations glycémiques au cours du temps est mesurée par CGMS (Continous Glucose Monitoring System) et a de nombreuse fois été corrélée aux complications cardiovasculaires du diabète. L’objectif de ce projet est donc d’évaluer l’impact d’un régime riche en amidon lentement digestible sur la variabilité et les profils glycémiques, et cardiométaboliques par rapport à un régime pauvre en amidon lentement digestible, chez des personnes ayant un diabète de type 2 traité. Le but est de pouvoir fournir des conseils diététiques et culinaires simples à ces patients afin d’améliorer leur variabilité et leur profil glycémiques.

Avant de proposer un essai clinique de grand ampleur, l’équipe a mis en place une étude pilote dont l’objectif principal était d’évaluer la capacité des systèmes de surveillance continue du glucose (CGMS) à discriminer des différences de profils glycémiques sur la journée selon si les personnes suivent un régime riche en amidon lentement digestible ou au contraire pauvre à court terme chez des patients diabétiques de type 2.

Procédure : Pour réaliser l’étude pilote, un essai clinique randomisé, contrôlé en simple aveugle et en cross-over a été mis en place sur 8 patients ayant un diabète de type 2 et traités. Pendant une semaine, les patients ont dû consommer un régime riche en amidon lentement digestible et pendant une autre semaine un régime pauvre en amidon lentement digestible. L’ordre entre les deux régimes était tiré au sort pour chaque volontaire et les deux périodes étaient séparées d’une période de wash-out de deux semaines. Un CGMS était posé au début de chacune des semaines d’intervention enregistrant la glycémie sur la semaine et permettant ensuite d’obtenir un profil glycémique.

Résultats : lors de l’étude clinique, nous avons observé des modifications favorables et significatives du profil glycémique (réduction de la variabilité glycémique et des excursions postprandiales) grâce aux CGMS et suite à une semaine de régime riche en amidon lentement digestible par rapport à un régime pauvre. D’autres investigations seront néanmoins nécessaires pour confirmer cet effet à plus grande échelle et sur le long terme, et mieux comprendre l’impact de cette intervention sur les biomarqueurs et les comorbidités du diabète de type 2.

Conclusion : Suite aux résultats de l’étude pilote, un essai clinique randomisé, contrôlé en simple aveugle et deux bras en parallèle a été mené sur 51 patients qui ont consommé, selon leur bras un régime riche en amidon lentement digestible ou un régime contrôle pauvre en amidon lentement digestible durant 12 semaine. Des systèmes de surveillance continue du glucose (CGMS) ont été utilisés et ont permis de mesurer de nombreux paramètre de la variabilité glycémique. De plus des journées d’exploration métabolique ont permis de recueillir avant et à la fin du suivi des paramètres métaboliques, cardiovasculaires et inflammatoires à jeun et en post prandial suite à un Flexmeal (repas très riche en sucres et en lipides). Les résultats de l’essai sont en cours d’analyse et devront être prochainement publiés.

Valorisations :

Article scientifique : Breyton A-E, Goux A, Lambert-Porcheron S, Meynier A, Sothier M, VanDen Berghe L, Brack O, Disse E, Laville M, Vinoy S, Nazare J-A. Starch digestibility modulation significantly improves glycemic variability in type2 diabetic subjects : A pilot study. J.numecd. 2021 Jan 4;31 (1). doi: 10.1016/j.numecd.2020.08.010

Breyton A-E, Lambert-Porcheron S, Laville M, Vinoy S, Nazare J-A. CGMS and glycemic variability, relevance in Clinical Research to Evaluate Intervention in T2D, a Literature Review. Frontier in Endocrinology. 2021; 12. doi : 10.3389/fendo.2021.666008

Goux A, Breyton A-E, Meynier A, Lambert-Porcheron S, Sothier M, Van Den Berghe L, et al. Design and Validation of a Diet Rich in Slowly Digestible Starch for Type 2 Diabetic Patients for Significant Improvement in Glycemic Profile. Nutrients 2020;12:2404. https://doi.org/10.3390/nu12082404.

Promotion : HCL

Objectifs : Les interactions fortes entre certains composants de l’alimentation et l’intestin ont été récemment identifiées comme l’un des éléments déterminants de ses effets sur l’inflammation de bas grade et donc un outil d’intervention privilégié pour moduler l’inflammation de bas-grade et les anomalies métaboliques associées.

Le projet SINFONI avait pour objectif principal de proposer une approche novatrice en combinant différents concepts alimentaires bioactifs dans une matrice alimentaire pour moduler l’inflammation chronique et le risque cardiométabolique.

Procédure : Lors de ce projet, une matrice de produit céréalier enrichie en polyphénols (procyanidines de canneberge), fibres, Oméga 3 et amidon lentement digestible a été conçue.

Un essai clinique en chassé-croisé de 2 mois de consommation de PC enrichi versus PC standard (contrôle) a été mis en place chez 30 sujets à risque métabolique incluant à la fin de l’intervention, une semaine de challenge pro-inflammatoire (fructose). Le profil inflammatoire et les marqueurs de risque CM ont été évalués à jeun et lors des tests dynamiques postprandiaux. La composition du microbiote intestinal et du métabolome plasmatique ont également été évalués.

Résultats : Un des premiers résultats du projet est la validation d’une matrice alimentaire contenant les éléments bioactifs choisis au sein d’un produit céréalier avec un impact favorable sur les réponses glycémique et insulinémique. De plus, l’essai clinique a mis en évidence que deux mois de consommation de ce PC enrichi par rapport au PC contrôle ont induit une diminution de l’inflammation : intestinale (calprotectine) sans modifier l’inflammation systémique, une tendance à l’amélioration de l’endotoxémie métabolique postprandiale, une augmentation de l’abondance de 5 espèces bénéfiques du microbiote intestinal et une diminution de la concentration d’acides aminés branchés sériques. Les marqueurs CM sont restés inchangés, à l’exception d’une tendance à la réduction de l’adipo-IR.

Valorisations :

Hornero-Ramirez H, Aubin A, Michalski MC, Vinoy S, Caussy C and Nazare JA (2024) Multifunctional dietary interventions, low-grade inflammation and cardiometabolic profile: a scoping review. Front. Immunol. 15:1304686. doi: 10.3389/fimmu.2024.1304686

Demangeat, A.; Hornero-Ramirez, H.; Meynier, A.; Sanoner, P.; Atkinson, F.S.; Nazare, J.-A.; Vinoy, S. Complementary Nutritional Improvements of Cereal-Based Products to Reduce Postprandial Glycemic Response. Nutrients 2023, 15, 4401. https://doi.org/10.3390/nu15204401