Le lait, source de bioactifs pour les aliments santé -exemple des jus fonctionnels- Élise Méric, Charles Lavigne, Simone Lemieux, Sylvie Turgeon et Laurent Bazinet Institut sur la nutrition et les aliments fonctionnels (INAF) Centre de recherche en sciences et technologie du lait (STELA) Université Laval Québec, Canada, G1V 0A6 STELA-FIL 2013 «Innover pour l avenir du secteur laitier» 13-16 mai 2013 Montréal, Canada Email : Laurent.Bazinet@fsaa.ulaval.ca
Introduction Le diabète de type II Contexte socio-économique & solutions Revue de littérature La glycémie Les sources protéiques Problématique et Objectifs Méthodologie, Résultats et Conclusion Étude in-vitro Étude nutritionnelle
INTRODUCTION
Le Diabète de type II Maladie génétique Anomalies physiologiques : insulinorésistance tissulaire, production insuffisante d insuline par le pancréas, et production excessive de glucose par le foie Prédisposition génétique, surplus de poids et manque d'activité physique contribuent à son apparition Complications sévères à long terme : maladies cardiovasculaires, embolies cérébrales, cécité, amputations, insuffisance rénale, décès
Contexte socio-économique Problème majeur et d actualité pour la plupart des pays dits développés Forte croissance de l obésité sur une population de plus en plus jeune 365 millions de personnes diabétiques dans le monde avec doublement du nombre de cas d'ici 2025 : nouvelle épidémie Fardeau économique et social énorme : 2 milliards de dollars par an (Québec)
Solutions? Traitements existants (capables d influencer la réponse glycémique et/ou insulinémique) : Hygiéno-diététique = régime et activité physique Pharmacologiques = usage de médicaments (Anti-Diabétiques Oraux) Ingrédients alimentaires : polysaccharides (Casiraghi et al., 2006), extraits de plantes (Williams et al., 2007), protéines, prometteurs mais stade expérimental uniquement! => Conception d aliments fonctionnels
REVUE DE LITTÉRATURE
La glycémie Définition Quantité de sucres présente dans le sang Fonction de l état nutritionnel (glycémie à jeun, postprandiale), de l âge et de l état physiologique (grossesse en particulier) Comprise entre 0,7 g/l et 1,1 g/l (valeur normale à 0,85g/l) Si trop élevée = hyperglycémie (signe du diabète) Si trop basse = hypoglycémie
La glycémie Régulation Pancréas : régulation hormonale cellules α (hyperglycémiante = glucagon) cellules β (hypoglycémiante = insuline) Insuline : facilite la captation du glucose par les muscles et les tissus périphériques, et diminue la production hépatique de glucose (glycogénolyse inhibée) Régulation du pancréas : hormones incrétines (GLP-1 et GIP) au niveau des entérocytes
La glycémie : système global de régulation Intestin grêle Pancréas Régulation +++ Production d incrétines GIP / GLP1 Glucose sanguin +++ Régulation --- Production d insuline Entérocytes (cellules L et K) Stockage Foie et tissus périphériques (muscles)
Les sources protéiques Effets observés Action sur la satiété (Luhovyy et al., 2007) Effet insulinotrope (Frid et al., 2005 / Claessens et al., 2007) Diminution de la réponse glycémique (Von Post-skagegard et al., 2006) Augmenter la concentration plasmatique des incrétines => diminuer la réponse glycémique (Hall et al., 2003) Mécanisme global encore inconnu à ce jour
Les sources protéiques Impact de la forme, composition, quantité et co-ingestion La forme hydrolysée montre de meilleurs résultats en comparaison à la protéine entière (Calbet et al., 2002 et 2004) Acides aminés à action prouvée : leucine, phénylalanine, tyrosine, (Van Loon et al., 2000) Co-ingestion : association protéines + carbohydrates (Manders et al., 2005 et 2006) et/ou acides aminés (Nuttall et al., 2006) => Potentialisation des effets Action à partir d un minimum théorique de 12g/breuvage = 4% de protéines (P/V)
PROBLÉMATIQUES ET OBJECTIFS
Problématiques et hypothèse Lors de la sélection d un ingrédient protéique, quels sont les paramètres les plus importants à prendre en compte afin d influer le plus efficacement possible in-vivo sur le métabolisme glycémique, et est-il possible de prévoir ces changements in-vitro? Les ingrédients protéiques contenus dans un digestat ou un breuvage à base de fruits influent sur le mécanisme glycémique (in-vitro et/ou invivo) selon la dose, la forme et la source.
Objectifs 1. Étudier in-vitro l effet et l impact de la composition en acides aminés, de la dose, du type et de la source d ingrédients protéiques sur la sécrétion en GLP-1 2. Valider cliniquement (in-vivo chez l humain) l effet de différents ingrédients protéiques inclus dans un breuvage à base de jus de fruits sur les réponses glycémique et insulinémique et la sécrétion en GLP- 1, et analyser l impact de la dose, du type et de la source de ces ingrédients sur ces réponses.
MÉTHODOLOGIE, RÉSULTATS ET DISCUSSION
Objectif 1 Étudier in-vitro l effet et l impact de la composition en acides aminés, de la dose, du type et de la source d ingrédients protéiques sur la sécrétion en GLP-1.
Méthodologie 3 ingrédients et 4 acides aminés + contrôles Digestions enzymatiques avec PEPSINE ET PANCRÉATINE (Ma & Xiong 2009) Entérocytes (Nci-H716) : production d'incrétines (GLP-1) 1 concentration en ingrédient protéique ou acides aminés (2%) 1 temps de contact (2 h) 2 digestions (répétitions) 5 essais sur des cellules différentes par digestion
Sécrétion normalisée de GLP-1 sur cellules Nci-H716 pm / μg * * * * * * * * * * * * Sécrétion de GLP-1 augmentée de manière importante par rapport à la sécrétion «normale» quel que soit l ingrédient protéique (double du contrôle) Sécrétions induites similaires quelque soit la source ou le type de l ingrédient protéique Il y a bien une différence de sécrétion en GLP-1 entre le niveau basal et après un contact avec un ingrédient protéique
Effet de la composition en acides aminés Soya : glycine x2 Lactosérum : leucine x2 IPS IPL HPL * * * * * * * La Leucine et la Glycine permettent d augmenter la sécrétion basale en GLP- 1 contrairement à L Alanine et l Aspartate La composition en acides aminés est bien un facteur important à prendre en compte car il influence l intensité de la sécrétion en GLP-1
Objectif 2 Valider cliniquement (in-vivo chez l humain) l effet de différents ingrédients protéiques inclus dans un breuvage à base de jus de fruits sur les réponses glycémique et insulinémique et la sécrétion en GLP-1, et analyser l impact de la dose, du type et de la source de ces ingrédients sur ces réponses.
Méthodologie 4 Breuvages fortifiés + 1 Contrôle breuvage non fortifié 5 Breuvages à tester Sélection de 25 volontaires : Hommes âgés entre 18 et 55 ans ET en bonne santé Détermination des constantes basales : prises de sang aux temps -15 minutes et au temps 0 Ingestion de 300mL de breuvage au temps 0 post prise de sang ET Détermination des effets induits par les breuvages : prises de sang aux temps 30, 60, 90, 120, 150 et 180 minutes Analyses des quantités d Insuline, de Peptide-C, de Glucose et de GLP-1 pour chacune des 8 prises de sang
Méthodologie Breuvages testés in-vivo : Deux sources = Lactosérum et Soya Deux types pour le Lactosérum = IPL et HPL Choix de deux concentrations afin de vérifier l effet quantitatif pour l ingrédient le plus facilement exploitable en industrie = IPL Au départ, 4 ingrédients protéiques : IPS à 6% / HPL à 6% / IPL à 6% / IPL à 2.6% 3 2 1 0 IPS 3 2 1 0 IPL
Étude nutritionnelle : Sécrétion d insuline in-vivo c bc bc ab HPL 6% IPL 6% IPS 6% IPL 2.6% Matrice a pm temps
Étude nutritionnelle : Glycémie in-vivo a ab b b HPL 6% IPL 6% IPS 6% IPL 2.6% Matrice b mm temps
Le breuvage à 2.6% d IPL ne provoque pas d effet significativement différent par rapport à la matrice seule => il existe donc un effet quantitatif en ce qui concerne les réponses glycémique et insulinémique Il existe un seuil minimal pour avoir un effet significatif L ingrédients à 6% d IPL est significativement plus performant que les ingrédients à 6% d HPL ou d IPS Il existe donc un effet qualitatif : la source et le type d ingrédient utilisés sont également des paramètres influençant les réponses physiologiques in-vivo
Étude nutritionnelle : Sécrétion de GLP-1 in-vivo b b ab b a b a a ab a IPL 6% HPL 6% IPS 6% IPL 2.6% Matrice pm temps
Étude nutritionnelle : Sécrétion de GLP-1 in-vivo Les ingrédients à 6% permettent d obtenir une sécrétion in vivo significativement différente de celle obtenue pour la matrice seule L ingrédient à 2.6% n est pas significativement différent de la matrice Il existe donc un effet quantitatif : La réponse in-vivo en GLP-1 est influencée par la dose ingérée Les réponses obtenues pour les ingrédients protéiques testés sont similaires in-vivo et in-vitro
CONCLUSION
La quantité d ingrédient protéique ingérée a un impact majeur sur les effets physiologiques in-vivo : Il existe un seuil de réponse aux ingrédients protéiques LE MÉTABOLISME GLYCÉMIQUE IN-VIVO EST INFLUENCÉ PAR LA DOSE INGÉRÉE AINSI QUE LA SOURCE ET LE TYPE D INGRÉDIENT PROTÉIQUE UTILISÉ Il existe effectivement une corrélation in-vivo / in-vitro quant aux réponses en GLP-1 obtenues pour l ensemble des ingrédients protéiques LES TESTS IN-VITRO PEUVENT PERMETTRE D IDENTIFIER LES INGRÉDIENTS À BASE DE LACTOSÉRUM OU DE SOYA QUI AURONT UN IMPACT IN-VIVO SUR LA RÉPONSE EN GLP-1
Remerciements L entreprise LASSONDE et le CRSNG Joseph Makhlouf Diane Gagnon, Pascal Dubé et Monica Araya-Farias Bruno Marcotte, Yannève Rolland, Simon Peletier Web Site: http://www.laurentbazinet.fsaa.ulaval.ca
MERCI DE VOTRE ATTENTION
Design expérimental de l étude de la sécrétion de GLP-1 sur les cellules Nci-H716 1. Expérimentation (Chen&Reimer 2009 ; Anini&Brubaker 2003 ; Reimer 2001) Contrôle basal : KRB + 0.2% BSA Contrôle positif : KRB + 0.2% BSA + DMSO Contrôles négatifs : KRB + 0.2% BSA + 2% Leucine+ Wortmannin KRB + 0.2% BSA + Wortmannin 3 ingrédients et 4 acides aminés à tester à 2% (Wt/Vol) : KRB + 0.2% BSA + 2% Leucine KRB + 0.2% BSA + 2% Glycine KRB + 0.2% BSA + 2% Aspartate KRB + 0.2% BSA + 2% Alanine KRB + 0.2% BSA + 2% ING (IPL / HPL / IPS) C AA1 IPL C+ C- C- AA2 AA3 AA4 HPL IPS