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mai 19, 2021

Nouveaux éclairages sur la science des HMO, 3e partie : Les bienfaits potentiels des HMO sur le système immunitaire

Dans ce troisième article d'une série en trois parties consacrée à l'impact des oligosaccharides du lait maternel (HMO) sur la santé humaine, nous nous penchons sur le rôle potentiel des HMO dans le développement et le fonctionnement du système immunitaire.

HMO Nouvelle science Les débuts de la vie

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La nutrition infantile a des répercussions sur la santé future : L'avis des experts
  • Dans ce troisième article publié sur , qui fait partie d'une série en trois volets consacrée à l'impact des Oligosaccharides du lait maternel (HMO) sur la santé humaine, nous explorons le rôle potentiel des HMO dans le développement et le fonctionnement du système immunitaire. Par ailleurs, l'article aborde les avancées scientifiques concernant l'influence potentielle des HMO sur l'axe intestin-cerveau-système immunitaire. 
  • Les HMO, troisième composant le plus important du lait maternel (hors eau) après les lipides et le lactose, ont démontré leur potentiel à moduler l’ l’immunité néonatale dans le cadre d’études précliniques.1-5 De plus, des données cliniques concernant d’éventuels bienfaits sur le système immunitaire des nourrissons commencent à émerger.6,7 Les scientifiques sont impatients d’en savoir plus sur la manière dont les HMO pourraient influencer positivement l’immunité et contribuer à la santé humaine.8,9 
  • Dans cet article, le Dr Louise Kristine Vigsnæs, responsable du département de biologie chez dsm-firmenich, et Stine Dam Jepsen, chercheuse chez dsm-firmenich, présentent un aperçu des connaissances actuelles sur l’influence potentielle des HMO sur l’immunité et expliquent comment interpréter les données disponibles à ce jour. 
Des scientifiques étudient l'impact potentiel des HMO sur l'immunité 

Les HMO représentant une part importante de la composition du lait maternel et constituant un facteur distinctif évident entre le lait maternel et le lait de vache,1,2 les scientifiques se sont intéressés à la question de savoir quel rôle ils jouent dans le développement humain. De plus, les nourrissons allaités présentent un certain nombre d’effets positifs uniques sur la santé , que pourraient potentiellement être attribués aux HMO, car , contrairement aux nourrissons nourris au lait maternisé qui n’ingèrent généralement pas d’HMO.10 Parmi les nombreuses molécules bioactives présentes dans le lait maternel, les HMO sont les plus abondantes, ce qui renforce la curiosité quant à leurs bienfaits pour l’organisme humain.11,12  

Les données concernant les HMO et leur impact sur le système immunitaire commencent à émerger, et une grande partie d'entre elles provient de travaux précliniques. Les données de l’étude « » suggèrent que les HMO pourraient agir sur le système immunitaire par le biais de plusieurs mécanismes proposés  : en modifiant le microbiote intestinal,1,13,14 en empêchant les organismes indésirables d’adhérer aux parois cellulaires, 5,15,16 et en favorisant la réponse immunitaire.1,17,18 Des recherches supplémentaires et des données cliniques complémentaires sont nécessaires avant de pouvoir comprendre clairement comment les HMO agissent sur le système immunitaire, mais les données émergentes sont prometteuses.8,9

La petite enfance est une période critique pour le développement du système immunitaire  

Louise Vigsnaes, , responsable de la biologie chez dsm-firmenich, et Stine Dam Jepsen, chercheuse chez dsm-firmenich, , nous aident à mieux comprendre les HMO et l'immunité à travers la série de questions-réponses suivante :&A. Pour commencer, elles abordent le développement du système immunitaire  au cours des premières années de la vie : 

Q : Décrivez comment le développement immunitaire typique évolue chez un nourrisson en bonne santé né à terme. Par ailleurs, à partir de quand la fonctionnalité « » du système immunitaire  est-elle considérée comme « mature » ?

Le système immunitaire est dynamique ; il évolue et s'adapte tout au long de la vie. Lors de la naissance, un nourrisson passe d’un environnement quasi stérile à un environnement riche en antigènes, dont beaucoup sont liés au microbiote intestinal bénéfique  mais dont certains peuvent être associés à des agents pathogènes.  Cette transition oblige le système immunitaire du nourrisson à commencer à distinguer les antigènes non dangereux de ceux qui constituent une menace , et à réagir de manière appropriée à ceux qui représentent un danger.19,21  Cependant, tant le système immunitaire inné que le système immunitaire adaptatif  du nouveau-né sont immatures par rapport à celui des enfants plus âgés et des adultes, ce qui rend le nourrisson vulnérable aux infections. La petite enfance est une période cruciale qui façonne le système immunitaire, et de multiples facteurs contribuent à son développement , notamment le mode d'accouchement (c'est-à-dire par voie vaginale ou par césarienne), l'âge gestationnel à la naissance, le type d'alimentation (par exemple, lait maternel, lait maternisé ou les deux), et même des influences environnementales telles que  la situation géographique.19,40 À mesure que le  système immunitaire mûrit au cours des premières années de vie, il se développe pour devenir une première ligne de défense plus efficace contre les bactéries ou les virus pathogènes.19

La maturation du système immunitaire est un processus dynamique et complexe, mais on estime que son fonctionnement atteint son apogée lorsque l'on entre dans l' , l'adolescence et le début de l'âge adulte. À un âge avancé, le fonctionnement du système immunitaire s'affaiblit et perd de son efficacité.21,23

Q : Environ 70 % des cellules du système immunitaire se trouvent dans l'intestin, ce qui illustre le rôle important que joue le tractus gastro-intestinal dans l'immunité. Expliquez en quoi l'intestin joue un rôle central dans l' tion du fonctionnement de notre système immunitaire.

L'intestin est un organe d' impressionnant, et constitue le plus grand compartiment du système immunitaire.  La paroi intestinale joue un rôle essentiel dans l'absorption des nutriments, tout en empêchant les micro-organismes indésirables de pénétrer dans la circulation sanguine. En effet, l’ e intestinale constitue la plus grande surface du corps exposée à des substances étrangères et à des microbes.24 De plus, l’intestin abrite un nombre infini de micro-organismes, dont la plupart sont inoffensifs et peuvent même apporter des bienfaits à l’hôte, notamment en contribuant à la maturation du système immunitaire et en favorisant une réponse immunitaire adéquate.25 Cependant, l’intestin peut également abriter des agents infectieux et des substances étrangères nocives. 

La flore intestinale est capable de limiter l' le nombre quasi infini de menaces potentielles pour notre santé grâce à certains des mécanismes de défense les plus puissants de l'organisme. Parmi celles-ci figurent l'  de la paroi intestinale – qui fait office de barrière physique – ainsi que les bactéries commensales. Il s'agit de bactéries « » qui contribuent à créer un environnement défavorable aux agents pathogènes, les empêchant ainsi d'envahir et de coloniser le tractus gastro-intestinal, et qui favorisent le fonctionnement optimal du système immunitaire de l'hôte.26,27 Outre ces facteurs de protection, différents types de cellules immunitaires remplissent des fonctions essentielles au bon fonctionnement global du système immunitaire. Il s’agit notamment 1) des cellules immunitaires « phagocytaires » du système immunitaire inné , qui constituent la première ligne de défense en ingérant et en éliminant les corps étrangers et les micro-organismes indésirables, et 2) des cellules immunitaires lymphocytaires spécifiques d’antigènes du système immunitaire , qui combattent l’intrusion d’agresseurs étrangers lorsque le système immunitaire inné est défaillant.28 Cependant, une réponse immunitaire équilibrée est essentielle ! Si les mécanismes de défense de l'organisme ne parviennent pas à éliminer les intrus, des infections peuvent se développer. En revanche, si l'organisme déclenche une réaction immunitaire contre des antigènes inoffensifs , cela peut entraîner une inflammation persistante ou une auto-immunité (attaque de ses propres cellules).29

Des études précliniques et cliniques   révèlent comment les HMO soutiennent le système immunitaire 
Q : Certaines études cellulaires et animales intéressantes suggèrent que les HMO pourraient influencer le système immunitaire. Pourriez-vous expliquer pourquoi cela pourrait être le cas ?

Les données émergentes issues d'études précliniques ont montré que les HMO peuvent agir sur le système immunitaire de différentes manières, notamment en entravant l' l'agent indésirable lui-même, en favorisant le microbiome et en créant un environnement intestinal propice à la croissance de micro-organismes bénéfiques, ou encore en modulant les cellules immunitaires elles-mêmes. Des études in vitro ont montré que les HMO peuvent empêcher l'adhésion de micro-organismes indésirables aux cellules intestinales5,30,31 et inhiber la croissance et la formation de biofilm par les streptocoques du groupe B.4,3  Des études in vitro ont également montré que lorsque les HMO sont métabolisés par certaines bactéries intestinales, des biomolécules telles que les acides gras à chaîne courte (AGCC) sont produites. Ces biomolécules contribuent à créer une niche écologique susceptible de résister à la colonisation par des micro-organismes indésirables.33

La capacité des HMO à interagir avec les cellules immunitaires ou à les activer fait actuellement l'objet d'études, et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement ce mécanisme. Parmi les premières recherches menées dans ce domaine, une étude a rapporté  – dans un modèle in vitro – que les HMO acides, tels que le 3’SL, réduisaient les marqueurs de l’inflammation.34 Dans un modèle d’ chez le porcelet, il a été constaté que les HMO 2’FL, LNnT et 6’SL réduisaient la durée de la diarrhée,35et et qu’en association avec le 3’SL, ils modifiaient à la fois les cellules immunitaires systémiques et gastro-intestinales chez les animaux infectés.36

Les études précliniques mentionnées ci-dessus montrent que différents HMO peuvent agir de différentes manières sur le système immunitaire, ce qui nous a permis de comprendre que la structure des HMO influe sur leur fonctionnalité. Il a été démontré que les HMO fucosylés se dégradent en acides gras à chaîne courte (AGCC), ce qui favorise le développement d'une communauté de microbes bénéfiques dans le tractus gastro-intestinal et contribue au bon fonctionnement du système immunitaire.33 Toutefois, des recherches supplémentaires dans ce domaine sont nécessaires avant de pouvoir comprendre pleinement comment les différentes structures des HMO influencent leurs propriétés immunorégulatrices.

Q : Concernant les données relatives aux HMO et à l’immunité au cours des premières années de vie , que nous apprend-on, d’après l’état actuel des connaissances scientifiques , sur le rôle des HMO   dans le  développement et/ou le fonctionnement du système immunitaire des nourrissons ? 

Les résultats d'essais cliniques suggèrent que les HMO pourraient contribuer à renforcer l'immunité pendant la petite enfance. Puccio et ses collaborateurs ont rapporté que l’enrichissement d’un lait infantile standard en 2’FL et LNnT a entraîné une réduction de l’ incidence de la bronchite et des infections des voies respiratoires inférieures rapportée par les parents , ainsi qu’une diminution de l’utilisation d’antipyrétiques et d’antibiotiques.⁶ Il est important de noter que, bien que les nourrissons aient été nourris avec ce lait enrichi en HMO pendant les six premiers mois de leur vie, plusieurs de ces effets bénéfiques sur le système immunitaire ont été observés jusqu’à l’âge de 12 mois.  Il est intéressant de noter qu’une deuxième publication issue de cette même étude a révélé que la supplémentation en 2’FL et en LNnT entraînait une augmentation des bifidobactéries dans le microbiote fécal des nourrissons, ce qui est plus proche de celui des nourrissons allaités. De plus, les nourrissons présentant des quantités plus élevées de bifidobactéries ont fait l'objet d'une utilisation d'antibiotiques significativement plus faible (selon les déclarations des parents) tout au long de leur première année de vie.7

Une autre étude clinique a rapporté que l’ajout de 2’FL à une préparation pour nourrissons standard entraînait une incidence réduite d’événements « infectieux » par rapport à la préparation témoin37 et une analyse post-hoc supplémentaire a révélé une diminution significative des infections des voies respiratoires.38 Une autre publication issue de la même étude a montré que l’expression des cytokines chez les nourrissons nourris avec une préparation enrichie en 2’FL était plus proche de celle du groupe allaité que chez les nourrissons nourris avec la préparation témoin sans 2’FL.39 D’après les données cliniques actuellement disponibles, il semble que le 2’FL et le LNnT puissent jouer un rôle dans le développement et/ou le fonctionnement du système immunitaire chez les nourrissons ; cependant, il sera intéressant à l’avenir d’étudier l’impact d’autres structures d’HMO sur l’immunité.

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  1. Bode L. Les oligosaccharides du lait maternel : chaque bébé a besoin d'une « sugar mama ». Glycobiologie. 2012 ; 22(9) : 1147-1162.
  2. Urashima T, Taufik E, Fukuda K, Asakuma S. Progrès récents dans les études sur les oligosaccharides du lait de vache et d'autres animaux d'élevage. Biosci Biotechnol Biochem. 2013 ; 77(3) : 455-466.
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  4. Lin, Ann E. et al. 2017. « Les oligosaccharides du lait maternel inhibent la croissance du streptocoque du groupe B. » Journal of Biological Chemistry 292(27).
  5. Weichert, Stefan et al. 2013. « Le 2'-fucosyllactose et le 3-fucosyllactose issus de la bio-ingénierie inhibent l'adhésion de Pseudomonas aeruginosa et d'agents pathogènes entériques aux lignées cellulaires intestinales et respiratoires humaines. » Nutrition Research 33(10) : 831-38. http://dx.doi.org/10.1016/j.nutres.2013.07.009.
  6. Puccio, Giuseppe et al. 2017. « Effets des préparations pour nourrissons contenant des Oligosaccharides du lait maternel sur la croissance et la morbidité : « Essai multicentrique randomisé ». Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition 64(4) : 624–31.
  7. Berger, Bernard et al. 2020. « Lien entre les Oligosaccharides du lait maternel, les types de communautés bactériennes fécales chez le nourrisson et le risque ultérieur de devoir recourir à des antibiotiques. » mBio 11(2).
  8. Triantis V, Bode L, van Neerven RJJ. Effets immunologiques des oligosaccharides du lait maternel. Front Pediatr. 2018 ; 6 : 190.
  9. Cheng L, Akkerman R, Kong C, Walvoort MTC, de Vos P. Le lait maternel ne se résume pas au sucre : les Oligosaccharides du lait maternel, molécules bioactives essentielles présentes dans le lait maternel, et l'état actuel des connaissances sur leurs effets bénéfiques. Crit Rev Food Sci Nutr. 2020 : 1-17. 
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  11. Cheng L, Akkerman R, Kong C, Walvoort MTC, de Vos P. Le lait maternel ne contient pas seulement du sucre : les Oligosaccharides du lait maternel, molécules bioactives essentielles présentes dans le lait maternel, et l'état actuel des connaissances sur leurs effets bénéfiques. Crit Rev Food Sci Nutr. 2020 : 1-17.
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  14. Asakuma S, Hatakeyama E, Urashima T, et al. Physiologie de l'assimilation des oligosaccharides du lait maternel par les bifidobactéries associées à l'intestin du nourrisson. J Biol Chem. 2011 ; 286(40) : 34583-34592.
  15. Coppa GV, Zampini L, Galeazzi T, et al. Les oligosaccharides du lait maternel inhibent l'adhésion aux cellules Caco-2 des agents pathogènes responsables de la diarrhée : Escherichia coli, Vibrio cholerae et Salmonella fyris. Pediatr Res. mars 2006 ; 59(3) : 377-82. 
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