Demandez à l'expert : Une nouvelle étude sur les oligosaccharides du lait humain (HMO) révèle comment les combinaisons d'HMO peuvent contribuer à la santé des nourrissons.

• Il est désormais possible de fabriquer et de combiner un certain nombre d'oligosaccharides de lait humain (HMO) - un composant clé du lait maternel, l'étalon-or de la nutrition infantile - afin d'enrichir les solutions nutritionnelles pour le début de la vie.
• Des données précliniques et cliniques de plus en plus nombreuses révèlent que les mélanges HMO peuvent avoir des effets bénéfiques sur la santé des nourrissons.
• Dans ce blog, l'auteur principal d'un nouvel article de synthèse sur les effets biologiques de combinaisons d'HMO structurellement diverses,¹ Dr. Anita Wichmann, experte principale en affaires réglementaires pour la nutrition en bas âge et la nutrition médicale chez dsm-firmenich, explique comment les structures des différents HMO influencent leurs bénéfices pour la santé, et comment nous pouvons favoriser une meilleure nutrition infantile grâce à des combinaisons d'HMO.

Les HMO sont un groupe diversifié d'hydrates de carbone qui contribuent grandement à la santé et au développement du nourrisson , notamment en façonnant le microbiote du nourrisson.² Des données plus récentes indiquent que les HMO jouent également un rôle important dans la protection contre les agents pathogènes, le soutien du système immunitaire, et influencent potentiellement le développement cérébral et cognitif.^3,4,5

Jusqu'à récemment, ces composés fondamentaux n'étaient disponibles que pour les nourrissons allaités. Cependant, les développements technologiques de la dernière décennie ont permis de produire certains HMO à grande échelle pour enrichir l'alimentation des nourrissons, et des études cliniques montrent que ces solutions ont une influence positive sur la santé des nourrissons.⁶

Avec l'augmentation du nombre de HMO pouvant être fabriqués à grande échelle, il est urgent de mieux comprendre les effets uniques et différentiels des HMO individuels et des mélanges de HMO. Le docteur Anita Wichmann a récemment publié un article de synthèse dans Frontiers in Pediatrics, qui examine les données actuelles et les avantages potentiels pour la santé de la combinaison de plusieurs HMO aux structures diverses.¹ Nous avons rencontré le docteur Wichmann pour discuter de ses conclusions et découvrir ce que l'avenir réserve à l'innovation en matière de HMO pour la nutrition des jeunes enfants.

1. Que sait-on des différentes structures des HMO et comment cela affecte-t-il leur fonctionnement ?

"Plus de 200 HMO différents ont été détectés dans le lait maternel. Ces hydrates de carbone sont tous constitués d'un noyau de lactose (qui comprend les deux unités de sucre, le glucose et le galactose) et de molécules de sucre supplémentaires, telles que le fucose, la N-acétylglucosamine ou l'acide sialique, agencées selon différentes structures. Les HMO varient considérablement en taille, les plus petits étant constitués de seulement trois unités de sucre (lactose plus fucose, par exemple 2'-fucosyllactose, ou lactose plus acide sialique, par exemple 3'-sialyllactose) et les plus grands en contenant jusqu'à 14 (figure 1). Il est important de noter que ces structures influencent le fonctionnement de chaque HMO et les prestations qu'elle offre.

"Les HMO sont généralement classés dans l'une des trois grandes catégories structurelles, en fonction de leur composition en sucres :

• Fucose contenant du fucosylate
• N-acétylglucosamine contenant un noyau neutre
• Acide sialique contenant des sialylés

Figure 1. (A) Tous les HMO ont un squelette de lactose qui peut être complété par du fucose, de l'acide sialique ou des unités de N-acétylglucosamine et de galactose. (B) Le 2'-fucosyllactose (2'-FL) est un exemple d'HMO fucosylée. (C) Les HMO complexes peuvent être ramifiés et modifiés avec du fucose, de l'acide sialique et/ou de la N-acétylglucosamine.

"Dans le lait maternel, les types et les niveaux des différentes structures HMO varient selon les individus et tout au long de la lactation, en fonction de l'évolution des besoins des nourrissons, mais les HMO fucosylés ont tendance à représenter la plus grande proportion (60-70%) de l'ensemble des HMO.^7,8

Les HMO sont décomposés par les bactéries présentes dans l'intestin du nourrisson, ce qui "nourrit" le microbiome intestinal et libère les différentes unités de sucre. Certaines espèces bactériennes de l'intestin peuvent utiliser une large gamme d'HMO structurellement diversifiés, tandis que d'autres ont une capacité plus limitée. Ensuite, en fonction de leurs structures spécifiques, les unités de sucre libérées peuvent servir de substrats de croissance pour d'autres bactéries intestinales (alimentation croisée), moduler des processus intestinaux tels que l'inflammation, ou être absorbées et affecter d'autres zones du corps, y compris le cerveau."

2. Comment l'augmentation du nombre de HMO dans les solutions de nutrition infantile pourrait-elle mieux soutenir la santé ?

"Étant donné que la structure des HMO influe sur leur fonctionnement, on peut supposer que l'augmentation du nombre et de la diversité structurelle des HMO offrirait un plus large éventail de bienfaits pour la santé, et cette théorie est étayée par un nombre croissant de preuves scientifiques.

"Par exemple, une étude in vitro récente a montré qu'un mélange de six HMO - deux de chaque classe structurelle - favorisait une plus grande abondance et une plus grande diversité de Bifidobacteriacaea (le groupe dominant de bactéries dans le microbiote intestinal des nourrissons allaités), par rapport à un ou deux HMO seulement.⁹ Ces résultats ont été corroborés par des études cliniques menées sur des nourrissons, qui ont montré que des mélanges de cinq HMO rapprochaient la composition du microbiote intestinal de celle des nourrissons allaités.^10,11

"En ce qui concerne la santé immunitaire néonatale, la fonction des HMO dépend fortement de la structure, même au sein des principales classes. Il est intéressant de noter que le 3'-sialyllactose (3'-SL) et le 6'-sialyllactose (6'-SL) - qui sont constitués des mêmes trois unités de sucre mais avec des conformations structurelles 3D différentes - diffèrent dans leur capacité à réduire l'infectivité de virus respiratoires spécifiques in vitro.¹² En outre, des données issues de la recherche préclinique indiquent que le 2'-fucosyllactose (2'-FL) - un HMO fucosylé - ainsi que le 3'-SL et le 6'-SL, des HMO sialylés, pourraient jouer des rôles importants dans le développement du cerveau et la cognition, mais par le biais de mécanismes distincts.¹³

"Ensemble, ces données suggèrent que l'enrichissement des solutions de nutrition infantile avec un plus grand nombre d'HMO offrirait un plus large éventail de bénéfices pour la santé, bien que d'autres études d'intervention clinique soient nécessaires pour mieux étayer cette hypothèse".

3. Quels sont les principaux défis liés à l'étude des effets des HMO individuels et des mélanges de HMO ?

"La réalisation d'essais cliniques de haute qualité chez les jeunes nourrissons nécessite une conception d'étude solide, des échantillons de taille adéquate, une logistique complexe et des ressources financières importantes. En raison de cette complexité et de ces coûts, il n'est pas possible de réaliser des essais cliniques comparant les effets physiologiques de chaque HMO et de chaque combinaison. Par conséquent, les études précliniques sont essentielles pour comprendre les effets individuels et synergiques des HMO et sélectionner les mélanges les plus aptes à favoriser la santé et le développement des nourrissons. Cela prépare le terrain pour les essais cliniques et nous donne les meilleures chances de succès".

4. Quels sont les HMO qui peuvent actuellement être fabriqués à grande échelle et quels sont les obstacles à une production plus importante ?

"Actuellement, sept HMO sont disponibles pour une production à grande échelle :

• 2'-FL
• 3-fucosyllactose (3-FL)
• 2'-FL/Difucosyllactose (DFL)
• Lacto-N-tétraose (LNT)
• Lacto-N-néotétraose (LNnT)
• 3'-SL
• 6'-SL

"Ils représentent certains des HMO les plus abondants de chacune des trois grandes classes structurelles et font également partie des plus petites structures HMO, toutes étant composées de seulement trois ou quatre unités de sucre.

"Ces petits HMO sont produits par des bactéries génétiquement modifiées en un nombre limité d'étapes enzymatiques. Toutefois, la production d'HMO de plus grande taille - composés de cinq unités de sucre ou plus - pose des problèmes techniques, car elle nécessite davantage d'étapes enzymatiques et les structures plus grandes sont plus difficiles à excréter pour les bactéries. Par conséquent, pour soutenir la production commerciale de ces HMO plus grands et plus complexes, des technologies alternatives doivent être développées et optimisées. Chez dsm-firmenich, nous développons ce domaine en nous appuyant sur des recherches prometteuses qui indiquent des avantages potentiellement uniques et importants en matière de santé pour certaines structures HMO plus importantes".

5. Afin de mieux comprendre les avantages des combinaisons HMO, quels sont les domaines de recherche sur lesquels il convient de se concentrer à l'avenir ?

"Les connaissances actuelles sur les mécanismes et les avantages des HMO pour la santé sont principalement basées sur des structures HMO plus petites, en raison de leur plus grande disponibilité. Cependant, le domaine des HMO bénéficierait grandement de l'examen préclinique d'une plus grande variété de structures et de combinaisons de structures afin de mieux cerner leurs rôles différentiels et uniques. En outre, des études cliniques sont nécessaires pour valider les avantages (indiqués par les données précliniques) de la combinaison de plusieurs HMO pour l'immunité et le développement du cerveau. D'autres études pourraient également révéler le potentiel des mélanges HMO pour d'autres domaines de la santé, tels que la fonction métabolique.  

"Grâce à des investissements continus dans la production et la recherche de HMO, nous pouvons trouver les combinaisons qui offrent la plus large gamme de bénéfices possibles, transformant ainsi l'alimentation des nourrissons dans le monde entier".