Nouvelles perspectives sur la science des HMO Partie 1 : comment les HMO ont un impact positif sur le développement du microbiome

Dès le début de la vie   la nutrition a des implications pour la santé future : les experts pèsent dans la balance  

• Cet article est le premier d'une série de trois articles sur l'impact des oligosaccharides du lait humain  (HMOS) sur la santé humaine. La série explorera le rôle des HMO dans le microbiome, le développement du cerveau et l'immunité, ainsi que l'évolution de la science sur la façon dont les HMO pourraient influencer l'axe intestin-cerveau-immunité.  
• Les HMO sont le troisième composant le plus important du lait maternel (à l'exclusion de l'eau) après la graisse et le lactose, ce qui suggère que ce composant bioactif pourrait jouer un rôle important dans le développement du nourrisson et la santé humaine en général.¹ 
• Il existe un grand désir d'acquérir davantage de connaissances sur la manière dont les HMO peuvent façonner divers éléments de la santé humaine, à savoir leur impact sur notre microbiome ou la communauté collective de micro-organismes dans l'intestin, sur le développement du cerveau, et sur le système immunitaire. Les experts de dsm-firmenich s'expriment sur ce sujet. Dans cet article, Louise Kristine Vigsnæs, responsable de la biologie, et Stine Dam Jepsen, Scientist at dsm-firmenich, nous aident à mieux comprendre comment les HMO influencent le développement du microbiome.  

 L'importance du microbiome et l'impact des HMO sur son développement   

Le début de la vie est une période critique pour la formation et l'influence du microbiote intestinal, qui est les micro-organismes qui vivent dans le tractus gastro-intestinal, préparant le terrain pour un aspect de notre santé qui peut avoir un impact   sur plusieurs domaines du développement.^{2, 3}  Le microbiote est considéré comme ayant une influence substantielle sur la santé globale de l'hôte, ainsi que sur la façon dont le tractus intestinal mûrit et fonctionne.^{2, 4}   

Alors que la science continue d'émerger   autour de les avantages pour la santé de HMO, il est connu qu'ils atteignent le gros intestin pour la plupart non digérés et servent de nourriture pour les bactéries bénéfiques, favorisant le développement d'une communauté saine de bactéries, en particulier les bifidobactéries.^5-7  Comme environ 70% des cellules du système immunitaire sont hébergées dans l'intestin, l'influence du microbiome peut s'étendre à la fonctionnalité du système immunitaire.^8,9  

Comment un microbiote intestinal sain favorise-t-il le développement du nourrisson ? 

Louise Kristine Vigsnæs, responsable de la biologie chez dsm-firmenich : Le microbiote intestinal et son développement chez le nourrisson sont très importants. De nouvelles preuves suggèrent qu'il pourrait jouer plusieurs rôles, tels que l'influence sur le développement du tractus gastro-intestinal, le maintien de l'intégrité des muqueuses, l'impact sur l'état nutritionnel de l'hôte et l'aide à défendre contre les microbes indésirables.¹⁰ 

Un microbiote intestinal sain peut être très important pour le développement d'un système immunitaire sain,  avec des recherches précliniques et cliniques indiquant que il aide le système immunitaire à déterminer quels microbes peuvent être présents et lesquels ne doivent pas l'être chez l'hôte.^11,12 

En ce qui concerne la protection contre les microbes indésirables, plusieurs facteurs entrent en ligne de compte. Tout d'abord, lorsqu'un microbiote intestinal sain prédomine dans l'intestin, il y a     peu de place pour   microbes indésirables pour le coloniser.  Deuxièmement, un microbiote intestinal sain crée un environnement qui n'est pas favorable au développement des bactéries indésirables .  

Quelles sont les implications lorsque le développement du microbiome s'écarte de ce qui est considéré comme sain ou "typique" ? 

Louise Kristine Vigsnæs : Le développement du microbiote intestinal a lieu pendant une période critique de la petite enfance. Une perturbation du microbiote intestinal entraîne un "déséquilibre" ou une communauté microbienne malsaine, qui peut conduire à certaines conséquences pour la santé.^2,10  Les recherches suggèrent que le microbiote intestinal, l'hôte et le système immunitaire travaillent en étroite collaboration, ce qui signifie qu'ils dépendent l'un de l'autre et ne peuvent fonctionner de manière optimale si l'un ou l'autre est compromis. Par conséquent, si le microbiote intestinal est déséquilibré (par exemple après un traitement antibiotique), le système immunitaire peut ne pas réagir correctement, ce qui peut entraîner le développement de maladies auto-immunes et d'allergies, comme l'ont montré des études d'association.^13,14  

Certains facteurs ont un impact sur la composition et le développement du microbiote intestinal, comme le mode de naissance, l'exposition précoce à des médicaments tels que les antibiotiques, et l'utilisation de lait maternel ou de lait maternisé. Ces circonstances peuvent avoir des répercussions ultérieures sur les résultats en matière de santé.²

Décrire les mécanismes par lesquels les HMO influencent la communauté bactérienne du tractus gastro-intestinal. 

Stine Dam Jepsen, Scientist at dsm-firmenich : Les premières recherches précliniques indiquent que HMOs peut avoir un impact sur la communauté bactérienne intestinale de différentes manières. Tout d'abord, sont des oligosaccharides non digestibles, ce qui signifie qu'ils peuvent résister aux impacts de l'acide gastrique et de l'hydrolyse enzymatique dans le tractus gastro-intestinal, éviter la plupart des absorptions systémiques et stimuler sélectivement la croissance de bactéries bénéfiques.^15,16 Deuxièmement, en contribuant à un microbiote intestinal bénéfique en stimulant les bactéries intestinales bénéfiques, ils peuvent aider à éviter la colonisation par des microbes indésirables.^17,18 En outre, les HMO ont également un effet positif sur la barrière de la paroi intestinale, ce qui crée un environnement favorable à un microbiote intestinal en bonne santé. ^15,19  

Que révèlent les dernières recherches sur la capacité des HMO à influencer le développement du microbiome ?  

Louise Kristine Vigsnæs : Une vaste étude de cohorte a montré que l'un des facteurs significatifs associés au microbiote intestinal et à son développement était la consommation de lait maternel . Les auteurs de l'étude pensent que cela est dû à la présence de composants bioactifs dans le lait maternel, y compris les HMO.20 En accord avec cela, une étude antérieure a trouvé que lorsque l'on compare le microbiote intestinal des nourrissons allaités et des nourrissons nourris avec du lait maternisé sans supplément de HMO, la composition est très différente avec moins de bifidobactéries chez les nourrissons nourris avec du lait maternisé.21 Les bifidobactéries sont des bactéries bénéfiques et importantes pour la santé des nourrissons.^22,23 

Une récente étude sur les nourrissons utilisant des HMO produits par Glycom/dsm-firmenich dans les préparations pour nourrissons a montré un impact positif sur le développement du microbiote intestinal, avec une composition plus proche de celle des nourrissons allaités, y compris une augmentation des bifidobactéries.²⁴

HMOs : spécifiques structures ont spécifiques fonctions 

     Au moins 200 différents HMO ont été identifiés dans le lait humain.^1,25 Ces oligosaccharides sont des structures très complexes uniques au lait humain - aucun autre mammifère n'a une concentration et une complexité aussi élevées de ces structures glucidiques dans son lait.²⁶ Les HMO sont l'une des molécules bioactives du lait maternel, un groupe de composés dont on pense qu'ils ont des effets à court et à long terme sur le développement du nourrisson.^3,6 La quantité et la composition des HMO varient d'une femme à l'autre et au cours de la lactation.^27,28  On estime que la production de HMO par la glande mammaire nécessite dix pour cent de la dépense énergétique totale de la mère pour la production de lait.²⁹ En outre, la fonctionnalité des HMO est structurelle, c'est-à-dire qu'elle est liée à l'activité de la mère.  

Les HMO ont-ils tous le même impact sur le microbiome ?

Louise Kristine Vigsnæs : Nous n'en sommes qu'aux balbutiements de la compréhension de l'impact des différentes structures des HMO sur le microbiote intestinal et sur l'hôte. La recherche a montré que certaines structures sont mieux utilisées que d'autres par des bactéries spécifiques de l'intestin, ce qui implique que les autres structures non utilisées par le microbiote ont une autre fonction. Maman n'aurait pas produit toutes ces structures HMO si elles n'étaient pas importantes pour l'enfant ! Cependant, il faudra encore beaucoup de recherches avant que nous puissions acquérir une compréhension plus complète . 

L'axe intestin-cerveau-immunité :   les HMO ont-elles un rôle à jouer ? 

Un domaine de recherche passionnant dans le domaine des HMO est lié à la manière dont ces substances peuvent avoir un impact sur l'axe intestin-cerveau-immunité ( ). L'axe intestin-cerveau-immunité désigne le système de communication qui existe entre le tube digestif, le système nerveux central, y compris le cerveau, et le système immunitaire. Le fonctionnement de chacun de ces systèmes corporels a un impact sur les autres par le biais de voies et de substances biochimiques qui se transmettent des messages.^9,31 Un mélange de recherches précliniques et cliniques a montré que les HMO peuvent avoir un effet positif sur chacun de ces systèmes.³ 

De nouvelles recherches indiquent que le système immunitaire devrait être ajouté au terme axe intestin-cerveau, créant ainsi l'axe intestin-cerveau-immunité. Comment le microbiote influence-t-il le cerveau et le système immunitaire ? 

Stine Dam Jepsen : La paroi intestinale, le microbiote intestinal, et les cellules immunitaires sont interconnectés.³² Une légère perturbation de l'un de ces composants peut conduire à des conditions défavorables telles que la dysbiose ou l'inflammation dans l'intestin. Le microbiote intestinal joue un rôle essentiel dans l'éducation et la régulation du système immunitaire. Un microbiote sain et équilibré est donc essentiel à la formation d'un système immunitaire bénéfique et au maintien de l'équilibre.³

La communauté microbienne de l'intestin a également un impact important sur le cerveau, qui se manifeste au-delà de la petite enfance. Par exemple, des études d'observation portant sur des troubles cérébraux tels que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson ont révélé que ces maladies peuvent être associées à des modifications du microbiote intestinal.33-35 Des recherches mécanistes ont montré que le microbiote intestinal peut avoir un impact sur le cerveau par plusieurs voies, notamment en envoyant des signaux au cerveau par l'intermédiaire de molécules neuroactives produites par les bactéries .^36,37 Le microbiote intestinal est donc étroitement lié à la santé cérébrale.^3, 38

Le potentiel des HMO - en attendant  

En tant qu'experts des HMO, dans quels domaines pensez-vous qu'elles ont le plus grand potentiel d'influence sur la santé ?

Louise Kristine Vigsnæ et Stine Dam Jepse : Nous pensons que les HMO ont un grand potentiel, non seulement pour la santé des nourrissons, mais aussi pour les enfants plus âgés, les adultes et les personnes âgées. En raison de leurs modes d'action et des avantages proposés, nous pensons que les HMO pourraient influencer plusieurs domaines de la santé en dehors de l'intestin, tels que l'immunité systémique et même la santé cérébrale.

dsm-firmenich est l'un des principaux fournisseurs mondiaux de solutions pour les secteurs de la nutrition en début de vie et des compléments alimentaires, avec un portefeuille unique comprenant des lipides nutritionnels, des vitamines   et des prémélanges nutritifs sur mesure. Avec l'intégration des HMO dans son portefeuille, dsm-firmenich renforce son leadership en fournissant des solutions significatives pour aider à mettre les nourrissons sur la voie d'une vie longue et saine, ce qui fait partie de notre promesse d'aider à maintenir la population mondiale croissante en bonne santé. Les HMO de nouvelle génération font partie de la feuille de route de dsm-firmenich en matière d'innovation. Quatre nouveaux HMO seront disponibles l'année prochaine pour catalyser davantage le marché des HMO, qui connaît déjà une croissance rapide. 

Récemment, dsm-firmenich a organisé un webinaire sur l'impact des HMO sur la santé des nourrissons avec une scientifique et médecin de renommée mondiale, le professeur Hania Szajewska. Prof. Mme Szajewska a résumé la manière dont la structure des HMO affecte leur fonction, ainsi que l'ensemble des preuves actuelles relatives aux avantages potentiels des HMO dans la nutrition infantile. Cliquez sur pour visionner l'enregistrement du webinaire.