Devenir des peptides bioactifs générés au cours de la digestion gastro-intestinale d’une protéine agroalimentaire et leurs rôles dans la régulation de l’homéostasie énergétique

Dietary protein gastrointestinal digestion : release of bioactive peptides involved in energy homeostasis

• Auteur / Autrice : Juliette Caron
• Direction : Pascal Dhulster, Benoit Cudennec, Rozenn Ravallec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie des Fonctions Biologiques
• Date : Soutenance le 08/12/2016
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Viollette - Procédés biologiques et génie enzymatiques et microbien (ProBioGEM)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hormones gastrointestinales

Corps -- Poids -- Régulation

Satiété

Biomolécules actives

Digestion

Hémoglobine

Protéines dans l'alimentation humaine

Mots clés libres

Homéostasie énergétique

Résumé

Les protéines alimentaires sont plus qu’une simple source d’acides aminés pour notre organisme. Elles interviennent dans l’homéostasie énergétique en modulant notamment la sécrétion d’hormones intestinales, telles que les cholécystokinines (CCK) ou le Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1). L’objectif global de cette thèse a été de comprendre comment la digestion gastro-intestinale (GI) d’une protéine alimentaire pouvait générer des peptides bioactifs impliqués dans la régulation de l’homéostasie énergétique. L’hémoglobine bovine a été choisie comme protéine modèle. Les activités biologiques ciblées ont été la régulation de la sécrétion des hormones CCK et GLP-1 ainsi que l’inhibition de la dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) qui module l’activité du GLP-1. Un modèle statique de digestion GI in vitro a d’abord été mis en place. La caractérisation analytique des digestats d’hémoglobine a été réalisée et a abouti à la création de cartographies peptidiques au sein des différents compartiments du tractus GI. Ensuite, les activités biologiques des digestats ont été étudiées et le digestat intestinal a ensuite été sélectionné pour son potentiel bioactif. Des étapes de fractionnement successives ont permis d’isoler les fractions peptidiques bioactives. L’utilisation de modèles cellulaires a permis d’étudier le passage des peptides contenus dans une fraction au travers de la barrière intestinale et de tester leur potentiel bioactif dans des conditions proches des conditions physiologiques. Enfin, le mode d’action des peptides actifs identifiés a été étudié.

Dietary proteins already gave evidence to generate a strong satiety feeling when entering the gastrointestinal (GI) tract by stimulating gut hormone secretion such as cholecystokinin (CCK) and Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1). Moreover, GI digestion of various protein sources has proved to release bioactive peptides which may inhibit dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) activity, an ubiquitous enzyme responsible for inactivating GLP-1. Considering the great potential of dietary proteins, there is a need to understand how GI digestion can generate bioactive peptides involved in energy homeostasis. Bovine haemoglobin was here chosen as a model protein. CCK and GLP-1 secretion enhancing properties as well as DPP-IV inhibition potential of the resultant digests were investigated. The first part of this work dealt with setting up a simulated GI digestion protocol and characterising resultant digests by various analytical tools. Peptide mappings and heat maps were designed to represent each digest. Then, bioactive potentials of the digests were investigated and the final intestinal digest stood up by combining the best DPP-IV inhibitory and CCK and GLP-1 enhancing properties. Successive fractionation steps succeed in isolating a couple of bioactive fractions. The use of an intestinal barrier model aimed at predicting peptide transport of one specific bioactive fraction and its consequences on fraction bioactivity. Lastly, peptide sequences from the most bioactive fractions were characterised and their related ways of action were studied.