Chemical contaminants in coffee : development of analytical methods and investigation of their bioavailability

• Auteur / Autrice : Minale Ouethrani
• Direction : Valérie Camel, Sylvie Rabot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Frontières du vivant
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acrylamide

Lactobacillus

Ochratoxines

Modèles chimiques

synthèse chimique

Hydrocarbures aromatiques polycycliques

Café

Résumé

Le café constitue l'une des boissons les plus consommées au monde. Pourtant ses effets sur la santé sont encore sujets à controverse, de par la complexité de cette matrice. Si le café renferme des composés intéressants tels que de possibles antioxydants (ex. Polyphénols), il peut aussi contenir divers contaminants organiques toxiques, tels que l'OTA, des HAP ou encore l'acrylamide. En particulier le rôle du microbiote intestinal dans le métabolisme de tels contaminants a été souvent négligé. Après avoir développé et validé une procédure analytique pour l'analyse simultanée de nos composés d'intérêt comprenant une méthode d'extraction en phase solide semi-automatisée et une analyse par HPLC-FLD, nous avons effectué plusieurs études in vitro afin d'élargir nos connaissances sur leur métabolisme bactérien. Les expériences en culture discontinue ainsi que les expériences avec le SHIME ont montré que le microbiote intestinal pouvait dégrader l'OTA, en formant de l'OTa et de l'OTB qui serait une voie de détoxification. Nous avons aussi étudié l'effet de l'OTA (en présence ou non de café) sur le microbiote intestinal humain en suivant l'évolution de son activité métabolique fermentaire ainsi que sa composition par TTGE et DGGE. Les modifications majeures du profil fermentaire ont été observées durant la période de traitement café + OTA à travers une production plus importante d'acides gras à courtes chaînes et une diminution de celle de l'ammoniac. Alors qu'aucun effet significatif n'a pu être observé sur les populations microbiennes dominantes, des changements se sont produits dans les populations de lactobacilles et bifidobactéries. En particulier, une importante diminution de l'abondance de l'espèce L. Reuteri a pu être observée en présence de l'OTA. Des études complémentaires doivent être menées pour en déterminer les conséquences physiologiques sur l'hôte.

Coffee brew is one of the most frequent drinks consumed in the world, but its health effects are still in debate as it remains a heterogeneous complex matrix. Even though some of its major constituents have a beneficial health effect (le polyphenols), toxic organic contaminants are also present such as OTA, PAHs or acrylamide. The role of the gut microbiota in the metabolism of such contaminants has been often overlooked and is a crucial step in risk assessment. After the development of a straightforward analytical method for the simultaneous quantification of the targeted compounds using a semi-automated solid-phase extraction procedure with HPLC-FLD analysis, we used in vitro methodologies to study the metabolism of coffee contaminants by the human gut microbiota. Batch cultures as well as SHIME experiments showed that the human gut microbiota is able to degrade OTA with formation of OTa and OTB (newly microbial metabolite identified in vitro) which can be considered as a detoxification pathway. Using the SHIME, we have also investigated the effects of OTA and its association with coffee brew on the human gut microbiota by monitoring the fermentation activity and the composition of the microbiota by TTGE and DGGE. Major fermentation shifts were observed during the coffee + OTA period throughout a more important production of SCFAs and a paralleled decrease in ammonium. While no major change was observed within the dominant bacterial populations, notable changes could be observed towards Lactobacillus and Bifidobacterium species. In particular, L. Reuteri was found to be greatly reduced by OTA. Further research is needed to study the possible consequences on the host physiology.