Bioconversion des ellagitannins de la mûre tropicale de montagne (Rubus Adenotrichos) et relation avec l'écologie du microbiome intestinal

Metabolic fate of ellagitannins from tropical highland blackberry (R. adenotrichos) and relation with gut microbiota ecology

• Auteur / Autrice : Maria-Cristina Garcia Munoz
• Direction : Fabrice Vaillant-Barka
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie, microbiologie
• Date : Soutenance le 12/12/2013
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences des Procédés – Sciences des Aliments (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Qualisud (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Dangles
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Vaillant-Barka, Christèle Humblot, Jean-Christophe Meile
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joëlle Quetin-Leclercq, Lars Ove Dragsted

Mots clés

Mots clés libres

Microbiome

Urolithine

Metabolites

Mure

Alimente fonctionnel

Ellagitannins

Gut microbiota

Urolithin

Metabolites

Blackberry

Functional foods

Ellagitannins

Résumé

La consommation d'aliments riches en ellagitannins (ETs) pourrait être associée principalement à la prévention des maladies cardiovasculaires et la régulation des cancers hormono-dépendants. Néanmoins, les ETs ne sont pas biodisponibles en tant que tel et, après avoir été partiellement transformés en acide ellagique (EA) dans le tractus gastro-intestinal (GI) supérieur, ils sont métabolisés dans le côlon par la flore intestinale en urolithines, un groupe de molécules plus biodisponibles et bioactives qui peuvent persister jusqu'à 4 jours à des concentrations relativement élevées dans le plasma et l'urine. La variabilité de l'excrétion des urolithines dans l'urine est importante et à partir d'un échantillon de population de 26 volontaires sains, trois groupes principaux d'individus ont pu être distingués : "faible ou non-excréteur d'urolithin », « Excréteur prédominant d'UA et dérivés» et « Excréteur prédominant d'UB et dérivés»". Ces groupes ont également été observés en considérant la cinétique totale d'excrétion sur une période de 4 jours après ingestion du jus et à des périodes différentes tout au long d'une année. Bien que les variabilités inter-et intra-individuelles soient relativement élevées, les individus conservent leur statut au cours des différentes périodes d'intervention même en modifiant les quantités d'ETs ingérées. L'analyse par UPLC-PDA/ESI-Q-TOF/MS2 a permis d'attribuer hypothétiquement une identité à 15 autres métabolites d'ETs dans l'urine, mais le profilage métabolomique n'a pas permis de discriminer d'autres composés exceptés les dérivés d'UA ou d'UB. La fermentation in-vitro des ETs et EA, par les matières fécales a montré une voie métabolique spécifique qui débouche sur la production d'UA. Néanmoins, les métabolites excrétés in vivo sont beaucoup plus complexes ce qui met en évidence de fortes interactions entre le système excréteur de l'hôte et la composition du microbiote intestinal. La recirculation hépatique suivie par une re-conversion des métabolites de phase II dans le côlon permettrait d'expliquer l'excrétion d'UB chez certains volontaires. L'écologie spécifique de la flore intestinale évaluée par la méthode des empreintes PCR-DGGE a permis d'identifier quelques microorganismes associés à une plus grande capacité de bioconversion des ETs en urolithins

Consumption of dietary ellagitannins (ETs) could be associated mainly with prevention of cardiovascular diseases and regulation of hormone-dependent cancers. Nonetheless, ETs are not bioavailable as such; therefore, after being partially converted into ellagic acid (EA) in the upper gastrointestinal (GI) tract, they undergo sequential bioconversion in the colon by gut microbiota into urolithins, a more bioavailable and bioactive group of molecules that persist up to 4 days at relatively high concentrations in urine. Variability of urolithin excretion in urine is high and three main groups, “no or low urolithin excreters,” “predominantly UA derivatives excreters” and “predominantly UB derivatives excreters,” were observed on a cohort of 26 healthy volunteers. These categories were also unambiguously observed following the total excretion of main ETs' metabolites over a 4 day period after ingesting one shot of juice, and at different periods of time along one year. Although relatively high inter- and intra-individual variabilities were observed, individuals preserved their status during various intervention periods with different amounts of ETs ingested. UPLC-PDA and ESI-Q-TOF/MS1 and MS2 allowed the tentative assignment of an identity to 15 other ETs metabolites in urine, but this profiling did not allow the discrimination of any other compounds aside from UA or UB derivatives. In-vitro fermentation of ETs and EA with fecal stools showed a specific metabolic pathway ending in the production of UA. Nonetheless, metabolites excreted in-vivo are much more complex, highlighting strong interactions between host excretory system and composition of gut microbiota. Hepatic recirculation and additional bioconversion of Phase II metabolites in the colon may explain predominant excretion of UB in some volunteers. Microbiota ecology assessed by PCR-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) fingerprint method allowed the association of some microorganism species to higher capacity of bioconversion of dietary ETs into urolithins.Key words: Ellagitannins, blackberry, urolithin, colonic metabolites, ETs degradation patterns, gut microbiota, gastrointestinal tract,