Étude de l’impact de la structure de la matrice alimentaire sur le devenir digestif des protéines : investigations in vitro et in vivo sur aliment modèle

Investigating the impact of food matrix structure on protein digestion : in vitro and in vivo studies on a food model

• Auteur / Autrice : Kéra Nyemb-Diop
• Direction : Françoise Nau, Didier Dupont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 17/11/2015
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : PRES : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et Technologie du Lait et de l'Oeuf

Mots clés

Mots clés contrôlés

Digestion

Gélification

Oeufs

Protéines dans l'alimentation

Mots clés libres

Protéines de l’œuf

Digestion

Agrégation

Gélification

Modèle in vitro

Modèle in vivo

Egg proteins

Digestion

Aggregation

Gelation

In vitro model

In vivo model

Résumé

La compréhension du lien entre alimentation et santé est un challenge majeur pour les domaines des sciences de l'aliment et de la nutrition. L'effet d'un aliment sur la santé étant conditionné par son passage et sa déstructuration dans le tube digestif, explorer cette question implique donc nécessairement de progresser dans la compréhension du processus de digestion. L'œuf est un produit apprécié dans le monde entier et compte parmi les aliments les plus nutritifs pour l'Homme. La fraction blanc d'œuf, solution aqueuse de protéines, est un ovoproduit très utilisé par l'industrie alimentaire en raison de ses propriétés fonctionnelles et nutritionnelles. De plus, la possibilité de générer des structures d'aliment très différentes selon les modalités du traitement technologique, sans avoir à en modifier la composition, fait du blanc d'œuf un aliment modèle réaliste particulièrement intéressant. Cette étude a été menée dans l'objectif d'étudier l'impact des caractéristiques structurales de matrices protéiques agrégées et gélifiées sur leur déstructuration au cours de la digestion. Un modèle in vitro de digestion gastro-intestinale, permettant un suivi temporel, a été combiné avec un modèle in vivo (porcin), plus proche de la réalité physiologique et permettant un suivi spatio-temporel de la digestion. Dans le cas du blanc d'œuf, la structuration de la matrice protéique s'est avérée avoir une influence non seulement sur les aspects quantitatifs de la digestion comme le degré d'hydrolyse des protéines, mais également sur les aspects qualitatifs comme la nature des peptides libérés. De même in vivo, les niveaux de bioaccessibilité pourraient être impactés par les différences relatives aux caractéristiques structurales des matrices gélifiées. A l'échelle moléculaire, cette étude suggère ainsi que les changements structuraux induits par les traitements thermiques, variables selon les conditions du milieu, rendent accessibles aux enzymes digestives des zones variables des protéines. A l'échelle micro- et macroscopique, les caractéristiques structurales des gels impactent également le déroulement de la digestion.

Understanding the relationship between health and diet is a major challenge in Food Science and Nutrition. As the impact of a food product on health depends on its journey and breakdown in the gastrointestinal tract, exploring this question necessarily implies increasing our knowledge of the food digestion process. Eggs are popular worldwide and are among the most nutritious foods for humans. The egg white fraction, an aqueous protein solution, is an egg product widely used in the food industry because of its unique functional and nutritional properties. In addition, the ability to generate very different food structures depending on the technological process without modifying its composition, makes egg white a very interesting and realistic food model. The aim of the study was to investigate the impact of structural characteristics of aggregated and gelled protein matrices on their breakdown during digestion. An in vitro model of gastrointestinal digestion, enabling temporal tracking, was combined with an in vivo model (pig), closer to physiological reality and enabling spatio-temporal mapping of digestion. For egg white, the structural characteristics of the protein matrix were found to have an influence not only on the quantitative aspects of protein digestion such as the degree of hydrolysis, but also on the qualitative aspects such as the nature of the peptides released. Similarly, the in vivo bioaccessibility levels could be impacted by differences relating to the structural characteristics of the gelled matrices. At the molecular scale, this study suggests that the structural changes induced by heat treatments, depending on physicochemical conditions, render a number of protein regions accessible to digestive enzymes. At the micro- and macroscopic scale, the structural characteristics of the gels also impact the digestion process.