Développement de méthodes pour l'analyse de la composition globale du lait maternel précoce dans la cohorte mère-enfant EDEN : impact des facteurs maternels et environnementaux (sur cette composition) et identification de biomarqueurs prédictifs d'une allergie alimentaire

Methods developpement for the analyse of the overall composition of early breast milk in the mother-child cohort EDEN : impact of maternal and environmental factors (on this composition) and identification of predictive biomarkers of food allergy

• Auteur / Autrice : Mikaïl Berdi
• Direction : Karine Adel-Patient, Christophe Junot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 21/12/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Service de pharmacologie et immunoanalyse (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Marie-José Butel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-José Butel, Cyrille Hoarau, Alain Paris, Marie-Cécile Alexandre-Gouabau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cyrille Hoarau, Alain Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteurs de croissance

Oligosaccharides

Lipides

Métabolites

Allergie alimentaire

Lait maternel

Mots clés libres

Lait maternel

Allergie alimentaire

Métabolites

Lipides

Oligosaccharides

Facteurs immulogiques et de croissance

Breastmilk

Food allergy

Metabolites

Lipids

Oligosaccharides

Immunological and growth factors

Résumé

Le lait maternel est l'aliment le plus adapté pour satisfaire tous les besoins nutritionnels du nouveau-né. Différents facteurs peuvent influencer la composition du lait (alimentation de la mère, environnement, tabagisme, etc). De plus, la composition du lait maternel évolue au cours de la lactation, s'adaptant aux besoins du nouveau-né. Ainsi le colostrum, lait sécrété les 3 - 4 premiers jours de la lactation, contient moins de lipides et de lactose que le lait mature, mais plus de protéines et d'oligosaccharides qui ont un rôle essentiel dans la maturation du système immunitaire et dans l'établissement du microbiote intestinal du nouveau-né. La composition du colostrum pourrait donc impacter à moyen/long terme le développement de pathologies liées à un désordre du système immunitaire, telles que par exemple les allergies alimentaires (AA). Dans ce contexte, les objectifs de ma thèse étaient i) de mettre au point des méthodes analytiques permettant d'établir la composition globale en métabolites, oligosaccharides, lipides et en certains facteurs immunologiques et de croissance présents dans le lait maternel précoce, puis ii) de les appliquer à l'étude d'échantillons de lait collectés entre le 2ème et 6ème jour post-partum au sein de la cohorte française mère-enfant EDEN (2003-2006 ; www.eden.fr). Dans cette cohorte, une collecte d'informations intrinsèques et liées à l'environnement de la mère a été réalisée, ainsi qu'un suivi de la santé de l'enfant jusqu'à 5 ans. Des échantillons de lait ont été sélectionnés de façon aléatoire (cohorte initiale, n=274 ; 9% de cas de déclaration d'AA avant 5 ans), afin de réaliser une première analyse descriptive de la composition du lait et de son évolution au cours du temps, puis d'analyser l'impact de différents facteurs environnementaux et maternels sur cette composition. Des cas supplémentaires ont ensuite été rajoutés afin de tenter de relier la composition du lait avec le développement ou non d'une AA dans l'enfance (« case-cohort » design, ajout de 46 cas d'AA). Nous avons déterminé les concentrations de 50 facteurs immunologiques et de croissance à l'aide de kits de détection multiplexée commerciaux (technologie xMAP Luminex) que nous avons préalablement validés sur la matrice lait. En parallèle, les méthodes de préparation de l'échantillon ont été optimisées puis des techniques de chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (LC-HRMS) ont été mises en oeuvre pour déterminer la composition en métabolites, oligosaccharides et lipides. Des analyses préliminaires sur des mélanges de colostrum nous ont permis de détecter et d'identifier 250 métabolites, 79 oligosaccharides et plus de 400 lipides. Une analyse descriptive de la composition du lait et de son évolution au cours des premiers jours de lactation a dans un premier temps été réalisée sur les échantillons de la cohorte initiale. Des régressions linéaires et des analyses statistiques multi- et uni-variées ont ensuite été réalisées permettant de mettre en relation les résultats obtenus avec des informations collectées au sein de la cohorte (ville de résidence, atopie de la mère, mode d'accouchement, indice de masse corporelle, tabagisme, nombre de grossesse, niveau d'étude), indépendamment du jour de collecte. Enfin, la composition du lait maternel précoce a pu être mise en corrélation avec le développement d'une AA chez l'enfant avant ses 5 ans, permettant l'identification de potentiels biomarqueurs prédictifs de cette pathologie. Mes travaux de thèse ont permis le développement d'outils analytiques permettant l'établissement de cartographies individuelles de la composition du lait maternel précoce qui pourront servir de référence. Ils démontrent de plus que l'information nutritionnelle et immunologique transmise au nouveau-né est influencée par différents facteurs maternels et environnementaux pouvant conduire au développement de pathologies liées à un désordre immunologique plus tard dans la vie.

Breast milk is the most suitable food to meet all the nutritional needs of the newborn. Different factors can influence the composition of milk (mother's diet, environment, smoking, etc.). In addition, the composition of breast milk changes during lactation, adapting to the needs of the newborn. Thus, colostrum, which is secreted in the first 3 - 4 days of lactation, contains less lipids and lactose than mature milk, but more proteins and oligosaccharides which have an essential role in the maturation of the immune system and in the establishment of the intestinal microbiota of the newborn. The composition of colostrum could thus impact the development of pathologies linked to a disorder of the immune system, such as for example food allergies (AA) in the medium / long term. In this context, the objectives of my phd were (i) to develop analytical methods for establishing the overall composition of metabolites, oligosaccharides, lipids and certain immunological and growth factors present in early breast milk, and (ii) to apply them to the study of milk samples collected between the 2nd and 6th day post-partum in the French mother-child EDEN cohort (2003-2006; www.eden.fr). In this cohort, a collection of intrinsic and maternal-related information was carried out, as well as a follow-up of the child's health up to 5 years. Milk samples were randomly selected (initial cohort, n = 274, 9% reported AA before 5 years), in order to carry out a first descriptive analysis of milk composition and its evolution during of the time, and then analyze the impact of different environmental and maternal factors on this composition. Additional cases were then added to try to link the composition of milk with the development or not of an AA in childhood (''case-cohort'' design, addition of 46 cases of AA). We determined the concentrations of 50 immunological and growth factors using commercial multiplex detection kits (xMAP Luminex technology) that we validated on the milk matrix. In parallel, the sample preparation methods were optimized and liquid chromatography techniques coupled with high resolution mass spectrometry (LC-HRMS) were used to determine the composition of metabolites, oligosaccharides and lipids. Preliminary analyzes on mixtures of colostrum allowed us to detect and identify 250 metabolites, 79 oligosaccharides and more than 400 lipids. A descriptive analysis of the milk composition and its evolution during the first days of lactation was initially carried out on the samples of the initial cohort. Linear regressions and multi- and uni-varied statistical analyzes were then carried out to link the results obtained with information collected within the cohort (city of residence, mother's atopy, mode of delivery, index body mass, smoking, number of pregnancies, level of study), regardless of the day of collection. Finally, the composition of early breast milk could be correlated with the development of an AA in children before its 5 years, allowing the identification of potential biomarkers predictive of this pathology. My phd work allowed the development of analytical tools allowing the establishment of individual mappings of the composition of early breast milk that can serve as a reference. They also demonstrate that the nutritional and immunological information transmitted to the newborn is significantly influenced by different maternal and environmental factors and that it can predispose to the development of pathologies linked to an immunological disorder later in life.