Les facteurs bioactifs du lait maternel : de leur préservation lors du traitement du lait à l'impact de la lactoferrine sur la maturation intestinale

Bioactive factors of human breast milk : from their preservation during milk processing to the impact of lactoferrin on intestinal maturation

• Auteur / Autrice : Léa Tran
• Direction : Jean Lesage, Delphine Ley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 24/03/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institute for Translational Research in Inflammation (Lille) - Institute for Translational Research in Inflammation - U 1286 / INFINITE (Ex-Liric)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Mas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathilde Guerville
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patricia Parnet, Alexandre Benani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles animaux

Pression hydrostatique

Stérilisation

Lactariums

Lait humain

Hormones

Lactoferrine

Intestins

Expérimentation animale

Pression hydrostatique

Stérilisation (microbiologie)

Banques de lait maternel

Lait maternel

Hormones

Lactoferrines

Intestins

Mots clés libres

Lactoferrine

Intestin

Lait maternel

Facteurs bioactifs

Haute pression hydrostatique

Pasteurisation de Holder

Lactoferrin

Intestine

Breast milk

Bioactive factors

High hydrostatic pressure

Holder pasteurization

Résumé

La période néonatale correspond à une phase intense du développement de l'intestin durant laquelle se met en place la barrière intestinale. Des données suggèrent que l'environnement nutritionnel précoce joue un rôle critique dans ce processus et programme également la santé future digestive de l'enfant. Chez la souris, le retard de croissance post-natal (RCPN) est associé à un retard de maturation de l'intestin et à une susceptibilité accrue à développer une colite à l'âge adulte. Chez l'Homme, l'allaitement maternel est particulièrement protecteur pour la survenue de pathologies digestives chez l'enfant. Ces effets bénéfiques du lait maternel sont attribués à sa richesse en facteurs bioactifs, tels que des hormones, des agents immunomodulateurs ou encore la lactoferrine, une protéine abondante du lait possédant des activités antimicrobienne, anti-inflammatoire et prébiotique. En clinique, les enfants prématurés ou présentant un RCPN sont fréquemment alimentés par du lait maternel de mères donneuses collecté par les lactariums. Dans ces structures, le lait maternel est stérilisé par la pasteurisation de Holder (HoP) bien que celle-ci altère de nombreux facteurs bioactifs par son effet thermique. Une alternative à la HoP pourrait être l'usage d'une stérilisation non thermique par haute pression hydrostatique (HHP).Dans ce contexte, les objectifs de ce travail ont été : 1) de caractériser l'impact d'une supplémentation orale durant la lactation en lactoferrine bovine (bLf), sur la maturation intestinale de souriceaux RCPN et, 2) d'évaluer l'usage de la HHP comparativement à la HoP sur la préservation de certains facteurs bioactifs du lait maternel humain.Chez des souriceaux, un RCPN a été induit par augmentation du nombre de petits par portée. Il a conduit à un retard de maturation intestinale au sevrage, associant une diminution de la profondeur des cryptes iléales, une surexpression de la lactase et un enrichissement du microbiote intestinal en Lactobacillales. Une importante altération du transcriptome intestinal par le RCPN a été observée notamment pour des gènes de l'horloge circadienne avec une surexpression des gènes Per2, Per3, Tef et Usp2, et une sous-expression de Bmal1 et Rev-erbα. La supplémentation en bLf pendant la lactation n'a pas modifié ces altérations intestinales mais elle a réduit la richesse du microbiote des souriceaux contrôles en modulant sa composition en Bacteroidales, Gammaproteobacteria et Clostridia. Enfin, la sévérité de la colite aiguë induite après le sevrage n'était pas différente entre les différents groupes expérimentaux.Concernant la préservation des facteurs bioactifs du lait après stérilisation, nous avons montré que la technique de HHP préservait mieux les hormones du lait, comme l'insuline, la leptine, le cortisol, l'apéline, le GLP-1 et la nesfatine-1, comparativement à la HoP bien que, pour l'adiponectine, ce traitement réduit son taux comparativement à la HoP. La HHP préservait également mieux la lactoferrine, par rapport à la HoP alors que le lysozyme, n'était pas affecté par ces deux traitements. L'évaluation de l'activité antimicrobienne des laits traités par HHP sur la croissance bactérienne au cours du temps a montré un fort effet bactériostatique contre Escherichia coli ainsi qu'un effet bactéricide plus important contre Streptococcus agalactiae, comparativement au lait traité par HoP.Au final, nos travaux démontrent l'importance d'une maturation intestinale adéquate pendant la période postnatale précoce et renforce l'intérêt des facteurs bioactifs du lait maternel dans la prévention des conséquences délétères du retard de maturation intestinale. Ils renforcent aussi l'importance de leur préservation par des traitements appropriés dans le cadre de la stérilisation des dons de lait au sein des lactariums.

The neonatal period refers to an intense intestinal developmental phase during which the intestinal barrier is established. Numerous studies highlight the critical role of the early life nutritional environment in the gut development and future health. Postnatal growth restriction (PNGR) in mice is associated with delayed intestinal maturation and increased susceptibility to colitis in adulthood. breast milk has a protective role in the occurrence of digestive pathologies. These beneficial effects are attributed to its richness in bioactive factors, such as hormones or lactoferrin, an abundant milk protein with antimicrobial, anti-inflammatory and prebiotic activities. Newborns with PNGR are dependent on human milk, whose sterilization is ensured in the human milk bank by Holder Pasteurization (HoP), however leading to the loss of many bioactive factors. Thus, while few studies focus on the effects of milk bioactive factors in preventing the deleterious consequences of altered intestinal maturation, the search for alternative sterilizing treatments to HoP to preserve the bioactive qualities of milk, such as the High Hydrostatic Pressure (HHP) technique seems essential. In this context, the objectives of this work were: 1) to evaluate a new method of sterilization of human milk (HHP) on its bioactive factors, 2) to characterize the impact of a bioactive factor of breast milk, lactoferrin, on intestinal maturation.The induction of PNGR, by increasing the number of pups per litter, led at weaning to a delay in intestinal maturation, associating reduction in the depth of the crypts and overexpression of lactase at the ileal level, as well as enrichment of the intestinal microbiota in Lactobacillales. We also showed an alteration of the intestinal transcriptome by PNGR with overexpression of Per2, Per3, Tef and Usp2, and underexpression of Bmal1 and Rev-erbα, which are circadian clock genes regulating rhythmic biological processes. Supplementation with bLf during lactation did not prevent all of these variations but reduced the richness of the microbiota of control mice at weaning while modulating its composition in Bacteroidales, Gammaproteobacteria and Clostridia. Finally, the induction of acute colitis after weaning was not amplified by PNGR nor prevented by bLf supplementation. Regarding the preservation of milk bioactive factors, we showed that the HHP technique better preserved the concentrations of some metabolic hormones, such as insulin, leptin, cortisol, apelin, GLP-1 and nesfatin-1, compared to the HoP. Adiponectin was however degraded by HHP. Also, treatment with HHP allowed better preservation of lactoferrin, compared to HoP. Lysozyme, another milk antimicrobial peptide, was unaffected by both treatments. The evaluation of the antimicrobial activity of treated milks on bacterial growth over time showed a strong bacteriostatic effect against Escherichia coli as well as a greater bactericidal effect against Streptococcus agalactiae for HHP, compared to HoP.Our work emphasizes the importance of adequate intestinal maturation during the early postnatal period and reinforces the interest of bioactive factors in breast milk for their unique metabolic regulating, prebiotic or antimicrobial properties, and thus, the importance of their preservation in the context of sterilization within human milk banks.