Les rôles des bactéries dans la lutte contre les carences en folate et en cobalamine : de la fermentation alimentaire au microbiote intestinal

The roles of bacteria in tackling folate and cobalamin deficiency : From food fermentation to the gut microbiota

• Auteur / Autrice : Henok Deribew
• Direction : Christèle Humblot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des aliments et nutrition
• Date : Soutenance le 07/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Qualisud (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Christine Champomier-Vergès
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : John Kenny
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Christine Champomier-Vergès, Jean-Guy LeBlanc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cyanocobalamine

Acide folique

Flore intestinale

Fermentation

Céréales

Mots clés libres

Céréales

Fermentation

Injera

Microbiote intestinal

Vitamine B9

Vitamine B12

Cereals

Fermentation

Injera

Gut microbiota

Vitamin B9

Vitamin B12

Résumé

Les carences en folate (vitamine B9) et en cobalamine (vitamine B12) provoquent des problèmes de santé, notamment dans les pays en développement où les régimes alimentaires à base de produits végétaux sont source de folates mais dépourvus de cobalamine. Une consommation insuffisante d'aliments d'origine animale, principale sources de cobalamine, est également préoccupante dans les pays développés en raison d’évolutions des habitudes alimentaires vers une baisse de la consommation de produits animaux pour des raisons environnementales ou éthiques. Certaines bactéries peuvent synthétiser ces vitamines lors de la fermentation alimentaire et dans le tractus digestif humain. Cependant, leur rôle dans les aliments fermentés à base de céréales et leur potentiel de production de folate dans le tractus gastro-intestinal est peu exploré. Par conséquent, cette thèse a pour objectifs d’explorer la contribution potentielle des bactéries à la diminution des carences en folates et en cobalamine. Premièrement, les teneurs en folates et en cobalamine de l'injera, un aliment de base traditionnel éthiopien à base de céréales fermentées à base de teff, ont été mesurées. Sa consommation permettrait de couvrir 5% à 23% des apports en folate recommandés pour les femmes en âge de procréer. Cependant, la cobalamine présente dans l'injera était biologiquement inactive chez les humains. Les bactéries lactiques étaient majoritaires pendant la fermentation de l'injera, et certaines espèces étaient corrélées aux taux de folate et de cobalamine. Deuxièmement, la faisabilité d'augmenter la teneur en folate et en cobalamine dans l'injera a été explorée en utilisant des souches bactériennes productrices de folate et de cobalamine a été explorée. L’utilisation individuelle de chaque souche permettait d’augmenter les taux de folate et de cobalamine dans la pâte d'injera y compris après plusieurs cycle de repiquage par pied de cuve, atteignant les apports recommandés en cobalamine et jusqu'à 29 % de folate pour les femmes. Cependant, utilisées ensemble, les souches étaient moins efficaces. Enfin, l'influence de l'alimentation et du microbiote intestinal sur le statut en folate de femmes en âge de procréer (n=10) ont été évaluées. Les participantes ont consommé pendant 3 jours de l'injera enrichi en folate par fermentation ou un régime pauvre en folate à base de riz. La consommation régulière d'injera enrichi en folate couvrait 70,1 % de l'apport en folate recommandé. Au cours de la période de régime pauvre en folate, des concentrations de folate fécaux dépassant l'apport alimentaire ont été observées, indiquant une synthèse de folates par les micro-organismes du tube digestif. Des incubations in vitro des échantillons ont également montré un potentiel variable de production de folate au cours de différentes périodes alimentaires. Cette étude a mis en évidence la relation complexe entre les micro-organismes et leur rôle potentiel dans l'amélioration du statut en folate et en cobalamine des individus.

Folate (vitamin B9) and cobalamin (vitamin B12) deficiencies have significant health implications, particularly in low- and lower-middle-income countries where diets rely on starchy staple foods that offer folate but lack cobalamin. Inadequate intake of animal-sourced foods, the primary cobalamin sources, is also a concern in developed countries due to shifting dietary patterns towards plant-based diets. Certain bacteria can synthesize these vitamins in food fermentation and the human gut, yet their roles in cereal-based fermented foods and their folate-producing potential in the gut remain underexplored. Therefore, this thesis aimed to explore the potential contributions of bacteria in addressing folate and cobalamin deficiencies. First, the folate and cobalamin content of injera, a traditional Ethiopian cereal-based fermented staple food prepared from teff through backslopping fermentation, was explored, and shown that injera can provide 5% to 23% of the recommended folate intake for women of reproductive age. However, cobalamin found in injera was biologically inactive in humans. Fermentation was dominated by lactic acid bacteria and, with specific species correlating with folate and cobalamin levels. Second, the feasibility of increasing folate and cobalamin content in injera was explored using folate- and cobalamin-producing bacterial strains. Applying these strains individually significantly increased folate and cobalamin levels in injera dough over multiple backslopping rounds, meeting recommended cobalamin intake and providing up to 29% of folate for women of reproductive age. However, when used together, the strains were less efficient. The evolution of microorganisms, including those present before inoculation, potentially influenced vitamin production. Finally, the influence of diet and gut microbiota on the folate status of reproductive-age women (n=10) was assessed. Participants consumed the folate-enriched injera and a rice-based low-folate diet for 3 days in a crossover design. Regular consumption of folate-enriched injera covered 70.1% of the recommended folate intake. During the period of the low-folate diet, folate concentrations in excess of dietary intake were observed, indicating a significant contribution of microbially synthesized folate. In vitro measurements of folate concentration in fecal matter illustrated varying folate production and consumption capabilities of the gut microbiota among individuals and across different dietary folate intake periods. This study highlighted the complex relationship between microorganisms and their potential roles in improving the folate and cobalamin status of individuals.