Evaluation de la capacité antioxydante de légumes-feuilles africains riches en composés bioactifs et micronutriments et étude de leur effet sur la modulation de l’état inflammatoire de l’intestin au moyen d’un modèle in vitro de triculture cellulaire.

Evaluation of the antioxidant capacity of African green leafy vegetables, rich in micronutrients and bioactive compounds, and study of their effect on the modulation of the inflammatory state of the intestine using an in vitro cell triculture model.

• Auteur / Autrice : Nelly Fioroni
• Direction : Claire Mouquet-Rivier, Caroline Babot-Laurent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des aliments et nutrition
• Date : Soutenance le 12/12/2023
• 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 : Eric Rondet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Dufour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandrine During, Jean-François Landrier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inflammation

Cultures cellulaires

Progestérone

Carotènes

Polyphénols

Mots clés libres

Polyphénols

Β-Carotène

Lutéine

Bioaccessibilité

Culture cellulaire

Inflammation

Polyphenols

Β-Carotene

Lutein

Bioaccessibility

Cell culture

Inflammation

Résumé

Les légumes-feuilles verts (LFV), largement consommés en Afrique sub-saharienne sous forme de sauces présentent un potentiel nutritionnel et santé important de par leurs teneurs élevées en micronutriments et composés bioactifs aux propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes. Dans cette région, le retard de croissance est encore très répandu et fréquemment associé à une inflammation intestinale chronique et au stress oxydatif, affectant l'absorption des nutriments et l'immunité. Dans le cadre de cette thèse, 4 LFV africains ont été identifiés sur la base d’une revue de littérature de leurs propriétés : amarante (Amaranthus spp.); corète (Corchorus olitorius); manioc (Manihot esculenta) et oseille africaine (Hibiscus sabdariffa). L’épinard (Spinacia oleracea) a été choisi comme référence pour ses propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires. L'objectif spécifique du travail décrit dans cette thèse était d'évaluer la capacité antioxydante des LFV et leur rôle potentiel dans la modulation de l'inflammation intestinale, dans le but final de contribuer à la prévention de l'inflammation intestinale et du stress oxydatif.Les teneurs en minéraux, fibres, oxalates, tanins condensés, polyphénols totaux (PT), flavonoïdes totaux (FT), lutéine et β-carotène des cinq LFV ont d’abord été déterminées et les principaux composés phénoliques identifiés. La capacité antioxydante (CA) d’extraits polaires et apolaires des LFV a été mesurée par cinq méthodes complémentaires (DPPH, FRAP, ABTS, ORAC et piégeage de l’oxyde nitrique (NO)) et corrélée aux teneurs en caroténoïdes, PT et FT des LFV. La modulation de l’inflammation in vitro par les LFV a été évaluée sur modèle cellulaire de macrophages humains (THP-1) puis sur un modèle de triculture d’intestin inflammé (Caco-2 TC7; HT-29 MTX et THP-1) par mesure de marqueurs d’inflammation (cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-8) et perméabilité intestinale). La modulation de l'inflammation par les sauces modèles des LFV a été évaluée après digestion in vitro (DIV) sur le modèle de triculture. De plus, la bioaccessibilité des minéraux, PT et caroténoïdes des LFV a été déterminée.La caractérisation des cinq LFV a mis en évidence la présence de nombreux composés bioactifs susceptibles d’interactions complexes au sein de la matrice alimentaire, en quantités variables selon l’espèce de LFV. L’épinard et le manioc étaient les plus riches en caroténoïdes et le manioc et l’oseille en PT et FT. La CA de ces deux derniers était plus élevée que la référence (épinard). La CA des extraits polaires était 2 à 18 fois supérieure à celle des extraits apolaires et plus fortement corrélée aux PT/FT (R>0,8) qu’aux caroténoïdes. La bioaccessibilité variait considérablement entre les LFV : 33-66% (PT), 1-6% (β-carotène), 4-14% (lutéine), 17-88% (Zn) et maximum 20% (Fe).Avec le modèle THP-1 enflammé (LPS), les extraits de manioc et d’oseille ont induit une diminution concentration-dépendante de la production de TNF-α et d'IL-6 et une forte diminution à 50 µg/mL de la production d'IL-8. Avec le modèle de triculture cellulaire inflammé (LPS-INF-γ), seuls les extraits de manioc ont diminué la production de TNF-α et d’IL-8 par les THP-1 et seuls les extraits d’oseille celle d’IL-8 par les cellules intestinales. Aucun effet n’a été observé sur l’IL-6 quel que soit le LFV, le type d’extrait ou le type cellulaire. Les sauces digérées n'ont eu aucun effet sur la production d'IL-8 et d'IL-6, quel que soit le LFV, mais la production de TNF-α par les THP-1 a été réduite. Seule la sauce d’oseille a diminué la production d'IL-8 par les cellules intestinales.Malgré les réponses modérées obtenues, cette étude montre un effet probable des LFV africains sur l'oxydation et l'inflammation intestinale, en particulier le manioc et l’oseille, qui est probablement corrélé à leur teneur élevée en composés bioactifs. Leur effet au niveau intestinal doit être confirmé par des expériences in vivo sur modèles animaux et chez l’homme.

Green leafy vegetables (GLVs), are widely consumed in sub-Saharan Africa in a sauce, and offer significant nutritional and health potential thanks to their high content of micronutrients and bioactive compounds with anti-inflammatory and antioxidant properties. In this region, stunting is still highly prevalent and frequently associated with chronic intestinal inflammation and oxidative stress, affecting nutrient absorption and immunity. In this thesis, 4 African GLVs were identified on the basis of a literature review of their properties: amaranth (Amaranthus spp.); jute mallow (Corchorus olitorius); cassava (Manihot esculenta) and rosella (Hibiscus sabdariffa). Spinach (Spinacia oleracea) was chosen as reference for their anti-inflammatory and antioxidant properties. The specific objective of the work described in this thesis was to assess the antioxidant capacity of GLV and their potential role in modulating intestinal inflammation, with as final goal to contribute to the prevention of intestinal inflammation and oxidative stress.First, mineral, fiber, oxalate, condensed tannin, total polyphenol (TPC), total flavonoid (TFC), lutein and β-carotene content of the five GLVs were determined and the main phenolic compounds identified. The antioxidant capacity (AC) of polar and non-polar GLV extracts were measured by five complementary methods (DPPH, FRAP, ABTS, ORAC and nitric oxide (NO) scavenging) and correlated with GLV carotenoid, TPC and TFC contents. The modulation of inflammation in vitro by GLVs was assessed using a human macrophage cell model (THP-1) and a triculture model of an inflamed intestine (Caco-2 TC7 (enterocytes); HT-29/MTX (goblet cells) and THP-1). Effects were quantified using markers of inflammation (pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-6, IL-8) and intestinal permeability). Furthermore, modulation of inflammation by GLVs model sauces was assessed after in vitro digestion (IVD) using the triculture model. In addition, bioaccessibility of GLV minerals, TPC and carotenoids was determined.Characterization of the five GLVs revealed the presence of numerous bioactive compounds capable of complex interactions within the food matrix, but quantities varied and depended on the GLV species. Spinach and cassava were the richest in carotenoids, and cassava and rosella in TPC and TFC. The AC of the latter two was higher than the reference (spinach). Polar extracts had AC 2 to 18 times higher than that of non-polar extracts, and AC more strongly correlated with TPC/TFC (R>0.8) than with carotenoids. Bioaccessibility varied widely among the GLVs: 33-66% for PT, 1-6% for β-carotene, 4-14% for lutein, 17-88% for Zn and maximum 20% for Fe.In the LPS-induced inflamed THP-1 model, cassava and rosella extracts induced a concentration-dependent decrease in TNF-α and IL-6 production, as well as a marked effect at 50 µg/mL on IL-8 production. In contrast, in the LPS/INF- inflamed cell triculture model, only cassava extracts decreased the production of TNF-α and IL-8 by THP-1, and only rosella extracts reduced IL-8 production by intestinal cells. No effect was observed on IL-6, regardless of GLV, extract type or cell type. Most digested GLV sauces had no effect on IL-8 and IL-6 production, whatever the GLV, but TNF-α production by THP-1 was reduced. Only rosella sauces decreased IL-8 production by intestinal cells.Despite the mixed responses obtained, this study shows a probable effect of African GLVs on oxidation and intestinal inflammation, in particular cassava and rosella, which is likely correlated with their high content of bioactive compounds. Their effect at intestinal level needs to be confirmed by further in vivo experiments on animal models and humans.