Identification de peptides à activité biologique issus de matrices carnées porcines ayant subi un traitement enzymatique

Identification of biologically active peptides derived from enzymatically treated porcine matrices

• Auteur / Autrice : Julia Bechaux
• Direction : Véronique Santé-Lhoutellier, Philippe Gatellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et Santé
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de la recherche agronomique (France). Unité de Recherche Qualité des Produits Animaux (Clermont-Ferrand, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : André Lebert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Le Page, Vincenza Ferraro, Anne Lacoste
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Anton, Benoit Cudennec, Marie de Lamballerie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Molécules bioactives

Mots clés libres

Biomasse animale

Peptides bioactifs

Potentialité in silico

Hydrolyse enzymatique

Digestion gastro-intestinale

Faisabilité industrielle

Animal biomass

Bioactive peptides

In silico potential

Enzymatic hydrolysis

Gastrointestinal digestion

Industrial feasibility

Résumé

La biomasse animale issue de la filière porcine, qui est faiblement valorisée, nécessite la mise en œuvre de nouveaux procédés de diversification. L’identification de peptides bioactifs (PBs) est une voie prometteuse pour la valorisation de cette biomasse. Cela permet d’un point de vue environnemental de mieux rentabiliser les consommations en ressources naturelles (surface de culture, eau, énergie) ayant servi à l’alimentation des porcs, en fournissant un débouché économiquement intéressant à ces sous-produits. D’autre part, la génération de peptides bioactifs utilisables dans les domaines de la pharmacologie, la cosmétique, ou l’alimentation s’inscrit dans la demande croissante des consommateurs pour l’élaboration de molécules plus naturelles. L’objectif de ce projet est d’identifier des conditions d’hydrolyse optimales permettant de générer, à partir de sous-produits porcins, de nouvelles molécules bioactives à visée nutritionnelle ou médicale. Une étude de potentialité in silico est menée sur quatre matrices porcines (cœur, foie, poumon et muscle) afin d’évaluer leur capacité à générer des PBs, après hydrolyse enzymatique. De plus, la stabilité des peptides générés est testée en condition de digestion gastro-intestinale via l’utilisation d’un modèle statique. Finalement, le développement de la méthode à l’échelle pilote est réalisé. Les études in silico ont permis de sélectionner le couple d’enzymes papaïne/subtilisine présentant une forte potentialité dans la génération de peptides avec une activité antioxydante, antidiabétique (iDPP4) et antihypertensive (iECA) pour les quatre matrices d’étude. La validation in vitro, a confirmé la présence des activités antioxydante et iDPP4 dans les quatre hydrolysats générés avec la papaïne et la subtilisine. Il est noté que l’activité biologique des hydrolysats de cœur, de foie et de poumon est exacerbée au cours de la digestion gastro-intestinale. Les expérimentations sur la digestion d’un palet de porc supplémenté en hydrolysat de cœur ont montré que i) la température de cuisson (70°C ou 90°C) impacte peu le niveau des activités iDPP4 et antioxydante au cours de la digestion, ii) la supplémentation permet d’augmenter significativement l’activité iDPP4 par rapport à un échantillon témoin. Un effet plus modeste de cette supplémentation sur l’activité antioxydante a été observé et iii) l’activité antioxydante des palets de porc supplémentés augmente significativement (+40%) entre le compartiment gastrique et intestinal. Enfin, la méthodologie de génération des peptides bioactifs est transposable à l’échelle pilote moyennant l’utilisation d’enzymes commerciales et de paramètres d’hydrolyse adaptés. Les fractions peptidiques présentant une bioactivité significative pourront être valorisées comme ingrédients aromatiques et servir pour supplémenter des produits alimentaires dans le but d’obtenir des allégations de santé.

The poorly valorized animal biomass from the pig sector requires the implementation of new recovery processes. The identification of bioactive peptides (BPs) is a promising way to valorize this biomass. From an environmental point of view, it is possible to reduce the consumption of natural resources (surface of culture, water, energy) having used for the feeding of the pigs, by providing an economically interesting outlet to these by-products. On the other hand, the generation of bioactive peptides that can be used in the fields of pharmacology, cosmetics or food is part of the growing consumer demand for the development of more natural molecules. The objective of this project is to identify optimal hydrolysis conditions allowing generating, from porcine by-products, new bioactive molecules for nutritional or medical purposes. An in silico potency study is conducted on four porcine products (heart, liver, lung and muscle) to evaluate their ability to generate PBs, based on the use of different enzymes. In addition, the stability of the generated peptides is evaluated in the gastrointestinal tract using an in vitro static model. Finally, the method for the generation of BPs is developed at a pilot scale. In silico studies allowed to select the papain / subtilisin pair of enzymes for the generation of the highest number of peptides with antioxidant, antidiabetic (DPP4i) and antihypertensive (ACEi) activities. In vitro validation confirmed the presence of antioxidant and DPP4i activities in the four hydrolysates generated with papain and subtilisin. The biological activity of heart, liver and lung hydrolysates increases during gastrointestinal digestion. Experiments on the digestion of a pork patty supplemented with heart hydrolysate have shown that i) the cooking temperature (70°C or 90°C) slightly modulates iDPP4 and antioxidant activities during digestion, ii) supplementation significantly increases iDPP4 activity compared to a control sample. A moderate effect of this supplementation on the antioxidant activity was observed and iii) the antioxidant activity of the supplemented pork patty increases significantly (+ 40%) between the gastric and intestinal compartment. In addition, the methodology for the generation of bioactive peptides is possible on a pilot scale with commercial enzymes and adapted hydrolysis parameters. Peptide fractions with significant bioactivity can be valued as aromatic ingredients and to supplement a food product for obtaining health claims.