CE21 - Alimentation et systèmes alimentaires

Le traitement du lait maternel par haute pression hydrostatique augmente ses qualités biologiques et intestinotrophiques : études expérimentales ex-vivo et chez le nouveau-né prématuré. – HHP-humanmilk

Hautes pressions et lait maternel

Le lait maternel (LM) est une source cruciale de substances bioactives essentielles au développement des systèmes physiologiques et digestif des nouveau-nés nés grands prématurés. A l’hôpital, ces enfants reçoivent du LM stérilisé dans les lactariums par la pasteurisation de «Holder» (chauffage à 62°C durant 30 minutes). Cette technique dégradant en grande partie de nombreux facteurs bioactifs du LM, nous avons testé la haute pression hydrostatique (HP) comme méthode alternative pour le LM.

Démontrer la préservation des composés bioactifs

Dans les lactariums du monde entier, les dons de lait maternel à destination des enfants grands- prématurés doivent être sécurisés au niveau microbiologique par stérilisation. En effet, le lait maternel contient de nombreuses bactéries et parfois des virus qui pourraient être très délétères pour ces nouveau-nés particulièrement fragiles. La pasteurisation de Holder qui consiste à chauffer le lait à 62°C durant 30 minutes est la technique actuellement utilisée dans les lactariums. En France, la législation impose ce traitement à tous les dons de lait collectés par les lactariums. Ces dernières années, de très nombreuses études biochimiques ont démontré que cette pasteurisation est néfaste pour de nombreux composés du lait humain. En effet, celle-ci détruit complètement de nombreux facteurs importants du lait tels que la lipase endogène du lait, elle modifie aussi les structures des globules lipidiques et réduit les valeurs nutritionnelles du lait maternel. D’autres données ont aussi rapporté des réductions importantes en hormones, facteurs de croissance, agents anti-microbiens et immuno-stimulants suite à cette pasteurisation. Ainsi le lait stérilisé par cette technique ne semble pas la meilleure des alimentations possibles pour les enfants grands prématurés. Le traitement à haute pression hydrostatique (HP) est une technologie récente qui applique un traitement de haute pression non thermique au produit et le stérilise. Ce nouveau procédé est l’une des méthodes les plus prometteuses pour le traitement et la conservation des aliments à température ambiante. Pour le lait maternel, l’HP semble être une méthode alternative prometteuse à la pasteurisation de Holder pour préserver au maximum les facteurs bioactifs uniques du lait humain. Des études préliminaires ont démontré que ce traitement est capable d’assurer la stérilisation de ce lait, mais aussi de préserver remarquablement certains composés importants comme la lipase du lait, son contenu en immunoglobulines et la structure de ses globules lipidiques. Notre objectif a été d’étudier la préservation d’autres facteurs importants du lait par cette technique et de mener des études in vitro et in vivo pour évaluer de manière comparative au lait traité par pasteurisation si le traitement HP présentait des vertus augmentées biologiques.

Le projet s’est déroulé suivant deux axes : 1/ nous avons comparé par des analyses biochimiques, microbiologiques et moléculaires si le traitement du lait maternel humain par la haute pression hydrostatique (HP) préservait mieux certains composés bioactifs importants du lait que la pasteurisation de Holder (HoP) actuellement utilisée dans les lactariums ; 2/ nous avons mené des études précliniques in vivo sur des souris adultes et des souriceaux hypotrophes en développement pour évaluer l’impact de ces deux laits administrés de manière chronique sur le développement, l’intestin, le stress oxydant et l’axe intestin-cerveau. La pasteurisation de Holder (HoP) a été réalisée par chauffage 30 minutes à 62,5°C. Le traitement HP a été celui mis au point au début du programme consistant à appliquer 4 cycles de hautes pressions de 350 MPa durant 5 minutes à 38°C. Ce programme a démontré de nombreuses protections de certains facteurs sensibles et bioactifs du lait mais aussi la bonne stérilisation nécessaire à l’hôpital pour fournir ce lait aux enfants prématurés. Enfin, des études en cours évaluent dans des factions de lait maternel, l’effet de ces deux types de stérilisation sur: 1/ le métabolome du lait, 2/ ses facteurs anti-microbiens et sa capacité globale bactériostatique, 3/ des facteurs neurotrophiques et des facteurs intestinotrophiques, 4/ l’inactivation virale et 5/ les endocannabinoides endogène du lait maternel, 6/la conservation à long terme du lait traité.

Par des analyses biochimiques, microbiologiques et moléculaires, nous avons démontré que le traitement du lait maternel humain par la haute pression hydrostatique (HP) assure une parfaite stérilisation du lait humain comparable à celle obtenue par la pasteurisation de Holder (HoP) actuellement utilisée dans les lactariums. De plus, le lait traité par HP se conserve particulièrement bien durant 6 mois qu’il soit conservé à -20°C ou à +4°C au niveau microbiologique ce qui permet un stockage sur le long terme du lait humain avec une dépense énergétique faible. Le traitement par HP conserve aussi dans le lait traité comparativement au lait cru et à son traitement par HoP, la plupart des hormones importantes du lait, ses agents antimicrobiens, ses prébiotiques, sa capacité bactériostatique, ses facteurs neurotrophiques et ses facteurs de croissance. La HP n’étant pas une méthode thermique à l’inverse de la HoP, elle n’induit pas de production de produits de glycation issus de la réaction de Maillard, produits considérés comme toxiques au niveau cellulaire. Administré à des souris adultes, le lait traité par HP améliore l’activité de l’axe intestin-cerveau et le métabolisme glucidique comparativement au lait traité par HoP. Il améliore aussi les défenses anti-oxydantes au niveau de l’intestin grêle et du foie. Des données préliminaires indiquent qu’il augmente aussi la croissance de souriceaux en retard de croissance postnatal. Cependant, l’étude du métabolome du lait après les deux types de traitement montrent que le traitement HP induit des modifications lipidiques plus marquées que celles induites par le traitement par HoP. Enfin, des données en cours de finalisation indique le traitement par HP est capable d’inactiver certains virus tels que le covid-19.

L’ensemble de ce programme a permit de démontrer qu’il existe une alternative au traitement du lait maternel par pasteurisation dans les lactariums susceptible d’améliorer la composition finale du lait stérilisé mais aussi de réduire les pertes importantes de lait maternel dans ces structures (environ 10% suite à des défauts de stérilisation par HoP) en utilisant la haute pression hydrostatique. Nos données ont démontré que ce traitement par haute pression améliore remarquablement la qualité du lait après stérilisation et que celui-ci se rapproche de manière forte du lait maternel cru dans sa composition. Nos études précliniques menées chez des souris suggèrent dans le même sens que ce lait traité par HP est bien toléré in vivo et qu’il exercerait des fonctions nutritionnelles et biologiques supérieures à celles du lait pasteurisé par HoP. Il est maintenant nécessaire de passer à une étape d’étude clinique chez l’enfant pour évaluer ces points. Dans un deuxième temps, ce lait pourrait être administré à des enfants hypotrophes et prématurés qui représentent la cible thérapeutique de patients qui reçoivent habituellement du lait maternel stérilisé en provenance des lactariums. Enfin, nos données préliminaires indiquent que l’usage de la HP pourrait réduire la transmission virale via le lait de la mère à l’enfant. Ces données méritent d’être étendues à l’ensemble des virus potentiellement présents dans le lait maternel.

High hydrostatic pressure processing of human milk preserves milk oligosaccharides and avoids formation of Maillard reaction products. Clinical Nutrition, 2022, 41 (1), pp.1 - 8. ?10.1016/j.clnu.2021.11.013?. ?hal-03890167?
In Vivo Assessment of Antioxidant Potential of Human Milk Treated by Holder Pasteurization or High Hydrostatic Pressure Processing: A Preliminary Study on Intestinal and Hepatic Markers in Adult Mice. Antioxidants , 2022, 11 (6), pp.1091. ?10.3390/antiox11061091?. ?hal-03890146?
High Hydrostatic Pressure Processing of Human Milk Increases Apelin and GLP-1 Contents to Modulate Gut Contraction and Glucose Metabolism in Mice Compared to Holder Pasteurization. Nutrients, 2022, 14 (1), pp.219. ?10.3390/nu14010219?. ?hal-03890156?

Le lait maternel (LM) est une source cruciale de substances nutritives et bioactives essentielles au développement des systèmes immunitaire et digestif du nouveau-né. Ses effets bénéfiques sur le développement et la santé sont particulièrement importants chez les nouveau-nés prématurés pour lesquels de nombreuses études ont démontré que le LM réduit significativement le risque de plusieurs maladies digestives dont l'entérocolite ulcéreuse nécrosante (NEC), la septicémie et l'allergie alimentaire. De plus, le LM exerce des effets positifs à très long terme sur le développement cognitif et la santé cardiovasculaire et métabolisme jusqu'à l’âge l'adulte. Pendant leur séjour à l'hôpital, les nourrissons prématurés ne pouvant recevoir un apport adéquat de LM par leur propre mère, reçoivent du LM provenant de mères donneuses fourni par un lactarium. Cependant, ce LM doit être traité afin de limiter le développement d'agents pathogènes (microorganismes), tout en conservant ses propriétés nutritionnelles et immuno-modulatrices. La pratique la plus couramment utilisée dans les lactariums est une pasteurisation à basse température (62 ° C) de longue durée (30 minutes) connue sous le nom de pasteurisation «Holder». Cependant, celle-ci détruit complètement de nombreux facteurs importants du LM tels que la lipase endogène du lait, modifie les structures des globules lipidiques et réduit les valeurs nutritionnelles et propriétés immunologiques du LM. Le traitement à haute pression hydrostatique (HHP) est une technologie récente qui applique un traitement de haute pression non thermique au produit. Ce nouveau procédé est l'une des méthodes les plus prometteuses pour le traitement et la conservation des aliments à température ambiante. Pour le LM, l’HHP est une méthode alternative prometteuse à la pasteurisation de Holder car plusieurs études ont démontré qu’elle préserve mieux les propriétés nutritionnelles et immunologiques du LM et qu’elle inactive complètement les microorganismes. Les objectifs de nôtre projet sont: 1 / de déterminer si le processus HHP améliore la qualité du LM en terme de facteurs bioactifs très sensibles (facteurs de croissance, hormones, microARNs et facteurs bactériostatiques) par rapport à la pasteurisation de Holder; 2 / d’étudier si ce traitement du LM augmente ses propriétés intestino-trophiques dans un modèle ex-vivo expérimental de maturation gastro-intestinale; 3 / d’étudier chez des nouveau-nés prématurés (60 enfants), si ce lait traité par HHP améliore la santé néonatale, l’implantation du microbiote intestinal et la croissance postnatale précoce sur une période de 21 jours. Notre consortium implique des scientifiques reconnus (INSERM, Universités, Hôpitaux) spécialisés dans le domaine de la physiologie néonatale, un partenaire privé français HPBioTech qui détient un brevet international pour le traitement du LM par HHP, des médecins reconnus en nutrition infantile et des experts dans le domaine du microbiote intestinal. Nôtre étude monocentrique sera réalisée à l'hôpital Jeanne de Flandre du CHRU de Lille. Au final, offrir une alternative à la pasteurisation de Holder pour les lactariums avec de meilleures performances en termes de sécurité microbiologique, de composants nutritionnels et biologiques du LM constituerait une avancée clinique importante dans la prise en charge des enfants prématurés. Notre projet pourrait avoir un impact économique conséquent pour les lactariums par la réduction des pertes (échec de pasteurisation de 10-15% par Holder) et par l’amélioration des conditions de stockage et de transport du LM (4°C). Notre projet permettra aussi de mieux comprendre la mise en place du microbiote intestinal chez l'enfant en lien avec les composants du LM.

Coordination du projet

Jean LESAGE (Institute for Translational Research in Inflammation)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INFINITE Institute for Translational Research in Inflammation
IRSD Institut de Recherche en Santé Digestive
HPBIOTECH
INFINITE Institute for Translational Research in Inflammation
ONIRIS

Aide de l'ANR 419 580 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2018 - 36 Mois

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