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Nutrition et santé
(ACR)
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Objet d'étude : muqueuse intestinale, pancréas exocrine
Question sociétale et finalité, contexte : nutrition animale
Démarche, discipline : santé
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Objet d'étude : muqueuse intestinale, pancréas exocrine
Question sociétale et finalité, contexte : nutrition animale
Démarche, discipline : santé
Echelle d'étude : flore intestinale
Dispositif technique et méthode d'étude : génomique fonctionnelle
Composé chimique, Facteur du milieu : acide aminé, facteur antinutritionnel, inflammation, mucine, mycotoxine, protéine
Phénomène, processus et fonction : digestion, immunité
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- Description détaillée :
 Modèle animal porcin : L'approche de l'action précoce des composants alimentaire ou des Afficher la suite
 Modèle animal porcin : L'approche de l'action précoce des composants alimentaire ou des nutriments sur le développement de la fonction digestive est faite sur un porcelet en phase d'allaitement ou séparé de sa mère dès l'âge de 5 à 7 jours. L'utilisation de « porcs miniatures » (minipigs) est envisagée pour des études à long terme jusqu'à l'âge adulte. Dans un certain nombre de cas, les facteurs alimentaires ou nutritionnels sont étudiés en interaction avec des situations de stress : jeûne-réalimentation, stress environnemental (température), challenges non infectieux (substances à action inflammatoire).
 Critères anatomiques : taille des compartiments, poids relatif de muqueuse, taille des villosités, profondeurs des cryptes.
 Critères physiologiques : enzymes pancréatiques, enzymes membranaires de l'épithélium intestinal, peptides régulateurs sécrétés par la muqueuse et relations avec les réponses motrices ou sécrétoires. Évaluation in vivo et in vitro (chambre de Ussing) de la perméabilité para et trans-cellulaire. Dosage et caractérisation des mucines produites par les cellules caliciformes.
 Caractérisation des défenses immunitaires et cellulaires : Expression des cytokines dans la muqueuse (collaboration INRA-Toulouse. Expression des protéines du stress thermique (HSP).
 Critères microbiologiques : caractérisation de la flore par microbiologie classique et moléculaire (DGGE). Etude de la translocation bactérienne.
 Études de génomique fonctionnelle : Développement de puces ADN permettant de recenser les gènes exprimés par la muqueuse intestinale dans les différentes situations expérimentales.
 Études quantitatives des processus digestifs : Mesures de flux digestifs à différents niveaux du tube digestif, distinction entre flux d'origine endogène ou alimentaire par marquage de l'animal ou de l'aliment à l'aide d'isotope stables.
 Éudes métaboliques : Activités des enzymes du métabolisme intermédiaire. Etude du métabolisme des protéines et des acides aminés au moyen de traceurs isotopiques stables. Mesures in vivo de l'absorption des nutriments et des échanges inter-organes par mesure des différence artério-veineuses et des débits sanguins par débit-métrie.
L'activité de recherche est de type générique tout en mettant en oeuvre le modèle animal porcin. Ainsi, elle peut comporter des retombées aussi bien en nutrition humaine (CT2 et CT3 du département AlimH) qu'en nutrition animale (CT3 et CT4 du département PHASE). Elle met en jeu les compétences de l'équipe en matière de nutrition et de physiologie digestive. Elle implique des collaborations avec des équipes d'immunologistes et de microbiologistes. Le travail sur la biodisponibilité des acides aminés garde pour l'instant une finalité principale « nutrition animale ». Il est réalisé en liaison étroite avec l'équipe « alimentation et environnement » de l'UMRVP rattachée au département PHASE. Au cours des quatre années écoulées (2000-2004), nous avons réalisé les recherches prévues dans le cadre du projet Européen Healthypigut que nous coordonnions sur la définition de critères d'évaluation d'additifs alternatifs aux antibiotiques (durée 3 ans et demi). Une étude de l'impact sanitaire du colostrum bovin, en tant qu'alternatif aux antibiotiques, et de l'orge en tant qu'ingrédient alimentaire recommandé dans l'aliment de sevrage a été réalisée dans le cadre du projet Porcherie Verte (durée 3 ans). L'étude de la valorisation des sources de protéines végétales par des traitements technologiques a été réalisée dans le cadre d'un projet soutenu par les régions Bretagne et Pays de Loire piloté par le Pôle Agronomique de l'Ouest (durée 3 ans). L'impact d'un stress immunitaire induisant une inflammation pulmonaire sur l'utilisation des acides aminés a été étudié dans le cadre d'une thèse co-financée (durée 3 ans).

Au cours des quatre années à venir (à partir de 2004), nous poursuivrons d'abord des recherches en nutrition animale. Celles-ci concernent un nouveau projet européen « Feed for Pig Health » sur l'impact de substances naturelles incorporées dans l'aliment du porcelet sur la santé du tube digestif. Elles concernent également un projet sur la mise au point de nouveaux génotypes de pois destinés à l'alimentation porcine (projet INRA IMPACT et Projet Européen Grain Legumes GLIP). Nous initierons des recherches strictement à visées humaines sur le modèle porcin. Ces travaux concernent l'impact de l'allaitement artificiel, en comparaison avec l'allaitement naturel, sur la santé à court et long terme du tube digestif et en fonction de la composition des lactoremplaceurs (durée deux à trois ans).
D'une manière générale, l'enjeu de cette recherche générique à visée humaine est la prévention par l'alimentation, des maladies inflammatoires du tube digestif ou, indirectement, via des mécanismes régulateurs d'origine digestive, celle de l'obésité et du diabète.
Chez l'animal, l'enjeu reste, plus particulièrement chez le porcelet au sevrage, de maintenir un état sanitaire digestif acceptable malgré l'interdiction de l'utilisation alimentaire d'antibiotiques ou d' éléments-trace métalliques en tant que facteurs de croissance ou antibactériens.
Équipes scientifiques nationales :
Intra-UMRVP : équipe 2 pour les relations stress-immunité, équipe 3 pour la modélisation des besoins des animaux et leur couverture en termes nutritionnel et sanitaire, équipe 5 pour la physiopathologie du transit digestif et l'anorexie de sevrage.
Intra-INRA : département AlimH FDNH-Nantes(Champ, Segain, Hoebner) et UNMP-Theix (Obled ; département PHASE SRA-Tours (Irène Crévieu-Gabriel), SRC-Toulouse (Gidenne) et URH-Theix (Poncet) ; département SA Pharmaco-Toxico-Toulouse (Oswald); département CEPIA URPVI- Nantes (Gueguen, Denery), IATE-Montpellier (Abecassis, Mabille) ; département GAP, URLEG-Dijon (Duc, Burstin, O'chatt, Quillien) Département ESR UESR-Rennes (Département économie et sociologie rurale INRA-Rennes (Dronne, Dupraz).
Autres instituts : INSERM-Nantes (Darmaun) ; INSERM Toulouse, biologie pathologie digestive (Waysse, Fourmy) ; INSERM Lyon, physiopathologie digestive (Chayvialle) ; INSERM Faculté Necker (M Heyman) ; AFSSA-Ploufragan.

Éuipes scientifiques internationales :
Danemark, Royal Vet. Agr. Univ. (Sangild, Grondahl, Skaddhauge) ; Pologne, Institut de Jablonna, faculté vétérinaire (Zabielski); Suisse, Institute of Animal Breeding, Berne (Blum).
Partenaires du projet européens Healthypigut, puis « Feed for Pig Health : Allemagne, SM-Hannover (Immunologie, Rothkötter et al), FBN Rostock (Digestion, microbiologie, Souffrant et al) ; Angleterre, Univ-Bristol (Immunologie, Stokes et al) ; Italie, INN-Roma (Nutrition, Immunologie, Bengheri et al), Diproval Bologne (Zootechnie, immunologie, Bosi); Pays-Bas, ID-Lelystad (physiologie digestive, Mroz et al ; Jansman et al) et WAU-Wageningen (Nutrition, Verstegen et al, Microbiologie, Hauke et al) ; Schothorst-Lelystad (Zootechnie, Bikker et al, Fledderus et al) ; Espagne.
Partenaires du projet européen Grain Legumes (GLIP) : Pays-Bas ID-TNO, A. Jansman, Schothorst (J. Fledderus).

Organismes et firmes professionnels
ARVALIS Institut du Végétal, EDE-29, Euro-nutrition (Techna-CCPA-Cybelia), Evialis, INZO° , Ajinomoto-Eurolysine, France ; Nestec S.A.
1. Identifier les facteurs nutritionnels et environnementaux contrôlant la mise en place des fonctions physiologiques de la muqueuse intestinale dans le jeune âge. 2. Mieux connaître les voies d'action de ces facteurs aux niveaux anatomique, physiologique, immunitaire, microbiologique et métabolique. 3. Mettre en évidence leur impact éventuel à long terme sur la santé du tube digestif au stade adulte (« imprinting ») . 4. Préciser les besoins nutritionnels (acides aminés) spécifiques induits par les fonctions digestive et immunitaire, en situation pathologique (inflammation) ou pré-pathologique (prévention). 5. Évaluer les conséquences sur la biodisponibilité des acides aminés pour la croissance selon la source de protéines et la technologie qui lui est appliquée.  Critères de santé du tube digestif et alternatives aux antibiotiques: L'atrophie villositaire observée chez le porcelet après sevrage, négativement corrélée au niveau d'énergie ingérée, est réduite par l'addition à l'aliment de sevrage de colostrum bovin ou d'un produit dérivé. De plus, le colostrum limite la prolifération des coliformes souvent associée aux perturbations digestives post-sevrage et accélérerait la maturation du système immunitaire local en favorisant le recrutement des plasmocytes à IgM. Le simple changement d'aliment, d'un lait artificiel à un aliment entièrement végétal stimule les activités enzymatiques de la muqueuse, mais accentue la réponse sécrétoire (ions chlore), mesurée en chambre de Ussing à certains neuro-transmetteurs (sérotonine). Cette réponse aux sécrétagogues diminue régulièrement au cours des deux semaines suivant un sevrage à trois semaines. La perméabilité intestinale aux protéines intactes, comme l'absorption de glucose augmentent fortement lors du jeûne associé au sevrage. Ces résultats traduisent l'impact de l'alimentation et du stress sur la fonction barrière de l'épithélium. Au point de vue immunitaire, le sevrage s'accompagne d'une augmentation de l'expression de certaines cytokines pro-inflammatoires et de protéines du stress thermique (HSP) au niveau de la muqueuse intestinale. En ce qui concerne la flore intestinale, le ratio cæcal lactobacilles/anaérobies totaux augmente après sevrage du porcelet alors que le ratio entérobactéries/aérobies totaux diminue. L'analyse par DGGE (microbiologie moléculaire) montre qu'un lactobacille devient dominant au cours de la deuxième semaine post-sevrage. Les résultats des partenaires du projet Européen Healthypigut (Wageningen) montrent par ailleurs que ce lactobacille est présent chez l'animal allaité et que son maintien après sevrage nécessite l'incorporation dans le régime de certaines fibres fermentescibles (ex. pulpe de betterave). Nous avons montré que ces fibres permettent de limiter la production d'ammoniac dans le colon et préviennent la contamination des contenus intestinaux par Clostridium perfringens .
 Études sur les aliments protéiques : Chez le porcelet sevré, l'étude de l'incorporation de graines de légumineuses de cinq espèces différentes dans la ration montre que les globulines de type 7S, mais pas celles de type 11S, sont immunogènes (IgG). Les protéines de légumineuses ont clairement contribué à augmenter les pertes iléales de protéases à sérine (trypsine) ou d'autres enzymes. Chez le porc en croissance, la réduction de granulométrie de l'aliment d'un aliment blé-tourteau de tournesol augmente la digestibilité réelle des acides aminés et touche peu les pertes endogènes digestives de protéines. Sur la farine ainsi obtenue, la mise en oeuvre d'une nouvelle technologie de la granulation-extrusion affecte peu la digestibilité réelle mais réduit les pertes endogènes et de ce fait améliore doublement la disponibilité des acides aminés essentiels. Les variations de pertes iléales endogènes de pois sont liées à la teneur en polyholosides non amylacés des graines, comme celles, très élevées, mesurées avec du tourteau de colza. La réduction de la taille de particules affecte linéairement la digestibilité iléale des protéines de pois contrairement à celles du blé. La sensibilité des graines de pois au broyage pourrait être un facteur déterminant de l'utilisation digestive de leurs protéines.
 Besoins spécifiques induits par un état inflammatoire : des porcelets souffrant d'inflammation pulmonaire chronique sont incapables de maintenir leur concentration plasmatique de tryptophane si cet acide aminé n'est pas apporté à un niveau supérieur à celui défini pour la croissance. Cette incapacité est liée à un catabolisme accru de cet acide aminé du fait de l'induction de l'activité de l'indoleamine 2,3 dioxygénase, responsable du catabolisme du tryptophane, et fortement induite au cours de la réponse inflammatoire. De plus, les animaux recevant l'aliment à faible teneur en tryptophane développent une réponse inflammatoire et des lésions pulmonaires plus importantes que les porcs dont le besoin en tryptophane est bien couvert. Enfin, des études zootechniques montrent que la dégradation de l'environnement sanitaire des animaux conduit à une diminution des performances de croissance des porcelets indépendamment du niveau de consommation d'aliment. L'apport de tryptophane supplémentaire dans l'aliment, à un niveau légèrement supérieur au besoin de croissance, permet ramener les performances au niveau de celles des animaux élevés dans de bonnes conditions sanitaires.
L'équipe physiologie/physiopathologie de la digestion et du métabolisme protéique dite "nutrition-santé" de l'UMRVP étudie sur un modèle porcin l'impact des aliments et du métabolisme de leurs composants sur la fonctionnalité de la muqueuse intestinale, d'une part, et la disponibilité des nutriments, d'autre part. En premier lieu, nous sommes en mesure d'éclairer le mode d'action de certains nutriments et composés naturels (micro-nutriments, huiles essentielles facteurs antinutritionnels ou toxiques.), dans les adaptations post-natales à court terme des muqueuses digestives à divers stimuli (jeûne, agressions diverses). Nos études sont plus ciblées sur la muqueuse de l'intestin grêle et portent sur la génomique fonctionnelle, la barrière épithéliale et la perméabilité intestinale ainsi que le métabolisme des protéines et des acides aminés. Nous étudions aussi en collaboration avec d'autres groupes les relations avec le système immunitaire local et la flore intestinale. En second lieu, nous participons à la mise en évidence et à l'évaluation de besoins en nutriments spécifiques des fonctions immunitaire et digestive plus particulièrement dans certains états pathologiques ou inflammatoires. Dans le cas des acides aminés, nous évaluons les conséquences sur leur biodisponibilité pour la fonction de croissance du jeune. Enfin, nous évaluons aussi le rôle préventif ou prédisposant à long terme de nutriments ou de composés naturels dans le développement de diverses pathologies chez l'adulte (« programming » ou « imprinting »). Réduire

- Champs de rattachement :
 

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