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International audience; The postnatal period is characterized by rapid growth and development. Lipids, especially long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) such as docosahexaenoic (DHA) and arachidonic (ARA) acids, play an essential role during this period. The main objective of infant formulas is to be biomimetic of the “golden standard” i.e. breast milk, both in terms of composition and structure, thus offering the best possible alternative to breastfeeding when it has failed and/or is not possible. In this context, European regulations have evolved and now require DHA supplementation of formulas. Formulas are also fortified with ARA, another PUFA essential for child development, although there is no requirement for a minimum content. Their high degree of unsaturation makes these fatty acids particularly sensitive to lipid oxidation, making their inclusion in infant formulas more difficult. The objective of this review is therefore to provide a state of the art on the various key parameters that allow better control of LC-PUFA supplementation in infant formulas.; La période postnatale est caractérisée par une croissance et un développement rapide. Les lipides, et plus particulièrement les acides gras polyinsaturés à longues chaînes (AGPI-LC), tels que les acides docosahexaénoïque (DHA) et arachidonique (ARA), jouent un rôle essentiel durant cette période. L’objectif principal des formules infantiles est d’être biomimétique de « l’étalon d’or » : le lait maternel, aussi bien en termes de composition que de structure, pour ainsi offrir la meilleure alternative possible à l’allaitement lorsqu’il a échoué et/ou n’est pas possible. Dans ce contexte, la réglementation européenne a évolué et impose désormais la supplémentation des formules en DHA. Elles sont également fortifiées en ARA, autre AGPI indispensable pour le développement de l’enfant, bien qu’aucune obligation ne soit établie quant à sa teneur minimale. Leur important degré d’insaturation rend ces acides gras particulièrement sensibles à l’oxydation lipidique, complexifiant ainsi leur introduction dans les formules infantiles. L’objectif de cette revue est donc de faire un état de l’art sur les différents paramètres clés permettant de mieux maîtriser la supplémentation des formules infantiles en AGPI-LC.

The ideal infant food is human milk (HM). It has unique structure and composition. It can be substituted by infant formula (IF), for which the structure and the fine composition are still to be improved. My first research axis was about the impact of the technological treatments on the HM digestion, in vitro and in vivo (preterm newborns). Pasteurisation, conducted in HM bank, or homogenisation modified the HM structure, its digestive kinetics and structural disintegration. My second research axis dealt with the impact of IF composition on digestion. The modulation of the fat origin (animal vs. vegetal) in IF, with probiotic or not, impacted digestion, intestinal physiology, microbiota, and metabolism at the adult stage, as studied in pig. The modification of the protein origin (animal vs. vegetable) impacted digestive kinetics and structural disintegration, without necessarily modifying the overall protein digestibility. Some vegetable proteins appeared as good substitutes for whey proteins in IF. Finally, in my last research axis, the impact of the heat treatments on the protein structure in IF was studied. The different level of denaturation and aggregate structure have been characterized and a technological scheme allowing native proteins to be preserved has been proposed. My future research will aim at evaluating the impact of the protein structure in IF on their digestion, intestinal physiology and microbiota. Besides, a better knowledge of the nutritional quality of proteins in HM for the term or preterm infant will be developed, by studying the amino acid bioavailability and the physiological impact. In the future, research on the validation of existing tools and development of new tools to evaluate in vitro the nutritional quality and physiological impact will have to be conducted.; L’aliment idéal du nourrisson est le lait maternel (LM). Il possède une structure et une composition uniques. Il peut être substitué par une formule infantile (FI), dont la structure et la composition fine restent améliorables. Mon premier axe de recherche portait sur l’impact des traitements technologiques sur la digestion du LM, in vitro et in vivo (nouveau-nés prématurés). La pasteurisation, conduite classiquement en lactarium, ou l’homogénéisation du LM modifiaient la structure du LM, ses cinétiques digestives et sa désintégration structurale. Mon second axe de recherche s’intéressait à l’impact de la composition des FI sur leur digestion. La modulation de l’origine de la matière grasse (animale ou végétale) des FI, avec ou sans probiotique, impactait leur digestion mais aussi la physiologie intestinale, le microbiote et le métabolisme à l’âge adulte, tel qu’étudié chez le porc. La modulation de l’origine des protéines (bovine vs. végétale) impactait les cinétiques de digestion et la déconstruction digestive, sans forcément moduler la digestibilité finale des protéines. Certaines protéines végétales seraient de bons substituts aux protéines de lactosérum des FI. Enfin, le dernier axe visait à évaluer l’impact des traitements thermiques sur la structure des protéines des FI. Les différents niveaux de dénaturation et de structure d’agrégats ont pu être caractérisés et un schéma technologique permettant de conserver les protéines sous forme natives a été développé. Mes futures recherches viseront à évaluer l’impact de la structure des protéines des FI sur leur digestion, la physiologie intestinale et le microbiote. Par ailleurs, une meilleure connaissance de la qualité nutritionnelle des protéines du LM pour le nourrisson à terme ou prématuré sera développée, en s’intéressant à la biodisponibilité des acides aminés et aux impacts physiologiques associés. A l’avenir, des recherches sur la validation d’outils existants et le développement de nouveaux outils in vitro permettant l’évaluation de la qualité nutritionnelle des protéines et de leur impact sur la physiologie intestinale du nourrisson devront être menées

Infant formulas (IF) are the only source of nutrition for infants when breastfeeding is not possible. Usually, IF are spray-dried to a powder form and include cow milk proteins as well as whey protein concentrate. In the future, plant proteins could be an interesting alternative to the use of animal proteins for nutritional, functional and sustainable concerns. The objective of this work was to study the influence of the partial substitution of whey protein concentrate by plant proteins on the functional properties and the digestibility of IF. For this purpose, proteins from pea, faba bean, rice and potato replaced half of the proteins in plant-based IF and where compared to a reference IF based on whey proteins. The digestibility of these IF, manufactured at pilot scale then at semi-industrial scale, was assessed through in vitro digestion simulating infant physiological conditions using static and dynamic models. Although all IF showed a balanced nutritional profile compared to the infant needs, it was demonstrated that the protein source had a great impact on IF properties. Indeed, solubility and viscosity limits observed for rice and potato IF affected their manufacturing as well as their digestibility. On the contrary, pea and faba bean IF showed physicochemical properties and protein nutritional quality very close to the reference. These promising results highlight future innovation possibilities in infant nutrition field. However, they need to be validated at the real industrial scale and extended through in vivo studies.; Les formules infantiles (FI) sont la seule source nutritionnelle pour les nourrissons lorsque l’allaitement est impossible. Les FI en poudre sont obtenues par séchage par atomisation et sont composées de protéines de lait de vache, majoritairement des protéines du lactosérum. A l’avenir, les protéines végétales pourraient constituer une alternative nutritionnelle, fonctionnelle et durable à l’utilisation de protéines animales. L’objectif de ce travail était d’étudier l’influence de la substitution partielle des protéines laitières par des protéines végétales sur les propriétés fonctionnelles et la digestibilité de FI innovantes. A cet effet, des protéines de pois, féverole, riz et pomme de terre ont remplacé la moitié des protéines dans des FI végétalisées et ont été comparées à une FI de référence composée de protéines du lactosérum. La digestibilité de ces FI, fabriquées à échelle pilote puis semi-industrielle, a été étudiée en digestions in vitro statique puis dynamique simulant les conditions physiologiques du nourrisson. La source de protéine influence les propriétés des FI, qui étaient cependant toutes nutritionnellement adaptées aux besoins du nourrisson. Les limites de solubilité et de viscosité observées pour les FI à base de riz et de pomme de terre affectent leur fabrication et leur digestibilité. A l’inverse, les FI à base de pois et de féverole présentent des propriétés physicochimiques et nutritionnelles très proches de la référence. Ces résultats prometteurs éclairent les possibilités d’innovation en nutrition infantile. Ils devront toutefois être confirmés à échelle industrielle et complétés par des études in vivo.

Comprendre la digestion du lait maternel pour concevoir les formules infantiles de demain. Les rencontres 2019 de l'institut Carnot Qualiment - 7ème édition

Introduction et but de l’étude Les protéines généralement utilisées dans les formules infantiles proviennent du lait de vache et sont majoritairement des protéines de lactosérum afin de se rapprocher de la composition du lait maternel. Cependant, certaines protéines végétales offrent également de bonnes propriétés nutritionnelles et pourraient constituer d’intéressants substituts dans un contexte de compétition d’usage des protéines de lactosérum. Le but de cette étude était de comprendre l’impact de la substitution des protéines de lactosérum par des protéines végétales sur le degré d’hydrolyse et sur la bioaccessibilité des acides aminés. Matériels et Méthode Quatre protéines végétales ont été sélectionnées (PV1 à PV4) en raison de leur composition en acides aminés essentiels adaptée aux besoins du nourrisson. Elles ont été utilisées pour développer des formules infantiles de composition identique à la référence (R), à ceci près que les protéines de lactosérum étaient remplacées par une des quatre protéines végétales. Les cinq formules infantiles ont ensuite été soumises à un modèle de digestion in vitro gastro-intestinale en conditions statiques (Ménard et al. 2018). Le degré d’hydrolyse des protéines était mesuré par la méthode OPA (O-phtaldialdehyde). Les acides aminés libres ont été quantifiés par chromatographie échangeuse de cations. Résultats Tableau 1. Teneur en acides aminés libres et degré d’hydrolyse en point final de digestion de cinq formules infantiles Formules infantiles Thréonine (%) Isoleucine (%) Leucine(%) Lysine (%) AAS (%) AAA (%) Degré d’hydrolyse (%) R 12,6±0,7 19,1±0,6 47,9±2,9 71,1±3,2 23,6 ±2,6 79,6 ±3,7 53,0±6,1 PV1 5,8±0,1*** 1,9±0,2*** 12,1±0,7*** 16,9±0,9*** 9,1 ±1,2*** 21,1±0,9*** 29,0±4,1*** PV2 15,7±1,2* 20,9±0,7 51,4±1,6 72,6±1,1 22,0 ±2,3 74,8 ±5,2 65,6±1,2 PV3 14,9±4,0 17,2±1,1 49,7±4,9 73,1±4,4 24,1 ±4,8 75,5 ±5,3 45,4±4,4 PV4 11,8±2,3 16,4±2,8* 45,6±5,1* 68,7±6,6 25,8 ±6,8 71,1 ±8,2 40,2±2,7* Les différences entre les valeurs moyennes des formules PV1 à 4 par rapport à R sont considérées significatives lorsque p < 0.05 (t-Test : *0,05 ; **0,01 ; ***0,001). AAS (acides aminés soufrés) ; AAA (acides aminés aromatiques) Les formules PV2 et PV3 libèrent autant d’acides aminés que la référence (R) et présentent un degré d’hydrolyse équivalent (p>0.05). En revanche, la formule PV4 se distingue de R par une moindre libération d’isoleucine et de leucine et présente également un degré d’hydrolyse plus faible. Enfin, la formule PV1 conduit à des valeurs très inférieures à celles obtenues avec R pour toutes les variables étudiées. Conclusion Il est établi que la cinétique de digestion des protéines dans une matrice et par conséquence, la libération des acides aminés et leur absorption peuvent être influencées notamment par sa composition en protéines (Le Feunteun et al., 2014). De manière concordante, nous montrons ici que la nature des protéines des formules infantiles aurait un effet sur la protéolyse. Ainsi, parmi les quatre formules « végétalisées » testées, seules PV2 et PV3 sembleraient être nutritionnellement comparables à la référence. Des digestions in vitro en conditions dynamiques (plus proches des conditions physiologiques) seront réalisées prochainement afin de compléter ces résultats quant à la qualité nutritionnelle de ces formules infantiles innovantes.

Les recommandations de l’OMS pour l’alimentation du nourrisson et du jeune enfant sont un allaitement exclusif jusqu’à l’âge de 6 mois, puis un allaitement partiel jusqu’à l’âge de 2 ans. Le taux et la durée de l’allaitement maternel en France restent cependant plus bas que les autres pays d’Europe. En 2017 en France, seulement 38% des enfants sont allaités jusqu’à l’âge de 6 mois (WHO/UNICEF, 2017). Lorsque l’allaitement maternel n’est pas possible ou non souhaité pour diverses raisons culturelles, économiques ou personnelles, les formules infantiles restent l’alternative la plus adaptée à la nutrition du nourrisson si leurs compositions respectent les besoins nutritionnels du jeune enfant. Ces formules doivent participer au développement optimale du nourrisson tout en respectant ses contraintes physiologiques, liées notamment à une immaturité digestive et rénale. Les formules infantiles doivent donc se rapprocher le plus possible du lait maternel. Leur composition nutritionnelle est globalement très proche, mais la composition fine et la structure diffèrent de par l’organisation des gouttelettes lipidiques et de la nature des protéines. En terme de digestion, étant donné l’immaturité du tube digestif à la naissance, des conditions de spécificités digestives adaptées aux nourrissons sont à prendre en considération afin de mettre en place des modèles de digestion in vitro pertinents (Bourlieu et al., 2014). Ces modèles sont utilisés aujourd’hui pour des raisons éthique, économique et de praticité pour les études de digestibilité. L’amélioration des formules infantiles, via la recherche et l’innovation, permet de répondre aux besoins nutritionnels et aux enjeux économiques. Des formules infantiles ont été développées pour répondre aux difficultés telles que les allergies, les intolérances, les problèmes de régurgitation, les troubles digestifs ou encore une production plus respectueuse de l’environnement. L’incorporation de probiotiques pour reproduire une partie du microbiote du lait maternel fait également partie de ces nouvelles générations de formules infantiles, mais également des formules infantiles de structures lipidiques et de composition en protéines plus proche du lait maternel ont été mises au point. De nouvelles perspectives visent à rechercher des protéines alternatives aux protéines de lactosérum du lait de vache via l’introduction de nouvelles sources de protéines d’origines végétales. L’objectif est de rechercher et d’étudier l’apport de nouvelles sources protéiques et d’aller jusqu’à la faisabilité technologique et la mesure de digestibilité en vue de s’assurer de la valeur nutritionnelle de ces nouvelles sources protéiques.

Despite all the efforts made by the dairy industry to develop infant formula (IF) mimicking the composition of human milk (HM), some major differences remain between these two foods in terms of composition (nature of proteins and lipids, oligosaccharide, microbiota…) and structure (casein micelle, milk fat globule).Do these compositional and structural differences affect the behavior of the 2 products when they enter the gastrointestinal tract of the neonate? The answer is yes. For instance, gastric emptying half-time is 54 min for HM and 80 min for IF resulting in major differences in the kinetics of hydrolysis of proteins and lipids.This presentation will summarize ten years of work conducted at INRA on food digestion leading to the release of more than 40 peer-reviewed articles. First, gastrointestinal digestion of HM and IF was compared using a dynamic in vitro digestion simulator, the DiDGi®. Caseins were shown to be more extensively broken down in the stomach in IF than HM. In contrast, HM lipids were more degraded in the stomach due to the action of the milk endogenous lipase but were less hydrolyzed in the small intestine. This difference was attributed to the homogenization process applied to IF transforming large milk fat globules into smaller lipid droplets and increasing the specific surface available for digestive lipases. In a clinical trial performed on pre-term neonates, the effect of pasteurization and homogenization of HM on the kinetics of gastric lipolysis and proteolysis was investigated. Pre-term neonates were fed through a naso-gastric tube that also allowed to aspirate their stomach content at different post-prandial times. Pasteurization was shown to decrease the resistance of lactoferrin that was hydrolyzed faster in the stomach. Homogenization led to an acceleration of lipolysis in the stomach of the pre-term neonates.In a third project, the effect of the heat-treatment applied to IF manufacture on the casein resistance to gastrointestinal digestion was investigated. Model IF were developed at a pilot plant scale and the effect of 4 heat treatments applied to the protein concentrates (no heating, 80°C/20s, 85°C/3 min, 105°C/60s) on casein digestion was studied. Casein domains carrying post-translational modifications and hydrophobic areas were shown to be the most resistant to the digestive process. The intensity of the heat-treatment was shown to dramatically affect casein resistance to digestion; the more IF were heated, the more resistant the casein were. This resistance was attributed to the thermal aggregation of whey protein that were forming a protective layer around the casein micelle. Finally, IF were designed at INRA’s dairy platform and their in vivo digestion by piglets investigated. IF1 was a control IF with vegetable oil and milk proteins at the interface of the lipid droplet. In IF2, lipid droplets were stabilized by milk phospholipids in order to recreate a structure close to that of the milk fat globule. Finally, IF3 was also stabilized by milk phospholipids and 60% of the vegetable oil was replaced by milk fat. Piglets were fed 28d with one of the three IF. Concentration of caseins and -lactoglobulin in the jejunum and ileum was higher for IF3. Higher intestinal thickness was also observed with IF3 but was not associated with changes in permeability. IF3 increased IFN secretion suggesting an improved intestinal immune system maturation such as observed in sow suckling piglets. Finally, the nature of IF was shown to dramatically affect the intestinal microbiota composition of piglets.All these data show that IF still exhibit major differences with HM affecting their kinetics of disintegration in the GI tract. Designing a new generation of biomimetic IF is an objective that we are currently trying to reach.

The optimization of tissue status in n-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (n-3 LCPUFA) is one of the current goals in human nutrition. Indeed, many beneficial effects on human health have been demonstrated for these different n-3 LCPUFA. However, the bioconversion of these derivatives from their food precursor, α-linolenic acid, is limited in humans and it does not meet the needs of the organism. Among this family of fatty acids, docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) have been widely studied in contrast to those of n-3 docosapentaenoic acid (DPA). The first objective of this work was to study the impact of dietary supplementation with DPA on fatty acid metabolism and lipid metabolism in healthy rats. For this, a method for purifying DPA with high purity and in large quantities by liquid chromatography was first established. This result helps future research of the in vivo effects of DPA, poorly commercially available. After its nutritional supplementation, DPA was incorporated into multiple tissues and it has affected the n-3 LCPUFA tissue compositions of specific organs such as the liver, heart, lung, spleen and the kidney. Thus, supplementation with DPA could be a source of EPA, DPA, and to a lesser extent DHA. Finally, compared to supplementation with EPA or DHA, DPA was the most potent n-3 LCPUFA to improve triglyceridemia and cholesterolemia in animals. This information will certainly contribute to a greater consideration of DPA both in nutritional studies and in the direction of future nutritional recommendations. The second area of ​​research focused on the ability of a partial incorporation of dairy lipids in the diet to increase the tissue status in n-3 LCPUFA. Incorporation of dairy lipids in the diet increased DHA status in brain and retina and DPA status in the other studied tissues. In addition, the induction of conversion of n-3 LCPUFA from their precursor by dairy lipid was complementary with the DPA supplementation to increase n-3 LCPUFA status in tissues. These results fit into a context of infant nutrition, during which the incorporation of n-3 LCPUFA is maximal in nervous tissues. Thus, these results provide interesting data for both companies and health professionals to recommend infant formulas containing dairy lipids for consumption.; L’optimisation du statut tissulaire en acides gras polyinsaturés à longues chaines n-3 (AGPILC n-3) fait partie des objectifs actuels en nutrition humaine. En effet, de nombreux effets bénéfiques sur la santé humaine ont été démontrés pour ces différents AGPILC n-3. Néanmoins, la bioconversion de ces dérivés à partir de leur précurseur alimentaire, l’acide α-linolénique, est limitée chez l’Homme et ne permet pas de subvenir aux besoins. Parmi cette famille d’acides, l’acide docosahexaénoïque (DHA) et de l’acide eicosapentaénoïque (EPA) ont été largement étudiés à l’inverse de ceux de l’acide docosapentaénoïque n-3 (DPA). Le premier objectif de ces travaux a été d’étudier l’impact d’une supplémentation nutritionnelle en DPA sur le métabolisme des acides gras et le métabolisme lipidique chez le rat sain. Pour cela, une méthode de purification du DPA à haute pureté et en grande quantité par chromatographie liquide a tout d’abord été mise en place. Ce résultat participe à faciliter la recherche future des effets in vivo du DPA dont la disponibilité commerciale est faible. Après sa supplémentation nutritionnelle, le DPA a été incorporé dans de multiples tissus et a impacté les compositions tissulaires en AGPILC n-3 de certains organes spécifiques comme le foie, le cœur, le poumon, la rate et le rein. Ainsi, la supplémentation en DPA pourrait être une source d’EPA, de DPA, et dans une moindre mesure de DHA. Enfin, comparé à une supplémentation en EPA ou en DHA, le DPA a été l’AGPILC n-3 le plus puissant pour améliorer la triglycéridémie et la cholestérolémie des animaux. Ces informations participeront certainement à une prise en compte plus importante du DPA tant dans les études nutritionnelles ainsi que dans l’installation des futures recommandations nutritionnelles. Le deuxième axe de recherche a porté sur la capacité d’une incorporation partielle de lipides laitiers dans le régime à augmenter le statut tissulaire en AGPI-LC n-3. L’incorporation de lipides laitiers a augmenté le statut en DHA cérébral et rétinien et le statut en DPA dans les autres tissus étudiés. De plus, l’induction de la conversion des AGPILC n-3 à partir de leur précurseur par les lipides laitiers a été complémentaire avec la supplémentation en DPA pour augmenter le statut tissulaire en AGPI-LC n-3. Ces résultats s’insèrent dans un contexte de nutrition infantile, période pendant laquelle l’incorporation des AGPI-LC n-3 est maximale dans les tissus nerveux. Ainsi, ces résultats apportent des données intéressantes tant pour les entreprises que pour les professionnels de santé pour recommander à la consommation des formules infantiles contenant des lipides laitiers.

Malgré les efforts réalisés ces dernières décennies pour rapprocher la composition des formules infantiles de celle du lait humain, d’importantes différences de composition et de structure des constituants demeurent entre ces deux aliments. Le lait humain, véritable « gold standard » pour l’alimentation du nouveau-né présente des structures natives (micelle de caséines, globule gras) qui sont modifiées par les traitements technologiques utilisés lors de la fabrication des formules infantiles. Ces modifications se traduisent par des différences de comportement entre les deux produits dans le tube digestif du nouveau-né (vidange gastrique plus rapide pour le lait humain, cinétiques d’hydrolyse des protéines et des lipides différentes). Les traitements thermiques utilisés lors de la fabrication des formules infantiles entrainent la dénaturation et l’agrégation des protéines laitières affectant leur résistance à l’action des enzymes digestives. Les caséines deviennent plus résistantes à l’hydrolyse tandis que les protéines sériques y sont plus sensibles. L’homogénéisation transforme le globule gras du lait de plusieurs microns de diamètre en petites gouttelettes lipidiques sub-microniques et augmente ainsi la surface spécifique disponible pour la lipase gastrique entrainant une accélération de la lipolyse. Les conséquences physiologiques pour le nouveau-né restent à établir mais des travaux préliminaires montrent que ces modifications affectent la maturation du système immunitaire et la structuration du microbiote intestinal., Despite the efforts made over the last decades to bring the composition of infant formulas closer to that of human milk, important differences in composition and structure of the constituents remain between these two foods. The human milk, true "gold standard" for the feeding of the newborn, has native structures (casein micelle, fat globule) which are modified by the technological treatments used in the manufacture of infant formulas. These changes result in behavioral differences between the two products in the digestive tract of the newborn (faster gastric emptying for human milk, differences in kinetics of hydrolysis of proteins and lipids). The heat treatments used in the production of formulas lead to the denaturation and aggregation of milk proteins affecting their resistance to the action of digestive enzymes. Caseins become more resistant to hydrolysis while serum proteins are more sensitive to hydrolysis. Homogenization transforms the fat globule of milk of several microns of diameter into submicron lipid droplets and thus increases the specific surface area available for gastric lipase leading to an acceleration of lipolysis. The physiological consequences for the newborn remain to be established but preliminary work shows that these changes affect the maturation of the immune system and the structuring of the intestinal microbiota.

Impact des procédés de transformation sur la digestion du lait maternel et des formules infantiles chez le nouveau-né. CIAG : Carrefour de l'innovation agronomique- alimentation 2018

International audience; In their native state, milk lipids are present in the form of dispersed droplets called Milk Fat Globules (MFG, average diameter of 4 µm in human and bovine milks) that have been recently pointed out as key elements of early nutritional programming. The native MFG is a unique biophysical element differing from other lipoproteic objects by its external trilayered membrane inherited from its secretory past. To play its major biological function, i.e. deliver energy to the mammal newborn, the MFG has to be hydrolyzed in the gastro-intestinal tract by lipases. This hydrolysis is typically a heterogeneous phase reaction, in which the lipase has to diffuse and get adsorbed onto the lipid phase before the formation of the enzyme-substrate complex, and the onset of the proper catalytic action. Very few techniques allow assessing the mechanism involved in the enzymatic hydrolysis of complex supramolecular substrates such as milk fat globules in emulsion. To get a better insight of this mechanism, 4-D imaging of gastric and pancreatic lipases enzymes using synchrotron SOLEIL UV fluorescence microscopy was applied. This methodology allowed mapping the adsorption and diffusion of lipases onto/within human or bovine MFG or biomimetic droplets devoid of membrane proteins. These data were completed with simultaneous transmission light imaging of MFG disintegration during hydrolysis. The high sensitivity of the DISCO beamline allowed detecting the auto-fluorescence of the digestive lipases, is a unique tool to unravel their mechanisms of adsorption onto complex substrate using free-label imaging and has generated useful data for infant formula optimization.

Notre connaissance scientifique actuelle démontre que, l’allaitement maternel reste la meilleure solution pour un nourrisson prématuré. En effet le lait maternel contient des hormones qui favorisent le développement des cellules intestinales. Mais il est très difficile pour les mères de respecter cet engagement. Pour répondre aux besoins nutritionnels spécifiques des nouveau-nés prématurés, des formules infantiles existent mais ne contiennent pas ces hormones. Dans ce présent travail, nous nous intéressons au lait de vache où l’Insulin-like Growth Factor (IGF2) a été retrouvée. Afin de déterminer si l’hormone bovine pourrait assurer le même rôle que l’hormone humaine nous allons nous intéresser à l’interaction de cette hormone avec son récepteur spécifique chez l’Homme. Pour mettre en évidence l’interaction entre l’IGF2 bovine et le récepteur IGF2R Humain nous avons modélisé l’hormone avec I-TASSER. Puis nous avons utilisé une approche de docking semi-flexible en utilisant le logiciel HADDOCK. Le complexe fournit par ce logiciel a révélé qu’une interaction du ligand est possible sur le domaine 11 du récepteur IGF2R humain. Nous avons également spécifiquement mis en évidence au cours de ce travail que les propriétés de surface électrostatique entre nos deux protéines jouent un rôle important dans l’interaction., Our current scientific knowledge demonstrates that breastfeeding remains the best solution for a premature infant. Indeed, breast milk contains hormones that promote the intestinal cells development. Nevertheless, it is very difficult for mothers to fulfill this commitment. To respond to the specific nutritional needs of preterm infants, infant formulas exist but do not contain these hormones. In this work, we are interested in cow's milk where the Insulin-like Growth Factor (IGF2) has been found. In order to determine whether the bovine hormone could perform the same role as the human hormone we are interested in the interaction of this hormone with its specific receptor in humans.To demonstrate the interaction between bovine IGF2 and the human IGF2R receptor, we have modeled the hormone with I-TASSER. Then we used a semi-flexible docking approach using the HADDOCK software. The complex provided by this software revealed that an interaction of the ligand is possible on domain 11 of the human IGF2R receptor. We have also specifically highlighted in this work that the electrostatic surface properties between our 2 proteins play an important role in the interaction.

Introduction et But de l’étude Une meilleure compréhension de la digestion du lait maternel chez le nouveau-né est nécessaire pour améliorer les formules infantiles et les rendre plus biomimétiques. Pour des raisons éthiques, il est difficile de conduire de telles études chez le nouveau-né. Il est donc nécessaire de développer des modèles pertinents de digestion in vitro. L’objectif de notre étude était de comparer un modèle de digestion dynamique in vitro avec des données obtenues chez le nouveau-né.Matériel et Méthodes Un digesteur in vitro dynamique (i.e. avec, en continu, une régulation du pH, une sécrétion enzymatique et une vidange) comportant une phase gastrique et une phase intestinale (DIDGI®, INRA) a été utiliséa. Les paramètres du modèle de digestion au stade nouveau-né prématuré ont été fixés grâce à une revue exhaustive de la littératureb en termes de types et quantités d’enzymes, de flux de sécrétions, de descente en pH et de vitesse de vidange. Un pool de lait maternel cru ou pasteurisé (62,5°C, 30 min) issu de mères d’enfants prématurés (n = 5) a été digéré in vitro. Les digestas gastriques étaient prélevés à intervalle régulier. En parallèle, la digestion de lait maternel cru ou pasteurisé a été suivie chez des nouveau-nés prématurés au Centre Hospitalo-Universitaire de Rennes (NCT02112331, n=12). Des prélèvements postprandiaux étaient réalisés à 35, 60 ou 90 minutes après le début du repas par la sonde d’alimentation de ces enfants. La structure des digestas (in vitro et in vivo) a été analysée par granulométrie laser et microscopie confocale, la protéolyse par électrophorèse (SDS-PAGE) et la lipolyse par chromatographies en couche mince et gazeuse. Le pH et les volumes des digestas étaient également suivis.Résultats et Analyse statistique Au cours des digestions in vitro et in vivo, une hydrolyse rapide des caséines et une résistance de l’alpha-lactalbumine ont été observées. Un faible degré de lipolyse gastrique (7-19% à 90 min) a été confirmé in vitro et in vivo. Dans les deux types de digestion, la pasteurisation n’affectait pas les cinétiques ni le degré final de lipolyse et protéolyse, mais impactait l’évolution structurale des digestas, en particulier la désintégration de l’émulsion et l’agrégation protéique. Les données de descente en pH et de vidange gastrique paramétrées dans le digesteur sont à améliorer pour s’approcher au mieux de la physiologie du nouveau-né prématuré.ConclusionNotre étude a permis de mettre en évidence des conclusions similaires in vitro et in vivo quant à l’impact de la pasteurisation sur la digestion du lait maternel, en termes d’hydrolyse digestive mais aussi en termes d’évolution structurale. Les données in vivo vont permettre d’ajuster au plus près les paramétrages concernant la descente en pH et la vidange gastrique. Notre modèle sera utile à la fois pour la communauté scientifique et pour les industriels qui s’intéressent à la digestion néonatale et l’optimisation de formules infantiles.Références:a Bourlieu C., et al. (2015). Crit Rev Food Sci Nutr, 54(11), 1427-57.b Ménard O., et al. (2014). Food Chem, 145, 1039-45.

National audience; Beside differences in composition, infant formula and human milk exhibit structural differences. Native milk fat globule is a 4–5 μm particle composed by a core of triglycerides surrounded by a tri-layer of phospholipids. Fat in infant formula appears as small droplets stabilized by milk proteins. Similarly, type of proteins and casein micelle size differ between these two foods. Two infant formulas and human milk were submitted to a simulated in vitro dynamic digestion mimicking the gastro-intestinal tract of a 1-month old baby. Digested samples were collected and characterized at different scales. Structure of the native human milk fat globule persisted in the stomach during the first 2 h of digestion. Kinetics of proteolysis and lipolysis presented some differences with casein being digested more rapidly in the formula than in the human milk. It now needs to determine whether these differences have some physiological consequences on the neonate.; Outre des différences de composition, les formules infantiles présentent des différences structurales avec le lait maternel. Le globule gras natif du lait maternel correspond à une particule de 4–5 μm de diamètre constituée d’un cœur de triglycérides entouré d’une tri-couche de phospholipides. La matière grasse des formules infantiles apparaît sous forme de petites gouttelettes stabilisées par des protéines. De même, le type de protéines et la taille des micelles de caséines diffèrent entre ces deux aliments. Deux formules infantiles et un lait maternel ont été soumis à un protocole de digestion in vitro en conditions dynamiques simulant le tractus gastro-intestinal d’un enfant d’un mois. Les digestas ont été collectés et caractérisés à différents niveaux d’échelle. La structure du globule gras natif du lait maternel persiste dans l’estomac lors des deux premières heures de digestion. Les cinétiques de protéolyse et lipolyse sont différentes avec des caséines digérées plus rapidement dans les formules que dans le lait maternel. Il reste cependant à déterminer si ces différences ont des conséquences physiologiques pour le nourrisson.