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DHA et santé
Depuis plus de quarante ans, l’attention s’est portée sur l’intérêt des acides gras ω3 suite aux premiers travaux de Dyerberg et al. [17] sur la faible prévalence des maladies cardiovasculaires chez les Esquimaux. Cette particularité est rapidement attribuée aux effets spécifiques de leur alimentation riche en acides gras ω3 provenant des poissons gras et des mammifères marins. Depuis, les AGPI et plus spécialement le DHA sont largement étudiés pour comprendre et expliquer différentes pathologies.
Il est recommandé que le rapport massique ω6/ω3 tende vers 5 dans les apports alimentaires pour éviter que les acides gras ω6 n’induisent une compétition excessive vis-à-vis des acides
gras ω3. Actuellement, il est reconnu que dans les populations occidentales le rapport ω6/ω3 n’est pas adéquat, il est de l’ordre de 10-20 :1 selon les individus considérés [18]. La prévalence d’acides gras ω6 par rapport aux acides gras ω3 conduit à l’émergence de physiopathologies telles que des maladies cardiovasculaires, mais aussi la résistance à l’insuline (diabète de type 2), des maladies auto-immunes, des maladies inflammatoires, des maladies du système nerveux central, de la rétine, ou encore favorise la cancérogénèse.
Développement
Lors du développement foetal, l’accumulation du DHA se fait essentiellement au cours du dernier trimestre de la grossesse, mais cette accumulation se poursuit en période postnatale et pendant les deux premières années de vie. Le DHA s’accumule de façon préférentielle dans les membranes des cellules photoréceptrices de la rétine et des neurones où il joue un rôle essentiel [19].
L’apport de DHA du fœtus se fait par le passage transplacentaire. Le statut en AGPI du nouveau-né est donc corrélé avec le statut maternel mais est supérieur chez le nouveau-né montrant ainsi qu’il existe un ou plusieurs mécanismes conduisant à une accumulation préférentielle de certains acides gras pendant la vie fœtale [20].
L’organisation ainsi que la structuration des réseaux neuronaux se déroulent pendant les trois derniers mois de la vie fœtale et jusqu’à l’âge de deux ans. C’est aussi durant cette période que l’incorporation et l’accumulation du DHA dans les structures du système nerveux sont les plus actives. L’acide arachidonique et le DHA sont deux molécules indispensables à la croissance et au développement du système nerveux. En effet, ils auront une action sur le développement des prolongements neuronaux, l’établissement et la stabilisation des synapses et la myélinisation. Des apports réguliers de ces deux acides gras, à la femme enceinte et dans la petite enfance, permettent d’assurer correctement le développement des capacités motrices, sensorielles et cognitives [21].
La couverture des besoins en AGPI pendant les premiers mois de vie est assurée par le lait maternel. Cependant, sa composition en AGPI est d’une grande variabilité car dépendante de l’alimentation de la mère. Dans une étude comparant une alimentation par du lait infantile non supplémenté en DHA et du lait maternel, il a été montré que les nourrissons alimentés au lait infantile présentent une diminution significative du contenu en DHA des lipides plasmatiques
ou des phospholipides des membranes des globules rouges mais également une plus faible concentration en DHA cérébral par rapport aux enfants allaités [19].
Une méta-analyse récente montre une meilleure maturation visuelle appréhendée par les méthodes comportementales à deux mois de vie, chez les enfants nés à terme ayant reçu un lait artificiel supplémenté en DHA par rapport aux enfants ayant reçu un lait non supplémenté [22].
Chez l’enfant prématuré, les effets bénéfiques sur le développement neurosensoriel d’une supplémentation en DHA dans les formules de lait artificiel sont admis depuis plusieurs années [23].
Des études ont montré une relation entre la croissance fœtale et la consommation maternelle en acides gras ω3. D’après différents marqueurs biochimiques (AGPI ω3 et ω6, prostaglandines) quantifiés dans l’épithélium des vaisseaux ombilicaux, les enfants de petits poids de naissance seraient déficitaires en ω3 [24].
Dans une étude menée par Mulder, les enfants dont les mères n’ont pas reçu de supplémentation en DHA au cours de leur grossesse présentent un retard dans le développement du langage tant au niveau de la compréhension que de la formulation de phrases [25].
Risques associés à la grossesse
La grossesse place la femme dans des conditions physiologiques particulières. Au cours de ces neuf mois, une pathologie peut se développer et porter préjudice soit à l’enfant, soit à la mère soit aux deux. Parmi ces pathologies, l’hypertension artérielle au cours de la grossesse est la plus connue et peut mener à des risques d’accouchement prématuré et des risques de prééclampsie.
Dans le cadre d’une étude chez les femmes inuits dont l’alimentation est riche en acides gras ω3 d’origine marine, il a été constaté qu’elles présentaient 2,6 fois moins de risques de développer une hypertension artérielle que pour les femmes ne bénéficiant pas de tels apports [24].
Un accouchement avant terme peut s’accompagner de complications pour le nouveau-né. Ces complications peuvent conduire à la mort du nourrisson. Bon nombre d’enfants prématurés ayant passé des semaines critiques suivant leur naissance souffrent d’une incapacité à vie,
notamment en matière d’apprentissage et de troubles visuels et auditifs. Une étude d’Olsen (2004) [26] suggère que le risque d’accouchements avant terme est quatre fois moins important chez les femmes ayant un régime riche en ω3. De plus, le DHA permettrait la réduction des concentrations en thromboxane pro-inflammatoire et augmenterait les niveaux en prostaglandine PGE2 ce qui améliore la perfusion utéroplacentaire et donc l’apport en oxygène au fœtus [27].
Le DHA permettrait également la prévention de la dépression post-partum qui touche environ 7% des mères dans les trois mois suivant l’accouchement. En effet, après l’accouchement, les réserves maternelles en DHA se renouvellent lentement et souvent incomplètement, ce qui est corrélé selon certaines études à la dépression post-partum. Pendant cette période, le taux de DHA plasmatique est inférieur chez les femmes qui présentent une dépression post-partum [1].
Fonction visuelle
Le DHA est retrouvé en forte concentration dans la rétine à hauteur de 30% des acides gras totaux [28]. Il est indispensable à la fonction rétinienne et joue un rôle structural, fonctionnel et protecteur qui est primordial dans la phototransduction. En effet, les propriétés biochimiques et biophysiques du DHA peuvent affecter les fonctions des membranes en altérant leur perméabilité, leur fluidité et leur épaisseur.
De par sa structure, le DHA influence la dynamique de communication inter- et intra-cellulaire. Les membranes riches en DHA sont moins rigides et moins denses que celles riches en acides gras ω6 permettant alors une communication inter- et intra-cellulaire plus rapide [29].
De plus, le DHA permettrait de prévenir l’inflammation et la mort cellulaire par le biais des métabolites actifs de l’oeil, tel que la neuroprotectine. Ce même métabolite joue un rôle protecteur contre la dégénérescence maculaire liée à l’âge [30].
Table des matières
Remerciements
Liste des communications et publications
Liste des abréviations
Liste des abréviations des phospholipides
Liste des illustrations
Liste des tableaux
Introduction
I Etude bibliographique
1 Les acides gras
1.1 Généralités
1.1.1 Les acides gras essentiels et indispensables
1.1.2 L’acide caprylique
1.2 Rôle des acides gras dans l’organisme
1.2.1 Source d’énergie
1.2.2 Rôle structural
1.3 L’acide docosahexaénoïque
1.4 DHA et santé
1.4.1 Développement
1.4.2 Risques associés à la grossesse
1.4.3 Fonction visuelle
1.4.4 Pathologies et acides gras ω 3
1.5 Apports nutritionnels conseillés
1.6 Oxydation des acides gras ω 3
1.6.1 Mécanismes d’oxydation
1.6.2 Les antioxydants
1.7 Les sources d’AGPI
1.7.1 Les huiles de poisson
1.7.2 Les crustacés
1.7.3 Les organismes unicellulaires
1.7.4 Localisation de l’EPA et du DHA dans les classes de lipides
2 Les phospholipides
2.1 Structure
2.1.1 Les glycérophospholipides
2.1.2 Les phosphosphingolipides
2.2 Composés essentiels des membranes
2.3 Applications
2.4 Phospholipides et digestion
2.5 Biodisponibilité du DHA
2.6 Oxydation du DHA
2.7 Intérêt physiologique des phospholipides riches en DHA
3 Modification enzymatique des lipides
3.1 Les lipases
3.1.1 Structure des lipases
3.1.2 Réactions catalysées
3.1.3 Facteurs influençant les réactions
3.1.4 Sélectivité des lipases
3.1.5 Applications des lipases
3.2 Les phospholipases
3.3 Synthèse de phospholipides structurés
3.3.1 Modification par des phospholipases
3.3.2 Modification par des lipases
3.3.3 Migration des chaînes acylées
4 Objectifs de la thèse
II Matériels et méthodes
1 Matériels
1.1 Biocatalyseurs
1.2 Réactifs et solvants
1.3 Microalgue utilisée
2 Plan d’expériences
3 Traitement et analyses des lipides
3.1 Extraction des lipides microalgaux
3.1.1 Choix du mélange de solvant pour l’extraction
3.1.2 Optimisation de la méthode d’extraction aux ultrasons
3.2 Dosage colorimétrique des phospholipides
3.2.1 Méthode au molybdate d’ammonium
3.2.2 Méthode au ferrothiocyanate d’ammonium
3.3 Séparation des classes de lipides
3.4 Analyses par chromatographie sur couche mince
3.4.1 Suivi des réactions d’estérification
3.4.2 Analyse des fractions lipidiques microalgales.
3.4.3 Révélation
3.5 Analyses par chromatographie liquide haute performance
3.5.1 Préparation des échantillons
3.5.2 Suivi de la réaction d’acidolyse
3.5.3 Suivi de la réaction d’estérification
3.5.4 UHPLC-MS des produits de l’estérification
3.6 Analyse par chromatographie en phase gazeuse des acides gras issus des fractions lipidiques
Tisochrysis lutea
3.6.1 Préparation des échantillons
3.6.2 CPG des esters méthyliques des fractions lipidiques de Tisochrysis lutea
4 Réactions enzymatiques
4.1 Mesure de l’activité de l’eau
4.2 Réaction d’acidolyse entre la phosphatidylcholine de tournesol et l’acide caprylique
4.2.1 Criblage enzymatique
4.2.2 Mise en place d’un plan d’expériences
4.3 Réaction d’estérification
III Résultats et discussions
1 Développement des méthodes analytiques
1.1 Suivi de l’acidolyse par HPLC
1.1.1 Optimisation des paramètres du DEDL
1.1.2 Optimisation de la température de la colonne
1.1.3 Séparation des acides gras
1.1.4 Validation de méthode
1.1.5 Elution des phospholipides
1.2 Détermination des espèces moléculaires obtenues par estérification
1.2.1 Purification des espèces moléculaires de phospholipides
1.2.2 Caractérisation de la PC DHA-C8
1.2.3 Caractérisation de la LPC DHA
1.2.4 Suivi de la réaction d’estérification
2 Traitement de la biomasse
2.1 Dosage des phospholipides.
2.1.1 Méthode au molybdate d’ammonium
2.1.2 Méthode au ferrothiocyanate d’ammonium
2.2 Extraction
2.2.1 Choix de la méthode d’extraction
2.2.2 Optimisation de la sonication des extraits lipidiques par la méthodologie de surface de réponse
2.2.3 Analyse du plan d’expériences à surface de réponse et détermination des facteurs
d’extraction de phospholipides microalgaux
2.3 Répartition du DHA entre les classes de lipides
2.3.1 Séparation des classes de lipides de Tisochrysis lutea
2.3.2 Profil en acides gras des lipides de Tisochrysis lutea
3 Synthèse enzymatique de phospholipides structurés
3.1 Acidolyse des phosphatidylcholines de tournesol
3.1.1 Faisabilité de la réaction et choix de l’enzyme
3.1.2 Mise en place du plan d’expériences : définition des facteurs et du domaine expérimental
3.1.3 Plan d’expériences.
3.1.4 Acidolyse des phospholipides microalgaux
3.2 Synthèse de PC DHA-C8 par estérification
3.2.1 Criblage enzymatique
3.2.2 Etude du rapport molaire
3.2.3 Quantité d’enzyme
3.2.4 Etude de l’effet du vide
3.2.5 Etude de la température
Conclusion et perspectives
Références
Annexe I
Annexe II
