• Langue : Anglais
• Discipline : Biotechnologies agroalimentaires, sciences de l'aliment, physiologie
• Identifiant : 2022ULILR040
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 08/11/2022

Résumé en langue originale

L'augmentation constante du nombre de personnes souffrant d'obésité et de ses pathologies associées, regroupées sous le terme de syndrome métabolique, imposent, de façon urgente, la mise en œuvre de solutions préventives. Les protéines et plus spécifiquement les peptides bioactifs, issus de leur digestion, constituent des solutions intéressantes et à très forte valeur ajoutée pour les entreprises agroalimentaires dans un contexte de valorisation des co-produits alliant santé, consommation raisonnée et économie circulaire. Dans le cadre de cette thèse, 3 types de gélatines, de bœuf, porc et poisson, et leurs hydrolysats, ont été étudiés afin de déterminer leurs bénéfices sur la santé.Les six matrices ont fait l'objet d'une digestion gastro-intestinale simulée (DGI), mimant les 3 premières phases de la digestion : orale, gastrique et intestinale.La première étude s'est attachée à la caractérisation des matrices par chromatographie d'exclusion stérique ainsi que par spectrométrie de masse. Cette étape a pu mettre en lumière des différences de populations peptidiques qui pourraient être liées à des différences de bioactivités des matrices digérées. Ainsi, l'étude a consisté à mesurer et comparer la capacité des digestats intestinaux des différentes sources protéiques à i) induire la sécrétion d'hormones intestinales, ii) inhiber l'activité de la dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV), enzyme impliquée dans le métabolisme glucidique via le clivage des incrétines telles que le glucagon like peptide-1 (GLP-1) et le glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP), et iii) réduire le statut inflammatoire de l'épithélium intestinal.Les digestats ont été testés sur une lignée de cellule entéroendocrine, les STC-1, capables de secréter une panoplie d'hormones intestinales impliquées dans la régulation de la prise alimentaire et le métabolisme glucidique comme le GLP-1 et les cholécystokinines (CCK). Les digestats de gélatine de porc ont démontré leur capacité à stimuler la sécrétion de ces hormones de façon significative.Concernant l'inhibition de la DPP-IV, plusieurs approches ont été utilisées. La première, utilisant in vitro une DPP-IV recombinante humaine, ainsi que la seconde in situ, utilisant un modèle cellulaire intestinal (Caco-2) exprimant l'enzyme, ont révélé que la gélatine hydrolysée de poisson était la source protéique possédant le pouvoir inhibiteur le plus important. Deux séquences peptidiques d'intérêt, issues de l'hydrolysat de gélatine de poisson ayant subie une DGI, ont pu être identifiées après passage de la barrière intestinale, simulée à l'aide d'une coculture de cellules Caco-2 / HT-29-MTX, grâce à une analyse par spectrométrie de masse ainsi qu'à l'optimisation d'outils bioinformatiques de prédiction. Les peptides ont ensuite été synthétisés et ont prouvé leur efficacité à inhiber in vitro la DPP-IV plasmatique dans du sérum humain.Les sources digérées ont également été étudiées in vitro dans un contexte d'inflammation sur un modèle innovant de barrière intestinale. Certaines ont permis de réduire les quantités d'interleukine 8 sécrétées par les cellules intestinales au même niveau que celui du contrôle anti-inflammatoire, traduisant une diminution de l'état inflammatoire de la barrière intestinale.Ces résultats mettent en lumières les bioactivités des peptides issus de ces gélatines, co-produits protéiques de l'industrie agro-alimentaire, qui pourraient, dans une démarche d'alimentation personnalisée, prévenir des pathologies liées au syndrome métabolique et améliorer la qualité de vie de patients. Ils contribuent également à une meilleure compréhension de la bioactivité des protéines alimentaires au niveau intestinal.

Résumé traduit

The constant increase in the number of people suffering from obesity and its associated pathologies, grouped under the term metabolic syndrome, urgently requires implementing preventive solutions. Proteins and, more specifically, bioactive peptides, derived from the digestion of these proteins, constitute interesting solutions with very high added value for agri-food companies in a context of valorization of by-products combining health, rational consumption and circular economy. This thesis studied three types of gelatines, beef, pork and fish, and their hydrolysates to investigate their health benefits.All six matrices were subjected to simulated gastrointestinal digestion (SGID), mimicking the first three phases of digestion: oral, gastric and intestinal.The first study focused on the characterization of the matrices by steric exclusion chromatography and mass spectrometry. This step highlighted differences in peptide populations that could lead to differences in bioactivities depending on the matrices digested. Concerning bioactivities, the study focused on the capacity of digests from the intestinal phases to i) induce the secretion of intestinal hormones, ii) inhibit dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV)activity, an enzyme involved in glucose metabolism via the cleavage of incretins such as glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP), and iii) reduce the inflammatory status of the intestinal epithelium.The digests were tested on enteroendocrine cells, STC-1, capable of secreting a range of intestinal hormones implicated in regulating food intake and glucose metabolism, such as GLP-1 and cholecystokinins (CCK). Pork gelatine digests have been shown to stimulate the secretion of these hormones significantly.Regarding the inhibition of DPP-IV, several strategies have been used. The first, using in vitro recombinant human DPP-IV, and the second in situ, using an intestinal cell model (Caco-2) expressing the enzyme, revealed that fish gelatine hydrolysate digest is the protein source with the most significant inhibitory power. Two peptide sequences of interest, derived from fish gelatine hydrolysate digest, were successfully identified after passage through the intestinal barrier, simulated using a Caco-2 / HT-29-MTX cell coculture by mass spectrometry analysis and optimization of bioinformatics prediction tools. The peptides were then synthesized and validated as effective in vitro inhibitors of plasmatic DPP-IV in human serum.In an innovative intestinal barrier model, the digested sources were also studied in vitro in the context of inflammation. As a result, some of them reduced the amounts of interleukin-8 secreted by intestinal cells to the same level as the anti-inflammatory control, traducing a decrease in the inflammatory state of the intestinal barrier.These results highlight the bioactivities of the peptides derived from these gelatines, protein by-products of the agri-food industry, which could, in a personalized diet approach, prevent pathologies linked to metabolic syndrome and improve the quality of life of patients. They also contribute to a better understanding of the bioactivity of food proteins at the intestinal level.