Effets des polyphénols inhibiteurs de la carbohydrase sur la réponse glycémique in vivo

L'organisation mondiale de la santé a signalé que plus de 220 millions de personnes souffrent de diabète dans le monde et que d'ici 2030, ce nombre aura doublé. L'OMS rapporte également qu'en 2004, environ 3,4 millions de personnes sont mortes d'une glycémie élevée (fiche d'information de l'OMS numéro 312, janvier 2011). Environ 90 % de tous les cas de diabète sont dus au diabète de type II. Le diabète de type 2 est en grande partie dû au surpoids et au manque d'activité physique caractérisé par des taux de glucose élevés (hyperglycémie).

Dans l'alimentation humaine, la source de glucose sanguin sont les glucides. Les glucides alimentaires sont importants pour maintenir l'homéostasie glycémique et fournissent la plus grande partie de l'énergie dans l'alimentation de la plupart des gens. Le contrôle de la glycémie est un processus hormonal et il est très important pour la physiologie humaine. Les processus hormonaux impliquent la libération d'insuline par les cellules β des cellules pancréatiques, ce qui stimule l'absorption du glucose après un repas, vers d'autres tissus, soit pour être utilisé (glycolyse), soit pour être stocké dans le foie sous forme de glycogène (glycogénèse). Lorsque la glycémie tombe en dessous de la normale, le glucagon est sécrété par les cellules α pancréatiques et favorise la production de glucose dans le foie en induisant la génération de glucose à partir de substrats non glucidiques tels que les acides aminés et gras (gluconéogenèse) et la génération de glucose à partir du glycogène (glycogénolyse). ). En plus de l'insuline et du glucagon, il existe des hormones intestinales qui jouent également un rôle dans le contrôle des concentrations plasmatiques de glucose dans le corps. Les deux hormones peptidiques importantes sont appelées Glucagon like peptides-1 (GLP-1) et Gastric Inhibitory Polypeptide (GIP). On dit qu'ils ont une activité incrétine (promotion de la sécrétion d'insuline dépendante du glucose). Le GIP est sécrété à partir de la partie supérieure de l'intestin grêle par les cellules K et sa fonction principale est de stimuler la sécrétion d'insuline glucose-dépendante en agissant sur les îlots pancréatiques. Il stimule également le glucagon et on dit qu'il répond à la présence de nutriments (Seino et al., 2010). Le GLP-1 est sécrété par l'intestin grêle et le côlon par les cellules L après exposition aux nutriments ingérés. Il stimule également la sécrétion et la biosynthèse de l'insuline mais inhibe le glucagon. Le GLP-1 aurait d'autres fonctions liées à la santé et aux maladies (Marathe et al., 2013).

Lorsque le contrôle hormonal de l'homéostasie du glucose échoue, cela entraîne une glycémie élevée (hyperglycémie postprandiale) qui peut conduire à un syndrome métabolique qui comprend l'obésité, l'intolérance au glucose (IGT), l'hypertension et la dyslipidémie. La perturbation de l'homéostasie du glucose peut également entraîner d'autres symptômes tels que l'inflammation et le stress oxydatif au niveau du corps entier ainsi que des perturbations de la fonctionnalité dans plusieurs organes ainsi que le diabète (Hanhineva et al). Par conséquent, autant que les glucides sont nécessaires dans le corps humain en tant que source d'énergie majeure, une trop grande quantité dans l'alimentation peut avoir des effets néfastes sur la santé, en particulier celle à effet glycémique élevé.

Le mécanisme proposé adapté de (Aston, 2006) sur la façon dont les glucides peuvent affecter la santé humaine est que lorsqu'il y a une présence continue d'aliments à indice glycémique élevé dans l'alimentation, cela entraîne une augmentation de la glycémie postprandiale ainsi qu'une forte demande d'insuline pour agir sur les niveaux élevés de glucose sanguin dans le sang. C'est par l'action des hormones GIP et GLP-1 qui stimulent la libération d'insuline lorsqu'elles détectent la présence de nutriments. Une élévation postprandiale de la glycémie et une forte demande en insuline peuvent entraîner une résistance à l'insuline qui est la principale composante du syndrome métabolique. Une forte demande en insuline peut également entraîner une défaillance des cellules β, qui peut également entraîner une hyperglycémie, qui est également une cause de résistance à l'insuline. La résistance à l'insuline et l'hyperglycémie sont des facteurs de risque du syndrome métabolique et du diabète de type 2.

Les preuves scientifiques suggèrent que l'hyperglycémie postprandiale chez l'homme a un rôle majeur à jouer dans les priorités de santé comme le diabète de type 2 et le contrôle de la glycémie. Il a été rapporté qu'environ 90% de tous les cas de diabète sont du diabète de type 2. Outre le diabète de type I et de type 2, il existe d'autres affections connexes, notamment le prédiabète (tolérance au glucose altérée (IGT) et glycémie à jeun altérée (IFG) ainsi que le syndrome métabolique (obésité, hypertension et résistance à l'insuline). Il a été rapporté que le pré-diabète et le syndrome métabolique augmentent le risque de développer une maladie cardiovasculaire et un diabète sucré (Coutinho et al., 1999). L'indice glycémique a été initialement proposé dans le but de gérer le diabète. Cependant, des études récentes ont montré que le GI a un potentiel dans la prévention du diabète de type 2 ainsi que dans le traitement du syndrome métabolique. La recherche a montré que les régimes à IG élevé sont associés à un risque accru de développer un diabète de type 2 (Hodge et al., 2004) et (Steven et al., 2002). D'autres recherches menées par (Mckeown et al., 2004) et (Scaglioni et al., 2004) ont montré qu'un régime à IG élevé est associé à un certain nombre d'anomalies telles qu'une augmentation du syndrome métabolique et de la résistance à l'insuline. De la même manière, on dit qu'un régime à faible IG améliore la sensibilité à l'insuline, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour soutenir cela. Quelques études comme celle de (Frost et al., 1996) ont montré que c'était le cas. Cependant, il a été observé qu'il était difficile de savoir si cela était dû à une amélioration de la sensibilité à l'insuline, à une amélioration de la sécrétion d'insuline ou à une réduction du taux d'absorption du glucose.

Avoir quelque chose dans l'alimentation qui peut ralentir la digestion et l'absorption des glucides peut aider à réduire le risque (Barclay et al., 2008). Entre autres, deux solutions potentielles sont celle de consommer des aliments à faible indice glycémique ou d'avoir dans l'alimentation des ingrédients pouvant réduire l'indice glycémique des aliments ainsi que la glycémie postprandiale. La présence de composants inhibiteurs dans l'alimentation qui peuvent réduire la glycémie postprandiale peut également être une solution pour réduire le risque. Des médicaments comme le carbose sont actuellement utilisés dans certains pays pour la gestion du diabète de type 2 qui agissent en inhibant les enzymes digestives glucidiques. Cependant, l'utilisation d'acarbose a des effets secondaires tels que des nausées, des flatulences et des diarrhées. Il a été rapporté que les polyphénols ont également le potentiel d'inhiber l'augmentation de la glycémie en empêchant l'absorption rapide du glucose (Hanhineva et al., Williamson, 2013).

Une revue par (Hanhineva et al.) a rapporté que la recherche utilisant des modèles animaux ainsi qu'un nombre limité d'études humaines, ont montré que les polyphénols et les aliments ou boissons riches en polyphénols ont le potentiel d'affecter les réponses glycémiques postprandiales et la glycémie à jeun ainsi qu'un amélioration de la sécrétion aiguë d'insuline et de la sensibilité. D'autres mécanismes possibles, tels que rapportés dans la revue de (Hanhineva et al.), comprennent la stimulation des cellules β pancréatiques pour sécréter de l'insuline ainsi que l'activation des récepteurs de l'insuline, la modulation de la libération de glucose par le foie ainsi que des voies de signalisation intracellulaires et l'expression du gène.

Une étude récente de (Williamson, 2013) a conclu qu'il est très possible que les effets des polyphénols dans l'alimentation affectent l'indice glycémique des aliments ainsi que les réponses glycémiques postprandiales chez l'homme. Les deux mécanismes mis en évidence par lesquels cela peut être réalisé sont l'inhibition des enzymes métabolisant le sucre ainsi que des transporteurs. Cette action potentielle des polyphénols peut ainsi être comparée à celle de l'acarbose qui agit par le même mécanisme et des recherches dans des études d'intervention chronique ont montré qu'il diminuait le risque de diabète (Chiasson J. et al., 2002). La revue de Williamson, 2013 a également mentionné la possibilité que différents mécanismes soient inhibés en même temps donnerait les effets les plus prometteurs. Par conséquent, le plus d'effet serait observé lorsque plus d'une des voies suggérées était inhibée.

Cette recherche a utilisé les informations disponibles dans la littérature sur les études in vitro réalisées et nous avons proposé un mélange alimentaire riche en polyphénols (PRM) contenant des polyphénols qui ont montré la plus forte inhibition de la digestion et de l'absorption des glucides à différents stades. L'aliment de petit-déjeuner riche en polyphénols à utiliser comme aliment test comprendra du thé vert et une combinaison de quatre extraits de fruits. Pour le test, le PMR est consommé avec du pain contenant 50g de glucides assimilables et le repas témoin est composé de pain, de sucres (fructose, saccharose et glucose) présents dans les extraits de fruits avec de l'eau. Les constituants du mélange riche en polyphénols ont été analysés dans notre laboratoire pour la teneur en polyphénols totaux, les polyphénols spécifiques et le potentiel inhibiteur pour s'assurer que l'échantillon de test a la capacité d'inhiber in vitro avant de pouvoir être utilisé chez l'homme. Les résultats obtenus sont bons et justifient leur utilisation dans l'étude humaine.

L'étude a été approuvée par le comité d'éthique des sciences mathématiques et physiques (MAP) de l'Université de Leeds avec le numéro de demande MEEC12-037. Un total de 16 volontaires devront terminer l'étude et doivent être en bonne santé et leur glycémie à jeun se situe dans la plage saine de 4,3 à 5,9 mmol/L.

Les volontaires doivent assister à 4 visites, une fois par semaine pendant 4 semaines. Lors de chacune des quatre visites, le volontaire vient le matin à jeun et la glycémie à jeun est recueillie par une infirmière formée. Le volontaire reçoit ensuite un repas test et des échantillons de sang sont prélevés 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 et 180 minutes après la première bouchée du repas test. Lors de la première et de la dernière visite, ils sont sauvés avec le repas de référence qui est composé de pain, d'eau et de sucres pour compenser ceux trouvés dans les extraits de fruits. Les troisième et quatrième jours, ils consomment des repas tests à faible dose ou à forte dose de thé vert et d'extraits de fruits en plus du pain. Les échantillons de sang sont traités en conséquence pour obtenir du plasma et stockés à -80°C. Des échantillons de plasma seront analysés pour les concentrations de glucose, d'insuline, de glucagon, de GIP et de GLP-1. Les résultats serviront à tracer l'aire sous la courbe et les résultats obtenus après consommation des repas tests seront comparés à ceux obtenus après consommation des repas témoins.

NOTE:

1. Seuls les participants en bonne santé ont entrepris l'étude (d'où les participants au syndrome métabolique ne faisant pas partie de l'étude)
2. Seuls le glucose et l'insuline ont été analysés dans le plasma (par conséquent, le GIP, le GLP-1 et le glucagon ne font pas partie des critères d'évaluation)