L'étude albertaine FYBER (Feed Your Gut Bacteria morE fiber)

Le surpoids et l'obésité augmentent considérablement le risque de développer de nombreuses maladies, notamment les maladies cardiovasculaires (MCV), le diabète de type 2 (DT2) et certains cancers. La communauté microbienne (microbiote) qui réside dans l'intestin joue un rôle notable dans l'obésité et ses pathologies associées (par ex. CVD, T2D), et est donc une cible thérapeutique potentielle. Le régime alimentaire est connu pour déterminer si les contributions du microbiote intestinal au métabolisme de l'hôte sont bénéfiques ou préjudiciables. Un régime occidentalisé riche en graisses et en sucre est associé à une inflammation systémique, tandis que l'apport en graisses augmente la translocation des lipopolysaccharides à travers la membrane intestinale. De plus, le métabolisme microbien intestinal de la choline et de la L-carnitine peut produire de la triméthylamine, dont il a été démontré qu'elle contribue à l'athérosclérose après avoir été oxydée dans le foie en N-oxyde de triméthylamine (TMAO). En revanche, les régimes riches en fibres alimentaires provenant des fruits, des légumes et des grains entiers sont inversement associés à l'inflammation et peuvent potentiellement inverser les effets d'un régime riche en graisses. Les types de fibres fermentescibles peuvent résister à la digestion de l'hôte, mais sont ensuite fermentés par le microbiote intestinal en acides gras à chaîne courte (SCFA), qui sont connus pour avoir des avantages métaboliques et immunologiques. En conséquence, les associations épidémiologiques et les essais d'intervention humaine suggèrent une association inverse entre l'apport en fibres, la réduction de l'inflammation systémique et l'amélioration du métabolisme des lipides et du glucose ; cependant, les résultats restent incohérents. Ces écarts pourraient être en partie attribuables (I) aux faibles doses de fibres utilisées dans la plupart des études et (II) au degré élevé de variation interindividuelle de la réponse aux fibres, qui peut provenir des réponses individualisées du microbiome aux fibres. Les preuves émergentes que les fibres et le microbiote intestinal interagissent pour influencer la physiologie de l'hôte justifient une recherche clinique humaine qui étudie la capacité de fibres chimiquement distinctes à moduler le métabolisme et l'inflammation de l'hôte, et le rôle mécaniste du microbiote intestinal dans leurs effets physiologiques.

Notre objectif à long terme est de contribuer à un tel cadre par le biais de recherches cliniques qui appliquent une approche holistique pour examiner l'effet des fibres à la fois sur l'hôte et sur son microbiote intestinal. Nous émettons l'hypothèse que les fibres présentent des effets dépendants de la structure sur les marqueurs inflammatoires, métaboliques et hormonaux des pathologies associées à l'obésité qui peuvent être prédits par les caractéristiques compositionnelles, fonctionnelles et génétiques du microbiome fécal d'un individu. Nous proposons les objectifs spécifiques suivants :

OBJECTIF 1. Effectuer une étude d'intervention exploratoire à bras parallèles chez des personnes en surpoids et légèrement obèses afin de déterminer l'impact de fortes doses de fibres chimiquement distinctes sur les marqueurs inflammatoires de l'hôte, les mesures de la sensibilité à l'insuline et d'autres résultats cliniques.

L'effet de deux fibres alimentaires fermentescibles physicochimiquement distinctes (gomme d'acacia et amidon résistant de type 4) sur des marqueurs cliniques de maladies métaboliques sera comparé à une fibre alimentaire relativement non fermentescible (cellulose microcristalline - contrôle). Nous utiliserons un essai exploratoire randomisé stratifié à trois bras, à conception parallèle, à simple insu, contrôlé par placebo. Les fibres seront administrées sous une forme relativement pure quotidiennement pendant six semaines sans aucun autre ajustement du mode de vie. Les doses utilisées dans l'essai seront de 25 g/jour de fibres pour les femmes et de 35 g/jour pour les hommes (près des recommandations alimentaires de Santé Canada). Cependant, les deux premiers jours de traitement utiliseront la moitié de la dose quotidienne de fibres (femmes : 12,5 g/jour ; hommes : 17,5 g/jour), pour faciliter l'incorporation des fibres dans l'alimentation. Les participants seront conseillés sur la façon d'incorporer les fibres dans leur alimentation, afin d'améliorer la tolérance et l'observance.

L'impact des fibres alimentaires sur un ensemble complet de biomarqueurs bien établis liés à l'obésité sera déterminé par quantification au départ et après l'intervention diététique. Protéine C-réactive hautement sensible et autres marqueurs inflammatoires (par ex. interleukine-6, interleukine-10), ainsi que des marqueurs établis du syndrome métabolique (par ex. la glycémie à jeun et les triglycérides) constitueront des paramètres clés de l'essai exploratoire. Pour mieux comprendre les mécanismes qui interviennent dans les améliorations métaboliques et inflammatoires ; cinq hormones intestinales primaires, y compris les hormones de signalisation de la satiété/faim (par ex. glucagon-like peptide-1, leptine et ghréline), seront inclus. Les indicateurs de style de vie, l'observance du traitement et la satiété seront évalués plus en détail grâce à des questionnaires auto-administrés.

OBJECTIF 2. Évaluer les impacts à court et à long terme de types chimiquement distincts de fibres alimentaires sur la composition du microbiote intestinal, les caractéristiques génétiques et la production de métabolites anti-inflammatoires (SCFA) et pathogènes (TMAO).

Nous utiliserons le séquençage d'ARNr Illumina 16S et le séquençage métagénomique complet pour caractériser le microbiote fécal (qui sera enrichi pour les bactéries du gros intestin) des participants à notre essai exploratoire aux semaines 0, 1 et 6, afin d'explorer les changements induits par les fibres dans la composition du microbiote intestinal et le contenu génétique. Ces méthodes seront utilisées car la majorité du microbiote intestinal n'est actuellement pas cultivable. Pour étudier plus avant la fonction du microbiote intestinal, nous quantifierons les métabolites spécifiques associés aux bactéries dans le plasma (TMAO) et dans les matières fécales (SCFA et acides biliaires). En parallèle, nous quantifierons les métabolites fécaux après fermentation in vitro, pour tenir compte de l'absorption dans l'intestin humain. Cela nous permettra de mieux comprendre les changements induits par les fibres dans la composition, le métabolisme et la fonctionnalité du microbiote intestinal qui coïncident avec les effets physiologiques observés chez l'hôte.

OBJECTIF 3. Caractériser les associations entre les résultats cliniques et les modifications du microbiome et déterminer dans quelle mesure les configurations individuelles du microbiome prédisent les impacts des fibres alimentaires.

Avec la mise en place d'un essai exploratoire humain robuste, d'un ensemble bien défini de phénotypes d'hôtes et de caractéristiques du microbiome des participants, l'objectif 3 intégrera statistiquement ces données pour tester spécifiquement les associations entre l'alimentation, le microbiome intestinal et le métabolisme de l'hôte, et évaluer si les signatures phénotypiques du microbiome et de l'hôte au départ peuvent prédire les résultats cliniques des fibres alimentaires