Effets d'un régime riche en protéines sur le gros intestin chez les humains en surpoids

Les régimes hyperprotéinés sont largement utilisés pour leur effet amincissant. Ces régimes augmentent la quantité de protéines et de peptides non digérés atteignant le gros intestin. Le microbiote utilise des protéines et des peptides comme substrats et produit des métabolites dérivés d'acides aminés tels que des acides gras à chaîne courte, des acides gras à chaîne ramifiée, du lactate, du formiate, du succinate, de l'ammonium, du sulfure d'hydrogène et des composés phénoliques. Certains de ces métabolites se sont avérés bénéfiques pour l'hôte tandis que d'autres pourraient être délétères. Les régimes riches en protéines peuvent avoir des effets différents, qu'ils soient basés sur des protéines animales ou végétales, car ces deux types de protéines ont une composition en acides aminés différente et une digestibilité légèrement différente. L'objectif de cette étude est d'évaluer chez des volontaires en surpoids les conséquences des régimes hyperprotéinés (animal vs végétal) vs régime isocalorique-normoprotéique au niveau du gros intestin et du métabolisme. Dans un premier temps, la composition et l'activité du microbiote et des métabolites produits dans la lumière du gros intestin seront déterminées. Ensuite, pour évaluer les conséquences des régimes testés sur la physiologie des muqueuses, l'expression des gènes sera analysée dans des biopsies rectales et l'eau fécale sera testée sur des lignées cellulaires de colonocytes. Enfin, les conséquences des régimes sur le métabolisme de l'hôte seront évaluées.

Intervention diététique

Avant l'étude, les volontaires (n = 42) fourniront un relevé alimentaire de 3 jours qui sera utilisé par un diététicien pour calculer leur apport énergétique habituel. L'étude débutera par une période de normalisation de 2 semaines pendant laquelle les volontaires devront manger selon les menus (Fig. 1). Le régime fournira au volontaire son apport énergétique individuel habituel ; et les protéines, les glucides et les lipides fourniront respectivement 15, 50 et 35 % de l'apport énergétique.

A la fin de cette période de standardisation, les volontaires seront répartis au hasard en 3 groupes (n=14) pendant 3 semaines (période d'intervention) (Fig. 1). Les volontaires des 3 groupes suivront un régime avec un apport en glucides digestibles réduit (15% de l'apport énergétique) tandis que l'apport en glucides non digestibles restera inchangé. Les volontaires consommeront 3 fois par jour un complément alimentaire en poudre qu'ils dissoudront dans de l'eau puis boiront. Ce complément leur apportera 15% de leur apport énergétique. Le premier groupe recevra un supplément de caséine (protéine animale) afin d'avoir une alimentation hyperprotéinée (protéines, glucides et lipides fourniront respectivement 30, 35 et 35 % de l'apport énergétique). Le deuxième groupe recevra un supplément de protéines de soja (végétal) afin qu'il consomme également une alimentation hyperprotéinée (protéines, glucides et lipides fourniront respectivement 30, 35 et 35 % de l'apport énergétique). Le troisième groupe recevra un supplément de maltodextrine (glucides digestibles, témoin placebo) afin qu'il ingère un régime normoprotéique, similaire en composition en macronutriments au régime de normalisation (les protéines, les glucides et les lipides fourniront respectivement 15, 50 et 35 % de l'énergie admission). Le complément alimentaire sera administré selon un protocole en double aveugle. Il n'y aura pas de restriction énergétique entre les périodes de normalisation et d'intervention.

Protocole clinique

Chaque jour, les volontaires mesureront leur poids corporel et enregistreront leur consommation alimentaire et leur activité physique. Une fois par semaine, ils auront un entretien téléphonique avec une diététicienne pour s'assurer de l'observance diététique (Fig. 2).

A la fin de la période de normalisation, 13 jours après le début de l'étude (J13), les volontaires prélèveront des échantillons d'urine de 24h. Les échantillons de selles seront prélevés du soir du J13 au matin du J14. Une glacière sera fournie au volontaire pour le stockage et le transport des échantillons. Après une nuit de jeûne, le matin du J14, les volontaires viendront à l'hôpital et apporteront leurs prélèvements qui seront immédiatement conditionnés pour stockage. Des échantillons de sang seront prélevés. Ensuite, des biopsies rectales seront récupérées. Chaque semaine pendant la période d'intervention, des urines, des selles et du sang seront prélevés (J21, J28, J35). A la fin de la période d'intervention, des biopsies rectales seront récupérées (J35). Le poids corporel et la tension artérielle seront mesurés à chaque visite.

Analyses Tous les paramètres mesurés seront exprimés par rapport à la ligne de base.

L'apport alimentaire sera évalué par un diététicien sur la base des registres alimentaires.

Échantillons de selles

• Composition et fonctions du microbiote
• Composition des métabolites luminaux
• pH, osmolarité, teneur en eau
• Test d'eau fécale sur les cellules HT-29 (colonocytes) pour la respiration mitochondriale, la prolifération, la génotoxicité, la cytotoxicité, l'expression des gènes

Urines

• Dosage de l'urée et de la créatinine (marqueur de consommation de protéines pour vérifier l'observance alimentaire)
• Métabolomique

Sang

• Paramètres cliniques (cholestérol total, cholestérol LDL et HDL, acides gras non estérifiés, triglycérides, glycémie, insulinémie)
• Métabolomique

Biopsies rectales

• Analyses transcriptomiques