Biodisponibilité du fer et du zinc des pommes de terre biofortifiées

Type d'étude et population Essai randomisé en double aveugle sur des pommes de terre naturellement biofortifiées à réaliser à Huancavelica, au Pérou. Il sera recruté environ 100 femmes et 80 hommes âgés de 18 à 45 ans vivant dans la ville de Huancavelica.

ÉTHIQUE Les candidatures ont été soumises et approuvées par le Comité d'éthique de la recherche (REC) de la Faculté de médecine et de santé (FMH) de l'Université d'East Anglia à Norwich (Royaume-Uni) et un REC de l'Instituto de Investigacion Nutricional (IIN) au Pérou.

Chaque participant sera pleinement informé de toutes les procédures et aura la possibilité de poser des questions et de recevoir tous les détails supplémentaires dont les participants ont besoin.

Les procédures (prélèvements sanguins, prélèvements d'urine, anthropométrie, rappel alimentaire) seront expliquées aux personnes qui acceptent de participer au dépistage initial et les participants seront invités à signer le premier formulaire de consentement.

MÉTHODES SPÉCIFIQUES À L'ÉTUDE SUR LE FER (Phase 1) Taille de l'échantillon L'étude nécessite un recrutement de 30 femmes au total pour permettre aux 33 % qui n'adhèrent pas au protocole d'atteindre un échantillon final de 20 femmes. Les enquêteurs estiment que les enquêteurs pourraient avoir besoin de dépister environ 100 femmes.

État nutritionnel Dans le cadre de la sélection, tous les candidats potentiels seront pesés et mesurés à l'aide d'un équipement standardisé.

Mesure de l'activité physique Tous les participants seront invités à utiliser un actigraphe (un accéléromètre tri-axial) qui mesure l'activité physique (mouvement) en trois dimensions.

Échantillon de sang Un membre de l'équipe d'étude dûment formé prélèvera un échantillon de sang veineux (environ 6 ml dans un tube à essai avec de l'héparine) pour mesurer la ferritine, l'hémoglobine et la CRP (dépistage et 3 fois de plus : ligne de base, 16 et 40 jours après le premier jour de la consommation de pommes de terre).

Échantillon d'urine Les participants seront invités à fournir un échantillon d'urine (30 ml) pour effectuer un test de grossesse à l'aide d'une bandelette réactive.

Enquête sociodémographique et sur la sécurité alimentaire Les enquêteurs incluront une enquête socio-économique et le questionnaire ELCSA sur la sécurité alimentaire seront appliqués à tous les participants inscrits.

Procédures de l'étude Selon les résultats de la sélection et de la révision des critères d'inclusion et d'exclusion et après information et vérification que les participants comprennent le formulaire de consentement à l'étude sur le fer, les sujets seront invités à participer. Les participants consentants seront assignés au hasard à consommer l'un ou l'autre des deux types de pomme de terre (biofortifiée-A ou non-B). La première variété de pomme de terre sera donnée pendant les 2 premières semaines (jour 1-12) et la deuxième séquence entre les jours 15-26, (dans les deux cas à l'exclusion des jours de week-end samedi et dimanche). Les pommes de terre seront cuites à l'eau et offertes en purée.

Des échantillons de sang seront prélevés à 5 reprises, 1) lors du dépistage pour vérifier le respect des critères d'exclusion et d'inclusion ; puis le jour 1 avant que les participants ne mangent le premier type de pomme de terre, le jour 15 avant de manger le deuxième type de pomme de terre, le jour 26 après avoir mangé tous les deux types de pommes de terre et le jour 40 deux semaines après avoir mangé toute la pomme de terre.

Consommation de la pomme de terre Chaque participant se verra servir 500 g de pomme de terre divisés en deux portions de 250 g chacune. chaque participant prendra, selon sa dotation, 0,3 mg de 57FeSO4 (pomme de terre Peruanita) ou 0,3 mg de 58FeSO4 (pomme de terre biofortifiée), dilué dans 50 ml d'eau distillée, à boire pendant que les participants mangent la pomme de terre - à mi-parcours repas. De plus, chaque participant recevra 200 ml d'eau distillée à boire. Les isotopes seront fournis par l'ETH (Ecole polytechnique fédérale de Zurich). De plus, les isotopes que les chercheurs utiliseront sont des isotopes stables, c'est-à-dire que les participants existent naturellement dans l'environnement et ne présentent donc aucun risque.

Collecte d'échantillons biologiques pour la mesure du fer à l'aide d'isotopes stables Des échantillons de sang seront prélevés tout au long de la période d'intervention comme décrit précédemment et seront envoyés à l'EPF de Zurich, selon les procédures opérationnelles standard. Les participants seront informés et donneront leur consentement pour le transfert et l'utilisation de leurs échantillons en dehors du Pérou aux fins de cette étude de recherche. Les échantillons seront anonymisés et ne seront pas transportés avec des données personnelles identifiables.

En termes de traitement, les échantillons seront mélangés avec du NO3 et du H2O2 et digérés au micro-ondes, suivis de la séparation du fer de la matrice sanguine au moyen d'une chromatographie d'échange d'anions et d'un solvant (diluant) ou d'une extraction du solvant à l'aide de distillé.

Les isotopes seront analysés à l'aide d'un spectromètre de masse multicollecteur inductif couplé au plasma (Neptune; Thermo Finnigan). La quantité d'isotopes de fer marqués 57Fe et 58Fe sera mesurée 14 jours après la fin de la consommation des deux types de pommes de terre. Le calcul (de l'absorption) sera effectué en tenant compte du volume sanguin estimé du sujet en fonction du poids, de la taille et de la concentration d'hémoglobine mesurée du sujet (en tenant compte de la moyenne de l'échantillon de sang initial et final). Le calcul est basé sur le principe de la dilution isotopique en considérant comme facteur le marqueur isotopique du fer plutôt que le marqueur monoisotopique8. Pour le calcul de la fraction absorbée, les enquêteurs supposeront une incorporation de 80 % du fer absorbé.

MÉTHODES SPÉCIFIQUES À L'ÉTUDE SUR LE ZINC (Phase 2) Taille de l'échantillon L'étude nécessite une taille d'échantillon de 40 femmes. Cela permet une perte de 40% pour atteindre un total final de 24 femmes.

Procédures Selon les résultats du dépistage, et après avoir vérifié que les participants respectent tous les critères d'inclusion et aucun des critères d'exclusion, les participants seront invités à participer à la partie zinc de l'étude. Ce participant recevra le deuxième formulaire de consentement à lire et ceux qui acceptent et signent le formulaire seront invités à participer à l'étude.

Les personnes qui accepteront seront réparties au hasard pour manger l'un ou l'autre des types de pomme de terre (biofortifié-A ou non-B). Tous les participants recevront les deux types de pommes de terre mais dans un ordre différent, de cette façon chaque participant sera son propre contrôle. La première variété de pomme de terre sera donnée le jour 1, après acceptation de participer à l'étude, et après acceptation et signature du formulaire de consentement pour cette partie : (protocole de consommation et deuxième variété seront consommées 29 jours après (la commande des variétés de pomme de terre seront attribués au hasard).

Les enquêteurs prélèveront des échantillons de sang à trois reprises : l'inscription et les jours 1 et 29 (les jours où les participants mangent la pomme de terre) après avoir jeûné pendant 8 heures (nourriture) et 6 heures (liquides).

Mesures de l'étude Anthropométrie Dans le cadre de la sélection, tous les candidats potentiels seront pesés et mesurés à l'aide d'un équipement standardisé. En fonction de leur poids et de leur IMC, les enquêteurs décideront si les participants sont éligibles.

Les participants consentants seront invités à fournir un échantillon de sang veineux (environ 10 ml dans un tube à essai avec de l'héparine). Le plasma et les concentrés de globules rouges seront obtenus à partir des échantillons de sang et conservés à <18 oC.

Échantillon d'urine Les participantes consentantes fourniront un échantillon d'urine (30 ml) dans le cadre de la phase de dépistage pour effectuer un test de grossesse. Les jours 1, 3, 4, 5, 6, 7, 29, 32, 33, 34, 35 et 36, les enquêteurs prélèveront des échantillons d'urine pour analyser la teneur en zinc. Chaque jour, les enquêteurs ont besoin de 100 ml d'urine, prélevée le matin (entre 7 et 12 heures du matin).

Consommation de la pomme de terre Les sujets recevront au total 1000 g de pomme de terre en deux portions de 500 g. La première portion sera donnée pendant que les participants sont à jeun (au moins 8 heures pour la nourriture et 6 heures pour la boisson) et en deux portions séparées (chacune de 250 g). Lorsque les participants auront mangé la première portion de 250 g, le sujet recevra 0,25 mg de 67Zn dilué dans 50 ml d'eau en bouteille, puis les participants recevront la deuxième portion de pomme de terre. Deux heures plus tard, les participants recevront une perfusion intraveineuse de 70Zn (200 ug) dilué dans 50 ml d'eau en bouteille. Après 2 heures supplémentaires, les participants recevront les deux deuxièmes portions de pomme de terre et, comme auparavant, après la première portion, les participants recevront 0,25 mg de 67Zn dilué dans 50 ml d'eau en bouteille. Pendant cette période et pendant 3 heures après la deuxième portion de pomme de terre, le sujet ne consommera aucun aliment ou liquide, à l'exception de l'eau qui sera fournie aux participants. Chaque sujet recevra 200 ml d'eau à chaque repas et 200 ml d'eau entre les repas. Actuellement, l'utilisation d'isotopes est la meilleure méthode pour mesurer l'absorption du zinc. De plus, les isotopes qui seront utilisés sont des isotopes stables, c'est-à-dire que les participants existent naturellement dans l'environnement et ne présentent aucun risque. Aucun aliment ou boisson ne peut être consommé pendant au moins 3 heures après avoir mangé la dernière portion de pomme de terre.

Échantillons de sang pour la mesure du zinc Les enquêteurs prélèveront au total trois échantillons de sang. Absorption à l'aide d'isotopes stables (Jour 29) Les échantillons de sang prélevés seront envoyés à l'EPF de Zurich. L'ETH entreprendra l'analyse du CRP pour le zinc. La CRP sera mesurée à l'aide d'un kit ELISA. La concentration plasmatique en zinc sera mesurée par spectrométrie de masse couplée à un plasma d'induction.

Échantillons d'urine pour la mesure du zinc à l'aide d'isotopes stables Les échantillons d'urine seront concentrés par lyophilisation puis minéralisés par digestion dans un four à micro-ondes (MLS-Turbowave ; MLS GmbH) à l'aide d'un mélange de HNO3 et de zinc isolé de la matrice mère par échange d'ions chromatographie. Les enquêteurs utiliseront des acides ultrapurs pour la préparation des échantillons.

Détermination de l'absorption du zinc La composition isotopique du sang et du zinc sera analysée en double au laboratoire de nutrition humaine de l'ETH. Les échantillons d'urine seront minéralisés par digestion micro-ondes (MLS-ETHOS plus ; MLS GmbH) en utilisant un mélange de HNO3 et H2O2 et de zinc isolé de la matrice de l'échantillon par chromatographie d'échange d'ions (Wegmuller et al 2014). Tous les acides utilisés pour la préparation des échantillons seront ultra purs. Les rapports isotopiques 70Zn: 66Zn et 67Zn: 66Zn seront mesurés pour déterminer l'enrichissement en 70Zn et 67Zn dans les échantillons d'urine à l'aide d'un spectromètre de masse à plasma à couplage inductif à champ magnétique à double focalisation haute résolution (Finnigan Neptune; Thermo Electron). 12 L'absorption fractionnée de la dose de 67Zn des repas d'essai sera calculée en utilisant l'administration orale à i.v. méthode du ratio de traceurs appliquée à des échantillons ponctuels d'urine, selon les principes décrits par Friel et al.

Registre alimentaire sur 7 jours En utilisant la méthode d'enregistrement de tous les aliments consommés sur une période de 7 jours, les enquêteurs peuvent obtenir des informations sur tous les aliments consommés au cours d'une semaine (y compris le samedi et le dimanche). Pour ce faire, les enquêteurs demanderont aux sujets de consigner tous les aliments consommés, les détails de la préparation des aliments et toutes les boissons (y compris l'eau) que les participants ont mangées ou bues. Les participants doivent noter le repas au cours duquel la nourriture et la boisson ont été consommées, et le temps mis pour les manger (petit-déjeuner, déjeuner, souper et entre les repas (collations) et la quantité consommée à chaque moment de la journée. Pour ce faire, les enquêteurs donneront aux sujets une tablette dans laquelle ils enregistreront la consommation/les repas et prendront également une photo de tous les aliments consommés.

MÉTHODES SPÉCIFIQUES À L'ANALYSE D'IMPACT Les données sur l'apport alimentaire, la ferritine sérique et la biodisponibilité du fer seront utilisées pour deux approches de modélisation. Dans un premier temps, les chercheurs appliqueront la méthode Disability Adjusted Life Year (DALY), qui est une méthode appropriée pour estimer les impacts nutritionnels et sanitaires des cultures biofortifiées. Cela s'appuiera sur des modèles qui ont été développés conjointement par le CIP et l'IIN qui ont émis des hypothèses concernant la biodisponibilité du fer et du zinc des pommes de terre. Deuxièmement, les chercheurs utiliseront des données sur l'apport habituel en fer, les concentrations de ferritine sérique et les besoins physiologiques calculés en fer pour adapter un modèle d'estimation de la biodisponibilité du fer alimentaire en Europe, dans la région des hautes terres andines et, plus généralement, dans les pays à revenu faible et intermédiaire.