Évaluation de l'exposition aux métaux toxiques dans les régimes végétarien/végétalien, omnivore et faible en glucides en Israël.

Description détaillée de l'étude Échantillonnage, critères d'éligibilité et taille de l'échantillon

Le recrutement des participants sera initié par des campagnes sur les médias sociaux ciblant les étudiants de l'Université Ariel et des établissements d'enseignement supérieur voisins. Les participants éligibles seront des adultes en bonne santé âgés de 20 à 45 ans ayant suivi pendant au moins un an l'un des trois régimes alimentaires auto-déclarés :

Régime à base de plantes (végétarien ou végétalien ; objectif 20 % de végétaliens),

Régime omnivore (régime mixte « régulier »), ou

Régime pauvre en glucides (modèles alimentaires à base animale tels que paléo ou cétogène).

Le modèle alimentaire sera vérifié à l'aide d'un Questionnaire de Fréquence Alimentaire (QFA) validé développé par le Ministère israélien de la Santé, Département de la Nutrition (adapté de Berman et al., 2023).

Les critères d'exclusion incluent l'obésité (IMC ≥ 30 kg/m²), l'insuffisance pondérale (IMC ≤ 18,5 kg/m²) ou toute maladie chronique, vérifiés par auto-déclaration et confirmés par un résumé médical d'un médecin.

Suite au consentement éclairé, les participants compléteront le QFA via le logiciel d'analyse diététique NutRatio® pour confirmer le modèle alimentaire. Un bref entretien téléphonique et une vidéo pédagogique familiariseront les participants aux procédures de l'étude et aux exigences d'éligibilité.

Nous visons à recruter 250 participants au total, répartis uniformément entre les trois groupes de régime. Les participants seront appariés en fréquence par âge (± 5 ans), IMC (± 3 kg/m²) et statut tabagique, étant donné l'association établie du tabagisme avec l'exposition aux métaux. La taille de l'échantillon est basée sur l'ANOVA (f de Cohen = 0,25, taille d'effet moyenne).

Protocole de la Journée de Mesure

Les participants éligibles seront programmés pour une session d'évaluation standardisée (~2 heures) au MetaboLab, Département des Sciences Nutritionnelles, Université Ariel.

Apport alimentaire à court terme : Les participants compléteront un enregistrement alimentaire de 3 jours (deux jours de semaine + un jour de week-end) en utilisant le logiciel NutRatio dans les deux semaines précédant leur visite. L'outil intègre les bases de données USDA (SR-28), du Ministère israélien de la Santé (2017) et des étiquetages alimentaires mis à jour (2024). Les participants photographieront chaque repas avant et après avoir mangé, téléchargeront les photos vers l'équipe de recherche et enregistreront les aliments immédiatement après consommation. L'équipe examinera les entrées quotidiennement, assurant l'exhaustivité et la logique ; les données manquantes ou peu claires seront clarifiées par téléphone le lendemain.

NutRatio quantifiera l'énergie, les macronutriments (y compris les profils d'acides gras et d'acides aminés), les fibres alimentaires, certaines vitamines (par exemple, folate, B-12) et minéraux (par exemple, calcium, fer, zinc). L'exposition alimentaire aux métaux sera estimée à partir des aliments déclarés en utilisant à la fois NutRatio et des bases de données de référence supplémentaires. Ces valeurs seront ensuite comparées aux seuils toxicologiques internationaux (par exemple, U.S. CDC, Agence Allemande de l'Environnement).

Échantillonnage Alimentaire pour l'Évaluation des Métaux Toxiques

Sur la base des corrélations entre l'apport déclaré et les niveaux mesurés de métaux dans le sang ou l'urine, les groupes d'aliments les plus associés à chaque métal seront identifiés. Des articles représentatifs seront ensuite échantillonnés pour analyse en laboratoire.

Par exemple, si les niveaux de mercure corrèlent fortement avec la consommation de poisson, environ six espèces ou marques de poisson les plus couramment consommées par les participants à forte exposition seront achetées et analysées. Le type et la marque de l'aliment seront confirmés par un suivi auprès des participants si nécessaire.

Chaque article alimentaire subira une digestion chimique et une quantification des métaux (cadmium, plomb, chrome, arsenic, mercure). Les concentrations mesurées seront comparées aux ensembles de données internationaux incluant l'EFSA, le Codex Alimentarius, le U.S. NCEH et le Ministère israélien de la Santé (Services de Contrôle des Aliments, 2016).

Mesures Anthropométriques et Démographiques

Les participants se présenteront à la visite d'étude après un jeûne nocturne (eau uniquement). Les mesures incluront :

Poids et taille (protocoles standardisés),

Composition corporelle utilisant InBody 570 (Biospace, Corée), un analyseur d'impédance bioélectrique validé fournissant des données sur la masse grasse, la masse musculaire et les compartiments hydriques (Miller et al., 2016 ; Sirirat et al., 2020).

Des questionnaires recueilleront des informations démographiques, les antécédents de santé, le tabagisme, les expositions professionnelles (y compris le service militaire) et les facteurs de mode de vie liés à l'exposition aux polluants environnementaux. Ces outils sont adaptés de l'enquête nationale israélienne sur les métaux lourds (Berman et al., 2023) et de l'initiative européenne PARC (https://www.eu-parc.eu

).

Collecte d'Échantillons Biologiques et Analyse Chimique

Des échantillons de sang (total et sérique) et d'urine seront collectés en utilisant des tubes sans BPA et stockés à -20 °C jusqu'à l'analyse pour prévenir la dégradation chimique. Le sérum sera séparé par décongélation contrôlée (2-8 °C pendant la nuit), mélange doux, coagulation (30 min), centrifugation (15 min, 2000 tr/min) et aspiration à la pipette. Les échantillons de sang total seront homogénéisés par vortex.

Les échantillons (sang, sérum, urine et aliments) seront digérés en utilisant de l'acide nitrique de qualité analytique et du peroxyde d'hydrogène dans un système de digestion micro-ondes suivant les protocoles EPA 3052 (Bocca et al., 2003). Des échantillons blancs accompagneront chaque lot pour déterminer les limites de détection et de quantification. Le contrôle qualité inclura des matériaux de référence certifiés et une validation inter-laboratoires en utilisant des échantillons divisés.

Les analyses primaires seront réalisées au Laboratoire des Métaux Traces de l'Université Ariel (Co-Chercheur Principal : Dr Daniel Palchan). Des analyses supplémentaires ou de confirmation pourront avoir lieu au laboratoire du Ministère de la Santé (Dr. Tamar Berman), à l'Université Hébraïque, à l'Institut Weizmann, ou à l'Institut Géologique d'Israël, en fonction de la disponibilité des instruments.

La quantification des oligo-éléments sera effectuée en utilisant la Spectrométrie de Masse à Plasma Induit par Couplage (ICP-MS) selon des méthodes validées (Laur et al., 2020). Les protocoles analytiques seront alignés sur CDC DLS 3040.1-01. Les concentrations de métaux dans le sang et l'urine seront comparées aux valeurs de référence des enquêtes nationales (Berman et al., 2023) et internationales (CDC 2018 ; EFSA 2010 ; Agence Allemande de l'Environnement 2023).

Les résultats seront évalués par rapport aux seuils de Biomonitoring Humain (HBM-I, HBM-II) (Agence Allemande de l'Environnement 2023). La créatinine sera mesurée pour la normalisation urinaire.

Intégration des Données et Analyse Statistique

Toutes les sources de données - QFA, enregistrement alimentaire de 3 jours, mesures anthropométriques, échantillons biologiques et analyses chimiques - seront intégrées dans une base de données unifiée. Les analyses statistiques examineront les relations entre le modèle alimentaire et les concentrations de biomarqueurs en utilisant l'ANOVA, la régression multivariée et les analyses de corrélation. Les estimations alimentaires de l'exposition aux métaux seront comparées à la fois aux niveaux biologiques mesurés et aux concentrations trouvées dans les échantillons alimentaires représentatifs.

Les facteurs de confusion potentiels (âge, IMC, tabagisme et exposition professionnelle) seront ajustés dans les modèles multivariés. Des analyses de sensibilité exploreront les différences par sexe et par sous-groupes végétaliens versus végétariens au sein du groupe à base de plantes.

Étude Pilote

Une phase pilote impliquant 10 volontaires précédera la collecte complète des données. Le pilote testera le recrutement, la communication du consentement éclairé, la complétion du QFA, l'évaluation anthropométrique, la collecte de biospecimens et la logistique de saisie des données. Il sera également utilisé pour optimiser les protocoles de préparation des échantillons dans le Laboratoire des Métaux Traces.

Si les workflows analytiques complets ne peuvent pas encore être mis en œuvre, des données fictives pour les niveaux de métaux seront générées pour valider la structure de la base de données et les pipelines statistiques préliminaires. Les échantillons biologiques du pilote seront congelés pour analyse ultérieure une fois que les procédures ICP-MS complètes seront opérationnelles.