Nutrigénomique

Transcription

Nutrigénomique

La Nutrigénomique,
une autre vision sur les nutriments
Dr Ludovic RONDINI,
17 Mai 2014
© Vitagenic, tous droits réservés
Bibliographie principale
Changement de paradigme
et nouveaux défis de l’alimentation
•
Nutrition : science du XXe siècle
– découverte des nutriments
– établissement des standards
nutritionnels (ANC)
– recommandations nutritionnelles
– Directives alimentaires
Concept d’alimentation équilibrée
Eviter les carences dans la
population
•
Nutrition : science du XXIe
siècle
– Connaissance du microbiote
humain
– Nutrigénomique
Concept de nutrition
optimalisée : améliorer la
qualité de la vie
Concept de nutrition
personnalisée
La notion de terrain en naturopathie
•
Notion explicite pour les plantes :
–
–
•
Notion implicite chez les animaux :
–
–
•
Terrain = type de sols
Le métabolisme de la plante dépend du sol dans lequel elle vit
Terrain = composition des fluides corporels (sang, lymphe,
liquides extracellulaires…)
Recherche du terrain organique idéal => Fonctionnement
optimal des organes, des cellules, des enzymes
Principaux dérèglements du terrain
–
Carences : teneur trop pauvres en nutriments (vitamines, oligoéléments…)
 ralentissement cellulaire
–
Surcharges : teneur trop élevées en substances endogènes
(acides organiques, urée, cholestérol…) ou exogènes (toxines,
contaminants chimiques…)
 Ralentissement des échanges cellulaires (transports cellulaires,
oxygénation…)
 Agression des structures cellulaires (ADN, membranes…) =
inflammation, stress oxydatif…
4
Pas de guérison sans rééquilibrage du terrain
≠ traitement symptomatique
Des terrains et des approches de terrain
•
Des terrains
–
–
–
–
•
Acide
Inflammatoire
Allergique
Intoxiné…
Des approches de terrain = Holistique
–
–
–
–
–
–
–
Médecine Chinoise / acuponcture
Médecines énergétiques : Reiki, shiatsu…
Diathèses de Ménétrier (oligothérapie)
Equilibre acide base
Ostéopathie
Homéopathie
Nutrigénomique…
Les origines de la nutrigénomique
•
Séquençage du génome humain
– 1ère ébauche : 2001
– Séquençage complet 2003
•
Définition
– Nutrigénomique : étude de l'influence des pratiques alimentaires sur la variabilité
des réponses du génome en fonction de facteurs environnementaux.
– Va de pair avec la Nutrigénétique
•
Autres sciences dérivées du séquençage
– Transcriptomique : ensemble des gènes actifs (ARNm)
– Protéomique : ensemble des protéines exprimées (+ activité et localisation
tissulaire)
– Métabolomique : ensemble des métaboliques (+ activité et localisation cellulaire)
La génomique nutritionnelle
Nutrigénomique
Effet de l’alimentation sur les gènes
Nutrigénétique
Conséquences des différences
génétiques entre les individus
Adapté de Wahli et Constantin, 2011
Génétique et
préférences alimentaires
•
Gout amer (Garcia-Bailo et al., 2009)
– Souvent associé à de nombreux poisons (plantes amères)
– Commun dans l’alimentation : épinard, endive, brocolis, chou-fleur, choux,
cresson, soja, roquette, fromages à pâte persillée, café…
– Lié à la présence de nombreuses molécules : isoflavones, glucosinolates,
isothiocyanates, methylxanthine…
 Protecteurs de certaines maladies (cancers, MCV, )
 Moindre consommation liée à un polymorphisme « TAS2R38 »
Variations
génétiques
Conséquences
sur la santé
Quels sont les principes
de la génomique nutritionnelle
Les hypothèses sont les suivantes :
1. L’alimentation a un impact direct sur l’expression des gènes
2. L’alimentation agit en protégeant les gènes des mutations
3. Le génome influence la biodisponibilité des nutriments et leur action sur le
métabolisme
Diversité (polymorphisme génétique)
et sensibilité aux maladies
La synthèse des protéines
dans la cellule eucaryote
ADN
= matériel génétique stable
et protégé
ARNm
= « photocopie » qui sort
du noyau
Protéine
= unités structurelles ou
fonctionnelles de
l’organisme
© FDarel
La molécule d’ADN porteuse
de l’information génétique
© openlab
Modifications épigénétiques de l’ADN
•
Définition : ensemble des mécanismes moléculaires ayant lieu au niveau du
génome et de la régulation de l'expression des gènes qui peuvent être
influencés par l'environnement et l'histoire individuelle ainsi qu'être
potentiellement transmissibles d'une génération à l'autre, sans altération
des séquences nucléotidiques (ADN), et avec un caractère réversible
•
Type de modification (histones):
– Acétylation : Lysines
– Méthylation : Lysines / Arginines
– Phosphorylation : Sérines / Tyrosines
=> L’ADN n’est pas le seul porteur de l’hérédité
La méthylation de l’ADN,
régulateur de l’expression génétique
•
•
Inhibition de la transcription par méthylation
Inactivation supplémentaire par liaison de protéines spécifiques
D’après Charlotte Ling and Leif Groop, 2009
Le diabète, un exemple de pathologie
à composante épigénétique
•
Facteurs de risque
–
–
–
–
Activité physique réduite
Obésité
Vieillissement
Alimentation riche en glucides à fort
index glycémique / insulinémique
 N’engendrent pas systématiquement
un diabète ou insulino-résistance
•
Composante génétique
– Etudes sur l’hérédité => forte sur le
diabète de type 2
•
Composante épigénétique
•
•
Influence de l’alimentation des
parents à l’adolescence
Influence de l’alimentation fœtale
D’après Charlotte Ling and Leif Groop, 2009
Une réponse dans l’explication des
différences entre jumeaux monozygotes
•
Jumeaux monozygotes = même séquence
ADN
•
Comment expliquer des différences
phénotypique (sensibilité à certaines
maladies, comportement, habitude de vie…) ?
=> Le degré d’acétylation et de méthylation est
différents pour 65% des gènes
=> Cette différence est significative dans 35% des
cas
=> Les différences augmentent avec l’âge
Fraga et al., 2005
La notion d’allèle
© openlab
La notion de polymorphisme génétique
•
Définition : (du grec « poly » plusieurs et « morphê » forme) désigne la
coexistence de plusieurs allèles pour un gène ou locus donné, dans une
population
•
Exemples : Couleurs des yeux, groupes sanguins, couleur de peau…
•
Lié aux mutations génétiques
•
Susceptibilité aux maladies / notion de terrain ?
Les SNPs
•
Définition :
– « Single-Nucleotide Polymorphism » = polymorphisme
d'un seul nucléotide
– La variation (polymorphisme) d'une seule paire de
bases du génome, entre individus d'une même espèce
– Présente dans plus de 1% de la population
•
Touche 1 nucléotide sur 1000
•
Mutation la plus fréquente (90% des
polymorphismes)
•
Explique la sensibilité / prédisposition / terrain de à
plus de 80 maladies
© David Hall
Ls SNPs identifiés
www,genome.gov/gwastudies
SNPs et diabète
102 SNPs identifiés
Autres pathologies
Dysfonctionnement
Gènes avec SNPs
Référence
Obésité et masse corporelle
APOA2
Corella et al., 2009
Obésité
FTO, MC4R, NPC1
Meyre D et al., 2009
Obésité et ostéoporose
SOX6
Liu et al., 2009
Diabète de type 2
CDKAL1, CDKN2, KCNQ1,
TCF7L2, SCL30A8, HHEX
Takeuchi et al., 2009
Hypertension
ATP2B1
Levy et al., 2009
Maladie des coronaires
PSRC1, MTHFD1L, CXCL12,
SMD3
Sanami et al., 2009
Asthme
EDN1, NOS1
Immervoll et al., 2001
Adapté de Wahli et Constantin, 2011
SNPs et système HLA
•
•
•
HLA « Human leukocyte antigen » = complexe majeur d'histocompatibilité (CMH)
Locus : bras court du chromosome 6
Code pour des protéines transmembranaires de différentiation du soi / non-soi
Seignalet, 2004 – Alimentation ou la 3ème médecine
Rôles biologiques
des molécules du HLA-DR
•
Liaison à des peptides dans les cellules présentatrices
d’antigènes
•
Facteurs influençant l’affinité :
– Type de molécules HLA-DR (1, 10, 4 => affinité +++)
– Peptide X / Y
•
Activation des LT par fixation sur récepteur TCR (« T
cell receptor ») => Début de la réponse immunitaire
•
Expression des gènes HLA-DR
– Sujet sain : HLA-DR sur cellules immunitaires (MP, LT
activés, LB)
– Sujet malade : synoviocytes, chondrocytes => Attaque
immunitaire
Hypothèse sur l’origine
de la polyarthrite rhumatoïde
SPA
3
2
1
4
PR
1
PR= polyarthrite rhumatoïde
SPA = Spondylarthrite ankylosante
25
Rondini, adapté de Seignalet 2004
Associations démontrées entre HLA
et maladies auto-immunes
Maladie
Antigène
HLA
% chez
malades
% chez
témoins
Risque
relatif
Spondylarthrite ankylosante
B27
90 %
6%
141
Spondylarthrite + MICI
B27
77 %
6%
52
Arthrites réactionnelles
B27
71 %
6%
38
Polyarthrite rhumatoïde
DR-4c
DR-1
DR-10
60 %
38 %
6%
20 %
20 %
2%
6
2,5
3
Arthrites chroniques
Juvéniles (type polyarthrite)
B27
90 %
6%
141
juvéniles (type
oligoarticulaire)
DR-5
DR-8
50 %
28 %
30 %
5%
2,5
7
Polymorphisme génétique de la
polyarthrite rhumatoïde
•
Polymorphisme :
– Séquence HLA-D (3ème région hypervariable) code pour des acides aminés
67-74
Aa basiques =
– Glutamine / Arginine en position 70
– Lysine / Alanine en position 71
pas d’association PR
– Alanine en position 74
•
Polymorphisme ethnique (région B1)
–
–
–
–
HLA-DRB1*0101/2 -> population caucasienne
HLA-DRB1*0405 -> population asiatique
HLA-DRB1*1402 -> populations indigènes d’Amérique du nord
HLA-DRB1*10 -> population grecque
Les mutations sont-elles porteuses
de maladies ?
Dépranocytose
Obésité
Venus de Willendorf, Autriche.
Paléolithique supérieur – 22 000 à -24 000
HIV
- 5 % des Kenyans sont
naturellement immunisés
- 1 à 2 % des américains
Source : Diamond Aids Research Center
 L’avantage ou le désavantage d’un polymorphisme dépend de
son environnement
Pourquoi nous ne réagissons pas
tous de la même façon aux aliments
que nous ingérons ?
Exemples :
- Intolérance au lactose
- Polyarthrite rhumatoïde
Expression génétique:
l’exemple de l’opéron lactose
=> Certains nutriments influence l’expression des gènes
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/operonlactose/schema.htm
Intolérance au lactose
Pratt et de Voet
Blackwell publishing 2012
L’introduction du lait dans l’alimentation
date du paléolithique
www.hominides.com
-4,4 à -1 millions
d’années
-1 million à -200 000
années
-200 000 à -12 000
années
-9 000 à – 3 300
années
XXème siècle
Intolérance au lactose
•
•
•
•
Les mutations ont permis d’induire une tolérance au lactose
Ex : SNPs C/T13910 (chromosome 2) => présent en Finlande
11 polymorphismes identifiés
Intolérance au lactose / persistance lactasique
Associations démontrées entre HLA
et maladies auto-immunes
Maladie
Antigène
HLA
% chez
malades
% chez
témoins
Risque
relatif
Spondylarthrite ankylosante
B27
90 %
6%
141
Spondylarthrite + MICI
B27
77 %
6%
52
Arthrites réactionnelles
B27
71 %
6%
38
Polyarthrite rhumatoïde
DR-4c
DR-1
DR-10
60 %
38 %
6%
20 %
20 %
2%
6
2,5
3
Juvéniles (type polyarthrite)
B27
90 %
6%
141
juvéniles (type
oligoarticulaire)
DR-5
DR-8
50 %
28 %
30 %
5%
2,5
7
Exemple de la PR :
Mise en évidence du rôle de l’alimentation
•
Le jeûne améliore la PR (Skoldstam et al., 1979)
– 16 malades
– Jeûne complet + 9 semaines de diète fruits + produits laitiers
– Amélioration sous 7 à 10 jours chez 5 des 10 patients : réduction de la douleur,
de la consommation d’antalgiques
– Pas d’amélioration pendant la période de diète lacto-végétarienne
 Confirmation par Lithell (1983), Trang (1983), Kroker (1984), Beri (1988),
Palmblad (1991) et Kjeldsen-Kragh (1991)
•
L’exclusion de certains aliments améliore la PR
• Mise en évidence par Parkes et Hugues (1981) -> Amélioration suite à la
suppression de produits laitiers / Détérioration quand réintroduction
• Autres études cliniques :
• Hicklin et al., 1980 (22 patients / 20 réponses +)
• Darlington et al., 1986 (33 / 44)
• Beri et al., 1986 (10 / 14)
Alimentation et sensibilité
à la polyarthrite rhumatoïde
Catégorie
% sujets sensibles
Maïs
Céréales
56
Blé
Céréales
54
Bacon / porc
Aliments cuits
39
Orange
Fruits
39
Lait
Produits laitiers
37
Avoine
Céréales
37
Seigle
Céréales
34
Œuf
Aliments cuits
32
Bœuf
Aliments cuits
32
Café
Aliments cuits
32
Orge
Céréales
27
Fromage
Produits laitiers
24
Pamplemousse
Fruits
24
Tomate
Fruits
24
Noix
Fruits
20
Beurre
Produits laitiers
17
Agneau
Aliments cuits
17
Citron
Fruits
17
Soja
Légumineuse
17
Adapté de Darlington, 1991
Aliments
Relations entre alimentation
et expression génétique
Wahli et Constantin, 2009
•
Trois niveaux de régulation
1. Maintien de l’intégrité du matériel génétique
2. Modifications épigénétiques (méthylation de l’ADN, phosphorylation)
3. Modulation de la transcription et de la traduction
Nutriments et régulation des gènes :
Mécanismes d’action
Influence sur l’expression
des gènes
Exemples
Type de régulation
Réparation de l’ADN
Niacine, Folates
Maintien de l’intégrité
Liaison avec un facteur de
transcription
Vitamine A, Flavan- Modulation de la
3-ols
transcription / traduction
Méthylation de l’ADN
Folate
Modifications
épigénétiques
Stabilité des ARNm
Fer, glucose,
vitamine D
Modulation de la
transcription/ traduction
Renouvellement des
protéines de régulation
Catéchines
Modifications
épigénétiques +
Modulation de la
transcription / traduction
Adapté de Evans et al., 2006
Modifications épigénétiques
Cycle de l’homocystéine et méthylation
Folates, méthylation et homocystéine
5,10-methylene tetrahydrofolate
reductase (MTHFR)
Cycle
de l’homocystéine
= ADN
Cycle
des folates
•



C677T, Ala --> Val
Les folates permettent de régénérer l’homocystéine
Extinction de gène impliqués dans la prolifération des cancers
Diminution de l’homocystéine (facteur de risque cardiovasculaire pro-inflammatoire)
Polymorphisme C677T : diminution de l’activité enzymatique (thermolabile).
Carence en micronutriments et
conséquence sur le génome
•
Micronutriment
Conséquences d’une carence
Vitamine C et E
Cassures des brins d’ADN et des chromosomes, lésions oxydatives
Folates et vitamine B2,
B6, B12
Incorporation faussée de l’Uracil (à la place de la Tymidine) dans l’ADN,
cassure des chromosomes, hyperméthylation de l’ADN
Niacine
Augmentation du taux de cassures non réparées dans l’ADN, de
cassures des chromosomes et de sensibilité aux substances mutagènes
Zinc
Oxydation de l’ADN, cassure des brins d’ADN et dommages aux
chromosomes
Fer
Réduction de l’efficacité des mécanismes de réparation de l’ADN et
augmentation du risque de dommages oxydatifs à l’ADN des
mitochondries
Magnésium
Réduction de la fidélité de la réplication de l’ADN, de l’efficacité des
mécanismes de réparation de l’ADN, erreurs dans la disposition des
chromosomes lors de la division cellulaire
Carences alimentaires => diminution de l’intégrité du matériel génétique
Protection du matériel génétique
Resvératrol et allongement de la vie en
bonne santé
Effet du resvératrol sur l’espérance vie des drosophiles
Terrain inflammatoire et
nutrigénomique :
exemple de régulations
transcriptionnelles
Les radicaux libres et leurs conséquences
sur la cellule
•
ADN
– Oxydation des sucres
– Oxydation des bases dont la guanine + formation de
8-hydroxy-2’-désoxyguanosine
•
Protéines et acides aminés
– Oxydation des acides aminés sensibles. Exemples :
tryptophane (noyau indol), tyrosine et phénylalanine (noyau
phényle), cystéine et méthionine (fonction thiol, chaîne
latérale)
– Modification de la structure 3D des protéines
•
Acides gras polyinsaturés (AGPI)
– Peroxydation lipidique
– => Altération des organes riches en AGPI : cerveau, œil…
– => fluidité membranaire =>  communication cellulaire
Antioxydants et inflammation
Antioxydant, définition : molécule qui piège les radicaux en cédant un
atome hydrogène (anti-radicalaire)
Chimiquement : anti-radicalaire = réducteur
R
R
Ao
Ao
Alimentation,
Compléments alimentaires
Action unique :
Reconstitution nécessaire
des réserves
R : Espèce radicalaire- Ao : Antioxydant
Inflammation
Stress oxydatif,
Radicaux libres
Classification des antioxydants primaires
(anti-radicalaires)
Vitamines antioxydantes (C, E)
Antioxydants
Anti-radicalaires
Caroténoïdes (β-carotene...)
Polyphénols
Les différentes classes de polyphénols
Acides
phénoliques
Composés
phénoliques
Ac. hydroxybenzoïques
Ac. hydroxycinnamiques
Flavan-3-ols
Flavonoïdes
Flavonols
Isoflavones
Anthocyanes
Polymères
tanins hydrolysables
tanins condensés
Terrain inflammatoire et « antioxydants »
Evans et al., 2006
•
Les flava-3-ols du thé et le resvératrol du raisin inhibent la transcription de la COX et du
TNF-α
=> Protection cardiovasculaire
=> diminution des inflammations de bas-grade (hyperperméabilité intestinale, résistance à
l’insuline…)
Conclusions
Polymorphisme
Une puce à ADN
pour diagnostiquer les SNPs
•
•
Terrain
Un diagramme de bioélectronique
(Vincent)
2 approches pour une même objectif = caractérisation des différences
interindividuelles
Vers une approche plus ciblée et personnalisée ?
Merci de votre attention

Nutrigénomique

Transcription

Documents pareils

Fiche d`activité - Le corps humain

DIRECT MATIN EDITION NATIONALE Pays : France Périodicité

LE PARISIEN Pays : France Périodicité : Quotidien Page de l`article

hippodrome lyon bron parilly. attention changement - Temps

Date : 12 JUIN 16 Pays : France Périodicité : Quotidien Paris OJD

Extrait "Copain tahitien"

Rénovation d`une Salle De Bain - Tous Mes Travaux 45

FIGARO MAGAZINE EDITION NATIONALE Pays : France Périodicité

Oeuvres complètes

carte des quartiers de Lyon - Archives municipales de Lyon