Human milk vs Infant formula : protein digestibility and impact on microbiota-gut-brain axis

Une majorité de nourrissons reçoivent encore aujourd’hui des préparations pour nourrissons (PPN), fabriquées à base de lait bovin et soumises à de nombreux traitements technologiques. Ces substituts ont pour but de mimer au mieux le lait humain (LH). Cependant, malgré l’évolution des PPNs, des différences persistent entre le LH et les PPNs en termes de composition et structure, et effets sur le développement et la santé à court et long termes du nourrisson et adulte en devenir. L’objectif de ce travail était de comprendre comment la nature de l’alimentation infantile, LH vs. PPN, modulait la digestibilité protéique et, plus globalement, comment elle influençait l’axe microbiote intestin-cerveau. Deux modèles du nourrisson humain ont été utilisés et comparés, le mini-porc Yucatan entre 16 et 21 jours de vie, et un modèle de digestion in vitro dynamique paramétré pour mimer le nourrisson à terme. Les contenus digestifs et tissus ont ensuite été analysés via des approches métagénomique (microbiote), histologique et de perméabilité ex vivo (physiologie intestinale), d’expression génique et de métabolomique ciblée (intestin, cerveau et plasma). Les résultats ont montré que la digestibilité de l’azote total et dans une moindre mesure, celle de certains acides aminés (Lys, Phe, Thr, Val, Ala, Pro et Ser) différaient entre LH et PPN. Les deux modèles de digestion (in vivo et in vitro) étudiés ont conduit à des résultats similaires en termes de déstructuration des aliments et du taux de protéines intactes résiduelles en phase gastrique. Le modèle de digestion in vitro dynamique utilisé ici est donc un bon outil de prédiction de la digestion in vivo. L’axe microbiote-intestin-cerveau et notamment la composition du microbiote, ainsi que le métabolisme du tryptophane, malgré une digestibilité similaire entre aliments, étaient modulés différemment par le LH et la PPN. L’augmentation de la permeabilité intestinale, bien que modérée, était associée à un renforcement du système immunitaire mucosal avec le LH. Ces modifications sont associées à des changements d’expression génique (fonctions barrière et endocrine, récepteurs aux AGV) aux niveaux hypothalamique et striatal, et de profils métaboliques principalement aux niveaux hippocampique et plasmatique. Certains composants présents dans le LH (ex.: oligosaccharides, azote non protéique tel que l’urée, consortium bactérien) et absent dans la PPN peuvent expliquer ces résultats. La supplémentation des PPNs en ces composants bioactifs et/ou la modulation de la fraction protéique pourraient être des leviers pour l’optimisation des PPNs.Nowadays, a high rate of infants is still being fed infant formulas (IF) based on cow milk and subjected to several technological treatments. These substitutes aim to mimic as close as possible the human milk (HM). Despite of IF improvement, differences still exist between HM and IF in terms of composition and structure, and effects on health in infancy, and later on in adulthood. The objective of this work was to understand how the infant food modulated the dietary nitrogen digestibility and, in overall, how it shaped the microbiota-gut-brain axis. Two infant models were used and compared, the 16 to 21-day-old mini-piglet Yucatan and an in vitro dynamic digestion model parametered with term infant digestive conditions. Digestive contents and tissues were then analyzed using metagenomic (microbiota), histological and ex vivo permeability (intestinal physiology) approaches, gene expression and targeted-metabolomic approaches (intestine, brain and plasma). The results showed that the digestibility of nitrogen and at least extent, that of a few amino acids (Lys, Phe, Thr, Val, Ala, Pro and Ser) were different between HM and IF. The two digestion models (in vivo and in vitro) led to similar observations in terms of meal deconstruction and proteolysis, showing that the in vitro dynamic digestion model is a good proxy of the in vivo digestion regarding digestion kinetics. The microbiota-gut-brain axis, notably regarding the colonic microbial composition and the tryptophan metabolism, which digestibility was similar between infant foods, were differently modulated by HM and IF. The increase of the intestinal permeability, though moderately, was associated with a boost of the intestinal immune system and changes in gene expression (barrier and endocrine functions, volatile fatty acids receptors) at hypothalamic and striatal levels and with changes in hippocampal and plasma metabolomic profiles. Some components present in HM (e.g.: oligosaccharides, non-protein nitrogen such as urea, bacteria consortia) and absent in IF can explain the discrepancies observed. IF-supplementation with these bioactive components and/or with the modulation of the protein profile would be of interest for further investigation

WeWave - a Collocated Cheering Application

As people become more isolated by the ubiquitous mobilescreen, the need for social activities to take part in the sameplace at the same time decreases every day. With such aflexible gadget ubiquitously present in our society there arealso opportunities to enhance face-to-face interaction.Inspired by Lundgren et al.’s collocated design framework[1], this paper explores how to subtly break down the socialbarriers through a mobile game application based on thesimple gesture of lifting a finger. The team will discuss themethods and process used to design and develop thisapplication, as well as the challenges faced and thereflections with regard to further development of theconcept

Bioavailability of amino acids, especially of tryptophan, in human milk and infant formulas

International audienceHuman milk (HM) is considered as the “gold standard” for infant nutrition. Breastfeeding is recommended up to 6 months by the WHO and up to 4 months by the French PNNS. Despite these recommendations, breastfeeding rates in France decrease remain too low. The Epiphane study (2015) showed that only 21% of the 3 months-old infants were still predominantly breastfed. Hence, HM substitutes such as Infant formulas (IF) are required to feed infant who are not breastfeeding. IF composition aims to mime HM composition.HM amino acids bioavailability is the digested and absorbed peptidic and free amino acids fraction used for metabolism. However, the true availability of tryptophan is not known with certainty. Tryptophan is an essential amino acid that cannot be synthesized by the organism and need to be provided by the diet. It is involved in protein synthesis and in production of beneficial metabolites for infant growth, particularly for brain development (e.g.: serotonin (behaviour hormone)) and intestinal maturation (e.g.: indole).Tryptophan, as an essential amino acid, is the limiting factor for establishing the protein value of standard IF (based on bovine whey proteins). Consequently, the knowledge improvement on tryptophan digestibility in HM and in IF will help to optimise the IF protein content. Furthermore, a better knowledge of the impact of the nature of milk (HM and IF) on tryptophan metabolism and production of derived metabolites is required to improve the growth and physiological properties of IF.The main objective of the thesis is to determine the amino acids, and specifically tryptophan, digestibility in HM and IF using an in vivo infant model, the Yucatan mini-piglet. The second objective is to provide in-depth knowledge on the role of tryptophan in infant gut and brain development according to the nature of milk.The presentation will first introduce the context of the study and then, the first results of the thesis will be presented

One year prognostic value of B-lines in dyspnoeic patients

International audienceAims Studies have demonstrated the reliability of B-lines evaluated by lung ultrasonography to identify pulmonary congestion, but information is lacking about its utility as a prognostic marker of heart failure (HF). We sought to assess the prognostic midterm value of B-lines in ambulatory patients presenting with dyspnoea, as an additive tool for patient management and to avoid acute HF exacerbations. Methods and results A total of 93 patients presenting with dyspnoea (New York Heart Association >= 2) were prospectively recruited in an outpatient clinic, and underwent clinical and echocardiographic evaluation, as well as B-line evaluation with lung ultrasonography in eight zones. Primary endpoint was HF hospitalization at 1 year. A total of 88 patients were included, age 72.3 +/- 9.6, with left ventricular ejection 47.7 +/- 28.6%; E/e' 16.9 +/- 10.9, left atrial volume 51.9 +/- 22.5 mL/m(2); peak tricuspid regurgitation velocity 2.6 +/- 0.5 m/s, average B-line count 7.7 +/- 10. 8 (9%) patients were hospitalized for HF, seven of which had >= 6 B-lines. B-line cut-off >= 6 (specificity = 66.2%; sensitivity = 87.5%) was predictive for HF hospitalization, with an odds ratio at 13.7 for HF hospitalization at 1 year [IC95% (1.6-117.4), P = 0.017). Conclusions Ambulatory patients with >= 6 B-lines have a higher risk of HF hospitalization at 1 year. This study highlights the prognostic value of B-lines in evaluating HF risk in dyspnoeic patients

Impact du lait humain et d'une préparation pour les nourrissons sur l'axe microbiote-intestin chez le nourrisson, étude pré clinique.

International audienceThème : 12-Pédiatrie et néonatalogie Introduction et but de l’étude : L’alimentation du nourrisson est cruciale pour son développement. Un impact physiologique différent entre lait humain (LH) et préparations pour nourrisson (PPN) est démontré sans que les mécanismes d’actions, en particulier sur le rôle de l’axe microbiote-intestin-cerveau, ne soient réellement connus. L’objectif de cette étude a été de préciser son rôle chez le mini-porcelet Yucatan utilisé comme modèle du nourrisson. Matériel et méthodes : Deux groupes de 9 porcelets âgés de 19 jours ont été nourris avec un pool de LH (provenant de 50 mères) ou une PPN pendant 6 jours puis ont été sacrifiés. Le microbiote (séquençage ARNr 16S) et la digestibilité iléale standardisée (DIS) du tryptophane (Trp) ont été analysés. La perméabilité iléale et colique a été mesurée en chambre d’Ussing. L’expression de gènes impliqués dans les fonctions barrière et immunitaire, le métabolisme, ou codant les récepteurs de nutriments, de neurotransmetteurs et d’hormones a été analysée par PCR (SmartChip) dans le cerveau (69 gènes) et l’intestin (106 gènes). Résultats et analyse statistique : Une baisse de l’α-diversité associée à une plus faible abondance des phyla Bacteroidetes, Fusobacteria et Deferribacteres ont été observées dans le colon des porcelets LH. Le nombre de gènes différemment exprimés entre LH et PPN était variable selon les tissus : 35% dans le colon, 10% dans l’iléon, 16% dans hypothalamus, 14% dans le cortex préfrontal, 10% dans l’hippocampe et seulement 3% dans le striatum. Dans les colons du groupe LH, les gènes impliqués dans la réponse immunitaire pro- et anti-inflammatoire (BAFF, IL10, IL10Rα, TNFαR1 et TLR2) étaient significativement plus exprimés (+28% à +70%, P0,05). Dans le cerveau, les gènes impliqués dans les fonctions barrière hémato-encéphalique (Cdh2 et Marveld2) et endocrine (NPY et GLP1r) et de la neuro-/synaptogenèse (BDNF, SHH, CYPFIP2) étaient moins exprimés chez les porcelets LH (-52% à -211%, P<0,05). Conclusion : L’alimentation du nourrisson, LH vs. PPN, affecte de manière spécifique l’axe microbiote-intestin-cerveau. Ces résultats suggèrent un rôle du microbiote dans ce phénomène et montrent que l’optimisation des PPNs pour mimer au mieux le LH est encore à poursuivre

The relationship between breast milk components and the infant gut microbiota

International audienceThe assembly of the newborn's gut microbiota during the first months of life is an orchestrated process resulting in specialized microbial ecosystems in the different gut compartments. This process is highly dependent upon environmental factors, and many evidences suggest that early bacterial gut colonization has long-term consequences on host digestive and immune homeostasis but also metabolism and behavior. The early life period is therefore a “window of opportunity” to program health through microbiota modulation. However, the implementation of this promising strategy requires an in-depth understanding of the mechanisms governing gut microbiota assembly. Breastfeeding has been associated with a healthy microbiota in infants. Human milk is a complex food matrix, with numerous components that potentially influence the infant microbiota composition, either by enhancing specific bacteria growth or by limiting the growth of others. The objective of this review is to describe human milk composition and to discuss the established or purported roles of human milk components upon gut microbiota establishment. Finally, the impact of maternal diet on human milk composition is reviewed to assess how maternal diet could be a simple and efficient approach to shape the infant gut microbiota

Qualité nutritionnelle des protéines du lait humain et d’une préparation pour nourrissons, étude pré-clinique chez le modèle mini-porcelet

International audienceIntroduction et but de l’étudeLa formulation des préparations pour nourrissons (PPN) est très réglementée et doit mimer au mieux l’aminogramme du lait humain (LH), premier élément essentiel de la qualité nutritionnelle des protéines. Peu d’études in vivo se sont intéressées à la digestibilité des acides aminés (AA) du LH et des PPNs, permettant d’estimer leur biodisponibilité, autre indicateur important de la qualité nutritionnelle des protéines. L’objectif de cette étude était de mesurer la digestibilité iléale vraie (DIV) des protéines du LH et d’une PPN, afin de calculer leur DIAAS (Digestible Indispensable Amino Acid Score ; FAO, 2013). Un modèle mini-porcelet a été utilisé comme modèle du nourrisson.Matériel et MéthodesDes porcelets âgés de 19 jours ont reçu pendant 6 jours du LH (n=7) ou une PPN (n=9). Un troisième groupe de porcelets a reçu un régime sans protéines (n=6), permettant d’évaluer les pertes en protéines endogènes. Les trois régimes contenaient du Cobalt-EDTA comme marqueur de transit. Le dernier jour, les repas ont été distribués toutes les heures pendant six heures avant sacrifice des animaux et récupération des contenus iléaux pour mesurer la digestibilité vraie de l’azote total et des AA. Le DIAAS a été calculé à partir des digestibilités et des teneurs en AA des aliments au regard du profil de référence, correspondant au profil en AA du LH (FAO, 2007). Des hydrolyses de durées multiples (0 à 120 h) des échantillons ont été réalisées afin d’évaluer les pertes en AA au cours de cette étape et corriger les valeurs classiquement obtenues à 24 h d’hydrolyse acide ou 16 h d’hydrolyse basique pour le tryptophane. Une ANOVA multifactorielle a permis l’analyse et la comparaison des données.Résultats et Analyses statistiquesLes hydrolyses multiples ont permis de corriger les teneurs en AA des aliments et des digestas, en particulier pour la tyrosine et la valine (+10% de la valeur mesurée à 24 h d’hydrolyse). Les profils en AA du LH étaient en accord avec la méta-analyse de Zhang et al. (2003). La DIV de l’azote aminé n’était pas significativement différente (LM : 96,7 ± 1,0 % et PPN : 98,0 ± 0,7 for IF, p > 0,05) tandis que la DIV de l’azote total était significativement plus faible pour le LH (91,3 ± 1,2 %) que pour la PPN (98,0 ± 0,9 %). Cette différence s’expliquait par la plus forte proportion d’azote non protéique dans le LH (LH : 31,0 ± 0,7 % et PPN :4,4 ± 0,2 % de l’azote total), partiellement non digestible et non-absorbable. Quelques AA présentaient des différences de digestibilité. Ainsi, la lysine était significativement plus digestible dans le LH que dans la PPN (98,4 ± 0,7 % vs. 96,0 ± 0,5 %), probablement lié à l’absence de glycation des protéines (réaction de Maillard) dans le LH. A l’inverse, les DIVs de la phénylalanine, la thréonine, la valine, l’alanine, la proline et la sérine, étaient significativement légèrement plus faibles dans le LH que dans la PPN (-2,6 à -7,3 points). La DIV moyenne dutryptophane était proche entre le LH et la PPN (96,8 ± 0,5 %, p = 0,079). Le DIAAS était plus élevé pour le LH que pour la PPN (+10%) et était, pour les deux aliments, liés à une teneur en AA aromatiques (phénylalanine + tyrosine) plus basse que celle du profil de référence.ConclusionCette étude a démontré que le LH, comparé à la PPN, avait une DIV plus faible uniquement pour l’azote total et non pas pour l’azote aminé. Ceci suggère qu’une fraction d’azote non protéique du LH est sous forme non digestible et non absorbable, tel que l’urée, et est donc transférée vers le colon. Cette fraction azotée, bien que peu considérée dans la formulation des PPNs, peut cependant avoir un rôle sur la composition du microbiote. Par ailleurs, la digestibilité plus élevée de la lysine dans le LH que la PPN, est certainement dû à l’absence de réaction de Maillard dans le LH contrairement aux PPNs, qui reçoivent de nombreux traitements thermique

Comparaison of dynamic in vitro digestion of human milk vs standard infant formula to better understand their digestive kinetics

International audienceHuman milk (HM) and Infant formula (IF) are assumed to present different digestion kinetics, while rarely directly compared. The study aimed to address this question using a dynamic digestion model (DIDGI®) at the infant stage.Fresh HM (pool from 50 mothers) and standard IF with similar total nitrogen content were digested in triplicate. Digesta were sampled regularly in gastric and intestinal phase from 0 to 180 min to evaluate structural changes (confocal microscopy and laser light scattering), proteolysis (SDS-PAGE and densitometry, OPA), and nitrogen digestibility (µ-Kjeldahl). Differences between groups were assessed using a two-way repeated measures ANOVA.The microstructure of the digesta differed between HM and IF along the gastric digestion. Proteolysis of the common HM and IF proteins, caseins and α-lactalbumin, was significantly slower for HM than for IF. The intestinal degree of proteolysis was lower for HM than IF, at least during the first two hours. Total N digestibility was lower with HM, such as observed in vivo. Peptidomic and lipolysis data will complete the dataset.Despite nutritional similarity, this study highlights the influence of the matrix on the digestion kinetics and gives some further understanding to the global value of digestibility, such as determined in vivo

Comparaison of dynamic in vitro digestion of human milk vs standard infant formula to better understand their digestive kinetics

International audienceHuman milk (HM) and Infant formula (IF) are assumed to present different digestion kinetics, while rarely directly compared. The study aimed to address this question using a dynamic digestion model (DIDGI®) at the infant stage.Fresh HM (pool from 50 mothers) and standard IF with similar total nitrogen content were digested in triplicate. Digesta were sampled regularly in gastric and intestinal phase from 0 to 180 min to evaluate structural changes (confocal microscopy and laser light scattering), proteolysis (SDS-PAGE and densitometry, OPA), and nitrogen digestibility (µ-Kjeldahl). Differences between groups were assessed using a two-way repeated measures ANOVA.The microstructure of the digesta differed between HM and IF along the gastric digestion. Proteolysis of the common HM and IF proteins, caseins and α-lactalbumin, was significantly slower for HM than for IF. The intestinal degree of proteolysis was lower for HM than IF, at least during the first two hours. Total N digestibility was lower with HM, such as observed in vivo. Peptidomic and lipolysis data will complete the dataset.Despite nutritional similarity, this study highlights the influence of the matrix on the digestion kinetics and gives some further understanding to the global value of digestibility, such as determined in vivo

Standardized ileal digestibility of amino acids and nitrogen in human milk and infant formula – an in vivo study

International audienceHuman milk (HM) and infant formula (IF) protein digestibility has been rarely studied in vivo with no value for tryptophan. The study aimed to measure their standardised ileal digestibility (SID), i.e. after endogenous Nitrogen loss correction, using Yucatan mini-piglets as infant model.Nineteen days-old piglets received HM (n=7, duration=6 days), IF (n=8, duration=6 days) or protein-free (n=6, duration=3 days; endogenous Nitrogen loss determination) diets with Cobalt-EDTA (indigestible marker). Diets were hourly administrated during 6h before euthanasia and digesta collection. SID of Nitrogen and amino acids (AAs) were determined. Differences between groups were assessed using an ANOVA.AAs and Nitrogen contents were similar between HM and IF diets, except lower lysine content in HM (-32%). Endogenous losses corrected digestibility values of 6 to 14%. SID of total Nitrogen was significantly lower for HM (91.3±1.2% vs. 98.0±0.9%), but SID of AA Nitrogen was not significantly different (97.5±0.5%). HM and IF had similar SID (p>0.05) for most AAs, including tryptophan (96.2±0.5%, p=0.07), except for a few AAs (Lys, Phe, Thr, Ala, Pro), slightly but significantly differing.Overall, this indicates that a larger proportion of non-protein Nitrogen is transferred to the microbiota with HM, which is likely of physiological relevance, although not yet considered in IF production