Nanoparticules dans l’alimentation - Interactions avec le microbiote intestinal, impacts sur la fonction barrière de l’intestin et devenir systémique.

Ce numéro est constitué d’articles issus du colloque « Contaminants alimentaires – approches émergentes pour connaître et prévenir le risque » qui s’est tenu à Paris le 19 décembre 2018.Nanotechnologies in food refer to the use of nanoparticles (NPs, <100 nm) added directly to foodstuffs(food additives, encapsulation of ingredients), incorporated into their packaging to gain in barrierproperties (e.g., biocidal) or as sensors for unwanted substances (pathogens or toxins). Whetherintentionally added in food or in contact via their packaging, oral NPs are suspected of being at risk forhealth. Nanodimension facilitates the passage of biological barriers like the intestine. NPs accumulate inthe liver, spleen and brain where their high chemical reactivity is a source of potentially toxic effects. Inthe intestine, the chronic consequences on the ecology and/or the metabolic activity of the microbiotaare unknown. Like the nano-silver, their bactericidal properties are likely to weaken the host healthgiven the importance of the gut microbiota in the development and balance of digestive, immune,metabolic, and brain functions. In view of the current or promised applications of NPs in ultra-processedfoodstuffs, it is necessary to evaluate the risks associated with their ingestion. This involves assessingthe long-term effects on the gut microbiota and intestinal barrier function, the absorption pathways andthe characterization of the danger potential(s) related to their bioaccumulation in the bodyLes nanotechnologies dans l’alimentation recouvrent l’utilisation de nanoparticules (NPs, <100 nm)ajoutées directement à des denrées (additifs, encapsulation d’ingrédients), incorporées dans leursemballages pour leur conférer des propriétés de barrière aux intrants (e.g., biocide) ou comme capteursd’indésirables (pathogènes ou toxines). Qu’elles soient intentionnellement ajoutées dans les alimentsou au contact via leur emballage, les NPs sont soupçonnées de risques pour la santé. Lananodimension facilite le passage des barrières biologiques comme l’intestin. Des NPs s’accumulentdans le foie, la rate et le cerveau où leur forte réactivité chimique est source d’effets potentiellementtoxiques. Dans l’intestin, les conséquences chroniques sur l’écologie et/ou l’activité métabolique dumicrobiote sont méconnues. A l’exemple du nano-Argent, leurs propriétés bactéricides sontsusceptibles de fragiliser la santé de l’hôte compte tenu de l’importance du microbiote intestinal dans ledéveloppement et l’équilibre des fonctions digestives, immunitaires, métaboliques, cérébrales. Face auxapplications actuelles ou promises des NPs dans des produits ultra-transformés, il est nécessaired’évaluer les risques liés à leur ingestion. Cette démarche passe par l’évaluation des effets à long termesur le microbiote et la fonction de barrière intestinale, les voies d’absorption et la caractérisation dupotentiel de danger(s) lié à leur bioaccumulation dans l’organisme

Effets d'un ingrédient à base de germe de soja (Glycine max (L.) Merrill) fermenté sur l'intégrité de la barrière intestinale et la sensibilité viscérale (mécanismes d'action impliqués)

La barrière intestinale est la plus grande surface de contact entre le milieu extérieur et le milieu intérieur. Outre ses fonctions d'absorption des nutriments, elle exerce un rôle important de défense contre les agents indésirables (toxines, bactéries) contenus dans la lumière intestinale. Une augmentation de la perméabilité intestinale a été observée chez les patients atteints du syndrome de l'intestin irritable (SII) ou des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI). Cette hyperperméabilité intestinale est contemporaine d'une hypersensibilité viscérale à la distension de la paroi intestinale. Des travaux récents rapportent également une augmentation de l'activité protéolytique du contenu intestinal dans le cadre de ces deux pathologies. Les estrogènes, par leurs propriétés anti-inflammatoires et leur capacité à moduler la perméabilité intestinale par activation de leurs récepteurs (REs) peuvent contribuer à l'amélioration des symptômes associés à ces pathologies digestives. Une variété de traitements médicaux a été utilisée pour la prise en charge thérapeutique du SII et de MICI. Cependant, les patients questionnent les cliniciens sur des conseils diététiques susceptibles d'améliorer leur qualité de vie. Ainsi, l'objectif de ce travail était d'évaluer les effets et les mécanismes d'action impliqués, d'un traitement par du germe de soja fermenté (SG) sur l'hyperalgésie viscérale et l'hyperperméabilité intestinale dans des modèles animaux mimant le SII et les MICI afin de proposer des futures allégations santé à ce produit. Le rationnel de l'évaluation de cet ingrédient était basé sur sa composition intéressante, à savoir, sa teneur en composés à propriétés estrogéniques (isoflavones) et sa capacité à inhiber les protéases (BBI). Dans un premier temps, nous avons montré qu'un traitement oral de 15 jours par le SG diminue de façon significative l'hypersensibilité viscérale, l'hyperperméabilité intestinale ainsi que l'augmentation de l'activité protéolytique induites par un stress de contrainte chez le rat. La diminution de la perméabilité intestinale implique une surexpression de l'occludine, protéine des jonctions serrées. De même, le traitement par du SG réduit la densité des mastocytes au niveau du côlon. Tous les effets préventifs du SG sauf ceux sur l'activité protéolytique sont estrogéno-dépendants car bloqués par l'antagoniste des REs. Dans un second temps, nous avons montré qu'un traitement préventif par le SG pendant 15 jours présente des effets protecteurs vis-à-vis d'une inflammation intestinale induite par du TNBS. Le SG atténue la sévérité de l'inflammation, l'hyperperméabilité, l'hypersensibilité et l'augmentation de l'activité protéolytique induites par la colite. Les effets anti-inflammatoires du SG sont à la fois dépendants des phytoestrogènes et du contenu de l'ingrédient en BBI. En conclusion, ces données sont prometteuses pour une future utilisation du SG dans la gestion thérapeutique du SII et des MICI comme traitement adjuvantThe intestinal barrier is the largest area of contact between the external environment and internal environment. In addition to its function of nutrient absorption, the intestinal barrier plays a key role of defense against noxious agents (toxins, bacteria) contained in the intestinal lumen. An increase in intestinal permeability was observed in patients with irritable bowel syndrome (IBS) or inflammatory bowel disease (IBD). This intestinal hyperpermeability was often associated with visceral hypersensitivity to colorectal distension. Recent studies also report an increase in the proteolytic activity in patients with IBS or IBD. Estrogens, through their anti-inflammatory properties and their ability to modulate intestinal permeability by activating estrogen receptors (ERs), can play an important role in these digestive diseases. A variety of medical therapies have been used for treatment of IBS and IBD. However, patients question clinicians about dietary suggestions to improve their symptoms and quality of life. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects and mechanisms of action involved of a treatment with fermented soy germ (SG) on visceral hyperalgesia, intestinal hyperpermeability in animal models mimicking the IBS and IBD. The evaluation of this ingredient was based on its interesting composition, i.e its content of isoflavones and a family of serine protease inhibitors known as BBI. Initially, we demonstrated that an oral treatment of 15 days by SG significantly reduces visceral hypersensitivity, intestinal hyperpermeability and increased proteolytic activity induced by acute stress in the rat. Decreased intestinal permeability is due to overexpression of occludin, a transmembrane tight junction protein. Similarly, treatment with SG reduces the density of colonic mast cells. All preventive effects of SG except those on the proteolytic activity are estrogen-dependent because blocked by the antagonist of ERs. In a second step, we demonstrated that a treatment for 15 days with SG induces protective effects against intestinal inflammation induced by TNBS. SG reduces the severity of colitis, decreases TNBS-induced hyperpermeability, hypersensitivity and increased proteolytic activity. The anti-inflammatory effects of SG are estrogen and/or BBI dependent. In conclusion, these data are promising for future use of the SG as adjuvant therapy in IBS and IBD managementTOULOUSE-ENSAT-Documentation (315552324) / SudocSudocFranceF

Perinatal exposure to foodborne inorganic nanoparticles: A role in the susceptibility to food allergy?

Food allergy (FA) is an inappropriate immune response against dietary antigens. Various environmental factors during perinatal life may alter the establishment of intestinal homeostasis, thereby predisposing individuals to the development of such immune-related diseases. Among these factors, recent studies have emphasized the chronic dietary exposure of the mother to foodborne inorganic nanoparticles (NP) such as nano-sized silicon dioxide (SiO2), titanium dioxide (TiO2) or silver (Ag). Indeed, there is growing evidence that these inorganic agents, used as food additives in various products, as processing aids during food manufacturing or in food contact materials, can cross the placental barrier and reach the developing fetus. Excretion in milk is also suggested, hence continuing to expose the neonate during a critical window of susceptibility. Due to their immunotoxical and biocidal properties, such exposure may disrupt the host-intestinal microbiota's beneficial exchanges and may interfere with intestinal barrier and gut-associated immune system development in fetuses then the neonates. The resulting dysregulated intestinal homeostasis in the infant may significantly impede the induction of oral tolerance, a crucial process of immune unresponsiveness to food antigens. The current review focuses on the possible impacts of perinatal exposure to foodborne NP during pregnancy and early life on the susceptibility to developing FA

Le devenir des nanoparticules dans l'intestin

L’additif alimentaire E171 est une poudre de dioxyde de titane (TiO2) utilisée comme colorant blanc dans des confiseries, sauces, pâtisseries. Majoritairement composé de particules micrométriques, cet additif contient néanmoins de 15 à 47 % de nanoparticules selon l’origine commerciale. Le premier objectif du projet "NanoGut" était d’identifier les différents niveaux d’absorption du TiO2 le long de l’intestin. Un second objectif a été d’identifier l’impact d’une exposition orale de quelques jours à semaines à des particules de TiO2 sur la fonction de barrière intestinale, notamment sa composante immunitaire

Apport de la neuro-endocrinologie de l’appareil génital à l’étude des régulations hormonales de la fonction de barrière intestinale : des interactions viscéro-viscérales aux perturbations endocriniennes

Chercheur dans l'Unité Toxalim du centre de recherche INRA Midi-Pyrénées, entré en 2003 dans l'unité de NeuroGastroentérologie & Nutrition, je travaille sur l'influence des oestrogènes naturels et des xénoestrogènes dans la fonction de barrière intestinale, chez l'adulte et le nouveau-né. Mon parcours professionnel précédent reposant sur la neuroendocrinologie de l'appareil génital, la présence de récepteurs aux oestrogènes dans l'intestin a d'emblée dirigé mes recherches sur les intéractions viscéro-viscérales entre la fonction de reproduction et le tractus digestif. Ces travaux ont constitué le support fondamental pour démontrer l'effet du Bisphénol A (un migrant des plastiques alimentaires et un perturbateur endocrinien) dans l'intestin de rat et sur cellules humaines aux doses d'exposition chez l'homme

Le devenir des nanoparticules dans l’intestin: Devenir et toxicité de nanoparticules de dioxyde de titane après exposition orale chez le rat, impact de la taille des particules sur le franchissement de la barrière digestive et le risque de cancer colorectal

Dans les secteurs de l’alimentation et de l’emballage, les nanoparticules sont bien présentes et leur usage devrait croître. L’une des particules souvent évoquée en matière d’alimentation, est le dioxyde de titane. Avant le démarrage du projet NanoGut, quelques travaux ont été menés sur le dioxyde de titane ingéré. Ils donnent des indications sur le fait que les nanoparticules peuvent franchir la barrière de l’intestin et atteindre d’autres organes. L’objectif du projet est donc de fournir des données toxicologiques, utilisables dans les processus d’évaluation du risque lié à l’ingestion de nanoparticules de dioxyde de titane. Deux types de nanoparticules seront testés. Le premier est un additif alimentaire (E 171) disponible dans le commerce. Le second est un nanomatériau de référence, bien caractérisé, utilisé dans des tests de toxicité internationaux (le P25 Aéroxide)

Exposition orale aux nanoparticules de dioxyde de titane (TiO

Face à l’utilisation exponentielle des nanomatériaux dans des produits de consommation courante, dont l’alimentation, les conséquences pour l’homme d’une exposition quotidienne aux faibles doses de nanoparticules posent des questions de santé publique. Parmi les différentes voies d’exposition, la voie orale reste la moins documentée, alors que des nanomatériaux sont couramment utilisés comme additifs alimentaires, ou incorporés à des emballages au contact des aliments, de l’eau, pour bénéficier de leurs propriétés texturantes, anti-microbiennes ou encore comme simples colorants. Les muqueuses buccales et gastro-intestinales sont les premières régions en contact avec les nanoparticules ingérées. Les nanoparticules franchissent ces barrières biologiques pour ensuite se distribuer au compartiment systémique. Bien que des différences existent entre catégories de nanoparticules, compte tenu de leurs propriétés physico-chimiques propres, de la dimension des particules primaires et de leur solubiliteé´ventuelle, l’exemple pris dans cette revue avec le dioxyde de titane (TiO2) se veut démonstratif des études de toxicité orale menées in vivo et in vitro pour participer à l’évaluation du risque pour l’homme

In situ hybridization study of neuropeptide Y neurons in the rat brain and pelvic paracervical ganglion

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Regional difference in the distribution of cholinergic nerves fibres along the uterus in the rat. Functional implication

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