Des chercheurs de l'Université de l'Illinois ont découvert que les prébiotiques contenus dans les préparations pour nourrissons pourraient améliorer l'apprentissage et la mémoire et modifier la chimie du cerveau. Crédit :Lauren D. Quinn, Université de l'Illinois
Presque tous les Américains qui sont devenus parents au cours de la dernière décennie ont entendu le slogan "le lait maternel est le meilleur" et ont probablement été encouragés à offrir du lait maternel aux nouveau-nés. Entre autres choses, le lait maternel contient des sources naturelles de prébiotiques :de petites molécules de fibres non digestibles qui favorisent la croissance de bonnes bactéries dans l'intestin du bébé. Pourtant, pour de nombreuses familles, l'allaitement est difficile, voire impossible. Heureusement, les préparations pour nourrissons modernes se rapprochent de la réalité avec l'aide de chercheurs de l'Université de l'Illinois.
Dans une étude récente du Piglet Nutrition and Cognition Lab de l'Université de l'Ile, des scientifiques ont travaillé avec des porcelets pour montrer que les prébiotiques inclus dans les préparations pour nourrissons peuvent améliorer la mémoire et le comportement exploratoire.
"Lorsque nous fournissons des prébiotiques dans les formules, nos résultats confirment que nous pouvons non seulement améliorer la santé intestinale, ce qui est connu, mais nous pouvons également influencer le développement du cerveau", déclare Ryan Dilger, professeur agrégé au Département des sciences animales, Division des sciences de la nutrition. , et programme de neurosciences à l'Université de l'Ile. "Nous pouvons réellement changer la façon dont les porcelets apprennent et se souviennent en influençant les bactéries dans le côlon."
Les porcelets sont largement considérés comme un modèle plus informatif pour les nourrissons humains que les souris et les rats ; leur système digestif, leurs réponses comportementales et leur développement cérébral sont remarquablement similaires à ceux des nourrissons humains. Par conséquent, les chercheurs se tournent de plus en plus vers les porcelets pour tester des hypothèses dans des essais précliniques liés à la santé humaine, en particulier dans le contexte des microbes intestinaux et du développement du cerveau.
"Il n'y a pas eu beaucoup de travaux sur l'axe intestin-cerveau chez l'homme, mais beaucoup de travaux sur les rongeurs montrent ces connexions. Il s'agit de l'amener à un modèle animal qui est beaucoup plus proche des nourrissons humains et de se demander si cette connexion existe toujours et si nous pouvons démêler les mécanismes possibles », explique Stephen Fleming, auteur principal de l'étude et étudiant au doctorat dans le programme de neurosciences. à l'U de I.
Au début de 2016, Dilger et ses collègues ont travaillé avec des porcelets pour montrer qu'une combinaison de composants de formule innovants, y compris des prébiotiques, peut jouer un rôle dans le développement et le comportement du cerveau. Dans leur nouvelle étude, l'équipe s'est concentrée uniquement sur les effets des prébiotiques.
À partir du deuxième jour de vie, les porcelets ont reçu une préparation pour nourrissons à base de lait de vache additionnée de polydextrose (PDX), un glucide synthétique à activité prébiotique, et de galactooligosaccharide (GOS), un prébiotique naturel. Lorsque les porcelets avaient 25 jours, Fleming leur a fait passer plusieurs tests d'apprentissage, de mémoire et de stress. Après 33 jours, du sang, du cerveau et des tissus intestinaux ont été prélevés pour analyse.
Le test d'apprentissage et de mémoire a permis aux porcelets de jouer avec des jouets pour chiens :un qu'ils avaient déjà vu et un tout nouveau jouet. S'ils passaient plus de temps avec le nouveau jouet, cela indiquait que le porcelet le reconnaissait comme neuf et le préférait. Ce test de « nouvelle reconnaissance d'objets » améliore les tests de labyrinthe classiques couramment utilisés dans les études sur les rongeurs.
« Si vous essayez de tester la mémoire, ce test est plus proche de ce que nous ferions avec un bébé. Après tout, nous n'entraînons généralement pas les nourrissons dans des labyrinthes », explique Fleming. "Nous savons par des recherches antérieures que ce test fonctionne pour les porcs, mais il s'agit du premier exemple publié de son utilisation dans un contexte nutritionnel."
Les porcs nourris au PDX et au GOS ont passé plus de temps à jouer avec de nouveaux objets que les porcs qui n'ont pas reçu les suppléments prébiotiques. La préférence pour les nouveaux objets, une indication de curiosité naturelle, est un signe de développement sain du cerveau et indique un développement positif de l'apprentissage et de la mémoire.
Lorsque les prébiotiques fonctionnent comme ils le devraient, les bonnes bactéries augmentent en abondance. Une façon de le dire consiste à examiner les produits finaux métaboliques - les acides gras volatils (AGV) - excrétés par les bactéries lors de la digestion des fibres prébiotiques.
« Les acides gras volatils sont un indicateur global pour savoir si les prébiotiques ont eu un effet sur la population globale de bactéries. Par exemple, nous pourrions vouloir voir une augmentation des Lactobacillus et d'autres bactéries bénéfiques qui produisent du butyrate », explique Dilger. Les concentrations d'acides gras volatils (AGV) dans le côlon, le sang et le cerveau ont été modifiées chez les porcs recevant du PDX et du GOS par rapport aux porcs témoins.
Des preuves récentes suggèrent que les AGV bactériens pourraient pénétrer dans le sang et se rendre au cerveau, où ils pourraient potentiellement affecter l'humeur et le comportement.
« Nous avons constaté que, oui, les AGV sont absorbés dans le sang des porcs nourris au PDX/GOS. Et, oui, ils pénètrent dans le cerveau », explique Fleming. "Mais lorsque nous avons examiné la relation entre ces VFA et les résultats de nos tests de comportement, il ne semblait pas y avoir de lien clair."
Une autre surprise a été une diminution de la sérotonine dans le cerveau des porcs nourris avec le prébiotique. "Lorsque vous entendez moins de sérotonine, il y a une réaction immédiate pour dire:" Eh bien, c'est mauvais "", explique Fleming. Pas nécessairement; ces porcs n'ont pas montré une plus grande anxiété que les porcs témoins lors d'un test d'effort ou de moins bonnes performances lors d'un test d'apprentissage et de mémoire. Les chercheurs émettent l'hypothèse que les prébiotiques peuvent modifier les niveaux de tryptophane, le précurseur d'acide aminé de la sérotonine, mais il est trop tôt pour le dire.
Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour résoudre les questions restantes, l'étude s'ajoute au nombre croissant de recherches suggérant un lien fort et potentiellement modifiable entre l'intestin et le cerveau :un lien que les fabricants de préparations pour nourrissons devraient sérieusement prendre en compte.
« Il y a tellement de façons de modifier la composition du microbiote et elles peuvent avoir de très grands avantages. La promotion d'une bonne "santé intestinale" reste une priorité dans le domaine de la nutrition", déclare Dilger.
Publication :Stephen A. Fleming, et al., « Le polydextrose alimentaire et le galactooligosaccharide augmentent le comportement exploratoire, améliorent la mémoire de reconnaissance et modifient la neurochimie chez le jeune porc », Nutritional Neuroscience, 2017 ; doi:10.1080/1028415X.2017.1415280
