Les nanoparticules dans les aliments peuvent modifier le comportement des bactéries intestinales
De nouvelles recherches sur les nanoparticules dans les aliments ont fourni de nouvelles informations sur leur impact sur les bactéries intestinales.
Des chercheurs du centre médical universitaire de Mayence en Allemagne et des collègues d'autres centres en Allemagne, en Autriche et aux États-Unis ont découvert que les particules ultra-minuscules peuvent se lier aux bactéries intestinales.
Dans un article d'étude sur leur travail - qui apparaît maintenant dans la revue npj Science de l'alimentation - les auteurs expliquent comment l’attachement aux nanoparticules peut modifier le cycle de vie des bactéries intestinales et leurs interactions avec le corps de leur hôte.
Les résultats devraient être utiles à la fois à la médecine et à l'industrie alimentaire. Ils pourraient, par exemple, conduire à des recherches sur l'utilisation des nanoparticules dans les probiotiques.
L’observation des scientifiques selon laquelle les nanoparticules synthétiques peuvent prévenir l’infection en Helicobacter pylori.
H. pylori est une bactérie qui se développe dans la muqueuse de l'estomac humain. Il présente un vif intérêt pour de nombreux scientifiques en raison de sa relation complexe avec le cancer.
«Avant nos études», déclare Roland H. Stauber, auteur principal de l'étude, professeur au département d'oto-rhino-laryngologie, chirurgie de la tête et du cou du centre médical de l'université de Mayence, «personne n'a vraiment cherché à savoir si et comment les nano-additifs influencent directement la flore gastro-intestinale. . »
L'utilisation des nanoparticules se développe rapidement
La nanotechnologie manipule les matériaux à l'échelle nanométrique, soit à peu près la même échelle que celle des atomes et des molécules. Un nanomètre équivaut à 1 milliardième de mètre, ce qui signifie qu'il y en a 25 400 000 dans 1 pouce.
Dans leur contexte d'étude, le professeur Stauber et ses collègues décrivent comment l'utilisation des nanoparticules augmente rapidement dans de nombreux domaines. Celles-ci vont de la médecine et de l'agriculture à la fabrication de produits de soins personnels et à la transformation des aliments.
L'industrie alimentaire, par exemple, utilise des nanoparticules synthétiques pour éclaircir et colorer les aliments, fournir des nutriments et prévenir les infections.
Tous ces éléments peuvent pénétrer dans l'intestin humain «dans le cadre d'aliments et de boissons nano-activés», rapportent les auteurs de l'étude.
Les nanoparticules sont intéressantes non seulement parce qu'elles sont très petites, mais aussi parce que les matériaux qui les composent ont des propriétés uniques à l'échelle nanométrique.
Par rapport aux plus grosses particules dérivées des mêmes matériaux, les nanoparticules ont une surface beaucoup plus grande par rapport à leur taille, ont un «plus grand mouvement brownien» et sont capables de traverser les barrières biologiques. Ces barrières comprennent la couche de mucus qui tapisse les tissus tels que l'intestin.
Pour ces raisons, leur sort dans l'intestin humain est susceptible de différer considérablement de celui des homologues à plus grande échelle dérivés des mêmes matériaux.
Selon les auteurs de l'étude, «il est donc important de s'assurer que tout ingrédient alimentaire nano-activé est sans danger pour une application dans les aliments.»
L'intestin humain et son microbiome
L'intestin humain, ou tractus gastro-intestinal, digère environ 60 tonnes de nourriture au cours de la durée de vie moyenne. Au fil des millénaires, l'intestin humain et les immenses colonies de microbes qui l'occupent ont développé une relation à la fois complexe et mutuellement bénéfique.
Au fur et à mesure que le partenariat évoluait, les microbes intestinaux en sont venus à jouer un rôle clé dans la santé humaine et les maladies.
Les micro-organismes intestinaux comprennent principalement des bactéries; ils comprennent également des champignons, des virus et des organismes unicellulaires appelés protozoaires.
Les scientifiques utilisent le terme microbiome intestinal pour désigner la somme de tous les génomes des billions de micro-organismes dans l'intestin.
Les 3 millions de gènes du microbiome intestinal dépassent largement les 23 000 du génome humain. Ils produisent également des milliers de petites molécules qui remplissent de nombreuses fonctions chez l'hôte humain.
De cette façon, les bactéries intestinales aident à digérer les aliments, à récolter de l'énergie, à contrôler l'immunité et à se protéger contre les agents pathogènes.
Cependant, des déséquilibres dans le microbiome intestinal peuvent perturber ces fonctions cruciales pour déclencher une maladie ou ne pas en protéger.
Des études ont lié le déséquilibre du microbiome aux maladies cardiovasculaires, aux allergies, au cancer, à l'obésité et aux troubles psychiatriques.
Toutes les nanoparticules se lient aux bactéries intestinales
Le professeur Stauber et ses collègues ont mis en place des expériences dans lesquelles ils pourraient examiner les effets d'une large gamme de nanoparticules synthétiques.
Ces expériences ont simulé les voyages que les différentes particules pourraient effectuer en traversant les différentes parties de l'intestin et en rencontrant diverses bactéries.
Le résultat principal était que tous les «additifs alimentaires nanométriques actuellement utilisés ou potentiels futurs» ont montré une capacité à se lier aux bactéries dans l'intestin.
Les nanoparticules se lient à toutes sortes de bactéries, y compris les espèces «probiotiques» qui peuvent se reproduire dans les produits laitiers comme le yogourt.
Alors que toutes les nanoparticules synthétiques qu'ils ont testées se sont attachées aux bactéries, les chercheurs ont remarqué des différences dans leurs propriétés de liaison.
Lorsqu'elles sont liées à des nanoparticules, les bactéries modifient leur comportement d'une manière qui peut s'avérer bénéfique et d'autres non.
Un résultat potentiel qui pourrait être bénéfique est l'inhibition des infections, par exemple par H. pylori. L'équipe a fait cette découverte en expérimentant avec des nanoparticules de silice dans des cultures cellulaires.
Cependant, une perspective potentiellement inquiétante qui a émergé dans d'autres expériences était que la liaison aux nanoparticules pourrait rendre certaines bactéries hostiles moins visibles pour le système immunitaire. Un tel résultat pourrait augmenter les réponses inflammatoires, par exemple.
Un point important des auteurs est que les aliments contiennent également des nanoparticules d'origine naturelle - dont certaines peuvent pénétrer dans les aliments pendant la préparation.
L'équipe a également mené des expériences sur des nanoparticules naturelles et a été surprise de trouver des résultats similaires à ceux des expériences avec des nanoparticules synthétiques.
«Il était étonnant que nous ayons pu également isoler les nanoparticules naturelles de la nourriture, comme la bière, qui ont montré des effets similaires.»
Professeur Roland H. Stauber
