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Nutrition et fonctions immunitaires Immunologie, 4ème année - option officine, 21 mars 2007.

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1 Nutrition et fonctions immunitaires Immunologie, 4ème année - option officine, 21 mars 2007

2 I. lallaitement: apports immunologiques du lait maternel II. Nutrition et système immunitaire en conditions pathologiques 1. La malnutrition et ses effets sur la réponse immune 2. Limmunonutrition chez des patients chirurgicaux

3 Mortalité infantile : 10 millions de décès par an 1 ère mesure préventive : lallaitement (13%) Importance de lallaitement – bases moléculaires et immunologiques ? Labbok, MH. et al., Nat Rev Immunol. (2003)

4 Principaux effets de lallaitement Compenser directement le retard de développement du SI de lenfant. (IgA sécrétoire, lactoferrine…) Favoriser létablissement de la flore intestinale. (Facteurs de croissance pour les bactéries commensales) Améliorer certaines fonctions immunitaires non encore optimales (synthèse danticorps). (Cytokines…) Adapter le tractus gastro-intestinal à la vie extra-utérine. (Facteurs de croissance…) Prévenir linflammation. (antioxidants, cytokines…)

5 Apports immunologiques du lait maternel Immunoglobulines IgA (0,5-1,5 g/L) >> IgG, IgM Fonction : Assurer les défenses muqueuses du nouveau né. Muqueuses = portes dentrée denviron 90% des micro- organismes pathogènes. Chez un individu adulte surface ~ 400m 2 (voies digestives, respiratoires, uro-génitales...) SI muqueux organisé en MALT (Mucosal Associated Lymphoid Tissue) (amygdales, plaques de Peyer). Ig = effecteurs essentiels de la protection des muqueuses (IgA, IgM).

6 Apports immunologiques du lait maternel Le SI muqueux – la cellule M Cellule M porte dentrée des antigènes et micro- organismes au niveau des muqueuses Cours de Janis Kuby, Dunod Ed, 2000 Essential Immunologie, Roitt, Blackwell science

7 Apports immunologiques du lait maternel La réponse immunitaire muqueuse Système immature chez le nouveau né…!!! Cours de Janis Kuby, Dunod Ed, 2000

8 Apports immunologiques du lait maternel Origine des Ig du lait maternel Induction dune réponse immune muqueuse. Migration au site effecteur. Migration au niveau des glandes mammaires. Les Ig du lait maternel proviennent des stimulations antigéniques du système immunitaire muqueux associé à lintestin et aux voies respiratoires de la mère. Protection du nouveau né contre son nouvel environnement (infectieux, antigénique…). Brandtzaeg P, (2003), Vaccine

9 Circulation des lymphocytes dans les MALT Essential Immunologie, Roitt, Blackwell science

10 Apports immunologiques du lait maternel Passage trans-épithéliale des Ig (IgA et IgM) Epithélium glande mammaire (Lait maternel) IgM pentamérique IgA sécrétoire Dimérique Liaison covalente du composant sécrétoire IgM sécrétoire Liaison non covalente du composant sécrétoire Pentamérique Rôle essentiel du composant sécrétoire dans la protection contre la protéolyse. Cours de Janis Kuby, Dunod Ed, 2000

11 Apports immunologiques du lait maternel Fonctions des Ig Inhibition de ladhérence des micro-organismes pathogènes aux cellules épithéliales. Agglutination bactérienne – inhibition de la mobilité bactérienne (flagelles) Protection démontrée contre Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae, Campylobacter, Giardia liamblia, E. coli enterotoxinogène (ETEC). Neutralisation de virus Neutralisation / Inhibition de toxines bactériennes

12 Apports immunologiques du lait maternel Rôles de leucocytes Neutrophiles: 40-65% Macrophages: 35-55% Lymphocytes: 5-10% cellules/ml dans le colostrum ~10 5 cellules/ml dans le lait maternel Activés Leurs rôles exacts restent à déterminer, mais on sait que: Neutrophiles Neutrophiles: mobilité réduite Probable phagocytose de bactéries entéropathogènes (Shigella, Salmonella, Yersinia) Macrophages Macrophages: forte mobilité Phagocytose et présentation dAg Lymphocytes T Lymphocytes T: Mobiles et activés (CD45RO+) Probable colonisation des structures lymphoïdes muqueuses du nouveau-né

13 Apports immunologiques du lait maternel Autres substances - Autres propriétés Substances immunomodulatrices Anticorps anti-idiotypes Anticorps anti-idiotypes : miment certains motifs antigéniques étrangers afin de stimuler le SI

14 Apports immunologiques du lait maternel Anticorps anti-idiotypes Ac 1 Ac 2 Ac 3 Ac n Ac 2 Ac 3 (site de liaison identique à Ac 1 ) Ac 2 est donc une image de lantigène Réactions croisées

15 Apports immunologiques du lait maternel Autres substances - Autres propriétés Substances immunomodulatrices Anticorps anti-idiotypes Anticorps anti-idiotypes : miment certains motifs antigéniques étrangers afin de stimuler le SI Cytokines Pro-inflammatoires TNF: stimuler les macrophages IL-6: stimule la synthèse des IgA Anti-inflammatoires TGF IL-10 Anti-oxydants: Anti-oxydants: -tocophérol (Vit E), ascorbate (Vit C)

16 Lactoferrine Protéine la plus importante (en quantité) du colostrum (1-4 g/L) Activité microbicide par chélation du fer Activité immunomodulatrice et anti-inflammatoire Apports immunologiques du lait maternel Autres substances - Autres propriétés Lysozyme Digestion du peptydoglycane de la paroi bactérienne Compense la faible production endogène chez le nouveau né Facteurs de croissance Glycoproteines (mucines) Acides gras (activité anti-virale) etc…

17 Apports immunologiques du lait maternel Conclusions Allaitement bénéfique à plusieurs niveaux: 2. Lensemble des facteurs immunitaires présents ont un effet protecteur immédiat mais participent également à « léducation » du système immunitaire de lenfant. La glande mammaire = 1 er organe lymphoïde du nouveau né Diminution de la fréquence et la gravité de certaines maladies infectieuses: Les diarrhées (risque diminué de 2 à 3 fois) Les otites (risque diminué de 2 à 4 fois) Les septicémies Les méningites Les infections urinaires Les infections des voies respiratoires 1. De nombreux facteurs permettent la maturation biophysique et biochimique de la barrière muqueuse intestinale et respiratoire du nouveau né.

18 I. lallaitement: apports immunologiques du lait maternel II. Nutrition et système immunitaire en conditions pathologiques 1. La malnutrition et ses effets sur la réponse immune 2. Limmunonutrition chez des patients chirurgicaux

19 Malnutrition et réponse immunitaireMalnutrition Infection Déficience immunitaire Malnutrition: incapacité à absorber ou assimiler certains éléments nutritifs régime alimentaire déséquilibré ou inadapté Dénutrition Obésité ou

20 Dénutrition et réponse immunitaire Les déficiences nutritionnelles sont généralement complexes et impliquent Une déficience en macronutriments - masse pondérale Une déficience variable en micronutriments On distingue deux types de dénutrition: Primaire Primaire: résultant dune famine, dun conflit… Secondaire Secondaire: résultant dun statut pathologique (infectieux, inflammatoire) et qui conduit à une anorexie et/ou à une augmentation de la demande de nutriments Vit A, Vit B6 et B12, Vit C, Vit E Zinc, Fer, Cuivre, Sélénium Effets très larges sur le SI

21 Altération immunité cellulaire > immunité humorale « Macro » Atrophie tissus lymphoïdes CD4 circulants « Micro » Cunningham-Rundles S., et al. (2005) J. Allergy Clin. Immunol.

22 Dénutrition et réponse immunitaire Malnutrition primaire: effet de la re-nutrition Amélioration de la fonction des cellules T complément Amélioration de lactivité des neutrophiles, monocytes (production de cytokines) sécrétion IgA Modulation nutritionnelle du SI Reprise de la croissance et normalisation du statut immunitaire Infection HIV et apports vitaminés Apports en Vitamines B(s), C et E: progression de la maladie - LT CD4 et CD8 (Fawzi WW. et al. (1998) The Lancet ; Fawzi WW. et al. (2004) NEJM) Apports multi vitaminés+minéraux (sur 1 an – Thaïlande): mortalité de 50% (Jiamton S. et al. (2003) AIDS) Apports multi vitaminés+minéraux (indiv sous trithérapies) : amélioration du statut CD4 (Kaiser JD. et al. (2006) J. Acquir. Im. Defic. Syndr.) Quel(s) micronutriment(s) ???

23 Dénutrition et réponse immunitaire Apport en zinc Efficace dans la prévention des maladies diarrhéiques (diminution de lincidence jusquà 50%) dans les pays en voie de développement (Black RE (2003), J. Nutr). Chez les enfants de moins de cinq ans, lapport préventif de zinc pourrait réduire lincidence des infections palustres de lordre de 30% (Caufield LE. et al. (2004) Am. J. Trop. Med. Hyg.) Mécanisme daction Structure/fonction des métalloprotéines : superoxyde dismutase (protection cellulaire contre le choc oxydant) Expansion clonale des lymphocytes en réponse à lantigène Nécessaire à la synthèse des précurseurs de désoxyribonucléotides Nécessaire au fonctionnement de nombreux facteurs de transcription (domaines de liaison à lADN – structure en doigts de zinc) Régulation de la voie NF-kB (synthèse de cytokines)

24 Le cas de la vitamine A Dénutrition et réponse immunitaire Reconnue pour ses propriétés anti-infectieuses depuis 1932 Importance de la Vit A pour la réduction des issues défavorables de certaines infections (rougeole et les maladies diarrhéiques) dans les pays en voie de développement. Mais Chez lHomme, rôle immuno-modulateur pas clair… Plutôt un rôle de renforcement de lintégrité de la barrière épithéliale La malnutrition (dénutrition) a un impact fort sur les éléments du SI inné et adaptatif Importance des micro-nutriments (vs. macro-) Rôles et fonctions exacts de chaque élément largement inconnus Conclusion Dénutrition = (cause ou conséquence?)

25 Obésité et réponse immunitaire Excès nutritionnel Obésité Dérèglement du système immunitaire Susceptibilité accrue aux infections (profil anti-inflammatoire) Diabète de type 2 Maladie cardio-vasculaire (profil pro-inflammatoire) Lien entre métabolisme et système immunitaire Une nouvelle classe de cytokines: les adipocytokines

26 Obésité et réponse immunitaire Tissus adipeux pas inerte Etroitement associé avec le statut inflammatoire observé chez les individus obèses. Gain de poids Tissus adipeux « maigre » Tissus adipeux « obèse » Adipocyte macrophage Facteurs du macrophage IL-1 Resistine Adipocytokines Adiponectine leptine Resistine Cytokines et chemokines pro-inflammatoires TNF IL-6 CCL2 Daprès Tilg H & Moschen AR, (2006) Nat. Rev. Immunol. 2 acteurs principaux Les macrophages Les adipocytes Adipocytokines Adiponectine Leptine Resistine

27 Obésité et réponse immunitaire Concentration sérique importante (5-10 mg/ml) Obésité, [adiponectine] Hormone de la satiété (régule lappétit) Similarité structure avec IL-6 Daprès Tilg H & Moschen AR, (2006) Nat. Rev. Immunol.

28 Obésité et réponse immunitaire Nouvel éclairage pour la compréhension des liens entre obésité, inflammation et système immunitaire Tissus adipeux - adipocytes Pro-inflammatoireAnti-inflammatoire LeptineResistine Adiponectine

29 II. Nutrition et système immunitaire en conditions pathologiques I. lallaitement: apports immunologiques du lait maternel 1. La malnutrition et ses effets sur la réponse immune 2. Limmunonutrition chez des patients chirurgicaux

30 Limmunonutrition Quest ce que cest ? Lajout dans les produits destinés à la nutrition parentérale ou entérale, en quantité supérieure à la normale, de nutriments spécifiques destinés à améliorer les fonctions immunitaires afin daméliorer le pronostic. Qui ? Patients dont les défenses immunitaires sont fortement mises à contribution ou affaiblies - chirurgie - réanimation

31 Limmunonutrition Les différents nutriments La glutamine La glutamine Larginine Larginine Les acides gras poly-insaturés oméga-3 Les acides gras poly-insaturés oméga-3 Les nucléotides Les nucléotides La taurine La taurine

32 Limmunonutrition La glutamine Acide aminé libre le plus abondant dans le cytosol Relargage important du muscle squelettique (60% à 70% du pool) au cours de lagression. Acide aminé conditionnellement indispensable Fonctions Principale source dénergie des cellules intestinales. Préserve lintégrité de la barrière intestinale Principale source dénergie des cellules intestinales. Préserve lintégrité de la barrière intestinale Principale source dénergie des lymphocytes. Principale source dénergie des lymphocytes. Favorise leur prolifération Précurseur du glutathion, antioxydant intracellulaire Précurseur du glutathion, antioxydant intracellulaire Précurseur (donneur dazote) de synthèse des purines et pyrimidines. Précurseur (donneur dazote) de synthèse des purines et pyrimidines.

33 Larginine Limmunonutrition Acide aminé semi-essentiel ( synthèse au cours du trauma) Indispensable au développement du thymus et des LT Indispensable au développement du thymus et des LT Indispensable à laction des macrophages, augmente lactivité des cellules NK Indispensable à laction des macrophages, augmente lactivité des cellules NK Favorise la production de lIL2 Favorise la production de lIL2 Facilite la cicatrisation Facilite la cicatrisation Seul substrat à lorigine du NO (tonus vasculaire) Permet la synthèse des polyamines (réplication de lADN)

34 Les acides gras poly-insaturés Ω-3 Limmunonutrition Précurseur de lacide eïcosapentaénoïque et de lacide docosahexanoïque qui donnent, respectivement, les prostaglandines de la série 3 et les leucotriènes de la série 5 : médiateurs anti-inflammatoires ( synthèse IL-1 et TNF). Les nucléotides Substrat essentiel des cellules à renouvellement rapide La taurine Dérivé dacide aminé soufré (cystéine) Maintien des membranes cellulaires Synthèse TNF Synthèse TNF Capacités antibactériennes des macrophages Capacités antibactériennes des macrophages

35 Limmunonutrition Produits enrichis en immunonutiments disponibles Dipeptiven ® Fresenius Kabi Glutamine sous forme dun dipeptide: lanalyl- glutamine Zazzo, JF (2001), Ed. Scientifiques et médicales Elsevier.

36 Limmunonutrition Est-ce que ça marche ? De très nombreuses études cliniques (en 2004, plus de 120 études recensées) Principaux effets bénéfiques: Complications infectieuses Complications infectieuses Durée de séjour Durée de séjour Coûts dhospitalisation Coûts dhospitalisation Mais dans un contexte bien précis..!! En périopératoire lors dune chirurgie programmée Non recommandée chez les brûlés ou les patients en choc septique Non recommandée chez les brûlés ou les patients en choc septique Eviter arginine et acides gras n-3 dans certains cas (stimulent linflammation) Eviter arginine et acides gras n-3 dans certains cas (stimulent linflammation) Entérale versus parentérale Entérale versus parentérale Recommandée pour les polytraumatisés, patients de chirurgie viscérale carcinologique majeure Recommandée pour les polytraumatisés, patients de chirurgie viscérale carcinologique majeure

37 Limmunonutrition De plus… Grandes hétérogénéités dans les études cliniques (population, dose, timing de mise en route et dadministration…) Grandes hétérogénéités dans les études cliniques (population, dose, timing de mise en route et dadministration…) Part empirique dans la formulation des différents produits utilisés Part empirique dans la formulation des différents produits utilisés Besoin détudes pour standardiser, confirmer un réel effet bénéfique Déterminer le rôle et limportance de chaque « immunonutriment »

38 Nutrition et fonctions immunitairesConclusion Un domaine très vaste…

39 Nutrition et système immunitaire Conclusion: mais aussi… Les acides gras et leurs rôles immunomodulateurs Les acides gras et leurs rôles immunomodulateurs Limpact de la vitamine E sur les fonctions du système immunitaire – leffet de son apport chez les personnes âgées Limpact de la vitamine E sur les fonctions du système immunitaire – leffet de son apport chez les personnes âgées Les fonctions immunorégulatrices de la vitamine D et son rôle lors des pathologies inflammatoires intestinales Les fonctions immunorégulatrices de la vitamine D et son rôle lors des pathologies inflammatoires intestinales Les probiotiques Les probiotiques … …


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