L’impact de l’émulsification de la matière grasse sur le métabolisme des lipides

Entretien avec Marie-Caroline MICHALSKI

Marie-Caroline Michalski, Directrice de Recherche INRAE (h-index=40, ≈ 3200 citations hors autocitations), étudie l’impact de la structure et de l’organisation supramoléculaire des lipides dans les aliments sur leurs effets en santé cardiométabolique. Elle dirige l’équipe 1 DO-IT  « Diet and food matrix in Obesity: role of the Intestinal tract and innovative Therapeutics » du laboratoire CarMeN à Lyon (UMR Inserm U1060 / INRAE UMR1397 / Université Lyon 1), labellisée en mars 2021 Equipe FRM par la Fondation pour la Recherche Médicale. Marie-Caroline Michalski mène ses travaux en étroite collaboration avec le Centre de Recherche en Nutrition Humaine Rhône-Alpes au sein du bâtiment CENS-ELI dédié à la nutrition-santé sur le site des Hôpitaux Lyon Sud (HCL). Enfin, elle est aux côtés d’ITERG et Bordeaux Science Agro, membre fondateur de l’UMT ACTIA BALI (Biodisponibilité, Alimentation, Lipides, Intestin).

Lors d’un repas, que deviennent les lipides apportés par les aliments une fois ingérés ?

Durant la période qui suit un repas, que nous appelons période postprandiale, les nutriments issus des aliments que nous digérons vont être absorbés au niveau de l’intestin. Leur absorption intestinale, associée aux évènements métaboliques qui se produisent pendant cette période postprandiale, jouent un rôle majeur dans la mise en place des maladies métaboliques et cardiovasculaires. Concernant plus précisément les lipides, leur métabolisme postprandial fait l’objet de nombreuses recherches.

Il est ainsi connu que l’augmentation de la quantité de lipides ingérés favorise l’augmentation des paramètres lipidiques sanguins tels que la triglycéridémie (concentration de triglycérides dans le sang). Or, il a été montré qu’une augmentation prolongée de cette triglycéridémie pendant plusieurs heures après le repas est associée à un risque cardiovasculaire accru. Lorsque la capacité de notre organisme à utiliser les lipides comme source d’énergie est réduite dans le cadre d’un besoin énergétique faible, le stockage des lipides non utilisés est favorisé dans le tissu adipeux. Une fois que cette capacité de stockage est dépassée, les lipides peuvent alors s’accumuler dans d’autres tissus (foie, cœur). Ce phénomène est caractéristique de l’obésité et du syndrome métabolique.

A ce jour, nous pouvons considérer que les effets métaboliques relatifs à la qualité et à la quantité des lipides ingérés ont fait l’objet de nombreux travaux mais il reste encore à comprendre comment leur structuration dans la matrice alimentaire ou leur formulation peuvent également avoir des conséquences sur la santé.

Comment sont organisés les lipides dans nos aliments ?

Dans notre alimentation, les lipides peuvent être présents sous différentes formes selon la présence ou pas d’autres constituants/nutriments et leur niveau de formulation. Dans les huiles végétales, les lipides sont sous leur forme la plus simple, non formulés. Les lipides peuvent être également émulsionnés, c’est-à-dire associés à une phase aqueuse sous la forme de gouttelettes d’huile-dans-eau, organisation que nous retrouvons dans les sauces vinaigrettes et les mayonnaises, le lait, ou encore les yaourts qui sont des émulsions gélifiées. A l’inverse, les lipides peuvent constituer une phase continue dans laquelle sont présentes des gouttelettes d’eau ; on parle alors d’émulsion eau-dans-huile : la margarine et le beurre en sont des exemples. Enfin, les lipides peuvent être présents sous la forme d’inclusions dans des matrices associant des glucides ou des protéines comme c’est le cas des biscuits et des fromages.

Parmi ces différents niveaux d’organisation, la forme émulsionnée est la plus répandue dans l’alimentation. Les récentes avancées de la recherche en nutrition ont mis en évidence que le type de structuration de la matière grasse, et notamment sa structure émulsionnée, pouvait avoir un impact sur la digestion et la biodisponibilité des acides gras qui constituent les lipides alimentaires.

Quels sont les facteurs liés à la formulation des lipides dans les aliments qui peuvent moduler leur absorption ?

L’émulsification (formulation des lipides sous forme émulsionnée) d’une huile module la lipémie postprandiale (quantité de lipides circulant dans le plasma sanguin suite au repas), ainsi que l’utilisation des lipides alimentaires par notre organisme.

Dans le cadre de travaux menés en collaboration avec ITERG, nous avons étudié l’impact de l’émulsification sur l’absorption intestinale des lipides. En utilisant un émulsifiant d’origine végétale (lécithine) couramment utilisé dans la formulation des aliments, nous avons montré que l’administration d’une huile riche en oméga 3 (huile de lin sous forme émulsionnée) augmente l’absorption intestinale des acides gras contenus dans l’huile, comparativement à la forme non émulsionnée [1][2]. L’utilisation de cette même lécithine toujours pour émulsionner l’huile de lin a également démontré une meilleure absorption intestinale et une meilleure sécrétion des oméga 3 dans la lymphe par comparaison à un autre émulsifiant utilisé en agroalimentaire (caséinate de sodium) [2].

Enfin, notre équipe a par ailleurs montré dans le cadre de travaux menés sur les globules gras du lait, qui sont des formes naturellement émulsionnées, une réponse lipémique de plus forte amplitude lorsque les gouttelettes de matière grasse laitière sont recouvertes de lécithine végétale par rapport à des caséines, protéines d’origine laitière [3].

Disposons-nous de données comparables chez l’Homme ?

Peu de données existent chez l’Homme. Certaines ont montré que lorsque des sujets en bonne santé consomment une huile riche en acides gras polyinsaturés, sous forme émulsionnée ou non, les cinétiques de lipémie obtenues pour les deux formes ingérées sont très différentes. La forme émulsionnée augmente ainsi l’absorption de certains acides gras tels que les oméga 3 sur une longue période après le repas. C’est dans ce cadre que mon équipe a proposé le concept de lipides rapides et de lipides lents [4].

Si les études publiées à ce jour ont démontré l’impact de la structuration de la matière grasse sur l’absorption lipidique et la lipémie qui en résulte, elles n’ont cependant pas suivi finement le devenir métabolique final des acides gras après leur absorption intestinale. Or, dans le cadre de précédents travaux, nous avons montré que différentes structures émulsionnées induisent différentes cinétiques d’utilisation des lipides en tant que source d’énergie.

L’ensemble de ces résultats nous a amenés à tester chez l’Homme, l’hypothèse qu’au-delà des aspects cinétiques liés à une vitesse d’absorption plus ou moins rapide, l’utilisation des acides gras alimentaires par l’organisme pourrait être modifiée par la structure d’apport de la matière grasse dans le repas.

Comment limiter ou même prévenir les désordres métaboliques associés à l’obésité ?

Dans le cadre de l’étude clinique LIPINFLOX nous avons montré que la matière grasse sous forme émulsionnée, incluse dans un petit déjeuner réaliste, induit un pic de triglycéridémie plus rapide et plus élevé par rapport à la même matière grasse non émulsionnée sous forme tartinée, témoignant ainsi d’une absorption intestinale facilitée [4]. Ce phénomène est plus important chez les hommes en situation d’obésité par rapport aux hommes normo-pondérés et montre que l’effet stimulant de l’émulsification sur la lipolyse digestive et l’absorption peut se produire dans le cadre d’un repas complexe. L’importance métabolique d’une telle modification du profil de lipémie ne doit pas être négligée. En effet, comme discuté plus haut, une lipémie maintenue élevée en période post-prandiale est reconnue comme un facteur de risque indépendant de maladies cardiovasculaires.

Un aspect novateur de l’étude LIPINFLOX a été de s’intéresser au devenir métabolique ultime des acides gras ingérés en intégrant dans la matière grasse étudiée des traceurs isotopiques. Par un test respiratoire au carbone 13, nous avons pu démontrer une utilisation plus élevée des acides gras ingérés sous la forme émulsionnée comme source d’énergie. Nous avons en effet observé dans le plasma des sujets ayant consommé la matière grasse émulsionnée un afflux d’acides gras traceurs sous une forme permettant leur utilisation en tant que source d’énergie. Ce pic d’acides gras d’origine alimentaire peut s’expliquer par la meilleure absorption intestinale des lipides émulsionnés et peut expliquer leur meilleure utilisation rapide comme source d’énergie.

Que faut-il retenir de tous ces éléments ?

En conclusion, si la diversité des structures lipidiques dans les aliments est désormais mieux connue, l’effet de ces structures sur la digestion des lipides et la libération des acides gras dans le tractus digestif est de plus en plus étudié. Des travaux montrent que la structure émulsionnée notamment peut orienter le devenir métabolique des acides gras dans l’organisme. Cela nous a amené à proposer le concept de « lipides rapides/lipides lents » pour la modulation de l’utilisation métabolique des acides gras par la structuration de la matière grasse dans l’aliment.

La forte consommation actuelle de produits formulés contenant des huiles et graisses émulsionnées et différents agents tensioactifs (cas des pâtisseries et gâteaux, plats composés) renforce l’intérêt de mieux connaître l’effet métabolique des structures émulsionnées et des agents émulsifiants utilisés dans ces produits. Par ailleurs, des travaux récents de notre équipe menés en collaboration avec ITERG montrent que tous les émulsifiants naturels ne semblent pas avoir des effets métaboliques similaires [5][6]. Ces travaux intègrent notamment la prise en compte du microbiote intestinal que nous étudions dans le cadre de l’Unité Mixte Technologique ACTIA « Biodisponibilité Alimentation Lipides Intestin » (BALI), en collaboration avec nos partenaires bordelais (ITERG et Laboratoire LMBA de Bordeaux Sciences Agro) [7].

Ces éléments incitent donc à poursuivre l’étude des effets des émulsifiants chez l’Homme, en particulier dans le contexte du développement de stratégies nutritionnelles capables de limiter ou de prévenir les désordres métaboliques associés aux états d’obésité [8][9].

[1] Couëdelo et al., 2011. Doi : 10.1017/S000711451000454X

[2] Couëdelo et al., 2015. Doi : 10.1039/C5FO00070J

[3] Michalski et al., 2005. Doi : 10.1007/s00394-005-0551-1

[4] Vors et al., 2013. Doi : 10.3945/ajcn.112.043976

[5] Robert et al., 2020. Doi : 10.1093/jn/nxaa244

[6] Robert et al., 2021. Doi : 10.1002/mnfr.202001068

[7] https://www.actia-asso.eu/projets/bali/

[8] Robert et al., 2020. Doi : 10.1016/j.biochi.2019.11.017 

[9] Vors et al., 2020. Doi : 10.1097/MCO.0000000000000693

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