SOMMAIRE
Le fucosyllactose est apparu récemment dans les radars de l’information nutritionnelle, en parallèle du développement de cet ingrédient nutritionnel produit industriellement comme additif des laits maternisés, et comme complément alimentaire ciblant la santé intestinale.
Fucosyllactose et autres HMO
Le fucosyllactose fait partie des oligosaccharides du lait maternel, couramment appelés HMO (human milk oligosaccharide).
Les HMO sont spécifiques de l’espèce humaine. Ils se concentrent dans le lait maternel avec une grande diversité : environ 200 structures ont été identifiées. Leur concentration varie selon de nombreux facteurs et se situe en moyenne entre 10 et 15 g/l. À titre de comparaison, le lactose est aux alentours de 65 g/l
Le lactose, digeste pour le nourrisson, est un nutriment énergétique, alors les HMO, indigestes, ont une fonction prébiotique.
Cette quantité et cette diversité concernent l’espèce humaine, sans équivalent chez les autres mammifères. Les laits animaux contiennent moins de 1 g/l d’oligosaccharides.
Leur synthèse nécessite des enzymes spécifiques et peut être entravée par un polymorphisme génétique, notamment pour les fucosylstransférases (FUT2 et FUT3).
Structure et classification des HMO
Les HMO se composent de diverses combinaisons à partir de 5 monosaccharides et apparentés :
– Le galactose (Gal) et le glucose (Glu) qui associés forment le lactose,
– Le N-acetylglucosamine (GlcNAc),
– Le fucose (Fuc),
– L’acide sialique ou acide N-acetylneuraminique (Neu5A),
Ils sont associés par des diverses liaisons osidiques (1).
Les HMO les mieux connus sont divisés en trois groupes selon leur composition et leur acidité.
Le tableau suivant précise les principaux composés et leurs structures (2), qui représentent environ 2/3 de l’ensemble. Le % indiqué concerne le lait mature (15-90 jours), qui contient en moyenne 12 g d’oligosaccharides. L’autre tiers inclut une grande variété de structures, chacune en faible quantité.
| HMO neutres fucosylés | 2’-FL | 2’ fucosyllactose | triose | Fuc [α1–2] ▪︎ Gal [β1–4] ▪︎ Glu | 20 % |
| 3-FL | 3’ fucosyllactose | triose | Gal [β1–4] ▪︎ Glu [α1–3] ▪︎ Fuc | 6 % | |
| DFL | difucosyllactose | tétraose | Fuc [α1–2] ▪︎ Gal [β1–4] ▪︎ Glu [α1–3] ▪︎ Fuc | 2,5 % | |
| LNDFH-I | lacto-N- difucohexaose I | hexose | Fuc-[α1-2] ▪︎ Gal [ß1-3] ]▪︎ Fuc-[α1-4] ▪︎ GlcNAc-[1ß-3] ▪︎ Gal-[ß1-4] ▪︎ Glc | 9,5 % | |
| LNFP | lacto-N- fucopentaose | pentaose | 3 configurations I II et II incluant 1 Glu, 2 Gal, 1 GlcNAc, 1 Fuc | 16 % | |
| HMO neutres non fucosylés | LNT | lacto-N tétraose | tétraose | Gal [ß1-3] ▪︎ GlcNAc [ß1-3] ▪︎ Gal [ß1-4] ▪︎ Glu | 6 % |
| LNnT | lacto-N néotétraose | tétraose | Gal [ß1-4] ▪︎ GlcNAc [ß1-3] ▪︎ Gal [ß1-4] ▪︎ Glu | 3,5 % | |
| HMO acides (sialylés) | 6’-SL | 6′-sialyllactose | triose | Neu5A ▪︎[α2–3] ▪︎ Gal [ß1-4] Glu | 3,5 % |
| 3’-SL | 3′-sialyllactose | triose | Neu5A ▪︎ [α2–6] ▪︎ Gal [ß1-4] Glu | 2 |
Le lait maternel ne contient ni fructo-oligo-saccharides (FOS), ni galacto-oligo-saccharides (GOS). Ces oligosides sont des polymères simples de fructose ou de galactose, qui proviennent du monde végétal. Lorsqu’un lait maternisé annonce une composition proche du lait maternel avec 90 % de GOS et 10 % de FOS, seul le rapport galactose/fructose est concerné, et il n’y a aucune concordance qualitative avec la composition naturelle du lait humain.
Variabilité de la composition du lait maternel
Les HMO sont synthétisés dans la glande mammaire, à partir des précurseurs glucidiques et en présence des enzymes adéquates. La quantité et la composition des HMO varient selon les femmes, suivant des facteurs liés à leur génétique, à leur mode de vie, et à la date de leur accouchement (en lien avec la durée de la grossesse). Elles varient également selon la période de la lactation. Leur concentration est maximale dans le colostrum et diminue progressivement avec le temps (2).
Stade de lactation | Concentration en g/l |
Colostrum | 17 (9-25) |
Lait transitionnel (6-14 jours) | 14 (6-20) |
Lait mature (15-90 jours) | 12 (8-17) |
Rôle des HMO chez le nourrisson
Diverses propriétés prébiotiques des HMO ont été clairement démontrées : augmentation de la prolifération des bifidobactéries, soutien au développement immunitaire, protection vis-à-vis des bactéries pathogènes, notamment en servant de récepteurs leurres qui les empêchent de se fixer sur la paroi intestinale.
Il y a donc dans le lait maternel, des conditions avantageuses sur le développement du microbiote intestinal et de l’immunité du nourrisson.
Le rôle des enzymes FUT2 et FUT3 chez l’adulte
Certains HMO ne sont pas spécifiques du lait et leur synthèse se poursuit à l’âge adulte sous l’effet des mêmes enzymes que dans le lait, localisées dans d’autres tissus.
FUT2 et F3 permettent la fixation de fucose sur une structure glucidique réceptrice, conduisant à la formation d’oligosaccharides HMO neutres fucosylés, ou à la fucosylation de structures polysaccharidiques. Chaque enzyme catalyse spécifiquement un type de liaison osidique (α1-2 pour FUT2, α1-3,4 pour FUT3). Il existe, pour les deux, des déficits liés au polymorphisme génétique.
Enzyme | Oligosaccharide | Autres propriétés | Déficit |
FUT2 α1-2 fucosyltransférase | Biosynthèse de 2’ fucosyllactose (2’FL) | Pour FUT2 et FUT3 – Fucolysation de polysccharides du mucus – Synthèse des formes solubles des antigènes des groupes sanguins | Sujets dits : « non sécréteur » |
FUT3 α1-3,4 fucosyltransférase | Biosynthèse de 3’ fucosyllactose (3’FL) | Sujetsdits « Lewis négatif » |
Les oligosaccharides formés par ces enzymes (2’-FL et 3-FL) enrichissent le lait maternel et exercent dans les intestins une fonction prébiotique.
La fucosylation de polysaccharides favorise la sécrétion des formes solubles des antigènes des groupes sanguins ABO et Lewis dans la muqueuse et les glandes sécrétrices. Ces antigènes solubles modifient le microenvironnement des tissus, ce qui a des conséquences sur l’adhérence des bactéries pathogènes (devenant alors moins pathogènes) et sur l’immunité. La fonctionnalité du mucus intestinal est améliorée.
Déficit en FUT2 et conséquences
Le déficit en FUT2 conduit à défaut de fucosylation α1-2, de 75 à 90 % dans les formes homozygotes, de 25 à 40 % dans les formes hétérozygotes. Il y a deux conséquences principales : un déficit en 2’FL dans le lait maternel et une altération de la qualité des mucus. Il a été associé à une incidence accrue de la maladie de Crohn et du diabète de type I. L’impact sur les candidoses parfois mis en avant est controversé (3).
Au niveau du lait maternel, les conséquences sont minimes, sans doute du fait qu’il y a de nombreux autres oligosaccharides. Les effets sur le microbiote de l’enfant ont cependant été démontrés pour des mères déficitaires en FUT2 et ayant accouché par césarienne (3).
Au niveau de l’intestin, cela pourrait conduire à des effets défavorables sur la qualité du microbiote et le risque d’inflammation. Ces risques supposés par une logique cohérente mais simpliste ne sont pas étayés par de véritables évaluations.
Le polymorphisme génétique révélant un déficit en FUT2 est déterminable par un examen biologique, rare et coûteux.
Additifs dans les laits maternisés et compléments alimentaires
Certains HMO peuvent être produits industriellement par des processus de fermentation (4).
• La première application est l’enrichissement des laits maternisés, venant combler la pauvreté en polysaccharides du lait de vache. Un mélange de 5 HMO (2’-fucosyllactose 2’FL, di-fucosyllactose DSL, lacto-N-tétraose LNT, 3’-sialyllactose 3’SL, et 6’-sialyllactose 6’SL) a montré des bénéfices sur le microbiote et l’immunité, lors d’une étude multicentrique (5).
On trouve des désormais des laits infantiles avec du 2’FL et du 3’SL. Les formules les plus complètes intègrent les 5 HMO précédemment cités.
• Le fucosyllactose (2’FL), le premier HMO validé en tant que novel food, est utilisé dans des compléments alimentaires destinés à la santé intestinale. La posologie quotidienne, à partir de 4 ans est 1 à 3 grammes par jour.
Les bénéfices de la complémentation en 2’FL pour la santé intestinale et la santé générale des personnes déficitaires en FUT2 sont avant tout soutenus par le marketing de la complémentation, sans évaluation de leurs bénéfices. Logiquement, il n’y a pas de raison physiologique de complémenter les personnes non déficitaires en FUT2, mais il est rare de faire le test pour le savoir. La complémentation en 2’FL apporte un effet prébiotique, à considérer, parmi les autres composés ayant cette propriété. Lors d’un déficit en FUT2, elle comble le manque de synthèse de ce tripeptide, mais pas le défaut de synthèse de certains composants fucosylés du mucus, qui est l’activité principale du la FUT2 en lien avec la qualité des mucus. La correction du déficit par la complémentation pourrait donc bien être une illusion.
EN CONCLUSION
Les HMO révèlent la richesse complexe du lait maternel, que les substituts ne pourront jamais égaler. L’introduction des HMO dans les laits maternisés est une avancée réelle, en étant conscient qu’ils n’offrent pas la diversité d’un lait humain.
La production par fermentation de fucosyllactose (2’FL) et le développement des connaissances sur le déficit en FUT2 ont emballé comme souvent l’industrie de la complémentation alimentaire qui cherche à faire corréler un problème et une solution, dans une logique linéaire simple. La complémentation en 2’FL est un apport prébiotique utile. On ne peut cependant pas affirmer qu’elle corrige les effets intestinaux d’un déficit en FUT2.
RÉFÉRENCES
1. Les descriptifs des structures glucidiques et des liaisons osidiques sont détaillés dans le livre Biochimie physiologique et nutritionnelle
2. Génétique et troubles digestifs. Le gène FUT2, marketing ou science ?
3 Buket Soyyılmaz & al : The Mean of Milk: A Review of Human Milk Oligosaccharide Concentrations throughout Lactation -Nutrients. 2021, 13(8): 2737.
4. Dileep Sai Kumar Palur & al : Microbial Production of Human Milk Oligosaccharides– Molecules 2023, 28, 1491
5. Bosheva M & al : 5 HMO Study Investigator Consortium. Infant Formula With a Specific Blend of Five Human Milk Oligosaccharides Drives the Gut Microbiota Development and Improves Gut Maturation Markers: A Randomized Controlled Trial. Front Nutr. 2022
Consultant Formateur - Nutrition, psychologie et santé intégratives
