Les plantes modifiées peuvent-elles contribuer à rendre les préparations pour nourrissons aussi nutritives que le lait maternel ?
Le lait maternel contient un mélange unique de sucres prébiotiques qu'il est difficile de reproduire dans les préparations commerciales pour nourrissons. De nouvelles recherches montrent que les plantes pourraient être les fabricants parfaits
Dans le monde entier, la majorité des bébés - environ 75 % - consomment des préparations pour nourrissons au cours des six premiers mois de leur vie, soit comme seule source d'alimentation, soit en complément de l'allaitement maternel. Mais si les préparations pour nourrissons fournissent des aliments essentiels aux bébés en pleine croissance, elles ne reproduisent pas actuellement le profil nutritionnel complet du lait maternel.
Dans une nouvelle étude, des scientifiques ont reprogrammé des plantes de Nicotiana benthamiana pour qu'elles produisent une gamme variée de sucres bénéfiques présents dans le lait maternel, appelés oligosaccharides du lait maternel.
Collin Barnum
Cela s'explique en partie par le fait que le lait maternel contient un mélange unique d'environ 200 molécules de sucre prébiotiques qui aident à prévenir les maladies et favorisent la croissance de bactéries intestinales saines. Cependant, la plupart de ces sucres restent difficiles, voire impossibles, à fabriquer.
De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l'université de Californie à Berkeley et de l'université de Californie à Davis montrent comment des plantes génétiquement modifiées peuvent contribuer à combler cette lacune.
Dans une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans la revue Nature Food, l'équipe chargée de l'étude a reprogrammé la machinerie de fabrication de sucre des plantes pour produire une gamme variée de ces sucres du lait humain, également appelés oligosaccharides du lait humain. Ces résultats pourraient déboucher sur des préparations pour nourrissons plus saines et plus abordables, ou sur un lait végétal non laitier plus nutritif pour les adultes.
"Les plantes sont des organismes phénoménaux qui utilisent la lumière du soleil et le dioxyde de carbone de notre atmosphère pour fabriquer des sucres. Elles ne fabriquent pas qu'un seul sucre, mais toute une gamme de sucres simples et complexes", explique l'auteur principal de l'étude, Patrick Shih, professeur adjoint de biologie végétale et microbienne et chercheur à l'Institut de génomique innovante de l'université de Berkeley. "Nous nous sommes dit que puisque les plantes possédaient déjà ce métabolisme des sucres sous-jacent, pourquoi ne pas essayer de le détourner pour fabriquer des oligosaccharides de lait humain ?
Tous les sucres complexes - y compris les oligosaccharides du lait humain - sont fabriqués à partir de blocs de construction de sucres simples, appelés monosaccharides, qui peuvent être reliés entre eux pour former une vaste gamme de chaînes et de chaînes ramifiées. Ce qui rend les oligosaccharides du lait humain uniques, c'est l'ensemble spécifique de liens, ou de règles, pour relier les sucres simples entre eux, que l'on trouve dans ces molécules.
Pour convaincre les plantes de produire des oligosaccharides de lait humain, Collin Barnum, premier auteur de l'étude, a modifié les gènes responsables des enzymes qui établissent ces liaisons spécifiques. En collaboration avec Daniela Barile, David Mills et Carlito Lebrilla de l'UC Davis, il a ensuite introduit les gènes dans la plante Nicotiana benthamiana , un proche parent du tabac.
Les plantes génétiquement modifiées ont produit 11 oligosaccharides connus du lait humain, ainsi qu'une variété d'autres sucres complexes présentant des schémas de liaison similaires.
"Nous avons produit les trois principaux groupes d'oligosaccharides du lait humain", a déclaré M. Shih. "À ma connaissance, personne n'a jamais démontré qu'il était possible de produire ces trois groupes simultanément dans un seul organisme.
Barnum a ensuite travaillé à la création d'une lignée stable de plantes N. benthamiana optimisées pour produire un seul oligosaccharide du lait humain appelé LNFP1.
"Le LNFP1 est un oligosaccharide du lait humain d'une longueur de cinq monosaccharides qui est censé être vraiment bénéfique, mais qui jusqu'à présent ne peut pas être produit à grande échelle en utilisant les méthodes traditionnelles de fermentation microbienne", a déclaré Barnum, qui a terminé son travail en tant qu'étudiant diplômé à l'UC Davis. "Nous avons pensé que si nous pouvions commencer à fabriquer ces oligosaccharides de lait humain plus grands et plus complexes, nous pourrions résoudre un problème que l'industrie ne peut pas résoudre actuellement.
Actuellement, une petite poignée d'oligosaccharides du lait humain peut être fabriquée à l'aide de bactéries E. coli modifiées. Cependant, isoler les molécules bénéfiques des autres sous-produits toxiques est un processus coûteux, et seul un nombre limité de formules pour bébés incluent ces sucres dans leurs mélanges.
Dans le cadre de l'étude, Shih et Barnum ont travaillé avec Minliang Yang, collaborateur à l'université d'État de Caroline du Nord, pour estimer le coût de la production d'oligosaccharides de lait humain à partir de plantes à l'échelle industrielle et ont constaté que ce serait probablement moins cher que d'utiliser des plates-formes microbiennes.
"Imaginez que vous puissiez produire tous les oligosaccharides du lait humain dans une seule plante. Il suffirait alors de broyer cette plante, d'extraire simultanément tous les oligosaccharides et de les ajouter directement aux préparations pour nourrissons", explique M. Shih. "La mise en œuvre et la commercialisation poseraient de nombreux défis, mais c'est le grand objectif que nous essayons d'atteindre.
Les autres auteurs sont Bruna Paviani, Garret Couture, Chad Masarweh, Ye Chen, Yu-Ping Huang, David A. Mills, Carlito B. Lebrilla et Daniela Barile de l'UC Davis, Kasey Markel de l'UC Berkeley et Minliang Yang de l'Université d'État de Caroline du Nord.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Collin R. Barnum, Bruna Paviani, Garret Couture, Chad Masarweh, Ye Chen, Yu-Ping Huang, Kasey Markel, David A. Mills, Carlito B. Lebrilla, Daniela Barile, Minliang Yang, Patrick M. Shih; "Engineered plants provide a photosynthetic platform for the production of diverse human milk oligosaccharides"; Nature Food, 2024-6-13
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