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Nutrition et fonctions immunitaires
Immunologie, 4ème année - option officine, 21 mars 2007
I. l’allaitement: apports immunologiques du I. l’allaitement: apports immunologiques du lait maternel lait maternel
II. Nutrition et système immunitaire en II. Nutrition et système immunitaire en conditions pathologiquesconditions pathologiques
1. La malnutrition et ses effets sur la 1. La malnutrition et ses effets sur la réponse immuneréponse immune
2. L’immunonutrition chez des patients 2. L’immunonutrition chez des patients chirurgicauxchirurgicaux
Mortalité infantile : 10 millions de décès par an
1ère mesure préventive : l’allaitement (13%)
Importance de l’allaitement – bases moléculaires et immunologiques ?
Labbok, MH. et al., Nat Rev Immunol. (2003)
Principaux effets de l’allaitement
Compenser directement le retard de développement du SI de l’enfant.(IgA sécrétoire, lactoferrine…)
Favoriser l’établissement de la flore intestinale.(Facteurs de croissance pour les bactéries commensales)
Améliorer certaines fonctions immunitaires non encore optimales (synthèse d’anticorps).(Cytokines…)
Adapter le tractus gastro-intestinal à la vie extra-utérine.(Facteurs de croissance…)
Prévenir l’inflammation.(antioxidants, cytokines…)
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 d’entrée d’environ 90% des micro-Muqueuses = portes d’entrée d’environ 90% des micro-organismes pathogènes.organismes pathogènes.Chez un individu adulte surface ~ 400mChez un individu adulte surface ~ 400m22 (voies digestives, (voies digestives, respiratoires, uro-génitales...)respiratoires, uro-génitales...)
SI muqueux organisé en MALT (SI muqueux organisé en MALT (Mucosal Associated Lymphoid Mucosal Associated Lymphoid TissueTissue))(amygdales, plaques de Peyer).(amygdales, plaques de Peyer).
Ig = effecteurs essentiels de la protection des Ig = effecteurs essentiels de la protection des muqueuses (IgA, IgM).muqueuses (IgA, IgM).
Apports immunologiques du lait maternel
Le SI muqueux – la cellule MLe SI muqueux – la cellule M
Cellule MCellule M porte d’entrée des antigènes et micro-
organismes au niveau des muqueuses
Cours de Janis Kuby, Dunod Ed, 2000
Essential Immunologie, Roitt, Blackwell science
Apports immunologiques du lait maternel
La réponse immunitaire muqueuseLa réponse immunitaire muqueuse
Système immature chez le nouveau né…!!!
Cours de Janis Kuby, Dunod Ed, 2000
Apports immunologiques du lait maternel
Origine des Ig du lait maternelOrigine des Ig du lait maternel
Induction d’une 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 l’intestin et aux voies
respiratoires de la mère.
Protection du nouveau né contre son nouvel environnement (infectieux, antigénique…).
Bra
ndtz
aeg P
, (2
00
3),
Vacc
ine
Circulation des lymphocytes dans les MALTCirculation des lymphocytes dans les MALT
Essential Immunologie, Roitt, Blackwell science
Apports immunologiques du lait maternel
Passage trans-épithéliale des Ig (IgA et IgM)Passage trans-épithéliale des Ig (IgA et IgM)
Epithélium glande mammaire
(Lait maternel)
IgM IgM pentamériquepentamérique
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
Apports immunologiques du lait maternel
Fonctions des IgFonctions des Ig
Inhibition de l’adhérence 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
Apports immunologiques du lait maternel
Rôles de leucocytesRôles de leucocytes
Neutrophiles: 40-65%Neutrophiles: 40-65%Macrophages: 35-55%Macrophages: 35-55%Lymphocytes: 5-10%Lymphocytes: 5-10%
4. 104. 1066 cellules/ml dans le colostrum cellules/ml dans le colostrum~10~1055 cellules/ml dans le lait maternel cellules/ml dans le lait maternel
Activés
Leurs rôles exacts restent à déterminer, mais on sait que: Leurs rôles exacts restent à déterminer, mais on sait que:
NeutrophilesNeutrophiles: mobilité réduite
Probable phagocytose de bactéries entéropathogènes (Shigella, Salmonella, Yersinia)
MacrophagesMacrophages: forte mobilité
Phagocytose et présentation d’Ag
Lymphocytes TLymphocytes T: Mobiles et activés (CD45RO+)
Probable colonisation des Probable colonisation des structures lymphoïdes structures lymphoïdes
muqueuses du nouveau-némuqueuses du nouveau-né
Apports immunologiques du lait maternel
Autres substances - Autres propriétésAutres substances - Autres propriétés
Substances immunomodulatrices
Anticorps anti-idiotypes Anticorps anti-idiotypes : miment certains motifs antigéniques étrangers afin de stimuler le SI
Apports immunologiques du lait maternel
Anticorps anti-idiotypesAnticorps anti-idiotypes
AcAc11
AcAc22AcAc33
AcAcnn
AcAc22
AcAc33 (site de liaison (site de liaison
identique à Acidentique à Ac11))
AcAc22 est donc une est donc une image de l’antigèneimage de l’antigène
Réactions croiséesRéactions croisées
Apports immunologiques du lait maternel
Autres substances - Autres propriétésAutres substances - Autres propriétés
Substances immunomodulatrices
Anticorps anti-idiotypes Anticorps anti-idiotypes : miment certains motifs antigéniques étrangers afin de stimuler le SI
CytokinesCytokines
Pro-inflammatoiresPro-inflammatoires
TNF: stimuler les macrophages
IL-6: stimule la synthèse des IgA
Anti-inflammatoiresAnti-inflammatoires
TGF
IL-10
Anti-oxydants: Anti-oxydants: -tocophérol (Vit E), ascorbate (Vit C)
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 propriétésAutres substances - Autres propriétés
Lysozyme
Digestion du peptydoglycane de la paroi bactérienne
Compense la faible production endogène chez le nouveau né
Facteurs de croissanceGlycoproteines (mucines)
Acides gras (activité anti-virale)etc…
Apports immunologiques du lait maternel
ConclusionsConclusions
Allaitement bénéfique à plusieurs niveaux:Allaitement bénéfique à plusieurs niveaux:
2. L’ensemble des facteurs immunitaires présents ont un effet protecteur immédiat mais participent également à « l’éducation » du
système immunitaire de l’enfant.
La glande mammaire = 1La glande mammaire = 1erer organe lymphoïde du nouveau né organe lymphoïde du nouveau né
Diminution de la fréquence et la gravité de certaines maladies Diminution de la fréquence et la gravité de certaines maladies infectieuses: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.
I. l’allaitement: apports immunologiques du I. l’allaitement: apports immunologiques du lait maternel lait maternel
II. Nutrition et système immunitaire en II. Nutrition et système immunitaire en conditions pathologiquesconditions pathologiques
1. La malnutrition et ses effets sur la 1. La malnutrition et ses effets sur la réponse immuneréponse immune
2. L’immunonutrition chez des patients 2. L’immunonutrition chez des patients chirurgicauxchirurgicaux
Malnutrition et réponse immunitaire
MalnutritionMalnutrition InfectionInfection
Déficience immunitaireDéficience immunitaire
Malnutrition:Malnutrition:
incapacité à absorber ou assimiler certains éléments nutritifs
régime alimentaire déséquilibré ou inadapté
DénutritionDénutrition ObésitéObésité
ou
Dénutrition et réponse immunitaire
Les déficiences nutritionnelles sont généralement complexes Les déficiences nutritionnelles sont généralement complexes et impliquentet impliquent
Une déficience en macronutriments - masse pondéraleUne déficience variable en micronutriments
On distingue deux types de dénutrition:On distingue deux types de dénutrition:
PrimairePrimaire: résultant d’une famine, d’un conflit…
SecondaireSecondaire: résultant d’un 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 EVit A, Vit B6 et B12, Vit C, Vit E
Zinc, Fer, Cuivre, SéléniumZinc, Fer, Cuivre, Sélénium
Effets très Effets très larges sur le larges sur le
SISI
Altération immunité cellulaire > immunité humoraleAltération immunité cellulaire > immunité humorale
« Macro »« Macro »
Atrophie tissus
lymphoïdes
CD4 circulants
« Micro »« Micro »
Cunningham-Rundles S., et al. (2005) J. Allergy Clin. Immunol.
Dénutrition et réponse immunitaire
Malnutrition primaire: effet de la re-nutritionMalnutrition primaire: effet de la re-nutrition
• Amélioration de la fonction des cellules T
• complément• Amélioration de l’activité des neutrophiles, monocytes (production de cytokines)• sécrétion IgA
Modulation nutritionnelle du SIModulation nutritionnelle du SI
Reprise de la croissance et normalisation du statut immunitaireReprise de la croissance et normalisation du statut immunitaire
Infection HIV et apports vitaminésInfection 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) ???Quel(s) micronutriment(s) ???
Dénutrition et réponse immunitaire
Apport en zincApport en zinc
• Efficace dans la prévention des maladies diarrhéiques (diminution de l’incidence jusqu’à 50%) dans les pays en voie de développement (Black RE (2003), J. Nutr).• Chez les enfants de moins de cinq ans, l’apport préventif de zinc pourrait réduire l’incidence des infections palustres de l’ordre de 30% (Caufield LE. et al. (2004) Am. J. Trop. Med. Hyg.)
Mécanisme d’actionMécanisme d’action
Structure/fonction des métalloprotéines : superoxyde dismutase (protection cellulaire contre le choc oxydant)
Expansion clonale des lymphocytes en réponse à l’antigène
Nécessaire à la synthèse des précurseurs de désoxyribonucléotides
Nécessaire au fonctionnement de nombreux facteurs de transcription (domaines de liaison à l’ADN – structure en doigts de zinc)
Régulation de la voie NF-kB (synthèse de cytokines)
Le cas de la vitamine ALe 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 l’Homme, rôle immuno-modulateur pas clair…
Plutôt un rôle de renforcement de l’intégrité de la barrière épithéliale
La malnutrition (dénutrition) a un impact fort sur les La malnutrition (dénutrition) a un impact fort sur les éléments du SI inné et adaptatiféléments du SI inné et adaptatif
Importance des micro-nutriments (vs. macro-)Importance des micro-nutriments (vs. macro-)
Rôles et fonctions exacts de chaque élément Rôles et fonctions exacts de chaque élément largement inconnuslargement inconnus
ConclusionConclusion
Dénutrition = (cause ou conséquence?)Dénutrition = (cause ou conséquence?)
Obésité et réponse immunitaire
Excès nutritionnelExcès nutritionnelObésitéObésité
Dérèglement du Dérèglement du système système
immunitaireimmunitaire
Susceptibilité accrue aux Susceptibilité accrue aux infectionsinfections
(profil anti-inflammatoire)(profil anti-inflammatoire)
Diabète de type 2Diabète de type 2Maladie cardio-vasculaireMaladie cardio-vasculaire
(profil pro-inflammatoire)(profil pro-inflammatoire)
Lien entre métabolisme et système immunitaireLien entre métabolisme et système immunitaireUne nouvelle classe de cytokines: Une nouvelle classe de cytokines: les adipocytokinesles adipocytokines
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
D’après Tilg H & Moschen AR, (2006) Nat. Rev. Immunol.
2 acteurs principaux2 acteurs principaux
Les macrophages
Les adipocytes
AdipocytokinesAdipocytokines• Adiponectine
• Leptine• Resistine
Obésité et réponse immunitaire
Concentration sérique importante (5-10 mg/ml)
Obésité , [adiponectine]
Hormone de la satiété (régule l’appétit)
Similarité structure avec IL-6
D’après Tilg H & Moschen AR, (2006) Nat. Rev. Immunol.
Obésité et réponse immunitaire
Nouvel éclairage pour la compréhension des liens entre obésité, inflammation et système
immunitaire
Tissus adipeux - adipocytesTissus adipeux - adipocytes
Pro-inflammatoire Anti-inflammatoire
LeptineLeptineResistineResistine AdiponectineAdiponectine
II. Nutrition et système immunitaire en II. Nutrition et système immunitaire en conditions pathologiquesconditions pathologiques
I. l’allaitement: apports immunologiques du I. l’allaitement: apports immunologiques du lait maternel lait maternel
1. La malnutrition et ses effets sur la 1. La malnutrition et ses effets sur la réponse immuneréponse immune
2. L’immunonutrition chez des patients 2. L’immunonutrition chez des patients chirurgicauxchirurgicaux
L’immunonutrition
Qu’est ce que c’est ?Qu’est ce que c’est ?
L’ajout dans les produits destinés à la nutrition L’ajout dans les produits destinés à la nutrition parentérale ou entérale, en quantité supérieure à parentérale ou entérale, en quantité supérieure à la normale, de nutriments spécifiques destinés à la normale, de nutriments spécifiques destinés à
améliorer les fonctions immunitaires afin améliorer les fonctions immunitaires afin d’améliorer le pronostic.d’améliorer le pronostic.
Qui ?Qui ?
Patients dont les défenses immunitaires sont Patients dont les défenses immunitaires sont fortement mises à contribution ou affaibliesfortement mises à contribution ou affaiblies
- chirurgie- chirurgie- réanimation- réanimation
L’immunonutrition
Les différents nutrimentsLes différents nutriments
La glutamineLa glutamine
L’arginineL’arginine
Les acides gras poly-insaturés oméga-3Les acides gras poly-insaturés oméga-3
Les nucléotidesLes nucléotides
La taurineLa taurine
L’immunonutrition
La glutamineLa glutamine
Acide aminé libre le plus abondant dans le cytosolAcide aminé libre le plus abondant dans le cytosol
Relargage important du muscle squelettique (60% à Relargage important du muscle squelettique (60% à 70% du pool) au cours de l’agression.70% du pool) au cours de l’agression.
Acide aminé conditionnellement indispensableAcide aminé conditionnellement indispensable
FonctionsFonctions• Principale source d’énergie des cellules intestinales. Principale source d’énergie des cellules intestinales. Préserve l’intégrité de la barrière intestinalePréserve l’intégrité de la barrière intestinale
• Principale source d’énergie des lymphocytes. Principale source d’énergie des lymphocytes. Favorise leur proliférationFavorise leur prolifération
• Précurseur du glutathion, antioxydant intracellulaire Précurseur du glutathion, antioxydant intracellulaire
• Précurseur (donneur d’azote) de synthèse des purines Précurseur (donneur d’azote) de synthèse des purines et pyrimidines.et pyrimidines.
L’arginineL’arginine
L’immunonutrition
Acide aminé semi-essentiel (Acide aminé semi-essentiel ( synthèse au cours du synthèse au cours du trauma)trauma)• Indispensable au développement du thymus et Indispensable au développement du thymus et des LTdes LT
• Indispensable à l’action des macrophages, Indispensable à l’action des macrophages, augmente l’activité des cellules NKaugmente l’activité des cellules NK
• Favorise la production de l’IL2Favorise la production de l’IL2
• Facilite la cicatrisationFacilite la cicatrisation
Seul substrat à l’origine du NO (tonus vasculaire)Seul substrat à l’origine du NO (tonus vasculaire)
Permet la synthèse des polyamines (réplication de Permet la synthèse des polyamines (réplication de l’ADN)l’ADN)
Les acides gras poly-insaturés Les acides gras poly-insaturés ΩΩ-3-3
L’immunonutrition
Précurseur de l’acide eïcosapentaénoïque et de l’acide Précurseur de l’acide eïcosapentaénoïque et de l’acide docosahexanoïque qui donnent, respectivement, les docosahexanoïque qui donnent, respectivement, les prostaglandines de la série 3 et les leucotriènes de la série 5 : prostaglandines de la série 3 et les leucotriènes de la série 5 : médiateurs anti-inflammatoires (médiateurs anti-inflammatoires ( synthèse IL-1 et TNF). synthèse IL-1 et TNF).
Les nucléotidesLes nucléotides
Substrat essentiel des cellules à renouvellement rapideSubstrat essentiel des cellules à renouvellement rapide
La taurineLa taurineDérivé d’acide aminé soufré (cystéine)Dérivé d’acide aminé soufré (cystéine)
Maintien des membranes cellulairesMaintien des membranes cellulaires
• Synthèse TNFSynthèse TNF• Capacités antibactériennes des macrophagesCapacités antibactériennes des macrophages
L’immunonutrition
Produits enrichis en immunonutiments disponiblesProduits enrichis en immunonutiments disponibles
Dipeptiven® Fresenius Kabi
Glutamine sous forme d’un
dipeptide: l’analyl-glutamine
Zazzo, JF (2001), Ed. Scientifiques et médicales Elsevier.
L’immunonutrition
Est-ce que ça marche ?Est-ce que ça marche ?
De très nombreuses études cliniques (en 2004, plus de 120 De très nombreuses études cliniques (en 2004, plus de 120 études recensées) études recensées)
Principaux effets bénéfiques:Principaux effets bénéfiques:
Complications infectieusesComplications infectieuses
Durée de séjourDurée de séjour
Coûts d’hospitalisationCoûts d’hospitalisation
Mais dans un contexte Mais dans un contexte bien précis..!!bien précis..!!
En périopératoire lors d’une chirurgie programméeEn périopératoire lors d’une chirurgie programmée
Non recommandée chez les brûlés ou les patients en choc septiqueNon recommandée chez les brûlés ou les patients en choc septique
Eviter arginine et acides gras n-3 dans certains cas (stimulent Eviter arginine et acides gras n-3 dans certains cas (stimulent l’inflammation)l’inflammation)
Entérale Entérale versusversus parentérale parentérale
Recommandée pour les polytraumatisés, patients de chirurgie Recommandée pour les polytraumatisés, patients de chirurgie viscérale carcinologique majeureviscérale carcinologique majeure
L’immunonutrition
De plus…De plus…
Grandes hétérogénéités dans les études cliniques Grandes hétérogénéités dans les études cliniques (population, dose, timing de mise en route et (population, dose, timing de mise en route et
d’administration…)d’administration…)
Part empirique dans la formulation des Part empirique dans la formulation des différents produits utilisésdifférents produits utilisés
Besoin d’études pour standardiser, confirmer Besoin d’études pour standardiser, confirmer un réel effet bénéfiqueun réel effet bénéfique
Déterminer le rôle et l’importance de chaque Déterminer le rôle et l’importance de chaque « immunonutriment »« immunonutriment »
Nutrition et fonctions immunitaires
ConclusionConclusion
Un domaine très vaste…Un domaine très vaste…
Nutrition et système immunitaire
Conclusion: mais aussi…Conclusion: mais aussi…
Les Les acides grasacides gras et leurs rôles immunomodulateurs et leurs rôles immunomodulateurs
L’impact de la L’impact de la vitamine Evitamine E sur les fonctions du sur les fonctions du système immunitaire – l’effet de son apport chez les système immunitaire – l’effet de son apport chez les personnes âgéespersonnes âgées
Les fonctions immunorégulatrices de la Les fonctions immunorégulatrices de la vitamine Dvitamine D et et son rôle lors des pathologies inflammatoires intestinalesson rôle lors des pathologies inflammatoires intestinales
Les Les probiotiquesprobiotiques
……