L'hypertrophie du cæcum consécutive à la prise d'OFS est en fait proportionnelle à l'intensité des fermentations et au pool d'acides carboxyliques à courte chaîne présent dans le contenu digestif (Younes et coll., 1995). Les acides carboxyliques à courte chaîne (le butyrate étant le plus efficace) semblent être les médiateurs des effets trophiques des glucides non digestibles (Roberfroid et coll., 1993).

Des effets systémiques sont également consécutifs à la prise d'OFS dans une nourriture standard (Kok et coll., 1998). En période post-prandiale, les triglycérides sont véhiculés par les chylomicrons (qui véhiculent les triglycérides alimentaires ou exogènes) et les VLDL (qui transportent les triglycérides endogènes d'origine hépatique). Des expériences antérieures effectuées au laboratoire ont permis de montrer la diminution significative des taux sériques de triglycérides dès la deuxième semaine de traitement à l'oligofructose; cet effet persiste jusqu'à 16 semaines. La fraction VLDL à ce moment est réduite de moitié (Fiordaliso et coll., 1995).

In vivo, la disponibilité des acides gras dans le foie est contrôlée d'une part par l'apport en acides gras libres circulants venant de la lipolyse adipocytaire et, d'autre part, par l'équilibre entre la synthèse de novo des acides gras et de leur catabolisme hépatique. Il a été montré que l'OFS diminuait la lipogenèse hépatique via la modulation de l'activité des enzymes clés (en particulier la FAS et l'enzyme malique, deux enzymes dont l'activité n'est contrôlée que par des changements de la concentration en protéines) (Volpe & Vagelos, 1974). De plus, la régulation de la quantité de ces enzymes étant le plus souvent pré-traductionnelle, si l'activité de l'enzyme est modifiée, le taux de l'ARN_m codant cette enzyme doit l'être aussi.

Tout comme de nombreux glucides non digestibles (gomme guar, amidon résistant, …), l'ingestion de 10% d'oligofructose chez des rats adultes normaux réduits de façon significative la glycémie post-prandiale dans le sérum de la veine porte et le sérum périphérique (Morand et coll., 1994). Cet effet pourrait être la conséquence soit d'un ralentissement de la vidange gastrique, soit d'une modification de la digestion des disaccharides (réduction des activités intestinales de la maltase, de la sucrase et de l' a -amylase). L'amélioration de la tolérance au glucose par les glucides non digestibles est souvent évoquée pour justifier leur utilisation potentielle dans l'alimentation des diabétiques.

Le poids du cæcum plein mesuré lors du sacrifice montre une nette augmentation de volume pour les rats du groupe " OFS " par rapport aux autres rats et ceci reflète bien une plus forte fermentation lors de la prise d'OFS. Cette augmentation ( x 3 ) est plus importante encore que celle préalablement observée dans une nourriture standard (Roberfroid et Delzenne, 1998).

Nous avons aussi étudié l'influence de l'administration d'OFS dans un régime semi-synthétique sur l'homéostasie lipidique chez des rats traités durant trois semaines.

L'effet hypotriglycéridémiant de l'OFS est présent mais est non significatif après 3 semaines de traitement; de même, aucune modification de la concentration en phospholipides et en glucose sériques ne sont observés alors que, lorsque l'OFS est ajouté dans une nourriture standard, ces deux effets apparaissent (Kok et coll., 1996). Ceci suggère bien que les effets physiologiques de l'OFS sont tributaires du "véhicule" alimentaire.

Afin d'apprécier la capacité lipogénique du foie dans notre protocole, nous avons mesuré, dans le foie des rats, l'activité des enzymes lipogéniques (synthase des acides gras: FAS) mais aussi celle des enzymes clés fournissant le NADPH (enzyme malique) ou agissant en amont de la production d'acétyl-CoA (ATP-citrate lyase).

Les résultats obtenus lors des mesures de l’activité de la FAS dans les groupes " contrôle " et " OFS " confirment l’effet que procure l’absorption d’un nutriment non digestible tel que l’OFS sur l’activité d’une enzyme clé de la lipogenèse: ceci est également corroboré par la diminution de l’ARN_m de la FAS lors d’une régime enrichi en oligofructose, mise en évidence au laboratoire par application d'une technique de RT-PCR (résultats non obtenus dans le travail expérimental effectué).

La concentration d' ARN_m est fonction des vitesses de dégradation et de synthèse de la protéine. Dans le cas de la FAS, la régulation se situe au niveau pré-traductionnel: les concentrations de la protéine et de l'ARN_m qui la code évoluent toujours de manière coordonnée (Hillgartner et coll., 1995) et sont dépendantes de la concentration en glucose. Cette diminution d'activité serait due à une moindre quantité d'enzyme et pourrait donc s'expliquer par la réduction du taux d'ARN_m correspondant (Brichard et coll., 1994).

Les expériences effectuées pour doser l’activité enzymatique de l’ATP-citrate lyase et l’enzyme malique semblent prouver que l’effet de l'OFS se généralise à toutes les enzymes lipogéniques (tout en demeurant plus marqué pour la synthase des acides gras).

Enfin, nous pouvons conclure que, lors de l'administration d'OFS dans un régime semi-synthétique malgré la diminution de l'activité des enzymes lipogéniques hépatiques n'influence pas les paramètres sériques tels que les triglycérides, phospholipides ou glucose, modifications qui apparaissaient lorsque l'oligofructose était ajouté dans un régime standard.

Cependant, l'augmentation du poids du cæcum atteste d'une fermentation plus importante que celle obtenu lors de l'ajout d'OFS dans une nourriture standard.

Les effets physiologiques de l'OFS dépendent donc bien du "véhicule alimentaire" comme suggéré par des expériences préliminaires au laboratoire. Ici, les effets importants dans le cadre de la question posée persistent (fermentation, activité enzymatique de la FAS et contenu sérique en Mg⁺⁺).

Nous avons donc choisi cette alimentation semi-synthétique comme véhicule de base pour l'expérience suivante.

a/ L'effet de la déficience en magnésium.

La chute de magnésium sérique observée chez les rats ayant reçu une nourriture déficiente en magnésium est nettement moins importante que prévue par l'équipe de Tongyai et coll. (1989) (baisse de plus de 5 fois vs baisse de 1.5 fois par rapport au groupe contrôle). Cependant quelques différences sont à mettre en avant entre les deux protocoles: le poids initial des rats (60g vs 195g), la quantité de glucides (705g vs 650g), de lipides (200g vs 250g) et de magnésium (960mg vs 320mg) présente par kg de régime ainsi que la prise de sang au moment du sacrifice (aorte vs veine cave).

Plusieurs études rapportent le rôle important du magnésium dans la régulation de la lipémie, tant chez l'homme que chez le rat. La supplémentation en magnésium diminue la concentration sérique en triglycérides, VLDL et apolipoprotéines B chez des patients atteints de maladies cardio-vasculaires (Rasmussen et coll., 1989).

La déficience en magnésium induit une hyperlipémie et affecte la distribution des lipoprotéines plasmatiques (Nassir et coll., 1995). Une augmentation des triglycérides sériques mais non hépatiques est présente. Le mécanisme de l'hyperlipémie n'est pas clairement établi. Deux hypothèses peuvent être présentées pour l'expliquer: une augmentation de la capacité de sécrétion des VLDL par le foie, liée à une augmentation de la synthèse des acides gras et de l'apolipoprotéine B (Gibbons & Wiggins, 1996) ou une diminution du catabolisme des lipoprotéines riches en triglycérides (Nassir et coll., 1995).

Nos observations rejoignent les faits observés par Nassir et coll. (1995), à savoir une augmentation de la lipogenèse hépatique mesurée in vitro par l'incorporation de ³H₂O dans les acides gras chez des rats ayant reçu une nourriture déficiente en magnésium.

La mesure des activités enzymatiques nous donne des résultats surprenants: la déficience en magnésium entraîne une nette stimulation de l'activité de la FAS. Les expériences effectuées pour doser l’activité enzymatique de l’ATP-citrate lyase et l’enzyme malique semblent prouver que l’effet du magnésium ne se généralise pas à toutes les enzymes lipogéniques mais reste plutôt spécifique à la synthase des acides gras. Le mécanisme n’en est pas encore compris à ce stade de nos expérimentations.

Le rapport entre la concentration de l'ARN_m codant la FAS et la concentration de l'ARN_m pour la b -actine a été quantifié par RT-PCR couplée à la fluorimétrie dans les différents groupes expérimentaux. On peut observer qu'il n'y a pas de variation significative du taux d'ARNm codant pour la FAS malgré les nettes variations de l'activité enzymatique observées suite à la déficience en magnésium dans un régime semi-synthétique (1.6 ± 0.1) ou dans un régime enrichi en OFS (1.3 ± 0.1) par rapport à la situation contrôle (1.8 ± 0.2). Sachant que, d'après la littérature, l'activité de la FAS varie parallèlement à la teneur en ARN_m, les résultats de l’ARNm de la FAS pour le groupe déficient en magnésium vont ici dans le sens opposé de celui apporté par les résultats pour l’activité de la FAS.

Serions-nous, pour la première fois, en présence d’un régulateur de l’activité de la FAS qui n’agirait pas au niveau transcriptionnel ?

Des modifications au niveau traductionnel pourraient être un autre mécanisme proposé. Des études ont en effet démontré qu'une déficience en magnésium diminue significativement la synthèse des protéines hépatiques totales sans provoquer de changement structurel ou fonctionnel au niveau de ribosomes. Les modifications de la capacité synthétique résident dans les fractions hépatiques cytosoliques (comprennent l'ARN_t, les enzymes activant les amino-acides, les peptides d'initiation et d'élongation, les facteurs de terminaison) (Schwartz et coll., 1970).

Nous pourrions également envisager des modifications de l'activité, indépendantes d'une variation du contenu en protéines et c'est pourquoi nous avons testé l'influence des ions magnésium sur l'activité de la FAS in vitro (partie 2 (b) des résultats).

Pour vérifier si le magnésium agissait comme régulateur direct de l'activité enzymatique de la FAS, nous avons fait cette série d'expérience en ajoutant différents sels de magnésium.

Les concentrations cytosoliques en magnésium obtenues sont semblables aux données de la littérature (à savoir: 0.37 mM, Corkey et coll., 1986).

Cependant, les résultats des expériences effectuées avec ajout croissant de sels de magnésium ne nous confortent pas dans notre idée première du rôle du Mg⁺⁺, à savoir que ce dernier agirait comme un inhibiteur de l’activité de la synthase des acides gras. Au contraire, il semble que l'ajout de magnésium permettrait une très légère augmentation de l'activité de la FAS, non significative. Nous devons donc trouver une autre explication à ce fait surprenant et il est maintenant clairement établi que le magnésium n’agit pas de façon directe sur la modulation de l’activité de la FAS.

L'effet de la déficience en magnésium sur la lipogenèse ne semble donc pas dû à des changements de transcription du gène codant pour la FAS et ne semble pas lié à l'ion magnésium lui-même. Il se pourrait que l'inflammation successive à la déficience en magnésium et la cascade des cytokines (interleukines et TNFa ) qui s'en suit puisse expliquer, comme suggéré par Weglicki et coll. (1993), la stimulation de l'activité des enzymes lipogéniques. Cependant, nos essais de mesure de CRP ne montrent aucune différence entre les groupes. De plus, l'installation de l'effet est trop rapide pour que ce mécanisme soit envisagé dans ce cas présent.

L'ajout d'oligofructose dans la nourriture semi-synthétique déficiente en magnésium protège les animaux de l'augmentation de l'activité de la FAS et de la chute du magnésium sérique.

Le contenu sérique en magnésium est expliqué parce que l'oligofructose diminue l'excrétion fécale de cet ion (Delzenne et coll., 1995).

Le dosage du magnésium cytosolique montre bien que l’oligofructose entraîne une absorption plus importante du Mg⁺⁺ par rapport au groupe contrôle. Il est tout à fait logique de constater que le contenu en magnésium soit plus faible pour le groupe " CT Mg - ". Il est cependant plus étonnant de remarquer que le groupe " OFS Mg - " a un contenu du même ordre que celui observé pour le groupe " OFS ", tous deux étant supérieurs aux valeurs du groupe contrôle. Il semble donc que l’OFS, en facilitant l’absorption intestinale du Mg⁺⁺, le rende plus présent au niveau du pool cytosolique.

Cette dernière observation est très intéressante à retenir puisque du point de vue médical, une hypomagnésémie se répercute sur de nombreuses fonctions internes (neuromusculaire, cardiaque, rénale, immunitaire, hépatique, etc…). L’ingestion d’oligofructose permettrait peut-être de contrecarrer les effets néfastes dus à une carence en magnésium. Une absorption amplifiée de Mg⁺⁺ pourrait être observée en cas d’apport externe insuffisant en magnésium (manque qui est rencontré très fréquemment dans notre alimentation actuelle) par simple addition d’oligofructose dans des aliments de base d’usage très commun.

 

Il est cependant délicat d'expliquer comment l'OFS empêche la stimulation d'activité de la FAS lors d'une déficience en magnésium puisque le mécanisme par lequel la déficience en magnésium induit la FAS n'est lui-même pas encore cerné.

Ce type de relation de protection par l'OFS a déjà été observé pour le cuivre. Une déficience en cuivre durant 6 semaines entraîne une augmentation de l'activité, de l'ARN_m et de la transcription du gène codant pour la FAS (Wilson et coll., 1997). Cette déficience provoque des lésions cardiovasculaires ainsi qu'une atrophie du pancréas exocrine. Cependant, le couplage d'OFS à raison de 22% à une déficience incomplète de cuivre permet de prévenir ces différentes pathologies (Taper et coll., 1995).