La nutrigénomique

Dans ce dossier, découverte de la nutrigénomique, ou génomique de la nutrition ; discipline émergente et fascinante.

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La nutrigénomique : nouvelle promesse

La nutrigénomique est une branche s’intéressant aussi bien au rôle que jouent nos gènes dans le développement de maladies liées à l’alimentation ; qu’aux potentiels impacts de la variabilité génétique d’un individu dans le développement de ces maladies. La nutrigénomique s’intéresse également aux composés bioactifs de l’alimentation d’un individu, ainsi que l’influence qu’ils ont sur le développement physiologique. C’est une science travaillant sur deux axes :

  • Le premier axe s’intéresse au rôle que les gènes jouent sur le développement de maladies liées à l’alimentation et aux différents processus biochimiques qui se mettent en place au travers du décodage génétique. Cet axe s’intéresse également aux signalements liés à la nutrition, permettant la communication avec nos cellules, et les gènes ce ces cellules contiennent…mais également la capacité que possèdent les différents composés biochimiques actifs dans notre alimentation, qui influent tous ces processus.
  • Le deuxième axe de la nutrigénomique englobe un ensemble de processus de développement et fabrication d’aliment contenant des composés bioactifs ; qui à leur tour influenceront le développement physiologique dicté par les gènes d’un individu.

La nutrigénomique propose une approche innovante, au travers d’une nouvelle manière de considérer son alimentation. La nourriture influence de manière négative et positive les risques de développer des maladies, mais elle joue également un rôle de signalement aux systèmes sensoriels cellulaires. Ce qui signifie que l’expression et le fonctionnement des protéines sont donc influencés par la nourriture…tout comme la production de métabolites donc.

La nutrigénomique utilise les outils employés par la recherche génétique ; et au travers de cette science émergente, il nous est donc possible de mieux comprendre et mieux maîtriser la manière dont notre alimentation nous influence. La nutrigénomique est en ce sens, une nouvelle promesse : celle d’une diète personnalisée,  propre à chacun, et permettant l’augmentation de l’espérance de vie, tout en garantissant une santé optimale.

L’impact de la nutrigénomique

La nutrigénomique est selon moi, en passe de révolutionner non seulement l’industrie alimentaire , mais également la recherche nutritionnelle, ainsi que les différentes thérapies nutritionnelles. La recherche en nutrigénomique se fait à deux niveaux : 

Un premier niveau « moléculaire » ; et un deuxième niveau « biologique ». Alors que les études moléculaires se focalisent sur les différentes interactions entre l’alimentation et les gènes ; les études sur la biologie s’intéressent à une échelle plus grande : à savoir la réponse et la réaction de l’ensemble de l’organisme face à l’alimentation d’un individu.

Voyons plus en détail autour de quoi s’articulent ces deux niveaux :

  1. Au niveau moléculaire, la nutrigénomique adresse la manière dont les composés bioactifs de l’alimentation affectent le métabolisme d’un individu : c’est ce qu’on nomme la métabolomique. Au travers de la métabolomique, la nutrigénomique espère développer un ensemble de thérapies nutritionnelles permettant de compenser des gènes défectueux, eux-mêmes étant la source de dysfonctionnements physiologiques. De plus, l’approche moléculaire de la nutrigénomique travaille à déterminer la “signature” nutritionnelle des différents tissus au travers de leurs réactions face aux aliments, et cette signature fait office de “carte d’identité” pour un tissu. Toujours à ce niveau, la protéomique s’intéresse à la manière dont la variabilité génétique exprime les protéines, en rapport avec les maladies liées à l’alimentation.
  2. Au niveau biologique, la nutrigénomique adresse le rôle des composés bioactifs dans l’alimentation, et la manière dont les différentes sondes de l’organisme permettent la surveillance et la régulation d’un environnement nutritionnel. Ce niveau de la recherche nutrigénomique s’intéresse également à l’identification des gènes responsables du développement des maladies liées à l’alimentation ; permettant donc de mieux comprendre comment adapter une diète permet de réduire les risques de maladies.

Et c’est parce que la nutrigénomique s’articule autour de ces deux axes qu’elle est en passe de révolutionner les sciences de la nutrition mais également ses dérivés, comme les thérapies nutritionnelles. Habituellement, les recommandations en nutrition se basent sur une population globale ; la nutrigénomique permettra le développement de recommandations et de conseils adaptés à l’individu ; personnalisés et fonctionnels ; prenant en compte le fonctionnement génétique d’un individu.

DNA

Cela permettra donc le développement de de thérapies nutritionnelles efficaces; et les sciences nutritionnelles, en accord avec les développements de la nutrigénomique permettront non seulement de guérir mais surtout de prévenir ; réduisant grandement les risques de maladies :

Lles susceptibilités génétiques seront détectées et prises en compte, et le potentiel impact sur la santé d’un individu sera donc grandement réduit.  Au travers de l’étude des différents processus métaboliques, de la traduction des signaux mais également de l’expression des gènes, les méthodes qui seront proposées permettront la mise en place de stratégies efficaces pour la gestion de la maladie ainsi que sa prévention en amon.

Grâce à cette même approche, on peut s’attendre à voir l’industrie alimentaire bouleversée de manière dramatique. Certains composés alimentaires seront identifiés comme bénéfiques pour la santé, pour la traduction de signaux, mais également pour l’expression des gènes ou l’expression des protéines. Cette identification permettra également la mise en place de stratégies en fonction des populations ; plus ou moins affectées par certaines maladies. L’industrie alimentaire pourra donc développer des aliments spécifiques ; en accord avec une cible moléculaire spécifique ; permettant par exemple de favoriser le développement de certains gènes ou bien de corriger l’impact d’autre gènes défectueux.

On se retrouvera donc avec une alimentation personnalisée, au fur et à mesure du développement des différents domaines de la nutrigénomique. Avec cette science au coeur de l’alimentation, une nutrition adaptée et optimale verra le jour ; prenant en compte le patrimoine génétique d’un individu. La génomique, dans sa globalité, est une science travaillant à mieux comprendre de quelle manière les gènes créent les disparités entres populations ; et la nutrigénomique complète cette approche en étudiant la manière dont l’alimentation influe sur physiologie d’un individu ; et proposera donc une manière de diminuer ces maladies. Les personnes ne seront plus considérées par race ; climat ou géographie : mais plutôt par sous-population en fonction du patrimoine génétique ; et ce en fonction de la manière dont ils réagissent face à une alimentation donnée.

Nutrigénomique : objectifs

La nutrigénomique a pour objectifs : 

  • La compréhension et l’identification des génotypes favorisant le développement de maladies liées à l’alimentation.
  • La mesure ainsi que la quantification de ces impacts.
  • L’identification des gènes associés avec chaque type de diète.
  • La mesure des différentes altérations génétiques, ainsi que la conséquence sur les protéines que ces gènes encodent.
  • L’identification de tous les composés bioactifs d’un aliment et le rôle que chacun joue dans le développement de la maladie.

C’est parce que la nutrigénomique tente d’aborder tous ces aspects ; et parce que c’est une science émergente, qu’elle possède des limites.

Nutrigénomique : limites

Parce que la nutrigénomique est une science encore jeune ; il reste un important travail de recherche à effectuer avant de considérer l’implémentation des stratégies en accord avec l’objectif fixé.

Bien qu’elle tente de réduire la maladie par de la prévention, ou encore corriger l’impact de gènes défectueux, la nutrigénomique nécessite un important travail ; notamment sur la compréhension du rôle de la nourriture sur l’organisme. 

Si l’on reprends les objectifs évoqués plus haut, on attends donc de la nutrigénomique quelle soit capable de :

  • Identifier tous les composés bioactifs et la manière dont ils servent de signaux.
  • Elucider les mécanismes que ces signaux déclenchent, sur l’expression des gènes et sur l’expression des protéine ;  ainsi que la production des métabolites.
  • Quantifier l’impact de ces signaux sur l’expression des gènes et des protéines ; mais également l’impact sur les différentes cellules, tissus et organes.
  • Mettre en place un ensemble de bio-marqueurs permettant d’identifier l’ensemble des dysfonctionnements métaboliques en rapport avec l’alimentation.

C’est uniquement quand tous ces points seront maîtrisés qu’il sera possible d’implémenter un ensemble de stratégies pour les interventions thérapeutiques ; ayant pour but la prévention, la correction et le rétablissement d’un équilibre. C’est cet équilibre qui permettra à un individu de conserver ou retrouver une bonne santé.

DNA-markers

Nutrigénomique : outils et méthodes

La nutrigénomique emploie les mêmes outils que ceux utilisés pour le projet génome humain, et ceux de la pharmacogénomique (la pharmacogénomique est une branche qui étudie l’effet des médicaments sur le génome humain). Parmi les techniques employées, en plus des techniques chimiques et biochimiques propres à la pharmacogénomique, citons :

  • Les techniques de recombinaison génétique
  • Les réactions en chaîne par polymérase
  • L’analyse de polymorphisme d’un seul nucléotide (SNP)
  • Le profilage d’ADN dans des systèmes in vitro ainsi que sur des organismes transgéniques

Alors que la pharmacogénomique, au travers de ces outils et techniques, s’intéresse aux interactions de manière individuelle entre un médicament et un individu ; la nutrigénomique s’intéresse à la réponse d’un individu au sein de son environnement nutritionnel. Les techniques employés, comme les réactions en chaîne par polymérase, le clonage ou encore le séquençage d’ADN, permettent pour la nutrigénomique de créer de nouvelles combinaisons de molécules d’ADN, afin d’identifier les différents précurseurs aux nucléotides.

Chacune des techniques employées présente un intérêt particulier ; citons :

  • L’utilisation de techniques in vitro afin permet d’étudier l’impact de composés bioactifs d’un aliment sur l’expression des gènes.
  • Les études sur les rongeurs permettent également de stimuler des modèles proche de l’humain et d’étudier un ensemble de fonctionnements génétiques.
  • La technique de l’analyse de polymorphisme d’un seul nucléotide (SNP) est une technique particulièrement utile, les marqueurs permettant de prédire les maladies ou la capacité métabolique d’un organisme.

Par le biais de changements uniques sur la structure des nucléotides de l’ADN (qu’ils soient ciblés ou isolés) ; il est possible de développer de nouvelles formes. L’on pense que ce sont ces nouvelles formes qui pourraient prédisposer les individus à certaines maladies ou bien altérer leurs capacité à métaboliser certaines substances particulières ; comme les médicaments, certains aliments, ou bien encore certaines toxines environnementales.

Bien que la majorité du code génétique soit commune à l’ensemble des individus, les différences restantes constituent la variabilité phénotypique.

Nutrigénomique et thérapies nutritionnelles

Comme expliqué, la nutrigénomique travaille à identifier les éléments clés d’un composé bioactif, comme précurseur ou responsable de certaines maladies. La mise en place de thérapies nutritionnelles dans ce cadre permet donc de grandement prévenir ou éliminer ces mêmes maladies. Parmi les maladies ciblées, citons : 

  • Les maladies coronariennes
  • L’hypertension
  • Les diabètes de type 2
  • Les cancers
  • Les maladies inflamatoires
  • L’ostéoporose
  • L’obésité

moleculesLe point commun : ces maladies résultent de l’interaction de plusieurs gènes entres eux ainsi que la présence de multi-facteurs environnementaux. De plus, il n’a pas encore été détecté de manière précise l’impact de ces différents facteurs, et c’est la raison pour laquelle la mise en place d’interventions efficaces reste quelque chose de difficile.

Par exemple, les individus répondront différemment face à une thérapie nutritionnelle visant à guérir le patient d’une maladie coronarienne : pour un individu, le profil athérogénique s’améliorera ; pour un autre, il ne changera pas, et ce pour une même intervention thérapeutique.

Bien pire ! Il peut parfois se dégrader, rendant l’intervention dangereuse pour le patient (dans le cadre d’une diète faible en lipides, en acides gras saturés et cholestérol). 

Pour d’autres individus encore, l’apport en lipides n’aura aucune répercussion sur la santé cardiaque. On se retrouve alors avec une incompréhension, voire une impuissance, à appliquer une stratégie qui sera efficace pour une population donnée : la réponse étant individuelle, et déterminée par le génotype.

La nutrigénomique va donc continuer à expérimenter et tenter de mieux comprendre quels sont les gènes impliqués dans les maladies coronariennes, ainsi que la réponse de ces gènes face à des stratégies nutritionnelles. En plus de pouvoir améliorer les résultats cliniques, les résultats de ces recherches pourront également servir à identifier en amont les individus pouvant potentiellement développer ces maladies, et donc de proposer différentes stratégies, avant même que la maladie ne se développe.

Fascinant.

Nutrigénomique et marché alimentaire

Au travers de la nutrigénomique, se mettra donc en place un marché alimentaire comprenant des aliments modifiés, intégrant les composés bioactifs identifiés, et bénéfiques sur la santé d’un individu. Ces aliments, distribués en fonction des populations au génotype réagissant de manière similaire face aux aliments, permettront de guérir ou bien prévenir un ensemble de maladies.

Et cela permettra entres autres, de proposer des aliments pour les adolescents, les femmes ayant atteint la ménopause ; ou encore les personnes souffrant de diabète. 

A ce jour, il existe déjà certains composés qui ont été identifiés, bioactifs et bénéfiques ; mais cela reste encore un portion mineure. Citons par exemple :

  • L’acide conjugué linoléique
  • Le psyllium
  • Les stérols
  • Le sulforaphane
  • L’acide docosahexaénoïque et eicosapentaénoïque
  • La génistéine
  • La lutéine
  • Le lycopène
  • Les fructo-oligosaccharides
  • Les lignanes
  • La saponine
  • Les terpènes
  • Les tocophérols et tocotriénols

La recherche avance afin de mieux déterminer comment ces composés agissent, et comment il est possible de les intégrer au sein de thérapies nutritionnelles efficaces.

Conclusion

La nutrigénomique est une science émergente, fascinante mais surtout prometteuse. Elle repousse les limites des modèles actuels, limités et n’intégrant pas encore totalement les différences entre individus. Aidés par les outils de la recherche génétique ; elle permettra le développement d’une nouvelle approche, personnalisée et complète. Les thérapies seront plus efficaces, mais surtout plus proactives ; et être capable d’anticiper et détecter les maladies avant qu’elles ne se manifestent présentera d’énormes répercussions à beaucoup de niveaux.

Au travers de nouveaux aliments, bénéfiques pour la santé, les individus seront en meilleurs santé et plus forts. C’est une science qui présente un énorme potentiel, et qui sera le nouveau visage d’une alimentation intelligente, personnalisée et pensée pour la bonne santé de l’individu.

Aussi je termine sur une citation de William Gibson :

 The future is already here – it’s just not evenly distributed

Ressources

  1. The retinoid X receptor and its ligands: versatile regulators of metabolic function, cell differentiation and cell death.
  2. Retinoid receptors and their coregulators.
  3. Diet, individual responsiveness and cancer prevention.
  4. Genetic variation and dietary response: Nutrigenetics/nutrigenomics
  5. Nutritional Genomics – University of California, Davis
  6. Nutrigenomics: goals and strategies.
  7. Genetic variation and the lipid response to dietary intervention: a systematic review
  8. Nutrigenomics and nutrigenetics: the emerging faces of nutrition.
  9. Functional genomics and proteomics applied to the study of nutritional metabolism.
  10. Genetics: The Nutrition Connection
  11. Peroxisome proliferators and peroxisome proliferator activated receptors (PPARs) as regulators of lipid metabolism.
  12. High-dose vitamin therapy stimulates variant enzymes with decreased coenzyme binding affinity (increased K(m)): relevance to genetic disease and polymorphisms

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