L’Influence du Système d’Administration de la Matrice Alimentaire sur la Biodisponibilité de la Vitamine D3 (DFORT)

CONTEXTE Le projet actuel fait partie du programme d’étude de la vitamine D fortification avec biodisponibilité améliorée (acronyme: DFORT) qui est un projet interdisciplinaire comprenant des groupes de recherche du Danemark, d’Espagne et des Pays-Bas soutenus par la Fondation danoise pour l’Innovation. L’objectif global de DFORT est de développer des stratégies plus efficaces pour la fortification de la vitamine D en étudiant l’influence de la matrice d’administration sur la biodisponibilité de la vitamine D. DFORT est organisé en quatre lots de travaux scientifiques (WP).

Les deux premières WP visaient à étudier si la formation complexe (nano-encapsulation) de vitamine D avec différentes protéines pouvait améliorer la stabilité de la vitamine D (WP 1 dirigé par le prof. Daniel Otzen, AU-iNANO) et l’effet de la formation complexe dans les systèmes alimentaires réels, y compris des études sur la stabilité pendant le stockage, l’exposition à la lumière et à la chaleur (WP 2 dirigé par le professeur agrégé Trine Kastrup Dalsgaard, AU-FOOD). Les WP 1 + 2 ont montré que la vitamine D peut être stabilisée par une formation complexe de protéines de lactosérum et que l’encapsulation peut provoquer une dégradation oxydative moindre, améliorant ainsi la stabilité de la vitamine D dans différents systèmes alimentaires.

Dans l’étude actuelle (WP 3 dirigé par le prof. Lars Rejnmark, AU-Health), la biodisponibilité de la vitamine D dans différentes matrices alimentaires (y compris la formation de complexes avec des protéines de lactosérum) sera étudiée chez l’homme. Des échantillons biologiques seront collectés dans le WP 3 permettant des études métabolomiques sur les associations possibles entre la supplémentation en vitamine D à travers différentes matrices alimentaires et le phénotype métabolique (WP 4 dirigé par le professeur Hanne C. Bertram, AU-FOOD).

Bien que la majeure partie de la vitamine D corporelle totale soit synthétisée dans la peau après exposition à la lumière UV (longueur d’onde de 290 à 315 nm), la plupart des individus ont besoin d’au moins une partie de la vitamine D alimentaire pour maintenir un statut de vitamine D en abondance. Cela est particulièrement vrai en hiver. Avec une latitude de 56 ° N au Danemark, il n’y a pas de synthèse endogène de vitamine D dans les mois allant d’octobre à avril, ce qui signifie que les habitants doivent compter sur des sources alimentaires pour maintenir un statut de vitamine D en abondance. Le cholécalciférol (vitamine D3) est la principale source alimentaire de vitamine D, mais il n’est présent que dans un nombre limité d’aliments (tels que les poissons gras), ce qui rend difficile l’apport recommandé de 10 µg de J3 par jour.

L’état de la vitamine D peut être amélioré en réponse à un apport accru en vitamine D en termes de supplémentation en comprimés ou d’enrichissement alimentaire. De nombreuses études ont montré une augmentation des niveaux de 25-hydroxy-vitamine D (25OHD) en réponse à un apport accru en vitamine D. On suppose généralement que les concentrations moyennes de 25OHD augmentent de 0.7 nmol / L en réponse à un apport accru à long terme de 1 µg de vitamine D par jour, bien que l’augmentation relative par microgramme supplémenté puisse être plus élevée si les niveaux de base sont faibles. Malgré cette relation dose-réponse bien connue dans des groupes de personnes, plusieurs études ont documenté que le changement des taux sériques de 25OHD en réponse à la supplémentation en vitamine D varie considérablement.

Plusieurs raisons peuvent expliquer la variation interindividuelle de la réponse à la supplémentation en vitamine D. En termes bruts, la variation peut être due à des inexactitudes posologiques (incohérences entre les valeurs revendiquées et les valeurs réelles de vitamine D) et à une variation de la biodisponibilité de la vitamine D.

Les incohérences entre les valeurs revendiquées et mesurées de la teneur en vitamine D dans les comprimés de vitamine D et les produits enrichis en aliments peuvent être dues à des incohérences dans la dose utilisée pour l’enrichissement ou à l’instabilité de la vitamine en soi. Des résultats divergents ont été rapportés sur la stabilité de la vitamine D dans différentes matrices alimentaires et lorsqu’elle est exposée à différents risques physiochimiques. Certains chercheurs ont signalé que la vitamine D était instable, tandis que d’autres l’ont trouvée remarquable lorsqu’elle était exposée à l’oxydation, à la lumière, aux acides et aux alcalis.

Seules quelques études ont cherché les facteurs responsables de la variation interindividuelle des taux de 25OHD en réponse à la supplémentation en vitamine D. Ces études ont suggéré que la composition corporelle (y compris la teneur en masse grasse), les variantes génétiques de la protéine de liaison à la vitamine D (VDBP) et le rapport sérique de 24,25-dihydroxyvitamine D (24,25 (OH) 2D) à 25OHD peuvent contribuer à la variation des taux sériques de 25OHD. Cependant, dans une étude récente, seulement 47% des variations de la réponse à la supplémentation en vitamine D pourraient être expliquées en tenant compte des facteurs d’importance connue pour les changements des niveaux de 25OHD.

En plus des indices mentionnés ci-dessus, des facteurs importants pour l’absorption intestinale de la vitamine D ainsi que la matrice alimentaire par laquelle la supplémentation en vitamine D est fournie peuvent contribuer à des variations interindividuelles des réponses à 25OHD. Cependant, peu d’études sont disponibles sur la biodisponibilité de la vitamine D à partir de différentes matrices alimentaires et l’absorption intestinale de la vitamine D, y compris le devenir intraluminal, et les mécanismes moléculaires facilitant l’absorption ne sont encore que partiellement compris.

Comme la vitamine D est une molécule liposoluble, on a généralement supposé que la vitamine D est absorbée dans l’intestin grêle par simple diffusion passive, la vitamine D étant incorporée dans la micelle et transportée par les chylomicrons via les veines lymphatiques vers le foie. Ceci est conforme aux études montrant un risque accru de faibles taux de 25OHD chez les patients présentant une malabsorption des graisses. En conséquence, il a été suggéré que l’ingestion de vitamine D avec un repas riche en matières grasses peut augmenter la libération de bile, permettant une incorporation accrue de vitamine D dans la micelle du sel biliaire, améliorant ainsi la biodisponibilité de la vitamine D. Cependant, des résultats divergents ont été rapportés, sur la question de savoir si la composition des matrices alimentaires (et sa teneur en matières grasses) par lesquelles la vitamine D est ingérée influence sa biodisponibilité.

Dans un essai contrôlé randomisé par Raimundo et al., la variation moyenne des niveaux de 25OHD deux semaines après le traitement par une seule grande dose orale de 50 000 UI de D3 était plus importante, lorsque le repas contenait au moins 15 g de matières grasses par rapport à un repas sans matières grasses. En revanche, la teneur en matières grasses des matrices alimentaires n’a pas influencé le profil de concentration en temps tel que mesuré par les niveaux de vitamine D2 dans le plasma 2, 4, 8, 12, 48, et 72 h après l’ingestion d’une dose unique de 25 000 UI de D2 ajoutée au lait entier, au lait écrémé ou dissoute dans 0,1 mL d’huile de maïs et appliquée sur du pain grillé. Cependant, ces deux études sont limitées par l’utilisation de doses très élevées (pharmacologiques) de vitamine D, qui peuvent annuler tout effet physiologique de la composition des matrices alimentaires.

L’absence d’effet de la teneur en matières grasses de l’aliment par lequel la vitamine D est ingérée est également corroborée par des études sur l’enrichissement en vitamine D du jus d’orange. La comparaison de la biodisponibilité de la vitamine D ajoutée au jus d’orange ou complétée sous forme de gélules a montré une augmentation similaire des concentrations de 25 OHD en réponse à 11 semaines de supplémentation avec 1000 UI de vitamine D par jour et l’augmentation était significative par rapport au placebo. Le fait que la vitamine D puisse être suffisamment absorbée après un repas sans gras (comme le jus d’orange) peut s’expliquer par des découvertes récentes sur le mécanisme par lequel la vitamine D est absorbée. Il semble que la vitamine D ne soit pas seulement absorbée par simple diffusion passive (par incorporation dans la micelle), car il a été démontré que des transporteurs membranaires du cholestérol, tels que SR-BI, CD36 ou NPC1L1, sont impliqués dans l’absorption. Les différences de niveaux d’expression et l’existence de polymorphismes fonctionnels dans les gènes codant ces protéines peuvent également contribuer à la grande variation interindividuelle des réponses postprandiales à la vitamine D.

Seules très peu d’études sont disponibles sur le profil de concentration plasmatique de la vitamine D après la prise d’une dose orale. Denker et coll. étude du profil pharmacocinétique de la vitamine D3 après administration d’une dose unique de D3 de 2800 ou 5600 UI, montrant que les taux plasmatiques de D3 augmentaient régulièrement après l’ingestion et culminaient à 9 ±2,3 h, les concentrations revenant à des valeurs proches de la valeur de base de 72 h. On ignore si la matrice alimentaire (y compris la formation complexe de vitamine D par encapsulation avec des protéines de lactosérum) affecte la biodisponibilité de la vitamine D telle qu’évaluée par les profils de concentration plasmatique et si cela peut influencer la variabilité interindividuelle en réponse à la supplémentation en vitamine D.

L’importance de l’apport en calcium, et en particulier de l’apport en calcium provenant des produits laitiers et des comprimés (suppléments) a été étudiée dans un certain nombre d’études, montrant des résultats divergents. Une méta-analyse Cochrane a suggéré un effet bénéfique global de l’augmentation de l’apport en calcium des produits laitiers et des suppléments de calcium. Cependant, un essai récent a suggéré une augmentation de la pression artérielle dans les heures suivant la prise de 1000 mg de citrate de calcium par rapport au placebo. Jusqu’à présent, il n’a pas été étudié si la consommation de lait provoque des effets similaires sur les indices de santé cardiovasculaire, y compris la pression artérielle et la raideur artérielle.

OBJECTIFL’objectif global de l’étude est d’étudier l’influence de différentes matrices alimentaires (y compris la formation de complexes avec des protéines de lactosérum) sur la biodisponibilité de la vitamine D, telle qu’évaluée par les profils de concentration maximale (Cmax) et la courbe de concentration en temps de D3 dans le plasma et, par conséquent, si la variation interindividuelle de l’absorption de la vitamine D peut dépendre du système d’administration.

Hypothèse co-primaire (null-):

• La matrice alimentaire par laquelle D3 est délivré n’affecte pas la Cmax de D3 telle que déterminée 10h après l’administration.
• Le profil d’absorption (courbe temps-concentration en Surface Sous la courbe de 0h à 12h) ne diffère pas selon la matrice alimentaire par laquelle le D3 est délivré.

Hypothèses secondaires (nulles)

• Par rapport à la vitamine D fournie sous forme de gouttelettes, l’absorption de D3 n’est pas améliorée par l’administration à travers chacune des matrices alimentaires testées (c’est-à-dire une augmentation de la Cmax).
• Par rapport à la vitamine D ajoutée au jus, l’absorption de D3 n’est pas améliorée par D3 lié au complexe protéique de lactosérum (c’est-à-dire une augmentation de la Cmax).
• Les traitements n’affectent pas les taux plasmatiques d’hormone parathyroïdienne (PTH) et de calcium ionisé.
• La variabilité de la supplémentation en vitamine D en termes de Cmax est plus faible si la vitamine D est liée à des protéines de lactosérum par rapport aux autres méthodes de supplémentation testées.
• La rigidité artérielle telle qu’évaluée par la tonométrie n’est pas affectée par la consommation de lait.

Hypothèses explicatives Afin de permettre des investigations plus poussées sur les indices d’importance pour les réponses à la supplémentation en vitamine D, des données seront collectées sur la composition corporelle, les polymorphismes génétiques, l’état du cholestérol et les habitudes alimentaires habituelles.

MATÉRIAUX ET MÉTHODES

CONCEPTION DE L’ÉTUDE L’étude est réalisée sous la forme d’une étude croisée multiple utilisant un plan carré latin équilibré. Cette conception permet à chaque participant de fonctionner comme son propre contrôle, contrebalançant ainsi le risque d’une influence néfaste sur les résultats de l’ordre du traitement ou d’autres facteurs tels que l’effet des règles, ainsi que les variations interindividuelles attribuables, par exemple, aux variations génétiques, au poids corporel, etc. Par randomisation, chaque participant sera affecté à recevoir les cinq régimes de traitement dans un ordre préétabli avec une période de lavage de 10 à 21 jours entre chacun des bras de traitement.

Les séquences de traitement sont:

Séquence de traitement 1: A B E C D

Séquence de traitement 2: B C A D E

Séquence de traitement 3: C D B E A

Séquence de traitement 4: D E C A B

Séquence de traitement 5: E A D B C

Séquence de traitement 6: D C E B A

Séquence de traitement 7: E D A C B

Séquence de traitement 8: A E B D C

Séquence de traitement 9: B A C E D

Séquence de traitement 10: C B D A E

PROCÉDURES DE MANIPULATION DE LA SUPPLÉMENTATION EN VITAMINE D Le supplément sera acquis commercialement et stocké à la Clinique d’ostéoporose de l’Hôpital universitaire d’Aarhus et tenu à l’écart des autres médicaments et suppléments. Le sous-chercheur est responsable de la manipulation et de la distribution correctes du supplément de vitamine D, ainsi que de s’assurer que le supplément ne sera utilisé que comme décrit dans le protocole et que les participants sont invités à le prendre correctement.

PROCÉDURES DE RANDOMISATION La randomisation se fera à l’aide d’une liste de génération d’ordinateur. Les traitements ne seront pas aveuglés pour l’enquêteur. En termes de comparaison du jus avec ou sans complexes liés aux protéines de lactosérum, une conception en simple aveugle sera appliquée, car les participants ne seront pas informés des traitements qu’ils reçoivent. Chaque séquence de traitement sera attribuée au même nombre de patients – par exemple, 3 participants seront dans la séquence de traitement 1, 3 dans la séquence de traitement 2, etc.

POPULATION Trente participants seront recrutés parmi la population générale par publipostage direct à l’aide d’une liste d’individus sélectionnés au hasard vivant dans la région d’Aarhus générée par les « Services de recherche » du Statens Serum Institut. L’étude sera réalisée en hiver (novembre-avril).

RETRAIT ET ABANDON Tout participant peut à tout moment abandonner l’étude sans aucune explication et n’aura pas à passer un examen final. L’enquêteur peut retirer un participant si cela semble nécessaire pour sa sécurité. Les abandons et les retraits seront notés et expliqués dans le trésor.

Le retrait aura lieu si l’un des critères suivants est rempli:

• Changement de la supplémentation en vitamine D
• Calcium ionisé ≥1.40 mmol / L
• Une maladie ou un nouveau médicament qui influencera l’étude
• Des effets / symptômes indésirables graves qui devraient être causés par une supplémentation en vitamine D Les maladies survenant dans les 7 jours suivant le traitement peuvent être une cause possible de participation à l’étude. Le sous-investigateur peut dans ce laps de temps être contacté afin de déterminer s’il s’agit d’une cause de la supplémentation en vitamine D. Dans le cas où c’est le cas, les symptômes ou la maladie seront suivis jusqu’à ce qu’ils soient guéris ou soient devenus chroniques.

EXAMENS Les participants seront examinés 5 fois sur une période de 6 à 12 semaines. A chaque visite, les participants arriveront à jeun avant 9h et resteront au service jusqu’à ce que des prélèvements sanguins à 12 heures soient effectués. Par la suite, les participants sont libres de rentrer chez eux et de revenir le lendemain pour les 24 heures de prélèvement sanguin et de livraison des échantillons d’urine ou de passer la nuit à l’hôpital. Pendant les 12 heures au département, les participants recevront une nourriture standardisée.

Informations de santé de base et questionnaires:

Les participants répondront à des questionnaires concernant leur santé générale ainsi que leurs habitudes alimentaires et leur exposition au soleil.

Biochimie:

Des échantillons de sang seront prélevés à différents moments (0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, et 24 heures).

Toutes les mesures seront effectuées lorsque tout le matériel des 30 participants aura été collecté afin d’éviter toute variation dans les résultats. Les échantillons de sang seront stockés dans une biobanque pendant un maximum de 15 ans après la fin de l’étude.

Échantillons d’urine:

L’urine sera collectée en 3 lots le premier jour de chaque dosage, c’est-à-dire de 0 à 4 heures, de 4 à 8 heures et de 8 à 24 heures.

Toutes les mesures seront effectuées lorsque tout le matériel des 30 participants aura été collecté.

Scans osseux:

Absorptiométrie à rayons X à double énergie (DXA) et tomodensitométrie quantitative périphérique Haute Résolution (HRpQCT):

Numérisation DXA avec le scanner de découverte Hologic QDR. La densité minérale osseuse (DMO) sera mesurée dans la colonne lombaire (L1-L4), le col fémoral et l’avant-bras distal. En outre, la composition corporelle totale sera déterminée, y compris la masse grasse et maigre.

Une analyse osseuse HRpQCT du radius distal et du tibia sera réalisée à l’aide d’un scanner Xtreme (SCANCO Medical AG, Suisse). Cela permettra d’évaluer la DMO volumétrique pour l’os cortical et trabéculaire, la structure et la géométrie de l’os (y compris l’épaisseur corticale et trabéculaire, la séparation trabéculaire, etc.) et la force osseuse.

Mesures de pression artérielle et tonométrie:

La pression artérielle et les mesures de rigidité artérielle (tonométrie) sont effectuées deux fois chez chaque participant par rapport aux régimes de traitement « C » et « D ».

Dans les deux cas, les mesures sont effectuées le matin avec le participant à jeun. Une fois les mesures effectuées, le participant recevra l’intervention avec un repas de petit-déjeuner. Après cela, le participant jeûnera jusqu’à ce que la prochaine mesure soit effectuée quatre heures plus tard.

La pression artérielle au bureau (TA) est mesurée en position assise après 5 minutes de repos sur le bras droit à l’aide d’un moniteur de TA automatique numérique. Trois lectures de BP seront effectuées avec 2 minutes de repos entre les deux. La moyenne des deux dernières mesures est enregistrée.

La rigidité artérielle et la vitesse de l’onde de pouls (PWV) seront évaluées par tonométrie à l’aide du système SphygmoCor (Xcel; AtCor Medical, Sydney, NSW, Australie). Pour les mesures de PWV carotide-fémorale, un brassard fémoral gonflé placé sur la cuisse droite combiné à une tonométrie d’applanation carotidienne sera utilisé. Les mesures sont effectuées dans une pièce calme. Le participant se reposera pendant 10 minutes en décubitus dorsal avant le début du test. La BP brachiale est mesurée sur le bras droit et deux lectures de BP consécutives sont effectuées. Si les lectures de BP ne diffèrent pas de > 5 mmHg, la dernière est enregistrée. Si les lectures de BP diffèrent de > 5 mmHg, quatre lectures de BP sont obtenues. La moyenne des deux dernières mesures est enregistrée. AIx est évalué comme le rapport entre l’amplitude de réflexion de l’onde et la pression d’impulsion centrale. La moyenne de deux mesures est utilisée dans les analyses. La VPI carotide-fémorale est évaluée comme la distance parcourue divisée par le temps de transit en utilisant la distance directe entre la carotide et le brassard mesurée avec un ruban non extensible (infantomètre). Un minimum de deux mesures est effectué. Si les mesures diffèrent < 0,5 m/s, la moyenne des deux mesures est utilisée pour les analyses. Si PWV diffère de > 0,5 m/s, une troisième mesure est obtenue et la valeur médiane est utilisée pour les analyses. Selon les recommandations générales, la moyenne PWV de la distance directe entre la carotide et le brassard est multiple avec 0,8.