Effets métaboliques et endocriniens d'un régime riche en allulose sur 12 semaines
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Cette publication, parue dans le numéro spécial « Diabète, régime alimentaire et états de santé », a été publiée le 10 juin 2024.
Source : MDPI
Auteurs : Kevin B. Cayabyab 1, Marley J. Shin 1, Micah S. Heimuli 1, Iris J. Kim 1, Dominic P. D'Agostino 2 ORCID, Richard J. Johnson 3, Andrew P. Koutnik 4, Nick Bellissimo 5, David M. Diamond 6 ORCID, Nicholas G. Norwitz 7, Juan A. Arroyo 1, Paul R. Reynolds 1, ORCID et Benjamin T. Bikman 1 *
1.) Département de biologie cellulaire et de physiologie, Université Brigham Young, Provo, UT 84602, USA
2.) Département de pharmacologie moléculaire et de physiologie, Université de Floride du Sud, Tampa, FL 33602, USA
3.) Département de médecine, Université du Colorado, Aurora, CO 80045, États-Unis
4.) Institut de recherche sur le diabète Sansum, Santa Barbara, CA 93105, USA
5.) Faculté des sciences de la nutrition, Université métropolitaine de Toronto, Toronto, ON M5S 1A8, Canada
6) Département de psychologie, Université de Floride du Sud, Tampa, FL 33602, USA
7.) Université Harvard, Boston, MA 02115, États-Unis
* Auteur à qui la correspondance doit être adressée.
Résumé
L'augmentation mondiale du diabète de type 2 (DT2) et de l'obésité nécessite des interventions diététiques innovantes.
Cette étude a démontré que l'allulose réduit la glycémie dans un modèle de rat atteint de DT2 induit par un régime obésogène.
Sur 12 semaines, nous avons émis l'hypothèse que la supplémentation en allulose améliorerait le poids corporel, la sensibilité à l'insuline et le contrôle glycémique.
Nos résultats ont montré que l'allulose atténuait les effets néfastes des régimes riches en graisses et en sucres, notamment en réduisant la prise de poids et en améliorant la résistance à l'insuline.
Le groupe allulose a montré une consommation alimentaire plus faible et une augmentation du taux de peptide-1 analogue au glucagon (GLP-1), améliorant ainsi la régulation du glucose et de l'appétit.
De plus, l'allulose a empêché l'accumulation de triglycérides dans le foie et a favorisé le découplage mitochondrial dans le tissu adipeux.
Ces résultats suggèrent que la supplémentation en allulose peut améliorer les marqueurs de santé métabolique, en faisant un ingrédient diététique prometteur dans la gestion de l'obésité et du DT2.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer les avantages à long terme et les mécanismes de l'allulose dans la prévention et le traitement des maladies métaboliques.
Cette étude conforte le potentiel de l'allulose en tant qu'intervention sûre et efficace pour améliorer la santé métabolique dans le contexte d'une surconsommation alimentaire.
Mots-clés : résistance à l'insuline ; diabète ; obésité ; mitochondrie ; allulose
1. Introduction
La prévalence mondiale croissante du diabète de type 2 (DT2) et de l'obésité constitue un défi majeur de santé publique, ce qui rend nécessaire l'exploration de stratégies diététiques innovantes pour atténuer ces maladies.
L'épidémie galopante de diabète de type 2 (DT2) et d'obésité dans le monde exige une recherche incessante d'interventions innovantes et efficaces.
L'allulose (d-psicose) est un sucre rare d'origine naturelle, présent en petites quantités dans certains fruits.
L'allulose offre la douceur du fructose, mais s'en distingue sur le plan métabolique ; c'est un C-3 épimère du fructose qui, contrairement à ce dernier, n'a aucun effet sur le glucose ou l'insuline.
De plus, contrairement au fructose, l'allulose n'est pas un substrat pour la lipogenèse de novo et ne déclenche pas d'effet inhibiteur sur l'oxydation des acides gras [ 1 ].
Dans l'ensemble, ces raisons font de l'allulose un candidat attrayant pour la gestion diététique des troubles métaboliques, tant par le remplacement du fructose alimentaire que par l'apport d'avantages métaboliques supposés [ 1 , 2 , 3 ].
Contrairement aux sucres traditionnels, l'allulose est en grande partie absorbée dans l'intestin grêle et excrétée sans être complètement métabolisée [ 4 ], offrant ainsi une alternative hypocalorique au saccharose et au sirop de maïs à haute teneur en fructose, aux côtés d'autres édulcorants à faible ou zéro calorie [ 5 ].
Des études récentes menées chez l'homme ont mis en évidence les avantages potentiels de l'allulose, notamment un meilleur contrôle glycémique et une réduction de l'obésité, sans les effets métaboliques néfastes associés aux sucres traditionnels [ 1 , 6 , 7 , 8 ].
Cependant, bien qu'il améliore clairement la libération endogène du peptide-1 analogue au glucagon (GLP-1) [ 9 ], largement exploité dans les médicaments amaigrissants [ 10 , 11 ], les mécanismes sous-jacents à ces effets bénéfiques restent encore à élucider complètement.
En outre, bien que les études humaines soient d'une importance capitale, les modèles animaux, en particulier les modèles de rongeurs atteints de diabète de type 2 et d'obésité, offrent une opportunité précieuse d'étudier les réponses physiologiques, métaboliques et moléculaires à l'allulose dans un environnement contrôlé.
Cette étude de 12 semaines a examiné les effets de la supplémentation alimentaire en allulose dans un modèle de rat atteint d'obésité et de diabète de type 2 induits par le régime alimentaire.
Nous avons émis l'hypothèse que la supplémentation en allulose entraînerait des améliorations significatives du poids corporel, de la sensibilité à l'insuline et du contrôle glycémique par rapport aux animaux témoins nourris avec un régime standard sans allulose.
Nous avons également examiné les mécanismes potentiels par lesquels l'allulose exerce ses effets, notamment son influence sur le métabolisme adipocytaire et la production d'adipokines, la gestion des nutriments hépatiques et les marqueurs inflammatoires.
En explorant les effets métaboliques de l'allulose dans un modèle animal bien établi de diabète de type 2 et d'obésité, cette étude contribue à la littérature croissante soutenant l'utilisation de l'allulose comme intervention diététique sûre et efficace applicable dans la gestion de ces pathologies.
Les résultats de la recherche pourraient avoir des implications significatives pour l'élaboration de recommandations diététiques, de pratiques alimentaires et de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant l'étiologie du diabète de type 2 et de l'obésité.
L'objectif de l'étude était de confirmer les résultats précédents concernant l'effet de l'allulose sur l'atténuation de certains effets métaboliques du régime occidental, et de les compléter par la prise en compte des résultats spécifiques à la physiologie du tissu adipeux et à la bioénergétique mitochondriale.
2. Matériels et méthodes
2.1. Animaux
Des rats Wistar mâles et femelles âgés de douze semaines ont été achetés auprès des Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME, USA) et maintenus à 22 ± 1 °C, sous un cycle lumière-obscurité de 12 heures.
Les animaux ont été répartis au hasard en quatre groupes et logés individuellement ( n = 10 ; 5 femelles, 5 mâles) pendant une étude de 12 semaines comme suit : régime de laboratoire standard avec stevia (Stevita Naturals, Kennendale, TX, USA), régime de laboratoire occidental avec stevia, régime de laboratoire standard avec allulose, ou régime de laboratoire occidental avec allulose.
L'allulose (allSWEET® ) a été fournie par Anderson Advanced Ingredients (Irvine, CA, USA).
Les animaux avaient un accès libre à la nourriture et à l'eau.
Le régime occidental était le Research Diets D12266B (New Brunswick, NJ, USA), contenant du saccharose, des graisses saturées (beurre) et des graisses polyinsaturées (huile de maïs).
La stevia et l'allulose étaient administrées dans l'eau potable, et chaque animal avait accès à 30 ml d'eau stérile par jour, contenant soit 0,1 ml de stevia (avec un édulcorant correspondant à l'allulose), soit 3 % d'allulose (pour atteindre une dose d'environ 1,9 g/kg/jour), comme cela avait été fait précédemment [ 12 ].
Au cours du protocole, du sang a été prélevé toutes les quatre semaines à partir de la veine caudale après un jeûne de 8 heures pour une analyse continue des hormones (insuline et GLP-1) et du glucose.
Après le protocole de 12 semaines, les animaux ont été utilisés pour des tests de tolérance, puis sacrifiés à des fins de prélèvement de tissus pour une analyse plus approfondie (voir ci-dessous).
Tous les travaux ont été approuvés par le Comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux de l'Université Brigham Young (IACUC; 23-1222) et ont été menés conformément aux procédures et réglementations décrites dans le Guide des National Institutes of Health pour le soin et l'utilisation des animaux de laboratoire.
2.2. Quantification de l'ATP
La concentration d'ATP ( n = 8 dans chaque groupe) a été mesurée à l'aide du kit ATPlite Luminescence Assay (Perkin Elmer; Waltham, MA, USA). Les tissus ont été homogénéisés dans un tampon de stabilisation de l'ATP (trois volumes de PBS glacé contenant 20 mM de glycine, 50 mM de MgSO4 et 4 mM d'EDTA).
Les homogénats ont ensuite été dilués à 1:5 dans du ddH2O . Un total de 100 μL de tampon de stabilisation de l'ATP et 50 μL de tampon de lyse cellulaire de mammifère ont été ajoutés à une plaque opaque blanche de 96 puits pour les puits utilisés pour les étalons, puis agités pendant 5 minutes à 25 °C à 700 tr/min.
Ensuite, 100 μL des échantillons dilués ont été ajoutés dans des puits ouverts, et 10 μL des étalons ont été ajoutés au tampon de stabilisation de l'ATP mentionné ci-dessus.
La plaque a ensuite été agitée pendant 5 minutes à 25 °C à 700 tr/min. Ensuite, 50 μL de substrat ont été ajoutés à chaque puits (dans l'obscurité) et agités pendant 5 minutes à 25 °C à 700 tr/min. Les solutions dans les puits ont été laissées à l'adaptation à l'obscurité pendant 10 minutes. La luminescence a ensuite été mesurée à l'aide d'un lecteur de plaques multimode Victor Nivo (Perkin Elmer), et la concentration d'ATP a été normalisée par rapport à la concentration en protéines mesurée par le test de protéines BCA (Thermo Fisher Scientific; Waltham, MA, USA).
2.3. Respiration mitochondriale
Les taux de consommation d'oxygène mitochondrial ont été déterminés à 37 °C sur des tissus fraîchement isolés à l'aide d'un oxygraphe Oroboros O2K (Oroboros, Innsbruck, Autriche) avec un tampon de respiration MiR05, comme décrit précédemment [ 13 ].
Avant de placer les échantillons de tissu adipeux dans les chambres du respiromètre oxygraphe, les échantillons ont été perméabilisés dans 0,05 mg/ml de saponine (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) dans du MiR05 pendant 30 minutes à 4 °C.
Après l'ajout du tissu perméabilisé, les chambres du respiromètre ont été hyperoxygénées à ~350 nmol/ml. Les taux de consommation d'oxygène ont été déterminés avec le protocole suivant : le flux d'électrons à travers les complexes I et II a été favorisé par l'ajout de glutamate + malate + succinate (10 mM, 2 mM et 10 mM) pour déterminer la consommation d'oxygène de fuite (GMS). Après stabilisation, de l'adénosine diphosphate (ADP) (2,5 mM) a été ajouté pour déterminer la consommation d'oxygène associée à la phosphorylation oxydative. À la fin du protocole de respiration, les échantillons ont été collectés dans les chambres et stockés à -20 °C pour une analyse ultérieure.
Les concentrations en protéines ont été mesurées par test BCA (Perkin Elmer) et les taux de respiration ont été normalisés par rapport à la concentration en protéines.
2.4. Analyse des protéines plasmatiques
L'isolement des protéines a été réalisé par homogénéisation avec un tampon RIPA contenant des inhibiteurs de protéase (Fisher Scientific). La protéine totale a été quantifiée à l'aide du kit de test de protéines BCA (Fisher Scientific), et 20 µg de protéine ont été utilisés pour une analyse par immunoblot actif ou pour la caractérisation des protéines.
Les échantillons ont été ajoutés sur des membranes dérivées de matrices d'anticorps de rongeurs personnalisées (Abcam, Cambridge, Royaume-Uni) contenant des anticorps spécifiques contre la protéine C-réactive, le GLP-1 actif, l'insuline, l'adiponectine et la leptine, et incubés pendant une nuit avant d'être récupérés et incubés à nouveau avec une seconde membrane de matrice d'anticorps.
Ensuite, des anticorps biotinylés ont été ajoutés à chaque membrane et incubés pendant une nuit, puis enfin incubés avec un marqueur fluorescent conjugué à la streptavidine pour détecter l'expression des cytokines.
Les membranes ont été soumises à une analyse par imagerie à l'aide du système d'imagerie fluorescente mentionné précédemment (LI-COR; Lincoln, NE, USA), puis quantifiées à l'aide d'Image J version 1.54h (US National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA).
Les intensités de signal ont été comparées aux contrôles positifs sur chaque membrane, comme cela avait été fait précédemment [ 14 ].
2.5. Tests de tolérance
Le test de tolérance a été divisé en trois procédures principales effectuées des jours différents, avec une période de récupération d'au moins 48 heures entre les tests :
test de tolérance au pyruvate (PTT), test de tolérance au glucose (GTT) et test de tolérance à l'insuline (ITT).
Pour chaque test, des échantillons de sang ont été prélevés sur la veine caudale aux minutes 0 (valeur de base), 15, 30, 60 et 120 après l'injection pour mesurer la glycémie à l'aide d'un glucomètre portatif (Bayer Contour; Whippany, NJ, USA).
Après un jeûne de 8 heures, les rats ont reçu une injection intrapéritonéale de pyruvate de sodium (2 g/kg de poids corporel) pour mesurer le taux de pyruvate plasmatique par dosage enzymatique.
Une semaine après le PTT, le GTT a été réalisé après un jeûne similaire, suivi d'une injection intrapéritonéale de glucose (2 g/kg de poids corporel).
L'ITT a été réalisé une semaine après le GTT, et les rats ont reçu une injection intrapéritonéale d'insuline (0,75 U/kg).
2.6. Analyse du foie
Après l'euthanasie, des échantillons de tissu hépatique ont été prélevés, pesés immédiatement, puis homogénéisés dans un tampon glacé pour déterminer la teneur en triglycérides et en glycogène.
Les triglycérides hépatiques ont été quantifiés à l'aide d'un kit de test de triglycérides (ab65336; Abcam, Cambridge, Royaume-Uni) selon le protocole du fabricant.
Les niveaux de glycogène ont été évalués avec un kit de test de glycogène hépatique (ab169558; Abcam).
La teneur en triglycérides et en glycogène a été normalisée par rapport au poids humide du foie.
Pour évaluer la fonction hépatique, les taux plasmatiques d'alanine aminotransférase (ALT) et d'aspartate aminotransférase (AST) ont été mesurés.
Les échantillons de sang ont été prélevés par ponction cardiaque immédiatement après l'euthanasie, et le plasma a été obtenu par centrifugation à 3000 g pendant 10 minutes.
L'activité ALT et AST du plasma a été déterminée à l'aide de kits de test disponibles dans le commerce (ab263883 et ab285264; Abcam).
2.7. Analyse statistique
Les valeurs moyennes ± SEM ont été évaluées par ANOVA unidirectionnelle (pour les mesures uniques) ou bidirectionnelle (pour les mesures dans le temps), suivies d'un test t de Student.
Les résultats sont représentatifs, et les valeurs de p inférieures à 0,05 ont été considérées comme significatives.
L'analyse statistique a été réalisée avec le logiciel GraphPad Prism 7.0.
3. Résultats
L'un des résultats centraux de l'étude était de comprendre l'effet de l'allulose sur les changements de poids corporel et la consommation alimentaire, y compris l'ajout des mécanismes médiateurs de ces changements.
Le poids corporel ( Figure 1A ; masse initiale moyenne des mâles : 328 ± 17 g ; masse initiale moyenne des femelles : 245 ± 12 g) a augmenté de manière significative chez les animaux nourris avec un régime occidental (WD) contenant de la stevia.
Cependant, la prise de poids était significativement plus faible dans les groupes WD+allulose par rapport au groupe WD+stevia.
Il est important de noter qu'aucune différence de poids n'a été observée entre les rats recevant de la stevia ou de l'allulose et nourris avec un régime standard (SD), ce qui suggère que les effets de l'allulose étaient spécifiques au régime occidental.
Conformément à ces résultats, la consommation alimentaire a considérablement augmenté dans le groupe WD+stevia par rapport au groupe SD+stevia ( Figure 1B ; apport initial moyen des mâles : 21 ± 3 g ; apport initial moyen des femelles : 16 ± 2 g).
Le groupe WD+allulose a de nouveau montré une diminution significative de la consommation alimentaire par rapport au groupe WD+stevia.
- Figure. Masse corporelle, consommation alimentaire et changements endocriniens lors de la consommation d'allulose pendant 12 semaines.
Au cours de l'étude de 12 semaines, les rats ont montré plusieurs changements significatifs.
Tout d'abord, la consommation d'allulose a réduit la prise de poids lors d'un régime occidental, ce qui s'est reflété dans la réduction de la consommation alimentaire totale.
Les niveaux d'insuline (C) et de glucose (D), utilisés pour calculer le HOMA-IR (E), bien qu'ayant augmenté de manière significative dans le groupe WD+stevia, étaient normaux dans le groupe WD+allulose (n=8).
Le niveau de GLP-1 a augmenté de manière significative au cours de l'étude dans les deux groupes consommant de l'allulose ((F); n = 8). * p < 0,05 ; ** p < 0,005 ; *** 0,0005.
Conformément aux effets sur le poids corporel, l'allulose avec un régime occidental a également bloqué le développement de l'hyperinsulinémie ( Figure 1C ), de l'hyperglycémie ( Figure 1D ) et de la résistance à l'insuline (basé sur l'indice Homeostatic Model Assessment for Insulin Resistance (HOMA-IR) ; Figure 1E ), observés dans le groupe WD+stevia.
Il est intéressant de noter que la protection offerte par l'allulose était associée à des niveaux sériques plus élevés de peptide-1 analogue au glucagon actif (GLP-1 ; Figure 1F ).
Il convient de noter que des niveaux de GLP-1 plus élevés ont été observés dans les deux groupes allulose, mais que l'avantage sur le poids corporel et les paramètres métaboliques n'a été observé que dans le groupe WD+allulose.
Pour mieux comprendre l'effet métabolique de l'allulose sur le métabolisme global du corps, nous avons effectué des tests de tolérance, à savoir des tests de glucose, d'insuline et de pyruvate ( Figures 2A–C ).
En cas de charge de glucose intrapéritonéale ( Figure 2A ), le groupe WD+stevia a montré la réponse glycémique la plus élevée, maintenant une réponse significativement plus élevée tout au long du test par rapport aux autres groupes (ce qui est cohérent avec une moins bonne résistance à l'insuline).
En revanche, le groupe WD+allulose a déclenché une réponse modérée.
Un résultat similaire a été obtenu avec le test de tolérance à l'insuline ( Figure 2B ).
En effectuant le test de tolérance au pyruvate, nous avons également déterminé si le régime alimentaire occidental pouvait aggraver la gluconéogenèse.
Comme prévu, le groupe WD+stévia a montré une stimulation significative de la gluconéogenèse, avec une augmentation marquée du taux de glucose sérique sous l'effet du pyruvate.
Il convient de noter que l'allulose a bloqué la gluconéogenèse chez les rats soumis à un régime occidental (Figure 2C).
Figure 2. Tests de tolérance au glucose, à l'insuline et au pyruvate chez des rats nourris à l'allulose.
À la fin de l'étude de 12 semaines, des tests de tolérance au glucose (( A ) ; 2 g/kg de poids corporel), à l'insuline (( B ) ; 0,75 UI/kg de poids corporel) et au pyruvate (( C ) ; 0,75 UI/kg de poids corporel) ont été effectués sur les animaux ( n = 6).
Sur la base de l'aire sous la courbe (ASC), les rats traités avec WD+stévia ont montré la réponse la plus dramatique à tous les stimuli, une réponse émoussée a été observée pour WD+allulose dans les tests de tolérance au glucose ( A ) et à l'insuline ( B ), tandis qu'une réponse normale a été observée pour le pyruvate ( C ). * p < 0,05 ; ** p < 0,005 ; *** p < 0,0005 vs. SD+stévia ; # p < 0,05 vs. WD+stévia.
Le tissu d'intérêt principal pour l'allulose est le foie et son traitement différencié des nutriments, en particulier le glycogène et les triglycérides hépatiques.
Il a été démontré que l'allulose augmente le contenu en glycogène dans le foie des rats de laboratoire, ce qui s'accompagne d'une certaine prise de masse, malgré l'absence d'effet sur la fonction hépatique ou l'histologie [ 15 ].
Conformément à ce rapport, nous avons également observé une augmentation significative de la taille du foie et de la teneur en glycogène chez les animaux recevant un régime standard avec de l'allulose par rapport à ceux recevant de la stévia (Figures 3A,B).
Il est connu que le régime occidental augmente à la fois les niveaux de glycogène et de graisse dans le foie, et comme prévu, les niveaux de glycogène et de graisse hépatique (triglycérides) étaient significativement élevés dans le groupe WD+stévia (Figures 3A–C).
Cependant, le groupe WD+allulose, bien qu'il présente toujours une teneur élevée en glycogène, était en grande partie protégé contre le développement de la stéatose hépatique et a présenté moins d'hypertrophie hépatique (gain de poids) par rapport au groupe WD+stévia (Figures 3A–C).
En fait, une augmentation des tests de la fonction hépatique n'a été observée que dans le groupe WD+stévia (Figure 3E).
Ces études montrent que l'allulose a un effet protecteur sur les résultats de la fonction hépatique liés au régime alimentaire occidental.
Dans tous les groupes, la respiration mitochondriale hépatique est restée inchangée (Figure 3D).
Figure 3. Analyse après 12 semaines de consommation d'allulose.
La masse hépatique ( A ) a été mesurée avant l'analyse du glycogène ( B ) et des triglycérides ( C ) après 12 semaines de régime occidental (WD) et de régime standard (SD), complété par de la stévia ou de l'allulose dans l'eau de boisson.
La respiration mitochondriale (voir section 2) a été mesurée pour déterminer l'effet direct du régime alimentaire sur la fonction hépatique.
En tant que marqueurs de la santé du foie, les enzymes hépatiques alanine aminotransférase (ALT) et aspartate aminotransférase (AST) ont été quantifiées dans le plasma (E). N = 8. * p < 0,05 ; ** p < 0,005 ; *** p < 0,0005 vs. SD+stévia.
En raison des changements de poids corporel, nous avons cherché à mieux comprendre les processus bioénergétiques du tissu adipeux.
Nous avions précédemment constaté que diverses interventions diététiques pouvaient augmenter le taux de métabolisme des graisses [ 16 ]. Bien qu'aucune différence n'ait été observée entre les groupes dans la respiration mitochondriale ( Figure 4A ) ou dans les niveaux d'ATP ( Figure 4B ), nous avons constaté que le ratio respiration/ATP était significativement plus faible dans les groupes allulose ( Figure 4C ), ce qui suggère un découplage mitochondrial plus important.
Figure 4. Analyse de la fonction mitochondriale des adipocytes après 12 semaines de consommation d'allulose.
La respiration mitochondriale (( A ) ; voir section 2) a été mesurée dans le tissu adipeux sous-cutané chez des rats après 12 semaines de régime occidental (WD) et de régime standard (SD), avec de la stévia ou de l'allulose dans l'eau de boisson.
L'ATP a également été déterminé ( B ), et une combinaison de variables a été utilisée pour déterminer dans quelle mesure les tissus produisaient de l'ATP en fonction du taux respiratoire ( C ). N = 7. * p < 0,05 vs. SD+stévia.
Comme le foie, le rein réagit de manière unique à l'allulose. Après l'étude de 12 semaines, nous avons analysé la masse rénale (Figure 5A) et les niveaux de glycogène (Figure 5B).
Bien qu'il n'y ait pas eu de différence de masse rénale entre les groupes, une différence légère mais significative dans les niveaux de glycogène rénal a été observée dans les deux groupes allulose.
Figure 5. Analyse rénale après 12 semaines de consommation d'allulose.
La masse rénale ( A ) a été mesurée avant l'analyse du glycogène ( B ) après 12 semaines de régime occidental (WD) et de régime standard (SD), avec de la stévia ou de l'allulose dans l'eau de boisson. N = 10. * p < 0,05 vs. SD+stévia.
Pour mieux comprendre l'impact de l'intervention sur l'état inflammatoire et métabolique général, nous avons mesuré les niveaux de plusieurs marqueurs métaboliques, notamment la protéine C-réactive (CRP), l'adiponectine et la leptine.
Chez les animaux du groupe WD+stévia, le niveau de CRP a plus que doublé par rapport aux deux groupes SD (Figure 6A), cet effet étant atténué dans le groupe WD+allulose.
Les niveaux d'adiponectine n'étaient significativement réduits que dans le groupe WD+stévia, tandis que la leptine suivait généralement une tendance similaire, bien que plus modeste, que celle de la CRP.
Le ratio adiponectine/leptine, qui est un substitut de la taille des adipocytes [ 17 ], n'a montré une réduction significative que dans le groupe WD+stévia (Figure 6B).
Figure 6. Niveaux hormonaux chez les rats nourris à l'allulose.
À la fin de l'étude de 12 semaines, du plasma a été collecté auprès de rongeurs maintenus sous régime occidental (WD) et régime standard (SD), ayant reçu de la stévia ou de l'allulose dans leur eau de boisson.
Les analytes comprenaient la protéine C-réactive (CRP), l'adiponectine et la leptine ( A ). L'adiponectine et la leptine ont en outre été utilisées pour établir un ratio reflétant la taille des adipocytes ( B ). N = 6. * p < 0,05 ; ** p < 0,005 ; *** p < 0,0005 vs. SD+stévia.
4. Évaluation
Les résultats de cette étude contribuent à la compréhension des effets métaboliques de l'allulose, notamment dans le contexte des changements induits par le régime alimentaire sur le poids corporel, la consommation alimentaire, la résistance à l'insuline et les réponses métaboliques spécifiques aux tissus.
Il est à noter que nos résultats soutiennent les conclusions de recherches antérieures selon lesquelles la supplémentation en allulose dans le régime alimentaire occidental atténue les effets nocifs souvent associés aux régimes riches en graisses et en sucre, tels que l'augmentation du poids corporel et la résistance à l'insuline, qui revêtent une importance significative dans le monde entier [ 18 ].
De plus, ce travail apporte de nouvelles connaissances sur la dynamique du GLP-1, ainsi que sur les changements adipocytaires et la fonction mitochondriale.
Les observations initiales de nos travaux soutiennent les conclusions trouvées dans des travaux antérieurs.
L'observation selon laquelle le poids corporel a significativement augmenté dans les groupes WD+stévia et WD+allulose par rapport à leurs homologues suivant un régime standard (SD), bien qu'à des degrés différents, met en lumière l'interaction complexe entre les sucres alimentaires et la régulation du poids corporel.
Dans le groupe WD+allulose, la prise de poids moindre suggère un effet protecteur potentiel de l'allulose contre l'obésité induite par le régime.
Ceci est également étayé par des recherches antérieures montrant que l'allulose possède des effets anti-obésité, à la fois dans les études animales, principalement par la réduction de la graisse viscérale et l'amélioration du métabolisme des lipides [ 5 , 19 , 20 ].
De plus, l'augmentation modérée de la consommation alimentaire observée dans le groupe WD+allulose par rapport au groupe WD+stévia peut indiquer l'effet de régulation de l'appétit de l'allulose.
Cette conclusion est conforme aux études suggérant que l'allulose peut influencer la cascade de satiété et réduire l'apport calorique total [ 21 ].
L'augmentation significative des niveaux de peptide-1 semblable au glucagon (GLP-1) actif dans les groupes allulose attire l'attention sur un autre mécanisme par lequel l'allulose pourrait exercer ses avantages métaboliques.
Il a été démontré que le GLP-1, une hormone impliquée dans la régulation du glucose et de l'appétit, augmente avec l'apport en allulose, améliorant la tolérance au glucose et réduisant la prise de poids [ 9 , 22 ].
Alors que d'autres ont démontré une sécrétion accrue de GLP-1 en réponse à l'allulose [ 23 ], nous pensons que nos résultats sont les premiers à faire état d'un niveau de GLP-1 accru dans une condition donnée, ce qui suggère que l'allulose déclenche un effet durable, bien au-delà du point de consommation.
Les réponses différenciées des niveaux d'insuline et de glucose entre les groupes – où le groupe WD+stévia a montré une augmentation progressive, alors que le groupe WD+allulose ne l'a pas fait – souligne davantage le rôle bénéfique de l'allulose dans la modulation de l'homéostasie du glucose et de la sensibilité à l'insuline.
Ces données sont conformes à l'idée que l'allulose peut améliorer le contrôle glycémique à la fois par le dépôt et la production de glucose, en améliorant la sensibilité à l'insuline pour favoriser le dépôt musculaire et réduire la production issue de la glycogénogenèse [ 1 , 20 ], ainsi qu'en réduisant positionnellement l'absorption entérique par compétition de substrat [ 18 , 24 ].
Notre analyse des tissus hépatique et adipeux éclaire davantage les effets métaboliques spécifiques aux tissus de l'allulose, y compris de nouvelles conclusions sur les changements de fonction mitochondriale.
Alors que le niveau de triglycérides hépatiques n'a augmenté que dans le groupe WD+stévia, ce qui suggère que l'allulose peut empêcher l'accumulation de graisse hépatique, l'accumulation significative de glycogène dans tous les groupes d'intervention, en particulier dans les groupes allulose, pourrait refléter un déplacement des mécanismes d'utilisation ou de stockage des nutriments.
Cette conclusion pourrait expliquer en partie les résultats observés par Liu et ses collègues [ 15 ], qui ont rapporté une amélioration de la capacité d'exercice chez les rongeurs nourris à l'allulose.
Compte tenu du fait que nous et d'autres fournissons une protection contre l'obésité par l'intégration de l'allulose, en utilisant nos expériences antérieures sur l'analyse des processus bioénergétiques mitochondriaux du tissu adipeux, nous avons déterminé la pertinence de l'allulose dans ce processus [ 13 , 25 ].
Nous avons observé un degré plus élevé de découplage mitochondrial dans le tissu adipeux des deux groupes allulose, ce qui suggère un effet nouveau de l'allulose dans ce processus. Ce mécanisme pourrait aider à expliquer les effets observés sur la régulation du poids corporel.
En raison des contraintes tissulaires, nous n'avons pas pu mesurer directement les niveaux de protéines de découplage dans le tissu adipeux pour confirmer le changement de niveau protéique.
Cette étude présente certaines limites. L'une des limites de l'étude est l'utilisation de la stévia comme contrôle.
Nous avons essayé d'utiliser un édulcorant de contrôle qui soit à la fois courant et majoritairement inerte.
Comme ces produits sont très différents, il est impossible d'être certain que les doses utilisées d'allulose et de stévia sont « équivalentes ».
En conséquence, nous avons utilisé pour les deux des doses qui avaient été appliquées précédemment [ 12 , 26 ].
Il est important de noter que bien que la stévia stimule de manière démontrable la sécrétion de GLP-1 en culture cellulaire, nous ne connaissons pas de preuves de ce type chez les rongeurs ou les humains.
Cela suggère qu'une partie des avantages observés avec l'allulose dans cette étude pourrait être spécifique à la libération de GLP-1.
De plus, la stévia est un contrôle idéal dans cette étude, compte tenu des preuves antérieures suggérant que la stévia n'a aucun effet par rapport à l'eau sur les indicateurs de prise de poids [ 27 ].
Il convient toutefois de noter l'absence d'un groupe ne consommant que de l'eau.
Une deuxième limite est l'absence de données histologiques sur le foie et les reins.
Bien que nos résultats pointent vers l'effet bénin de la supplémentation en allulose sur le stockage des nutriments dans les reins et le foie, ainsi que sur les enzymes dans le cas du foie, des comparaisons histologiques auraient fourni une meilleure compréhension de l'état de ces tissus.
Il est extrêmement important de rechercher des ingrédients alimentaires susceptibles d'atténuer les états métaboliques défavorables sans compromettre la satisfaction alimentaire.
En fournissant de nouvelles données et en étayant des travaux antérieurs, notre étude démontre que la supplémentation en allulose dans le contexte d'une alimentation occidentale peut moduler le poids corporel, la consommation alimentaire et les paramètres métaboliques de manière à favoriser une meilleure santé métabolique.
5. Conclusions
Ces résultats mettent en évidence le potentiel d'utilisation de l'allulose comme complément alimentaire fonctionnel, capable d'améliorer efficacement les résultats de santé métabolique, tels que la résistance à l'insuline, le poids corporel et autres, le tout sans imposer de changements alimentaires potentiellement difficiles.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer les conséquences à long terme de l'apport en allulose et son application dans les stratégies diététiques de prévention et de traitement des maladies métaboliques.
Contributions des auteurs
Conceptualisation, BTB, PRR, JAA, RJJ et KBC ; méthodologie, KBC, MJS, MSH, IJK, DPD, APK, NB, DMD, NGN, PRR et BTB ; logiciel, KBC, MJS, MSH et IJK ; analyse formelle, KBC, PRR, RJJ et BTB ; investigation, KBC, MJS, MSH, IJK, PRR et BTB ; ressources, PRR et BTB ; gestion des données, KBC et BTB ; rédaction – préparation du projet initial, BTB ; rédaction – révision et édition, Tous les auteurs ; supervision, PRR et BTB ; administration du projet, BTB ; acquisition de financement, BTB Tous les auteurs ont lu et accepté la version publiée du manuscrit.
Déclaration du comité d'examen institutionnel
Le protocole d'expérimentation animale a été approuvé par le comité d'éthique de l'université Brigham Young (23-1222 ; approuvé le 13 décembre 2023).
Déclaration de disponibilité des données
Les données sont disponibles sur demande.
Déclaration de financement
Cette recherche a été financée par l'accord de recherche sponsorisé n° R0602714 accordé à l'université Brigham Young par Anderson Advanced Ingredients.
Notes de bas de page
Avis de non-responsabilité/Note de l'éditeur : Les déclarations, opinions et données contenues dans les publications reflètent uniquement l'opinion du ou des auteur(s) individuel(s) et du ou des contributeur(s), et non celle de MDPI et/ou de l'éditeur/des éditeurs. MDPI et/ou l'éditeur/les éditeurs déclinent toute responsabilité pour les blessures corporelles ou les dommages matériels résultant d'idées, de méthodes, d'instructions ou de produits mentionnés dans le contenu.
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