L'allulose dans l'alimentation humaine : le connu et l'inconnu
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Source : CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS , 2021.
Le D-psicose, également appelé allulose, est un C3-épimère du D-fructose utilisé comme substitut du sucre dans les produits à faible teneur énergétique.
Il peut se former naturellement lors de la transformation d'aliments et de boissons contenant du saccharose et du fructose, ou être produit par synthèse chimique, voire par traitement enzymatique avec des fructose-épimérases.
L'apport estimé dans les régimes alimentaires de style occidental, y compris les boissons sucrées, est inférieur à 500 mg par jour, mais lorsqu'il est utilisé comme substitut du sucre, l'apport peut atteindre 10 à 30 g par jour selon l'aliment consommé.
En raison de sa ressemblance structurelle avec le fructose, l'allulose utilise les mêmes voies de transport et de distribution.
Contrairement au fructose, cependant, le génome humain ne code pas d'enzymes capables de métaboliser l'allulose, ce qui conduit à une excrétion rénale quasi totale de la dose absorbée et à un rendement énergétique proche de zéro.
Des études in vitro ont cependant montré que certaines bactéries, telles que Klebsiella pneumoniae, sont capables d'utiliser l'allulose comme substrat.
Cette observation suscite des inquiétudes, car Klebsiella pneumoniae est un agent pathogène opportuniste chez l'homme.
La question s'est donc posée de savoir si une consommation alimentaire élevée d'allulose pourrait conférer un avantage de croissance indésirable aux bactéries potentiellement nocives sur les surfaces muqueuses, par exemple dans l'intestin, ou sur des sites systémiques après une infection invasive.
Dans cette brève revue, nous discutons de l'état actuel des connaissances sur ces questions et définissons les besoins de recherche pour mieux comprendre le devenir de l'allulose, ainsi que ses effets métaboliques et microbiologiques lorsqu'il est consommé comme substitut du sucre.
Résumé
Le D-psicose, également appelé allulose, est un C3-épimère du D-fructose utilisé comme substitut du sucre dans les produits à faible teneur énergétique.
Il peut se former naturellement lors de la transformation d'aliments et de boissons contenant du saccharose et du fructose, ou être produit par synthèse chimique, voire par traitement enzymatique avec des fructose-épimérases.
L'apport estimé dans les régimes alimentaires de style occidental, y compris les boissons sucrées, est inférieur à 500 mg par jour, mais lorsqu'il est utilisé comme substitut du sucre, l'apport peut atteindre 10 à 30 g par jour selon l'aliment consommé.
En raison de sa ressemblance structurelle avec le fructose, l'allulose utilise les mêmes voies de transport et de distribution.
Contrairement au fructose, cependant, le génome humain ne code pas d'enzymes capables de métaboliser l'allulose, ce qui conduit à une excrétion rénale quasi totale de la dose absorbée et à un rendement énergétique proche de zéro.
In vitro études ont cependant montré que certaines bactéries, telles que Klebsiella pneumoniae, sont capables d'utiliser l'allulose comme substrat.
Cette observation suscite des inquiétudes, car Klebsiella pneumoniae est un agent pathogène opportuniste chez l'homme. La question s'est donc posée de savoir si une consommation alimentaire élevée d'allulose pourrait conférer un avantage de croissance indésirable aux bactéries potentiellement nocives sur les surfaces muqueuses, par exemple dans l'intestin, ou sur des sites systémiques après une infection invasive.
Dans cette brève revue, nous discutons de l'état actuel des connaissances sur ces questions et définissons les besoins de recherche pour mieux comprendre le devenir de l'allulose, ainsi que ses effets métaboliques et microbiologiques lorsqu'il est consommé comme substitut du sucre.
Mots-clés
Informations
L'allulose dans les aliments et niveaux d'exposition
Le D-psicose, un cétohexose rare, est un épimère du D-fructose. Dans la nature, il est produit par des épimérases qui convertissent le fructose ou d'autres cétohexoses en allulose, mais il peut également être produit à partir de fructose par transformation chimique, sous l'effet de la chaleur et du pH.
Il n'est donc pas surprenant que l'allulose soit détectable dans les produits traités thermiquement, en particulier lorsqu'ils contiennent des concentrations élevées de fructose ou de saccharose.
Il n'est pas non plus surprenant que le traitement thermique d'aliments contenant de grandes quantités de tels sucres produise des produits de Maillard, ce qui, dans le cas de l'allulose, a été démontré par la ß-lactoglobuline (Référence Zeng, Zhang et Guan1 ).
Basé sur l'analyse de la teneur en allulose des aliments conventionnels (sans ajout d'allulose), l'apport quotidien moyen en allulose (petit-déjeuner, déjeuner et dîner) au Japon a été estimé à 206 mg/jour, incluant les boissons gazeuses et certains jus de fruits (Référence : Oshima, Kimura et Izumori2 ).
Les plus grandes quantités d'allulose ont été trouvées dans la sauce caramel, la sauce Worcestershire, le sucre brun, le ketchup, le cola, ainsi que dans certains fruits séchés et en conserve (voir Tableau 1).
Bien que ces résultats ne puissent pas être appliqués a priori à une évaluation de l'exposition appropriée dans d'autres pays, l'estimation selon laquelle l'apport quotidien normal via un régime de style occidental (produits non enrichis) ne devrait pas dépasser 200 mg/jour semble probable.
Il est intéressant de noter que l'excrétion urinaire d'allulose provenant d'un tel régime de base a été estimée à 25-50 mg/jour sur la base de 1,5 l d'urine (Référence de Whistler, Singh et Lake3 ), ce qui est cohérent avec l'utilisation orale limitée de l'allulose.
Tableau 1.Teneur en D-allulose naturellement présente dans les aliments
(extrait de : (Référence : Oshima, Kimura et Izumori2 ) )

Dans une étude récente menée en Allemagne, des échantillons d'urine de 300 volontaires ont été analysés pour la présence d'environ 50 sucres et dérivés de sucre différents.
Les données sur l'apport alimentaire ont été collectées par rappel de 24 heures. Le taux d'allulose dans l'urine montrait une corrélation positive avec la consommation de pain et d'autres produits de boulangerie, qui représentent une part importante de l'apport quotidien en glucides en Allemagne (Référence Mack, Weinert et Egert4 ).
La même plateforme analytique MS a été utilisée pour analyser les taux plasmatiques postprandiaux chez des volontaires sains, ainsi que chez des personnes souffrant de résistance à l'insuline ou de diabète de type II, en termes d'apparition de sucres et de dérivés de sucre lors de la prise de 50 g de maltodextrine dans le cadre d'un test de tolérance au glucose oral.
Étonnamment, le taux d'allulose a augmenté de manière constante sur 90 minutes, quel que soit l'état de santé, tandis que le taux de glucose montrait des profils caractéristiques, avec un pic observé autour de 30-60 minutes (Référence Mack, Ferrario et Weinert5 ).
Dans le produit à base de maltodextrine, le taux d'allulose était inférieur à la limite de détection. Cette constatation, selon laquelle le taux d'allulose dans le sang augmente en état postprandial (jusqu'à 90 minutes), peut être attribuée à l'absorption à partir de la solution de test ingérée, mais peut également refléter la production endogène de glucose, que les cellules convertissent en fructose-phosphates et en fructose.
Cependant, on ne sait pas quelle 3-épimérase (probablement via un effet secondaire) pourrait médier une telle production endogène d'allulose.
En supposant que l'allulose soit ajouté dans des produits similaires à ceux trouvés aux États-Unis ou au Japon, et compte tenu des niveaux de consommation alimentaire pertinents en Europe (par exemple, selon la base de données exhaustive sur la consommation alimentaire de l'Autorité européenne de sécurité des aliments), un apport moyen d'environ 400 mg/kg de poids corporel de D-allulose est attendu chez un adulte à partir de ces produits enrichis.
Cette estimation rapproche l'apport en allulose de l'apport en fructose issu des sucres ajoutés dans les pays européens (Référence : Azaïs-Braesco, Sluik et Maillot6 ).
Le devenir de l'allulose ingéré
Chez les mammifères, l'allulose utilise essentiellement les mêmes voies d'absorption, de distribution et d'excrétion que le fructose alimentaire.
L'absorption de l'allulose par l'intestin est médiée par le transporteur GLUT5 au niveau des membranes apicales des cellules épithéliales, tandis que l'exportation à travers la membrane basolatérale s'effectue via GLUT2 (Référence Kishida, Martinez et Iida7 ) .
Puisque ces deux transporteurs sont des uniporters facilitant l'équilibre à travers la membrane, la direction du transport est déterminée exclusivement par le gradient de concentration.
Pour l'absorption du fructose par l'intestin, son métabolisme au sein des cellules épithéliales semble jouer un rôle important, au cours duquel du glucose et de nombreux acides organiques sont libérés dans la circulation porte.
Ceci a été récemment démontré de manière élégante chez des souris avec du fructose marqué au 13C (Références Jang, Hui et Lu8 ) .
Comme chez l'homme, la capacité d'absorption du fructose dans l'intestin grêle des souris est limitée, ce qui est probablement dû à la faible densité de GLUT5 dans les membranes apicales par rapport au SGLT1, le cotransporteur sodium-glucose électrogène permettant le transport actif de grande amplitude du glucose et du galactose.
Une absorption limitée du fructose provoque des inconforts intestinaux associés à une diarrhée osmotique et à une fermentation par les communautés microbiennes situées dans les parties distales de l'intestin, entraînant une production de gaz et des ballonnements (Référence : Jones, Butler et Brooks9 ) .
La production de gaz (principalement de l'hydrogène) est facilement traçable dans l'air expiré après une ingestion de fructose, et chez de nombreux consommateurs, une absorption limitée du fructose accompagnée d'une production accrue de gaz est observée lors de doses aiguës de fructose dépassant 25 à 50 g.
La malabsorption est devenue un problème courant au cours des dernières décennies en raison de l'augmentation de la consommation de fructose provenant des aliments et des boissons.
Il est important de noter que la malabsorption du fructose peut être surmontée par l'administration simultanée de glucose.
Cet effet est dose-dépendant et la malabsorption du fructose n'est plus détectable avec un ratio fructose-glucose présentant une stœchiométrie de 1:1 (Référence Truswell, Seach et Thorburn10 ) .
Cette constatation concorde avec l'observation selon laquelle la majorité des patients souffrant de troubles de l'absorption du fructose ne présentent pas d'effets intestinaux désagréables lors de la consommation de saccharose.
Les mécanismes moléculaires sous-jacents à l'amélioration de l'absorption du fructose par le glucose dans l'intestin ne sont pas encore totalement élucidés, mais il a été suggéré que le glucose permet l'intégration de GLUT2 dans la membrane apicale, facilitant ainsi l'absorption d'une plus grande quantité de fructose et de glucose (Référence Kellett et Helliwell11 ,Référence Röder, Geillinger et Zietek12 ) .
À l'heure actuelle, on ne sait pas non plus si le glucose peut améliorer l'absorption de l'allulose par le même mécanisme.
L'allulose, à l'instar du fructose, présente une capacité d'absorption limitée ; des doses supérieures à 0,4 g/kg de poids corporel/jour ont été identifiées comme tolérables sans inconfort intestinal (Référence : Han, Choi et Kim13 ) .
Le taux d'absorption totale de l'allulose par l'intestin est estimé à environ 70 % de la dose ingérée par voie orale (Référence Tsukamoto, Hossain et Yamaguchi14 ,Référence Moura15 ) .
Il reste à déterminer si des effets secondaires négatifs supplémentaires liés à l'apport d'allulose surviennent lorsque celui-ci est consommé seul, et non en combinaison avec d'autres éléments alimentaires (aliments ou boissons) contenant également du glucose ou du saccharose.
Comme pour le fructose, il a été démontré que l'allulose induit la sécrétion de peptide-1 semblable au glucagon (GLP-1) à partir des cellules L entéroendocrines chez le rat.
Ce type de cellule épithéliale se retrouve dans tout l'intestin, mais affiche sa densité la plus élevée au niveau de l'iléon et du côlon.
Le GLP-1 réduit la vitesse de vidange gastrique et, en plus de son effet aigu sur la production d'insuline dépendante du glucose, il est responsable du maintien d'une masse vitale de cellules ß dans le pancréas.
Une étude réalisée sur des souris C57BL/6, dans laquelle de l'allulose a été administré par voie intragastrique à des doses de 1 et 3 g/kg de poids corporel, a décrit une sécrétion accrue de GLP-1 et une diminution transitoire de la prise alimentaire, effet qui n'a plus été observé lors de l'utilisation d'animaux dépourvus de récepteurs au GLP-1 .Référence Hayakawa, Hira et Nakamura16 ) .
Dans une autre étude menée sur des modèles animaux sains et obèses-diabétiques, l'allulose a également déclenché la libération de GLP-1, réduit la prise alimentaire et montré un effet positif sur la tolérance au glucose (Référence Iwasaki, Sendo et Dezaki17 ) .
On ignore si cette activité métabolique de l'allulose est pertinente chez l'homme, compte tenu de l'apport total quotidien prévu de 10 à 30 g.
De plus, la sécrétion et la perception des hormones dans l'intestin présentent des différences notables entre les rongeurs et l'homme.
Par conséquent, des études cliniques humaines examinant spécifiquement la réponse du tractus gastro-intestinal à l'allulose sont nécessaires.
Comme il n'existe pas encore de données humaines sur le devenir de l'allulose absorbé (c'est-à-dire sa distribution organique), les résultats des expérimentations animales et l'analogie avec le fructose aident à définir l'état actuel des substances « connues » et permettent d'effectuer des estimations basées sur les informations manquantes.
Les premières études sur les rats ont examiné le devenir de l'allulose avec un traceur radioactif 14C, administré par voie intraveineuse (iv) ou orale (Référence Whistler, Singh et Lake3 ) .
La récupération de la radioactivité après administration intraveineuse a montré que >95 % était excrété et détectable dans l'urine après seulement 6 heures.
En revanche, 72 heures après l'administration orale, environ 40 % du traceur restait dans la carcasse, 37 % dans l'urine et 15 % était détectable sous forme de dioxyde de carbone.
Ce dernier point suggère fortement que le microbiote intestinal est capable de métaboliser l'allulose atteignant le côlon, libérant ainsi du CO2, tandis que 12 % du traceur était éliminé avec les selles.
Dans une étude ultérieure utilisant de l'allulose marqué radioactivement chez la souris, l'autoradiographie a été utilisée pour identifier les organes retenant le traceur (Référence Tsukamoto, Hossain et Yamaguchi14 ) .
Seuls le foie et la vessie présentaient une accumulation significative 30 minutes après l'injection intraveineuse. L'analyse du sang total a montré une élimination rapide, avec une demi-vie inférieure à 15 minutes.
Cependant, après une analyse effectuée 7 jours après l'administration orale de 100 mg d'allulose par kilogramme de poids corporel, une certaine trace du marqueur était encore présente dans le foie et les intestins (contenu inclus).
À l'heure actuelle, une seule étude humaine rend compte de la concentration plasmatique postprandiale de D-allulose après administration orale, à une dose unique de 0,5 g/kg de poids corporel (Référence Kuzawa, Ikeda et Kagaya18 ) .
Comparé à l'administration de glucose et de fructose, le niveau plasmatique maximal d'allulose a atteint près de 3 mM, soit une augmentation similaire à celle du glucose, alors que le taux de fructose n'avait augmenté que d'environ 300 µM.
Alors que le taux de glucose a atteint son maximum à 30 minutes, le taux d'allulose a atteint son pic après 1 heure, mais est resté au-dessus du niveau à jeun pendant plus de 6 heures.
Ces résultats sont cohérents avec un métabolisme significatif du fructose dans l'intestin, ce qui empêche toute augmentation notable dans le sang périphérique, tandis qu'en l'absence de métabolisme, le taux d'allulose imite celui du glucose – bien que le glucose soit plus rapidement éliminé du sang que l'allulose en raison de l'insuline.
L'élimination rapide des molécules du sang s'effectue par filtration glomérulaire dans les reins, suivie d'une excrétion urinaire. Cependant, la membrane apicale des cellules tubulaires proximales du rein contient également du GLUT5, ce qui signifie qu'il restera toujours un certain niveau d'allulose dans le tissu rénal. En supposant que 50 à 70 % de la dose d'allulose absorbée par l'intestin finissent par apparaître dans l'urine, le tractus urogénital est exposé à une concentration d'allulose assez élevée.
En calculant la concentration urinaire moyenne d'allulose pour une dose quotidienne de 10 à 40 g provenant d'aliments et de boissons enrichis, le taux d'allulose dans l'urine peut facilement dépasser 10 mM.
Les experts et les autorités ont soulevé des préoccupations en matière de sécurité concernant l'effet potentiel sur les infections du tractus urogénital, car cela fournit un substrat supplémentaire pour les bactéries.
Cependant, le traitement des patients diabétiques avec des inhibiteurs du SGLT2, dont le but est d'augmenter l'excrétion de glucose dans l'urine en bloquant la réabsorption tubulaire du glucose filtré via SGLT2, augmente également le taux de glucose au-delà de 10 mM (Référence List et Whaley19 ) .
Ceci a également été défini comme un risque potentiel de favoriser les infections urinaires lors des premières phases de développement des inhibiteurs du SGLT2.
Toutefois, une méta-analyse récente basée sur une observation à long terme de milliers de patients n'a trouvé aucune preuve d'une telle augmentation de l'incidence des infections urinaires (Référence : Dave, Schneeweiss et Kim20 ) .
Allulose et microbiote intestinal commensal
Étant donné que GLUT5 possède une capacité limitée à transporter l'allulose, les quantités non totalement absorbées dans l'intestin grêle supérieur atteignent l'intestin grêle distal et le côlon, où elles peuvent être métabolisées par les bactéries commensales qui y vivent.
Un certain niveau d'utilisation était déjà suggéré par la détermination de la production de CO2 à partir d'allulose marqué dans les études sur les rongeurs mentionnées précédemment (Référence Whistler, Singh et Lake3 ) .
Des études plus systématiques sur l'utilisation/fermentation de l'allulose chez le rat ont examiné la dépendance à la dose lors de l'application de 10, 20 ou 30 % (p/p) d'allulose dans le régime alimentaire, puis en analysant les acides gras à chaîne courte (AGCC) présents dans le contenu caecal.
Une augmentation dose-dépendante de la concentration d'acétate, de propionate et de butyrate a été observée (Référence Matsuo, Tanaka et Hashiguchi21 ), et ce profil était similaire à celui d'autres glucides fermentescibles, y compris le fructose ou les fructanes. Bien que les AGCC soient considérés comme bénéfiques, des études menées sur des souris avec du fructose marqué au 13C (Référence Zhao, Jang et Liu(22 ) ont démontré que l'acétate, en tant qu'acide gras à chaîne courte prédominant issu de la fermentation colique, peut être utilisé comme substrat initial par la synthase des acides gras du foie des rongeurs, ce qui pourrait être l'un des mécanismes par lesquels une forte dose de fructose provoque une stéatose hépatique non alcoolique chez les rongeurs et l'homme.
Cela suggérerait cependant que l'allulose pourrait également provoquer, par essence, une synthèse de graisse hépatique via l'acétate produit par les bactéries commensales. De plus, ces études portent également sur la valeur énergétique de l'allulose.
Bien que le sucre ne soit pas métabolisé dans les cellules des mammifères, la production d'AGCC fournirait de l'énergie à l'organisme hôte – de manière similaire à d'autres substrats fermentescibles.
Dans le cas de l'allulose, un « rendement calorique » plus faible, d'environ 0,4 kcal/g, a été suggéré (Référence Moura15 ), car seule une fraction de la dose ingérée atteint le côlon et, en outre, la vitesse de fermentation de l'allulose chez l'homme pourrait être bien plus faible que chez les rongeurs.
C'est ce que suggère une étude utilisant l'analyse de l'hydrogène gazeux (H2) dans l'air expiré comme indicateur de fermentation, similaire au test standard de malabsorption du fructose.
Administré à trois doses allant jusqu'à 0,33 g/kg de poids corporel et comparé à des doses identiques de fructo-oligosaccharides, l'allulose n'a entraîné aucune augmentation du H2 expiré, alors que une augmentation dose-dépendante a été observée pour les oligofructoses (Référence : Iida, Hayashi et Yamada23 ).
Les auteurs ont donc conclu que l'allulose, à des doses raisonnables (23 g pour une personne de 70 kg), ne présente pas de fermentation significative et ne produit donc pas d'énergie via des acides gras à chaîne courte (AGCC).
De plus, des études in vitro utilisant 35 souches bactériennes généralement présentes dans le microbiome commensal n'ont pas montré de fermentation significative de l'allulose après une incubation de 96 heures avec une solution de D-glucose ou de D-allulose à 0,5 %, suivie d'une mesure des valeurs de pH pour évaluer la production d'acides organiques dérivés des substrats (Référence : Iida, Hayashi et Yamada23 ).
Aucune augmentation significative du taux d'acides gras à chaîne courte (AGCC) fécaux n'a été détectée chez des souris nourries pendant 16 semaines avec un régime riche en graisses (40 % de l'énergie issue des graisses) complété ou non par 5 % de leur poids corporel en D-allulose (Référence : Han, Park et Choi24 ).
L'analyse du microbiome des échantillons fécaux des souris, basée sur le séquençage du gène 16S ARNr, a montré certains changements dans la composition du microbiote, mais ces changements étaient tous corrélés aux variations de poids corporel des animaux ; il n'était donc pas établi si l'allulose avait un effet direct ou indirect, médié par le poids corporel, sur le microbiome.
Les mêmes auteurs, utilisant les mêmes régimes et le même plan d'étude (probablement issus de la même étude), ont rapporté des changements de microbiome identiques, mais les effets sur les niveaux d'AGCC étaient différents (Référence : Han, Yoon et Choi25 ).
Ces données partiellement identiques ont été présentées dans trois études et ont déjà été identifiées (PubPeer : https://pubpeer.com/publications/1C5ADDF6BF9F4E555B598F39AE9B5A).
En résumé
La base de connaissances actuelle concernant le devenir de l'allulose non absorbé chez les rongeurs et les humains est insuffisante pour tirer une quelconque conclusion quant à savoir si la consommation régulière de quantités plus importantes d'allulose provenant de produits enrichis aurait un impact significatif sur la composition du microbiote ou sur le spectre des métabolites coliques.
Allulose et bactéries pathogènes
Des préoccupations en matière de sécurité ont été soulevées concernant la consommation d'allulose, car des rapports suggèrent que l'allulose pourrait constituer un substrat pour des bactéries potentiellement nocives (Référence : Blin, Passet et Touchon26 ).
La consommation d'allulose pourrait ainsi conférer un avantage de croissance à ces bactéries et augmenter l'incidence et/ou la gravité des infections (Référence : Martin, Cao et Wu27 ).
Un scénario similaire a déjà été évoqué pour un autre glucide, le tréhalose. Des souches médicalement pertinentes de Clostridioides difficile, un pathogène opportuniste responsable de colites principalement chez les patients âgés hospitalisés après une antibiothérapie, métabolisent le tréhalose (Référence : Collins, Robinson et Danhof28 ).
Sur la base de ces résultats, l'utilisation du tréhalose chez l'homme a été déconseillée en raison d'une susceptibilité accrue à l'infection à C. difficile, ainsi que de la promotion de la colonisation et de l'infection symptomatique.
Cependant, des études ultérieures n'ont pas pu confirmer la production de toxines par C. difficile induite par le tréhalose ou une évolution plus grave de l'infection dans un modèle d'infection murin, et la présence du cluster de gènes du tréhalose dans les isolats de C. difficile n'a pas été associée à des issues défavorables dans une grande cohorte humaine (Référence : Eyre, Didelot et Buckley29, Référence : Saund, Rao et Young30 ).
Ainsi, la capacité des bactéries à dégrader un nutriment n'augmente pas nécessairement le risque d'infection chez les individus exposés à ce nutriment.
De même, la capacité de métaboliser l'allulose a été démontrée chez des isolats environnementaux et cliniques appartenant au complexe d'espèces Klebsiella pneumoniae et associés à un cluster de gènes d'utilisation (Référence : Blin, Passet et Touchon26, Référence : Wyres, Lam et Holt31 ).
Il est à noter que K. pneumoniae est capable d'utiliser un large spectre de plus de 100 sources de carbone différentes, et la fonction détaillée ainsi que la spécificité pour l'allulose des huit gènes codés par l'opéron permettant cette utilisation n'ont pas encore été déterminées.
L'utilisation de l'allulose n'a pas non plus été associée à une expression accrue de facteurs de virulence. On pense plutôt qu'elle procure un avantage métabolique compétitif, permettant ainsi une croissance plus rapide dans sa niche écologique ou sur le site de l'infection.
K. pneumoniae est un membre fréquent du microbiote entérique humain, et la colonisation en soi n'est pas associée à des issues défavorables.
Bien que K. pneumoniae puisse provoquer des infections chez des individus sains, telles que des infections urinaires, la majorité des infections à K. pneumoniae surviennent chez des individus souffrant de maladies sous-jacentes et chez des patients en soins intensifs (Référence : Martin et Bachman32 ).
Dans de telles conditions, cependant, des caractéristiques de K. pneumoniae comme la croissance rapide, la capacité à développer une résistance à presque tous les antibiotiques et la résistance aux facteurs environnementaux jouent un rôle critique (Référence : Chen, Mathema et Chavda33 ).
Néanmoins, on ne peut exclure que l'excrétion rénale et la concentration urinaire élevée d'allulose favorisent une croissance locale et l'infection des voies urinaires (Référence : Tsukamoto, Hossain et Yamaguchi14 ). Plus récemment, des abcès hépatiques à K. pneumoniae acquis en communauté ont été décrits, particulièrement dans la région Asie-Pacifique, en l'absence de maladie sous-jacente chez des individus apparemment immunocompétents (Référence : Russo et Marr34 ).
Les mécanismes sous-jacents n'ont pas encore été identifiés. Cependant, la consommation d'allulose, qui est disponible depuis des années dans certains pays de la région, n'a pas été associée jusqu'à présent à ces infections.
En comparant des isolats de K. pneumoniae provenant de patients hospitalisés infectés et colonisés, Martin RM et ses collaborateurs (Référence : Martin et Bachman32 ) ont trouvé une surreprésentation des isolats positifs pour le cluster d'utilisation de l'allulose et des souches présumées compétentes pour l'utilisation de l'allulose parmi les isolats issus d'individus infectés par rapport aux individus colonisés.
Il a également été observé que la croissance bactérienne se produisait en présence d'allulose, et cette croissance dépendait d'une perméase fonctionnelle servant à l'importation de l'allulose. Enfin, en utilisant une co-infection par une souche de K. pneumoniae compétente pour la perméase et une souche déficiente dans un modèle d'infection pulmonaire compétitif, une croissance organitaire légèrement accrue des bactéries compétentes pour la perméase a été observée (Référence : Martin, Cao et Wu27 ).
Sur la base de ces résultats, et à l'instar de l'exemple du tréhalose/C. difficile mentionné plus haut, il a été suggéré que la consommation d'allulose favorise la colonisation et augmente la susceptibilité à l'infection à K. pneumoniae.
Cependant, des questions importantes subsistent. Premièrement, la spécificité des gènes d'utilisation de l'allulose au sein de l'opéron n'est pas formellement prouvée, et la concentration d'allulose dans les différentes parties du corps est essentiellement inconnue.
De plus, la quantité de K. pneumoniae au sein du microbiote intestinal après une consommation orale d'allulose, mais en l'absence d'autres facteurs de sélection comme l'antibiothérapie, nécessite des recherches supplémentaires, car il s'agit d'un réservoir potentiel pour des infections ultérieures.
En ce qui concerne l'infection, les infections urinaires pourraient présenter un intérêt particulier en raison de l'excrétion rénale de l'allulose (Référence : Tsukamoto, Hossain et Yamaguchi14, Référence : Iida, Hayashi et Yamada23 ).
Cependant, une concentration accrue de glucides dans l'urine n'augmente pas nécessairement le risque d'infection.
L'excrétion rénale accrue de glucose suite à un traitement par des inhibiteurs du SGLT-2 n'a pas conduit à une augmentation de l'incidence des infections urinaires (Référence : Dave, Schneeweiss et Kim20 ).
Enfin, l'avantage suggéré du métabolisme de l'allulose pour K. pneumoniae en présence de glucose et d'autres glucides lors d'infections systémiques doit être prouvé.
Il est à noter que K. pneumoniae présente un métabolisme étendu et que, en présence de glucose, sa croissance était beaucoup plus rapide qu'à concentration d'allulose similaire (Référence : Martin, Cao et Wu27 ).
Allulose et effets sur la santé métabolique générale
La plupart des études publiées sur l'allulose se sont concentrées sur ses bénéfices supposés pour la santé en tant que substitut du sucre ayant une valeur énergétique négligeable. Les expériences chez les rongeurs et chez l'homme ont examiné l'effet de l'allulose sur la réponse métabolique à court terme, comme la sécrétion d'insuline et le contrôle glycémique, tandis que les études à moyen terme se sont penchées sur la gestion du poids et les biomarqueurs des maladies. Nous nous concentrerons sur les études humaines, car dans presque toutes les études sur les rongeurs, l'allulose a été administré à des doses qui ne peuvent être administrées chez l'homme (sur la base d'un dosage allométrique) en raison des inconforts intestinaux et des effets secondaires apparaissant à des doses d'allulose supérieures à 30 g.
De nombreuses études ont été menées chez des individus sains et des individus présentant un prédiabète ou un diabète de type 2 avéré pour évaluer l'effet de l'allulose sur les paramètres glycémiques en réponse à un test de tolérance au glucose par voie orale avec 75 g de D-glucose ou des repas tests définis.
Dans une étude récente menée au Canada, 0, 5 ou 10 g d'allulose ont été ajoutés à 75 g de glucose, avec le fructose comme comparateur, et administrés à des individus sains. La dose d'allulose la plus élevée n'a eu aucun effet sur les valeurs de l'ASC des profils de glucose (Référence : Noronha, Braunstein et Glenn35 ).
Ces mêmes chercheurs ont mené une étude similaire sur des individus atteints de diabète de type 2, mais ont constaté ici un effet modeste de l'allulose sur le contrôle glycémique, tandis que les taux d'insuline sont restés inchangés (Référence Braunstein, Jarvis et Noronha36 ) .
Cependant, dans une étude où des individus en bonne santé ont reçu 75 g de maltodextrine au lieu de glucose, en présence ou en l'absence de 2,5, 5 ou 7,5 g d'allulose, une diminution significative de l'ASC de la glycémie et du taux d'insuline a été observée avec les deux doses d'allulose les plus élevées (Référence Iida, Kishimoto et Yoshikawa37 ) .
Cet effet a été expliqué par une inhibition potentielle de l'α-glucosidase muqueuse par l'allulose, mais cela n'a pas été confirmé expérimentalement.
Une étude récente réalisée sur des volontaires européens en bonne santé a examiné les effets de différentes doses d'allulose dans le contexte d'une solution test de 50 g de saccharose, et une diminution significative des pics de glucose plasmatique a été observée après 30 minutes lors de la prise concomitante de saccharose avec les doses les plus élevées d'allulose, soit 7,5 et 10 g (Référence Franchi, Yaranov et Rollini38 ) .
Cependant, une méta-analyse, qui a regroupé les données de trois études humaines réalisées en Asie sur les effets de l'allulose et le contrôle glycémique, a conclu que l'allulose ne montrait aucun effet bénéfique (Référence Noronha, Braunstein et Blanco Mejia39 ) .
Il a été démontré que l'allulose réduit le poids corporel et les réserves de graisse corporelle dans plusieurs modèles animaux induits par l'obésité via le régime alimentaire ou par voie génétique, chez des animaux prédisposés à l'obésité et au diabète.
Contrairement à ces études sur les rongeurs, il existe très peu d'études ayant évalué les effets sur l'homme.
Une perte de poids significative, accompagnée d'une diminution correspondante de la masse grasse mesurée par scanner, a été observée chez des volontaires sains en surpoids modéré ou sévère qui ont reçu 4 g ou 7 g d'allulose deux fois par jour sous forme de boissons test pendant 12 semaines (Référence Han, Kwon et Yu40 ) .
Une boisson sucrée au sucralose a été utilisée comme placebo. Cependant, l'effet du D-allulose sur le poids corporel était modéré, l'IMC ayant diminué de 0,38 kg/m² dans le groupe à forte dose par rapport au groupe placebo.
Les marqueurs des lipides sanguins (lipoprotéines), les marqueurs du contrôle glycémique (HbA1c, glucose et insuline à jeun, HOMA-IR) et d'autres biomarqueurs n'ont pas montré de changements significatifs.
Cela confirme à nouveau que les effets de l'allulose chez l'homme sont moins probables que ceux observés chez les rongeurs, auxquels on administre généralement des doses d'allulose irréalistes.
Dans une petite étude clinique menée sur des personnes ayant un métabolisme glucidique altéré, une augmentation du cholestérol total et LDL a été observée après un apport quotidien de 15 g de D-allulose pendant 12 semaines .Référence Tanaka, Kanasak et Hayashi41 ) .
Dans une étude randomisée contrôlée ultérieure, incluant 90 personnes présentant un taux de cholestérol LDL modérément élevé, l'effet d'une consommation à long terme de D-allulose pendant 48 semaines a été étudié.
Les participants ont été répartis en un sous-groupe à haute dose de D-allulose (15 g/jour), un sous-groupe à faible dose (5 g/jour) et un groupe placebo. Aucun changement significatif n'a été observé au niveau du cholestérol total et LDL, et la consommation à long terme de D-allulose n'a pas modifié d'autres facteurs de risque cardiovasculaire établis.
Une modeste amélioration de l'activité des enzymes hépatiques et du score de stéatose hépatique a été rapportée.
Bien que les données anthropométriques n'aient pas été présentées, les auteurs mentionnent que les changements n'étaient pas cliniquement significatifs (Référence Tanaka, Kanasak et Hayashi41 ) .
En raison de la structure et de l'absorption du D-allulose, un intérêt a été porté à la tolérance au D-allulose dès le début des études sur l'homme. Dans une analyse systématique récente, Han et coll. ont examiné la dépendance à la dose de la tolérance gastro-intestinale au D-allulose (Référence Han, Kwon et Yu40 ) .
Lorsque la dose de D-allulose était progressivement augmentée, une diarrhée sévère et d'autres symptômes gastro-intestinaux ont été observés à une dose de 0,5 g/kg de poids corporel. Par conséquent, les auteurs ont suggéré une dose unique maximale de D-allulose de 0,4 g/kg de poids corporel et une dose quotidienne totale maximale de 0,9 g/kg de poids corporel.
Cet aspect a également été pris en compte dans l'étude à long terme de Tanaka et coll. , où les auteurs n'ont rapporté aucune différence significative dans l'incidence des effets secondaires entre le groupe placebo et les groupes sous D-allulose (Référence Tanaka, Kanasak et Hayashi41 ) .
Résumé
Ce qui est connu
L'allulose est considérée comme sûre pour la consommation humaine, ce qui se reflète dans son statut de substance généralement reconnue comme sûre (GRAS) et son utilisation sécurisée dans de nombreux pays.
En tant qu'épimère du D-fructose, il suit le fructose lors de l'absorption, de la distribution et de l'excrétion selon les voies et mécanismes appropriés – à l'exception de l'absence de métabolisme dans les cellules mammaliennes.
Chez l'homme, la dose tolérable a été estimée à 400 mg/kg de poids corporel par repas.
La biodisponibilité orale est de 50 à 70 % de la dose orale, la fraction non absorbée atteignant le microbiote.
Les données disponibles, en particulier celles issues des études chez l'homme, montrent un taux de fermentation très faible (voire nul), avec une faible production d'acides gras à chaîne courte, et donc un « apport calorique » très faible.
Son faible effet sur le poids corporel et la graisse corporelle, en plus de son impact minimal sur les autres marqueurs métaboliques, tel que démontré chez l'homme, en fait un substitut de sucre approprié, potentiellement utile dans le contrôle du poids.
Ce qui est inconnu
Il existe un manque évident d'études humaines analysant les effets de l'allulose avec des protocoles de dosage réalistes et des critères d'évaluation ou des marqueurs intermédiaires clairement définis.
Les observations intéressantes réalisées chez les rongeurs doivent être confirmées par des essais d'intervention humaine, par exemple sur la capacité à induire la sécrétion d'hormones gastro-intestinales comme le GLP-1.
Il semble également nécessaire d'étudier les modifications protéiques potentielles, car la consommation régulière et à fortes doses d'allulose, en tant que sucre réducteur, pourrait subir des réactions de Maillard, connues pour modifier les protéines et d'autres entités biologiques.
De plus, les changements du microbiote intestinal décrits chez la souris nécessitent une analyse minutieuse dans les études humaines, incluant l'évaluation d'un avantage de croissance potentiel pour les bactéries pathogènes au sein du microbiome commensal, ou en termes d'effets systémiques et de pertinence clinique.
Il semble pertinent que, dans de telles études, d'autres substituts de sucre éprouvés, tels que les polyols ou d'autres monosaccharides, soient utilisés comme références.
Remerciements
Cette recherche n'a reçu aucun soutien spécifique de la part d'agences de financement, qu'elles soient du secteur commercial ou à but non lucratif.
Tous les auteurs ont contribué à la rédaction et/ou à la révision de parties du manuscrit, H. Daniel étant l'auteur principal.
Il n'y a aucun conflit d'intérêts entre les coauteurs.