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Pour les enfants souffrant de malnutrition, un nouveau type d'alimentation dirigée par les microbiomes stimule la croissance

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Un nouveau type d'aliment thérapeutique spécifiquement conçu pour réparer les microbiomes intestinaux des enfants souffrant de malnutrition est supérieur au traitement standard pour favoriser la croissance, selon les résultats d'un essai clinique de validation du concept mené au Bangladesh.

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L'étude, menée par une équipe interdisciplinaire de chercheurs de la faculté de médecine de l'université de Washington à St. Louis et du Centre international de recherche sur les maladies diarrhéiques de Dhaka, au Bangladesh (icddr,b), a été conçue pour compléter le régime alimentaire d'enfants souffrant de malnutrition par une formule contenant des aliments disponibles localement et culturellement acceptables, sélectionnés en fonction de la capacité des ingrédients à stimuler les microbes intestinaux clés favorisant la croissance. Ces travaux confirment l'idée que la croissance saine des nourrissons et des enfants est étroitement liée au développement sain de leurs communautés microbiennes intestinales - ou microbiomes - après la naissance.

Les résultats de l'étude sont publiés en ligne dans The New England Journal of Medicine.

Selon l'Organisation mondiale de la santé, la malnutrition infantile est un problème de santé mondial majeur, qui touche plus de 150 millions d'enfants de moins de 5 ans dans le monde, avec un impact disproportionné en Asie du Sud et en Afrique subsaharienne. La pandémie actuelle de COVID-19 ne fait qu'exacerber ce problème. De nombreuses études ont montré que la malnutrition n'est pas due à la seule insécurité alimentaire, mais qu'elle reflète plutôt une combinaison de facteurs, dont un rôle important pour le microbiome intestinal, qui ne parvient pas à se développer correctement au cours des deux premières années de vie des enfants malnutris.

"La malnutrition s'est avérée extraordinairement difficile à traiter - il a été démontré que les aliments thérapeutiques standard à forte teneur en calories permettaient de prévenir la mort des enfants souffrant de malnutrition, mais qu'ils ne permettaient pas de surmonter les retards de croissance et les autres effets néfastes de la malnutrition, notamment l'altération du développement cérébral, de la croissance osseuse et de la fonction immunitaire", a déclaré l'auteur principal Jeffrey I. Gordon, MD, professeur universitaire distingué du Dr Robert J. Glaser et directeur du Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology de la faculté de médecine. "Pour tenter de résoudre ce problème, nous cherchons à savoir si la réparation des communautés microbiennes peu développées des enfants souffrant de malnutrition aura un impact sur leur croissance. C'est la première fois qu'un aliment thérapeutique dirigé par le microbiome a été comparé à un traitement standard chez des enfants malnutris ; de plus, il a produit un taux supérieur de prise de poids, le principal résultat clinique de l'essai."

Une étude clinique pilote antérieure, d'une durée d'un mois, menée par l'équipe au Bangladesh, avait mis en évidence les avantages de l'aliment thérapeutique dirigé par les microbiomes chez un petit nombre d'enfants qui l'avaient reçu ; toutefois, l'étude n'était pas suffisamment vaste ou longue pour confirmer les effets du nouvel aliment sur la croissance. L'essai clinique actuel, d'une durée de trois mois, supervisé par Tahmeed Ahmed, MBBS, Ph.D., directeur exécutif de l'icddr,b, a porté sur 118 enfants âgés de 12 à 18 mois qui vivaient dans un bidonville urbain appelé Mirpur à Dhaka, au Bangladesh. Tous ces enfants avaient été diagnostiqués comme souffrant de malnutrition aiguë, un état dans lequel le corps consomme les réserves de graisse et décompose les muscles, ce qui entraîne une émaciation ou une perte de poids. Le système immunitaire est également affaibli, ce qui rend ces enfants plus sensibles à d'autres maladies.

"Ce travail est basé sur nos études qui ont montré qu'un dérèglement du microbiome intestinal est responsable de la malnutrition des enfants", a déclaré Ahmed. "Nous avons réussi à utiliser un aliment composé d'ingrédients locaux pour réparer le microbiome intestinal déréglé et ainsi améliorer la croissance des enfants qui reçoivent cet aliment. À une époque où, malheureusement, le nombre d'enfants souffrant et mourant de malnutrition est encore très élevé, notre découverte d'un aliment complémentaire dirigé par le microbiome peut changer la donne."

La moitié des enfants de l'étude actuelle ont été répartis au hasard pour recevoir l'aliment thérapeutique dirigé par le microbiome, et l'autre moitié a reçu un aliment thérapeutique standard qui n'était pas conçu pour réparer le microbiome intestinal. Le nouvel aliment dirigé par les microbiomes contient un mélange de pois chiches, de soja, de bananes et de cacahuètes, des ingrédients dont le groupe avait découvert, dans des modèles précliniques antérieurs, qu'ils réparaient le microbiome intestinal, entre autres composants. L'aliment thérapeutique standard est à base de riz et de lentilles et contient environ 20 % de calories en plus par portion que l'aliment dirigé par le microbiome.

Les enfants ont reçu 25 grammes de l'aliment thérapeutique qui leur a été attribué deux fois par jour pendant trois mois. La taille, le poids et la circonférence de la partie supérieure du bras des enfants ont été mesurés à intervalles réguliers tout au long de la période d'intervention et pendant un mois après l'arrêt du traitement. Des échantillons de sang et de selles ont également été prélevés à différents moments pour évaluer les changements dans les niveaux de près de 5 000 protéines dans le sang, et pour quantifier les effets des thérapies sur la représentation de microbes bénéfiques spécifiques dans les échantillons de selles.

Les chercheurs ont constaté que le taux de variation du poids des enfants et de la circonférence de leurs bras était significativement plus élevé dans le groupe recevant l'alimentation à base de microbiomes que dans le groupe recevant l'alimentation thérapeutique standard. Cette supériorité de croissance s'est maintenue même un mois après que les enfants aient cessé de recevoir l'intervention nutritionnelle, ce qui est le dernier point temporel analysé jusqu'à présent.

"Si l'on considère la mesure clinique standard pour évaluer la malnutrition aiguë - le score z de poids pour la longueur - la différence entre les deux groupes de traitement était encore plus significative un mois après l'arrêt du traitement", a déclaré le co-premier auteur Robert Chen, étudiant en doctorat dans le laboratoire de Gordon. "Si ce taux de croissance était maintenu pendant un an, nous estimons que l'amélioration du score z de poids pour la longueur serait de presque un écart-type complet.

"Les enfants souffrant de malnutrition aiguë ont généralement un poids en baisse ou, dans le meilleur des cas, stable, donc si cette extrapolation se confirme, il s'agirait d'une amélioration majeure et cliniquement pertinente des résultats de croissance", a ajouté Robert Chen.

Ishita Mostafa, co-auteur principal, est assistante scientifique au Centre international de recherche sur les maladies diarrhéiques : "Nous continuons à surveiller et à collecter des échantillons de ces enfants ; c'est essentiel pour déterminer si les effets de ce nouveau traitement sont effectivement durables dans le temps, ou si l'intervention doit être maintenue pendant de plus longues périodes."

Les chercheurs ont également constaté qu'un groupe de 23 souches bactériennes trouvées dans les échantillons de selles était en corrélation avec le taux accru de prise de poids observé chez les enfants recevant l'alimentation dirigée par le microbiome. Vingt et une souches étaient positivement corrélées, ce qui signifie que la présence d'une plus grande quantité de ces bactéries intestinales était liée à une croissance accrue. Et deux souches étaient corrélées négativement - ce qui signifie que le fait d'avoir moins de ces bactéries intestinales était lié à une croissance accrue. L'alimentation à base de microbiomes a permis d'augmenter les niveaux des 21 souches en corrélation positive et de réduire les niveaux des deux souches en corrélation négative.

De plus, les chercheurs ont trouvé 70 protéines dans les échantillons de sang qui étaient positivement corrélées avec l'augmentation du poids, avec des améliorations plus importantes de leurs niveaux après le traitement dirigé par le microbiome par rapport à l'intervention standard.

"Ces protéines sont des régulateurs clés de la biologie osseuse, du développement neurologique et de la fonction immunitaire", a déclaré Gordon. "Nous avons découvert que cette alimentation peut nourrir et développer l'abondance de microbes bénéfiques, ce qui s'accompagne d'une augmentation des niveaux de protéines bénéfiques chez leurs hôtes humains, qui ont des effets importants sur la croissance.

"Le taux d'amélioration du poids des enfants recevant le nouvel aliment thérapeutique conçu en tenant compte des microbes intestinaux sains était significativement plus élevé, même si sa densité calorique était inférieure de 20 % à celle de l'aliment standard", ajoute Gordon. "Cela suggère que la réparation du microbiome intestinal, et pas seulement des calories supplémentaires, est la clé d'une croissance saine chez ces enfants."

Les équipes dirigées par Gordon et Ahmed, financées par la Fondation Bill et Melinda Gates, prévoient de lancer d'autres études pour déterminer si les aliments thérapeutiques qui nourrissent les microbes intestinaux bénéfiques peuvent aider les enfants souffrant de malnutrition dans d'autres régions du monde. Cela implique un programme de développement d'aliments à base de microbiomes contenant des ingrédients distincts mais fonctionnellement "biosimilaires", facilement disponibles, abordables et culturellement acceptables pour les parents et les enfants vivant dans ces autres pays. En outre, Gordon et ses collègues prévoient d'étudier si la réparation des communautés microbiennes intestinales dysfonctionnelles à des âges plus jeunes et sur des périodes plus longues pourrait avoir un impact encore plus important.

"Après la période d'allaitement de six mois recommandée par l'Organisation mondiale de la santé, nous pensons qu'il y a peut-être une fenêtre précoce pour introduire ces types d'aliments thérapeutiques dirigés par le microbiome et potentiellement avoir un effet plus important", a déclaré le co-auteur Michael J. Barratt, Ph.D., professeur associé de pathologie et d'immunologie et directeur exécutif du Center for Gut Microbiome and Nutrition Research à l'Université de Washington.

Les chercheurs prévoient également de mener des études sur les avantages des aliments thérapeutiques à base de microbiome pendant la grossesse afin de déterminer s'ils peuvent non seulement améliorer les microbiomes intestinaux des mères souffrant de malnutrition, mais aussi favoriser la transmission de communautés microbiennes intestinales saines à leurs enfants et contribuer ainsi à briser le cycle intergénérationnel dévastateur de la malnutrition.

M. Gordon ajoute : "Nous étudions également la possibilité d'effectuer un essai clinique de ce nouvel aliment thérapeutique auprès d'enfants qui bénéficieraient d'une intervention nutritionnelle ici, à Saint-Louis. Nous en sommes aux premières étapes de ce processus, en commençant à nous engager auprès des membres de la communauté locale. Nous ne pouvons pas commencer l'un de ces essais sans nous assurer que les dirigeants de la communauté, les membres de la communauté, les parents et les soignants sont pleinement engagés dans le processus."