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GENEVIÈVE GRENIER
IMPACT DE LA CONSOMMATION D'ACIDES GRAS TRANS NATURELS ET INDUSTRIELS SUR LE
MÉTABOLISME DES LIPOPROTÉINES
Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval
dans le cadre du programme de maîtrise en Nutrition pour l'obtention du grade de maîtrise (M.Sc.)
DÉPARTEMENT DES SCIENCES DES ALIMENTS ET DE NUTRITION FACULTÉ DES SCIENCES DE L'AGRICULTURE ET DE L'ALIMENTATION
UNIVERSITÉ LA V AL QUÉBEC
2008
© Geneviève Grenier, 2008
Résumé
Les acides gras trans (AGT) proviennent de deux sources différentes dans
l' alimentation : 1) des procédés industriels d ' hydrogénation des huiles végétales insaturées
et 2) de la biohydrogénation des acides gras insaturés par les bactéries naturellement
présentes dans le rumen des ruminants. La consommation d'AGT d'origine industrielle
(AGTi) augmente le risque de maladies cardiovasculaires. Toutefois, les effets de la
consommation d'AGT d'origine naturelle (AGTn) demeurent inconnus. L'objectif de ce
mémoire est de comparer les effets, gramme pour gramme, des AGTn et d'AGTi sur le
métabolisme in vivo des HDL et des LDL. Les résultats suggèrent que la consommation
d'une quantité élevée d'AGTn, en opposition aux AGTi, a un effet minimal sur la cinétique
in vivo des HDL. Il ne semble pas y avoir de différence importante entre la consommation
de quantités élevées d 'AGTn et d'AGTi sur les taux de catabolisme et de production des
différentes fractions de lipoprotéines contenant de l' apoB-l 00.
11
Avant-Propos
Tout au long de ma maîtrise, j ' ai eu la chance de travailler avec une multitude de
personnes qui ont chacune permis, à leur manière, l'avancement et le dénouement de ma
maîtrise.
La première personne à mentionner est bien .entendu mon directeur de maîtrise, le Dr.
Benoît Lamarche enseignant-chercheur au Département de sciences des aliments et de
nutrition de l'Université Laval, qui m ' a permis d ' entreprendre ma maîtrise. Il a su, dès le
début, avoir confiance en mes capacités, me permettant ainsi de repousser mes propres
limites et de réaliser de grands projets. Malgré son horaire des plus chargés, il a su prendre
le temps de me conseiller lors des situations problématiques et raviver ma motivation pour
parachever ma maîtrise. Il est impossible de travailler sans être enthousiaste, en étant
soutenu par une personne qui transpire la passion pour la nutrition et la recherche. Sa
manière de combiner travail et plaisir restera un modèle pour moi.
Mes seconds remerciements vont à mes collègues Amélie Charest et Annie Motard
Bélanger, avec qui j'ai travaillé jour après jour lors du projet de recherche. Je ne peux
concevoir ce qu'a~rait été ma maîtrise sans leur présence réconfortante et leurs précieux
conseils, tant au niveau professionnel que personnel. Je garderai toujours en mémoire nos
nombreux éclats de rire, qui ont su agrémenter nos journées de travail.
Je dois bien évidemment remercier Johanne Marin, Élise Clerc, André Tremblay et
George Cousineau pour leur patience inouïe au laboratoire de Nutrition et Santé. Je suis
arrivée au laboratoire presque sans aucune connaissance pratique, leur support a été
incroyable. Je les remercie pour leurs conseils et leur très gra~de disponibilité. Je leur suis
très reconnaissante.
Je tiens également à remerCIer toutes les autres personnes qui ont participé à
l'avancement du projet de recherche. Merci à Sandra Gagnon et Stéphanie Ouellette, qui ont
fait un travail des plus fantastiques pour la préparation des alinlents à donner aux
111
- - - - - - - - ---- - --
participants de l'étude: Merci beaucoup à Danielle Aubin, Claire Julien et Michèle Fournier,
les infirmières de l'IN AF qui se sont occupées des participants de l'étude lors des
prélèvements sanguins. Je remercie également les participants de l' étude qui ont donné
temps et énergie. Bien entendu, sans eux, l' étude n ' aurait pu être réalisée.
Je remercie tous les membres de l' équipe de Benoît Lamarche ainsi que tous les
étudiants et employés de l' IN AF, qui m ' ont permis de passer de bons moments et de réaliser
ma maîtrise dans un environnement des plus agréables.
Finalement, nies remerciements vont à ma famille et mes amis qui m' ont soutenu
tout au long de ma maîtrise et dont les conseils ont été indispensables. Merci à Xavier, sans
qui ma vie serait très différente, pour ses encouragements et son éternelle bonne humeur.
IV
Table des matières
CHAPITRE 1 : Introduction générale ................................................................................... 1
CHAPITRE II : Problématique .............................................................................................. 3
1 Le métabolisme des lipoprotéines .................................................................................... 3
1.1 Les lipoprotéines ................................................................................................................ 3
1.2 Les apolipoprotéines .......................................................................................................... 4
1.3 Voies de transport du cholestérol ..................................................................................... 5 1.3.1 Voie exogène ..... ............ ........... ........................ .... .................... ................ .... ..... ... .. ..... .. ... ... ..... .... 5
1.3.1 .1 Les chylomicrons et leurs résidus ...... .. ........... ...... ..... .... ..... .... .... .. ... ... .. ..... .... .. ... .. .......... .... 5 1.3.1.2 Clairance ... .... .. ................. ........ ................ ....... .......... ..... ... ... ............. .... ...... .. .. .. ... .. ..... .... ... . 5
1.3.2 . Voie endogène ......... ............................. ......... ........ ..... .. .... ............. .... ............... ........ .... ............ .... 6 1.3.2.1 Les VLDL ..... .............................................. ... ........ ............ ..... .................. ........ .... ........ .... .. 6 1;3.2.2 Synthèse des VLDL ......................... ........... .......... ..... ... .... ................... ... .. ... ......... .. ... ......... 6 1.3.2.3 Les IOL ou résidus de VLDL ........... ......... .................... ........ ........ ....... ... ................... ... ...... 7 1.3.2.4 Les LOL .... .................................................. .................... .......................... ... ... ..... ...... .... ... .. 7 1.3.2.5 Clairance ............................................................. .... ................................... ...... ... ... .... ... .... .. 8
1.3.3 Transport inverse du cholestérol. ..................... ......... ........ .................................................... ........ 8 1.3.3.1 Les HDL ........................ .... ................... ................ .............. .... .................. ............ ............ ... 9 1.3.3.2 Synthèse des H·D.L .................................................... ................................ ........................... 9 1.3.3.3 Clairance des HDL ................................................................................................ ......... ... 10
2 Les maladies cardiovasculaires .................................................................................... 11
2.1 Athérosclérose .................................................................................................................. 11
2.2 Les facteurs de risq ue ...................................................................................................... 12 2.2.1 Syndrome métabolique ......................................................................................................... ...... 13
2.3 Concentrations plasmatiques des lipoprotéines ............................................................ 14 2.3.1 Effets protecteurs des HDL .... ............................................... ..................................... ....... ..... ..... 14
2.3 .1.1 Mécanismes influençant les taux de HDL-C .............................................................. ....... 15 2.3.2 Danger des LDL ................................................................................................................ .. ....... 17
2.3.2.1 Mécanismes influençant les taux de LDL-C ................................................ ..................... 18
2.4 Lipoprotéines vs apo comme indicateurs du risque de MeV ...................................... 19
3 Les AGT .......................................................................................................................... 20
3.1 Les AGT industriels ......................................................................................................... 22
3.2 Effets de la consommation d' AGTi sur la santé ............................................................ 23 3.2.1 Lipides sériques .......................................................................................................................... 24 3.2.2 . Inflammation systémique .......... ................................................................................ ........... ....... 26 3.2.3 Fonction endothéliale ................................................................. .............................................. ... 27
3.3 Mécanismes moléculaires potentiels des AGTi. ............................................................. 27 3.3.1 Modification de l'activité enzymatique ..... : ........................................... .. ................................... 28 3.3.2 Sécrétion de l'apo B ................................................................ ............................................. ....... 28 3.3.3 Modification du FeR des LDL .......................................................................... ......................... 29 3.3.4 Réactions pro-inflammatoires et dysfonction endothéliale ............................................. ............ 30
v
-- ---- ----- - ------ -----------------------------------------------------------------
3.4 Les AGT naturels ............................................................................................................. 30 3.4.1 Acides linoléiques conjugués ..... ...... .. .. ..... ......... ... .. ... ..... ...... ...... ....... ..... .. ...... ....... .. .. .... .... ..... ... . 3\
3.5 Association entre les AGTn et le risque de MeV .......................................................... 31
4 L 'étude cinétique ........................................................................................................... 36
4.1 Principes reliés à l'utilisation d'un traceur ................................................................... 37 4.1. 1 Termes et conditions ...... ..... .............. ...... ...... ... .. .. .... .............. ... .... ... .. ............... ...... .... .... ... .... .... . 37 4 .1 .2 Traceurs ... ... ..... .... ... .. .... ..... ... ... .. ...... .... .... ..... ... ... ..... ... .... .. ..... .... .. ... ............ ... .... ........... .............. 37
4.2 Ge-MS et analyse des données ....................................................................................... 38
5 Objectif et hypothèse ...................................................... ............................................... 40
CHAPITRE III : Comparaison des effets des acides gras trans naturels et industriels sur le métabolisme des LDL et des HDL ................................................................................... c41
CHAPITRE IV: Conclusion générale .......................................................................... ~ ...... 82
Références ............................................................................................................................... 89
VI
Liste des tableaux
Tableau 1 : Caractéristiques physico-chimiques des lipoprotéines ........................................ 4
Tableau 2 : Les facteurs de risque des MeV ....................................................... ................. 13
Tableau 3 : Lignes directrices pour l' identification clinique du syndrome métabolique selon l'ATP III ............................................................................................................. 13
VB
Liste des figures
Figure 1 : Structure générale des lipoprotéines .......................................................... .............. ............. 4
Figure 2 : Assemblage intracellulaire des VLDL ...................................................... ............. 7
Figure 3: Métabolisme des lipoprotéines ............................... .................................... ......... 10
Figure 4 : Facteurs influençant les concentrations plasmatiques de HDL-C ........................ 16
Figure 5 : Structure des acides gras ..................................................................... ................. 21
Figure 6 : Profil isomérique en 18 : 1 trans des AGTi et AGTn ........ ................ ..... ......... .... ... .... ... 22
Figure 7 : Risque relatif ajusté de Mev pour une augmentation de 0,5% de l' apport énergétique sous la forme d'AGT (toutes sources confondues) .......................... 23
Figure 8 : Quantités d 'AGTi contenues dans un "menu élevé en AGTi" composé d'aliments de type fast-food, de biscuits/gâteaux/gaufrettes et de maïs soufflé .................... 24
Figure 9 : Influence de la consommation d'AGTi sur le LDL-C et le HDL-C .................... 25
Figure 10 : Association entre la consommation d'AGT et le risque relative de maladies coronariennes selon 3 études de population ..................................................... . 33
Figure Il : Principe du marquage endogène de l'apoB-100 par un acide aminé marqué d 'un isotope stable et détection par GC-MS .............................................................. 39
VIn
Liste des abréviations
ACA T : Acyl CoA:cholestérol acyltransférase AGI: Acide gras insaturé AGMI : Acide gras monoinsaturé AGPI : Acide gras polyinsaturé AGS : Acide gras saturé AGT : Acide gras trans AGTi : Acides gras trans industriel AGTn : Acide gras trans naturel ALC : Acide linoléique conjugué Apo : Apolipoprotéine ApoB-Lp : Lipoprotéine contenant de l'apo B-IOO A TP III : Adu/t Treatment Panel III CRP : Protéine C-réactive (C-reactive protein) CT : Cholestérol total DGA T : Diacylglycérol acyltransférase
. EC : Ester de cholestérol FCR : Taux fractionnel de catabolisme (Fractional catabolic rate) GC-MS : Chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse
(Gas chromatography-mass spectrometry) HDL : Lipoprotéine de haute densité (High-density lipoprotein) HDL-C : HDL cholestérol HMG-CoA réductase: Hydroxyméthylglutaryl-CoA réductase IDL : Lipoprotéine de densité intermédiaire (Intermediate-density lipoprotein) IHD : Cardiopathie ischémique (Ischemic heart disease) IL-I : Interleukine-l lM : Infarctus du myocarde LCA T : Lécithine cholestérol acyltransférase LDL : Lipoprotéine de faible densité (Low-density lipoprotein) LDL-C : LDL cholestérol LDLox : LDL oxydé LDL-R: Récepteur-LDL (LDL-receptor) LH : Lipase hépatique LPL : Lipoprotéine lipase MCV : Maladie cardiovasculaire MTP : Protéine de transfert microsomale des TG (Microsomal triglycerid transfer prote in) NCEP : National Cholesterol Education Program PL : Phospholipide PLTP : Protéine de transfert des PL (Phospholipid transfer prote in) PS : Taille de pool (Pool size) PR : Taux de production (Production rate) RE : Réticulum endoplasmique TG : Triglycéride TIC: Transport inverse du cholestérol
IX
TNF-a: Facteur nécrosant de tumeur-a (Fumor necrosisfactor- a) TRL : Lipoprotéine riche en TG (Friglycerid-rich lipoprotein) VLDL: Lipoprotéine de très faible densité (Very low-density lipoprotein)
x
CHAPITRE 1 : Introduction générale
Dans la plupart des pays industrialisés, les maladies cardiovasculaires (MCY)
figurent parmi les principales causes de décès. À ce jour, une abondance de données
supporte que les Mev athérosclérotiques sont associées à différents facteurs de risque, tels
le tabagisme, l 'hypertension artérielle, l'âge, les facteurs génétiques, le manque d'activité
physique et les habitudes alimentaires (1). Ainsi, l'origine de ces maladies est complexe et
multifactorielle. Une alimentation inadéquate accompagnée d' une vie sédentaire, du
tabagisme et d'une consommation excessive d' alcool peuvent être responsables de jusqu'à
800/0 des décès provoqués par les MCV au Québec (2).
À ce jour, il n'est plus à prouver que l'alimentation joue un rôle primordial dans la
prévention et le traitement des maladies chroniques. Les différents types de matières
grasses consommés affectent de façon importante les niveaux circulant de lipides sanguins,
des facteurs de risque particulièrement déterminants des MCV. Il est reconnu que les
niveaux relativement élevés de lipoprotéines de faib.1e densité (LDL), aussi appelées
mauvais cholestérol, retrouvés chez les populations des pays industrialisés sont associés à
une alimentation contenant des quantités importantes d'acides gras saturés (AGS), de
cholestérol et d'acides gras trans (AGT). De surcroît, les concentrations de cholestérol
contenu dans les lipoprotéines de densité élevée (HDL-C), aussi nommé bon cholestérol,
sont souvent abaissées conséquemment à un apport élevé en AGT.
Les huiles végétales partiellement hydrogénées ont été développées au début du 20e
siècle afin de fournir une alternative moins coûteuse aux graisses animales (3) . . Dans les
années 80, les médecins et experts en nutrition, préoccupés par le rôle des AGS du régime
alimentaire dans l'augmentation du risque de MCY, ont conseillé de remplacer le beurre et
les autres corps gras provenant de l'animal par la margarine, contenant à l'époque des
pourcentages élevés d'AGT. Depuis ce temps, les AGT ont fait l'objet de nombreuses
études dans le but de mieux connaître leurs effets sur la santé et il est à ce jour bien établi
que la consommation d'AGT de source industrielle (AGTi) augmente le risque de MeV
(4). Il a récemment été estimé que le remplacement complet des AGTi par des acides gras
1
.------- ------ - - - ----
polyinsaturés (AGPI) pourrait empê~her de 12 à 22% des infarctus du myocarde et des
décès dus aux MeV de survenir (4). Par contre, les conclusions sont actuellement beaucoup
moins claires quant à l' effet de l'ingestion d'AGT de source naturelle (AGTn), retrouvés
dans les produits laitiers et autres produits dérivés des ruminants (vaches, moutons,
chèvres). Selon certaines études épidémiologiques, les· AGTn pourraient même avoir des
effets cardio-protecteurs (5-7).
Depuis peu, des progrès importants ont été réalisés dans la compréhension des
dyslipidémies grâce aux études cinétiques qui permettent de suivre le métabolisme in vivo
des apolipoprotéines (apo), composantes protéiques des lipoprotéines, grâce à l ' utilisation
de traceurs. Nous avons réalisé une étude d' intervention clinique en chassé-croisé et à
double-'insu à l' Institut des nutraceutiques et des aliments fonctionnels (INAF) de
l'Université Laval, dans laquelle a été insérée une étude du métabolisme in vivo des LDL et ·
des HDL. L'objectif de cette étude et de ce mémoire de maîtrise est de comparer l'impact
de la consommation d ' AGTi et d 'AGTn sur le métabolisme in vivo des lipoprotéines de
type HDL et LDL.
Ce mémoire comporte plusieurs sections, dont une revue de la littérature axée sur le
métabolisme des lipoprotéines et leurs différents effets dans l'organisme. Les impacts de la
consommation d'AGTi et des AGTn sur les facteurs de risque des MCV et les principes
associés à l'étude cinétique sont également abordés. Ensuite, un article scientifique qui sera
soumis à la revue The American Journal of Clinical Nutrition est présenté. Cet article décrit
les effets de trois diètes contenant des quantités différentes cl' AGTn et d'AGTi sur le
métabolisme in vivo des LDL et des HDL. Finalement, la conclusion générale du mémoire
fait le résumé des résultats de l'étude et discute des différentes retombées que notre étude
peut avoir, entre autres, sur la santé de la population.
2
CHAPITRE II : Problématique
1 Le métabolisme des lipoprotéines
Les lipides sont des constituants indispensables au bon fonctionnement de
l' organisme. La famille des lipides inclue les triglycérides, les phospholipides (PL) et les
stérols, mais les matières grasses sont retrouvées de façon prédominante sous la forme de
TG tant dans l' alimentation que dans le corps (8). Ces molécules, composées d'un glycérol
sur lequel trois acides gras sont attachés, représentent la principale source d'énergie pour
l' organisme. De la quantité totale de cholestérol ingérée chaque jour via l' alimentation,
environ la moitié est absorbée au niveau intestinal (9). Les molécules de cholestérol
possèdent un noyau stéroïde portant un groupe alcool (-OH), auquel un acide gras peut être
estérifié pour former un ester de cholestérol (EC). Ainsi, il est possible de retrouver le
cholestérol sous deux formes différentes: la forme libre et la forme estérifiée. La synthèse
endogène de cholestérol compte pour plus du 7'3 du cholestérol entreposé dans le corps (9).
Le cholestérol intervient à plusieurs niveaux, entre autres dans la fabrication des
membranes cellulaires, de certaines hormones stéroïdiennes et dans le processus de
digestion via les sels biliaires. Pour ce qui est des PL, ils sont des constituants importants
des membranes cellulaires.
1.1 Les lipoprotéines
Comme les lipides sont insolubles dans l'eau, ils doivent être traités de façon à ce
qu'ils puissent circuler dans le milieu aqueux qu'est le sang. Les lipoprotéines sont des
particules composées de lipides et de protéines, qui ont comme fonction le tran'sport des
lipides dans l'organisme. Leur structure générale est sphérique et elles sont composées
d'une couche superficielle faite de PL, de cholestérol libre et de protéines ainsi que d'un
noyau de lipides neutres, principalement composé d'esters d'EC et de TG. Il existe
plusieurs classes de lipoprotéines qui diffèrent les unes des autres par leur contenu relatif en
lipides et en protéines, par les types de protéines qu'elles contiennent et par leur rôle
métabolique respectif (10). La densité différente des lipoprotéines et leur composition
protéique distincte permettent de les séparer par une variété de méthodes en laboratoire
(11 ).
3
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Estf!r!;
.d~ chùk.>:>tèroJ
Figure 1 : Structure générale des lipoprotéines
1.2 Les apolipoprotéines
La composante protéique des lipoprotéines, les apolipoprotéines (apo), se situe au
niveau de leur surface. Les apo sont des protéines amphipathiques puisqu' elles possèdent à
la fois une région hydrophobe et hydrophile (12). Elles peuvent donc interagir tant avec les
lipides contenus dans les lipoprotéines qu'avec le milieu aqueux dans lequel elles circulent.
En raison de cette nature amphipathique, les apo jouent un . rôle majeur dans la
détermination et la stabilisation de la taille et de la structure des lipoprotéines.
Plusieurs apo ont été identifiées et elles peuvent être regroupées en deux classes
différentes, les apo non-échangeables, comme l'apo B-IOO et l'apo B-48, et les apo
échangeables, comme l'apo A-l, l'apo A-II, l'apo A-IV, l'apo C-I, l'apo C-II, l'apo C-III et
l'apo E. L' apo B-IOO et B-48 sont fortement insolubles dans les solutions aqueuses
contrairement aux apo échangeables, qui y sont plutôt solubles (13).
Tableau 1 : Caractéristiques physico-chimiques des lipoprotéines (14)
Densit~ Diamètre Lipides Ap~1ipoprotéin~s Lipoprotéines
(g/dL) (Dm) (% des composants. totaux) principales.
TG Chol. PL
Cny lomÏ.crons <0,95 75-1200 80-95 2-7 3-9 B-48, C-II, R
VLDL 0:195-1,.006 35-~O 55-80 5-15 10-20 B-I00., C-II, E
IDL 1,006-1,019 25-35 20-50 20-40 15-30 B-loo,E
LDL 1,019-1,063 18-25 5-15 40-50 20-30 B-I00
HDL 1,063-1,21 5-12 5-10 15-25 20-30 A, C-II
Tiré de : Lamarche, B. Métabolisme des lipoprotéines. Cours: Métabolisme des lipoprotéines et athérosclérose. Université Laval. 2006.
4
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1.3 Voies de transport du cholestérol
1.3.1 Voie exogène
Afin d'être absorbés, les lipides alimentaires doivent subir une hydrolyse, action qui
est remplie par différentes lipases se trouvant dans le tube digestif (15). La digestion des
lipides permet entre autres de transformer les TG alimentaires en de petites molécules que
l' organisme pe~t absorber et utiliser à différentes fins.
1.3.1.1 Les chylomicrons et leurs résidus
Les produits de la digestion des lipides (TG, cholestérol, PL) et l' apo B-48 sont
combinés dans les entérocytes pour former une première catégorie de lipoprotéines, les
chylomicrons (8; 16). Une fois synthétisés, les chylomicrons sont transportés par la lymphe
puis le canal thoracique, pour finalement arriver dans la circulation sanguine générale où ils
acquièrent de l'apo E et C provenant d'autres lipoprotéines (17). Les chylomicrons sont les
plus grosses lipoprotéines retrouvées dans l'organisme. Une fois dans le milieu
intnlvasculaire, leur contenu en TG est hydrolysé par la lipoprotéine lipase (LPL), une
enzyme située au niveau de l'endothélium vasculaire, ce qui permet la libération d ' a~ides
gras libres (18). Les chylomicrons se transforment ainsi en résidus de chylomicrons, qui
sont de plus petite taille.
1. 3.1. 2 Clairance
L 'hydrolyse des TG des chylomicrons se poursuit jusqu'à ce que les résidus de
chylomicrons soient détectés par des récepteurs membranaires reconnaissant l' apo E situés
au niveau du foie. Ils sont ensuite dégradés en leurs différents constituants (11). À leur
arrivée au foie, les lipoprotéines contiennent toujours le cholestérol alimentaire absorbé et,
par conséquent, les hépatocytes en reçoivent la plus grande partie. Il y a également
accumulation des acides gras restant dans les résidus de chylomicrons au niveau des
hépatocytes (19).
5
----------------- - ---~
1.3.2 Voie endogène
Dans l'organisme humain, les lipides sont exportés du foie vers les tissus
périphériques grâce à des lipoprotéines qui sont synthétisées au niveau du foie, nommées
lipoprotéines de très faible densité (VLDL).
1.3.2.1 Les VLDL
Chaque particule de VLDL synthétisée au niveau du foie contient une molécule
d'apo B-I00, mais également de l'apo C et E provenant des HDL en circulation (18). Ce
type de lipoprotéines transporte tant les lipides endogènes, synthétisés au niveau du foie,
que les lipides exogènes, acheminés jusqu'au foie par les résidus de chylomicrons.
1.3.2.2 Synthèse des VLDL
L'assemblage des VLDL, au niveau du foie, trouve assises autour de l'apo B-I00.
Cet assemblage fait appel à trois types de particules différentes : 1) les pré-VLDL, des
lipoprotéines primordiales qui ne sont pas sécrétées, 2) les VLDL2, qui sont pauvres en TG
et 3) les VLDL], des lipoprotéines riches en TG formées à partir des VLDL2 (20).
L'assemblage des lipoprotéines contenant de l' apo B-I00 se ferait de façon
cotranslationnelle (21). Il faut tout d'abord savoir que l' apo B-I00 possède une structure
pentapartite, donc composée de 5 domaines différents, additionnée de deux portions
terminales nommées N-terminale et C-terminale (10). Pendant que la partie C-terminale de
l'apo B-I00 est synthétisée sur les ribosomes du réticulum endoplasmique (RE) cellulaire
(21), la partie N-terminale de l'apo B-100 est ancrée dans la monocouche interné de la
membrane du RE et engendre la création d'une gouttelette de gras. Lors de l'achèvement de
la synthèse de l' apo B-100, cette gouttelette de lipides se détache de la membrane du RE
pour former une lipoprotéine naissante. Il en résulte la formation d'une pré-VLDL,
conservée dans la cellule et ayant environ la même taille qu'une HDL (22;23). Les pré
VLDL sont converties en VLDL2 suite à leur lipidation supplémentaire (20). La sécrétion
hépatique d'apo B-IOO est largement tributaire de la disponibilité des lipides (cholestérol,
EC, TG et PL) se liant avec l'apo B-100 au niveau du RE pour permettre l'assemblage des
6
VLDL (24). Les EC, le cholestérol et les TG sont synthétisés respectivement par l' acyl
CoA:cholestérol acyltransférase (ACAT), l'hydroxyméthylglutaryl (HMG) CoA réductase
et la diacylglycérol acyltransférase (DGA T) (25 ;26). Des études récentes ont permis de
décrire deux formes différentes de l'ACAT, l' ACATI et l' ACA T2, qui permettent
respectivement d'estérifier le cholestérol et d'assembler les lipoprotéines (25;27-30). Les
lipides sont transférés à l'apo B-100 par la protéine microsomale de transfert des TG
(MTP), qui est absolument nécessaire à l'assemblage et la sécrétion des lipoprotéines
contenant de l'apo B (apoB-Lp) dans le foie et les intestins (10). La MTP jouerait un rôle
plus précisément lo"rs de la lipidation initiale des lipoprotéines.
Tiré de : Toussaint J.F. et al. L'athérosclérose Physiologie, diagnostics, thérapeutiques. Sous l'égide de la Société Française d'Athérosclérose 2003.
Figure 2 : Assemblage intracellulaire des VLDL (31)
1.3.2.3 Les IDL ou résidus de VLDL
L 'hydrolyse continue des TG des VLDL en circulation par la LPL réduit leur
contenu lipidique, ce qui â pour effet de diminuer leur diamètre et d'augmenter leur densité.
Des résidus de VLDL, aussi appelés IDL, sont ainsi formés (18). Les IDL redonnent
graduellement les molécules d'apo E et C aux particules de HDL (11).
1.3.2.4 Les LDL
L'hydrolyse subséquente des IDL, via l'action de la lipase hépatique (LH), mène à
la formation de lipoprotéines de taille encore plus réduite, appelées LDL. Les LDL ont un
diamètre de 3 à 4 fois plus petit que celui des VLDL initialement sécrétées. Ce sont des
lipoprotéi~es relativement riches en cholestérol comparativement à leur contenu en TG et
7
--- --- -..--------------~ --- -
elles sont ainsi les principaux transporteurs de cholestérol dans l'organisme (18). La seule
composante protéique des LDL est l'apo B-100 (32-34) et tout comme dans les VLDL, une
seule molécule d'apo B-1 00 est retrouvée par particule de LDL. Plusieurs sous-fractions de
LDL, caractérisées par des variations au niveau de leur densité, taille et composition
chimique, sont retrouvées dans l'organisme et ont une importance clinique significative
(35-37).
1.3.2.5 Clairance
Une partie des IDL formées à partir des VLDL est directement retirée de la
circulation sanguine par le foie. Les LDL en circulation sont à leur tour captées par les
cellules du foie via des récepteurs membranaires, nommés les récepteurs-LDL (LDL-R),
qui reconnaissent l'apo B-I00 à la surface des. LDL et l'apo E sur les IDL (1;16). Les LDL
et les ID L sont intégrées dans les hépatocytes par endocytose puis dégradées en leurs
différentes composantes (11). Ce processus se produit dans l'ensemble des cellules
nucléées de l'organisme, mais tout particulièrement au niveau du foie.
Il faut préciser qu'il existe en réalité deux types de mécanismes distincts permettant
la clairance des LDL : les mécanismes récepteur-dépendant, dont il vient d'être question, et
les mécanismes récepteur-indépendant (38;39J. Chez l'humain, il est estimé que 60% de la
clairance des LD L est effectuée via les LD L-R et 40% par les mécanismes récepteur
indépendant, mais ces valeurs peuvent être très variables (1 ;38). Contrairement aux LDL-R,
les mécanismes récepteur-indépendant ne semblent pas répondre aux changements dans le
régime alimentaire.
1.3.3 Transport inverse du cholestérol
Dans l'organisme, le cholestérol est transporté des tissus extra-hépatiques au foie
via les lipoprotéines de type HDL. L'évacuation du cholestérol des tissus périphériques
vers le foie est appelée le transport inverse du cholestérol (TIC).
8
- - ---~~---------------------------
1.3.3.1 Les HDL
Les HDL sont les lipoprotéines circulantes les plus petites et les plus denses, de par
leur teneur élevée en protéines qui représentent environ 50% de leur masse totale (40). Les
particules de HDL sont hétérogènes. Il en existe deux principaux types, celui contenant
uniquement de l'apo A-I et celui contenant de l ' apo A-I et de l'apo A-II (41). Ces apo
comptent respectivement pour environ 70% et 20% du contenu total en protéines des HDL
(42). L'apo A-I est donc la principale protéine structurale des HDL et sa concentration
plasmatique est positivement corrélée aux concentrations de HDL-C (43;44).
1.3.3.2 Synthèse des HDL
L'apo A-I est une protéine composée de 243 acides aminés synthétisée au niveau
des cellules du foie (70%) et de l'intestin (30%) (40). Elle est ensuite secrétée dans le
compartiment plasmatique sous la forme libre, donc exempte de constituant lipidique. Les
molécules d'apo A-I peuvent également provenir de la dissociation des lipoprotéines riches
en TG (TRL) suite à leur hydrolyse par la LPL (18). L'incorporation de quelques particules
de PL à la surface de l'apo A-l, par l'action de la protéine de transfert des PL (PLTP),
permet la formation 'de petites HDL discoïdales, les pré-~-HDL, aussi nommées HDL
naissantes (43). La PLPT facilite le transfert des PL de surface des résidus de chylomicrons
et des VLDL vers lesHDL (45). Une fois dans la circulation générale, ces particules
pauvres en lipide interagissent avec les cellules périphériques afin d'acquérir des PL
supplémentaires et des molécules de cholestérol libre, via 1'« ATP-binding cassette prote in
Al », et éventuellement par les « scavenger receptor BI» (46).
Une fois associé aux HDL naissantes, le cholestérol est estérifié par l'enzyme
lécithine: cholestérol acyltransférase (LCA T), qui permet au cholestérol de passer de la
surface vers le centre des lipoprotéines (47). L'obtention de HDL pauvres en cholestérol
libre au niveau superficiel est un élément essentiel afin de maintenir le bon fonctionnement
du TIC. Les pré-~-HDL sont ainsi converties en particules sphériques petites et denses,
nommées HDL3. La maturation des particules de HDL3 exige l'acquisition supplémentaire
de cholestérol libre et son estérification subséquente, ce qui augmente leur diamètre et
diminue leur densité. Les HDL2 sont ainsi formées.
9
1.3.3.3 Clairance des HDL
Les HDL matures peuvent se décharger de leur cholestérol par deux principaux
mécanismes. Premièrement, par le transfert du cholestérol libre vers le foie, un processus
facilité par l'interaction avec les «scavenger receptor class B type 1» situés sur les
hépatocytes et qui conduit à la formation de bile (40;48). Deuxièmement, le cholestérol
estérifié peut être transféré des HDL vers les LDL ou les VLDL, en échange de TG via
l'action de l'enzyme « cholesterylester transfer protein» (CETP) (18;40). Ce transfert de
lipides permet la reformation de HDL3. Éventuellement, la délipidation des HDL permettra
·l'élimination des apo A, principalement par les reins (11).
r·:··"··»"'·~N_X'_'"''
. ' .. ..
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'.'.'~. · n·. ".··.'··.·:.·.:· ; .~ .... •.. r·· .. . . ~:~, ~ . . r ': '.~'.' .'* ,Effilox de t;. .,. /':,.,1 t~JI~qJ.i:N
DJ;jr~·---
Tirée de : Mauger J.F. Étude comparative de l'impact de la simvastatine et de l'atorvastatine, deux inhibiteurs de J'HMG-COA réductase, sur la cinétique in vivo de J'apolipoprotéine A-I chez· J'homme. 2004.
Figure 3: Métabolisme des lipoprotéines (49)
10
2 Les maladies cardiovasculaires
Les MCV impliquent un groupe de problèmes de santé qui affectent la structure et
le fonctionnement du cœur et des vaisseaux sanguins. Leurs causes sont multiples. Elles
sont la première cause de mortalité et également les maladies les plus coûteuses au Canada.
Elles représentent ainsi un fardeau économique majeur pour le système national de soins de
santé. En 1 998, les coûts déboursés par le gouvernement canadien afin de traiter l ' ensemble
des MeV se sont élevés à plus de 18 milliards de dollars, ce qui représentait 24 % des coûts
dépensés dans le secteur de la santé (50). En 2002, dans la province de Québec, 29 % des
décès étaient attribuables aux MeV (2).
Chez notre voisin les États-Unis, les MCV comptaient pour 36,6% des décès en
2004. Ainsi, tout près de 2400 Américains meurent chaque jour de MCV donc, en
moyenne, une personne à chaque 36 secondes (51). Toujours aux États-Unis, les Mev
prennent plus de vie chaque année que le cancer, les maladies chroniques des voies
respiratoires inférieures, les accidents et le diabète mellitus combinés (51).
2.1 Athérosclérose
L'athérosclérose est une maladie dégénérative qui atteint les artères de l'organisme
en les obstruant via la formation de dépôts adipeux appelés plaques. Elle provoque ainsi
une diminution de leur élasticité et leur rétrécissement, ce qui rend le passage du sang plus
difficile. Cette pathologie est la cause sous-jacente au développement de MCV.
L'athérosclérose est un processus complexe et multifactoriel. De nombreux facteurs
contribuent à son développement, tels l'hyperlipidémie, l'altération de la structure usuelle
des lipoprotéines, le niveau de turbulence du flux sanguin ainsi que l'altération de
l'endothélium vasculaire, et plusieurs étapes distinctes mènent à la formation des plaques
athéromateuses (52). Les phases initiales sont caractérisées par l'accumulation locale de
lipoprotéines de type LDL dans l'intima de la paroi vasculaire. Une fois infiltrées dans'
l'intima, ces lipoprotéines sont sujettes à l'oxydation (53). En activant la transcription
nucléaire de NF -KB, un facteur de transcription qui contrôle des gènes codant pour
Il
différentes cytokines et molécules d 'adhésion, les formes oxydées des LDL (LDLox)
jouent un rôle' clé dans le déclenchement des réactions pro-inflammatoires dans l'organisme
(54). Les monocytes circulants sont attirés par les molécules d'adhésion (VCAM-1 , ICAM-
1) et les cytokines au ni veau de la surface endothéliale, y pénètrent et se transforment en
macrophages (55 ;56). Par la suite, les monocytes devenus macrophages peuvent se
transformer en cellules spumeuses en phagocytant les LDLox via les récepteurs scavenger
(57). Les lésions ainsi formées évoluent progressivement et sont stabilisées par leur
encapsulation dans une ' enveloppe fibreuse de cellules musculaires lisses provenant de la
média (58;59) et de protéines de matrice extracellulaire (collagène, élastine,
protéoglycanes) (53). La maladie demeure généralement asymptomatique jusqu'à ce que la
plaque athéromateuse obstrue les vaisseaux sanguins et empêche la circulation sanguine.
2.2 Les facteurs de risque
Les facteurs de risque cardiovasculaire peuvent être séparés en deux catégories: les
facteurs de risque modifiables et non-modifiables. Les facteurs non-modifiables
comprennent l'âge, le sexe et l'hérédité, sur lesquels aucun traitement ne peut être utilisé
afin de les modifier. Le développement des facteurs de risque modifiables est largement
relié au mode de vie, plus spécifiquement au manque d'exercice et à une alimentation
procurant un apport calorique excessif. Ces habitudes provoquent des modifications
négatives au niveau du statut biochimique et physiologique de l'organisme et , ainsi, le
développement de conditions, comme l'athérosclérose et les complications thrombotiques.
Il est de plus en plus clair que les facteurs de risque cardiovasculaire interagissent les uns
avec les autres en synergie (60).
Le Adult Treatment Panel III (ATP III) du National Cholesterol Education Program
(NCEP) de 2001 a identifié différents facteurs de risque modifiables prédisposant les
individus aux MCV et aux maladies métaboliques (61). La liste de l'A TP III comprend
l 'hypertension, le tabagisme, la résistance à l'insuline, l'adiposité abdominale et les taux
élevés de glucose. Les dyslipidémies athérogéniques, telles l'élévation des TG
plasmatiques et la diminution des taux de HDL-C, en font également partie.
12
- -- - - --
Tableau 2 : Les facteurs de risque des Mev (16)
Facteurs modifiables Facteurs non-modifiables
Hérédité
Obésité abdominale
Djabète
H rinsulinémie
Sédentarité
Tiré de : Les dyslipoprotéinémie : l'approche clinique (2e édition), 1997.
2.2.1 Syndrome métabolique
Lorsque plusieurs facteurs de risque se présentent ensemble et sont révélateurs d'une
maladie spécifique, ce regroupement p·eut être identifié sous le nom de syndrome.
L'Organisation Mondiale de la Santé, la Fédération Internationale du Diabète · et l'ATP
III du NCEP reconnaissent que la présence de certains facteurs de risque cardio
métabolique accroît la morbidité et la mortalité. Ils ont ainsi identifié ce groupe de facteurs
de risque sous le nom de syndrome métabolique (62). La définition du syndrome
métabolique de ces différentes organisations sont globalement très similaires en
mettant l'accent sur la présence d'obésité, de dyslipidémies, d'hyperglycémie et
d'hypertension (61).
Tableau 3 : Lignes directrices pour l'identification clinique du syndrome métabolique selon l'ATP III (63)
Selon le ATP III, il Y a présence d'un syndrome métabolique. lorsque trois ou plus des facteurs de risque suivants sont présents:
Triglycérides 2: 1,7 mmoll L
HDL-C
- Femme < 1,30 mmoll L
- Homme < 1,03 mmoll L
Pression artérielle 2: 130/85 mmHg
Glycémie à jeun 2: 6,1 mmol/ L
Tour de taille
- Femme > 88 cm
- Homme > 102 cm
Adapté de : Expert panel on Detection, Evaluation and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults Adult Treatment Panel III. Executive Summary of The Third Report of The National Cholesterol Education Program (NCEP) 2001.
13
2.3 Concentrations plasmatiques des lipoprotéines
Le profil en acides gras du régime alimentaire a un impact certain sur les
concentrations plasmatiques des lipoprotéines. Les acides gras monoinsaturés (AGMI) et
les AGPI ont pour effet d'abaisser les concentrations de CT, de HDL-C et de LDL
Cholestérol (LDL-C) comparativement aux AGS (19;64). Les AGT, quant à eux, diminuent
les taux de HDL-C comparativement aux AGS, mais augmentent le LDL-C plasmatique de
façon similaire au AGS, comparativem~nt aux AGMI et AGPI. Ainsi, la consommation
d'AGT entraîne une augmentation plus importante du ratio LDL-C !HDL-C que la
consommation d'AGS (65) et n'a vraiment pas les mêmes effets que la consommation de
leurs homologues sous la conformation cis (66).
2.3.1 Effets protecteurs des HDL
Il existe plusieurs mécanismes par lesquels les HDL protègent l'organisme contre le
développement de l'athérosclérose. En plus de leur effet protecteur via le TIC, les HDL
exercent des effets antioxydants, anti-inflammatoires, anti-thrombotiques et des effets
positifs sur la fonction endothéliale.
Premièrement, les HDL et l'apo A-I sont en mesure d'empêcher l'oxydation des
lipides, un mécanisme clé dans le développement de l'athérosclérose (67). Elles agissent de
différentes manières. Tout d'abord, les HDL seraient capables d'inhiber l'oxydation des
LDL grâce à l'a-tocophérol, une molécule lipophile antioxydante qu'elles contiennent.
Cette molécule peut séquestrer les radicaux d'oxygène réactifs avant qu'ils n'interagissent
avec les PL et les EC des LDL et ainsi, empêcher l'oxydation de ces particules (68). Les
HDL transportent également une grande quantité de molécules d'hydroperoxyde et l'apo A
l serait capable de réduire ces hydroperoxydes en hydroxyde. Il devient alors impossible
pour les hydroperoxydes de participer à des réactions dommageables pour l'organisme
(69). Le tout représente une autre défense contre l'oxydation. De surcroît, le pouvoir
antioxydant des HDL proviendrait d'une enzyme qu'elles transportent, la paraoxonase, qui
est impliquée dans la prévention et le renversement des dommages oxydatifs (70).
14
Les HDL et l'apo A-I ont également la capacité de bloquer les réactions pro
inflammatoires dans l'organisme. Elles agiraient entre autres en limitant directement
l'expression de cytokines, tels le facteur de nécrose tumorale a (TNF-a) et l'interleukine-l
(IL-l), qui augmentent l'activité des molécules d' adhésion endothéliales, comme VCAM,
ICAM et E-Sélectine (71).
De plus, les HDL semblent pouvoir atténuer le risque thrombotique en inhibant
l'activation et l' agrégation plaquettaire (72) et améliorer la fonction endothéliale en
stimulant la libération de prostacycline, un puissant vasodilatateur (73).
2.3.1.1 Mécanismes influençant les taux de HDL-C
Il est maintenant bien reconnu que de faibles taux plasmatiques de HDL-C sont
associés à un risque accru d'athérosclérose et de MCV. Toutefois, les mécanismes
biochimiques qui régissent les concentrations de HDL-C et qui sont sous-jacents aux
faibles taux de HDL-C ne sont pas encore complètement compris.
La composition des particules de HDL aurait un grand rôle à jouer dans la
régulation du HDL-C plasmatique. Un premier facteur pouvant influencer la composition
des particules de HDL est la triglycéridémie (74). Des taux élevés de TG plasmatiques
semblent accroître l'activité de la CETP, ce qui provoque l'augmentation du transfert de
TG provenant des apoB-Lp aux HDL en échange d'ECo Le tout résulte en l'enrichissement
des particules de HDL en TG, ce qui les convertit en de meilleurs substrats pour la LH. Ces
TG seraient ensuite facilement hydrolysés par la LH, provoquant la déplétion du contenu
lipidique des HDL.
Un deuxième facteur pouvant affecter la composition des particules de HDL est le
ratio LPL/HL, deux enzymes impliquées dans le métabolisme des lipoprotéines (74). Une
étude populationnelle (75) a montré que l'activité de la LPL était réduite et celle de la LH
augmentée chez les sujets présentant de faibles concentrations de HDL~C. Ces deux lipases
agissent conjointement sur la composition des HDL, mais ont des effets opposés. Plus
15
-- -- --- ---------------------------------------------
précisément, la LPL procure des PL aux particules de HDL pour permettre leur maturation
et la LH catabolise les PL et les TG contenus dans les HDL. Un faible ratio LPL/LH
promeut donc l'épuisement des lipides de surface des HDL.
Ainsi, le taux plasmatique de TG et le ratio LPL/LH semblent être des déterminants
importants de la composition des HDL. La composition des HDL, quant à elle, serait un
déterminant majeur du FCR de l'apo A-I et A-II, contenues dans les particules de HDL. Il a
été proposé que les modifications occasionnées sur les HD L riches en TG par l' action
lipolytique de la LH provoquent une augmentation significative de la captation d'apo A-I
par le rein et ainsi, la perte d'apo A-I (76). De plus, Horowitz et al. (77) ont démontré que
les individus ayant un taux de HDL-C réduit possèdent des molécules d 'apo A-I moins
fortement liées et plus facilement échangeables, ce qui accélérerait leur vitesse
d ' élimination. L'élévation du FCR de l'apo A-I et A-II des HDL serait donc le principal
mécanisme provoquant la diminution des concentrations plasmatiques de HDL-C. Le PR,
quand à lui, ne semble pas influencer significativement les taux de HDL-C.
(~oncentl"atiol1 de lIDL- C
FeR cIe 1 ~ apa ... 4-1
Taille ou deut;.ité (les I)~l~ticules. de HDL (Ratio HDL-CfallO .. 4-1 + ilI10 A-II)
~ '----Échanges lipidiques
(ConCel1.Ul1tiOl1 (le TG I1L'Ulnatiques)
Adapté de : Brinton E.A. et al. Arteriosc1er Thromb 1994.
Activité (les Iqlases (Ratio LPLiLH)
Figure 4 : Facteurs influençant les concentrations plasmatiques de HDL-C (78)
16
2.3.2 Danger des LDL
L'élévation du niveau de LDL-C ~st un important facteur prédisposant à
l'athérosclérose. Tel que mentionné précédemment, les LDL sont les principales
contributrices au développement de cette pathologie. En effet, il a été établi que les
lipoprotéines de type LDL sont associées à plusieurs processus pro-athérothrombotiques,
dont la dysfonction endothéliale, l' inflammation, la formation de cellules spumeuses et de
séquelles thrombotiques conséquentes à la rupture de la plaque instable des lésions
athérogéniques (79).
Toutefois, la contribution du LDL-C au développement de l'athérosclérose est
complexe et les personnes à risque de MCV ne présentent pas toujours des niveaux élevés
de LDL-C. Les individus dont le niveau de LDL-C est normal, mais qui possèdent de façon
proéminente des particules de LDL petites et denses voient augmenter leur risque de Mev
(80). Plusieurs raisons ont été suggérées afin d'expliquer pourquoi les petites LDL seraient
davantage athérogéniques. Premièrement, ce type de LDL serait capté plus facilement par
les cellules du tissu artériel que les LDL de taille supérieure, suggérant un transport
transendothélial accru des petites particules (81). De plus, les petites particules se lieraient
plus difficilement aux LDL-R, mais plus aisément aux protéoglycanes (82). La rétention
des LDL dans l'espace subendothéliale des parois artérielles par les protéoglycanes serait
un mécanisme important associé à l'athérosclérose (52). Il a également été montré que la
susceptibilité à l'oxydation des petites particules de LDL est augmentée (83). Cet
accroissement pourrait provenir de la modification de la composition lipidique de la couche
superficielle des lipoprotéines, c'est-à-dire, d'une diminution du contenu en cholestérol
libre et d'tine augmentation du contenu en AGPI. La diminution de la taille des particules
de LDL proviendrait, tout comme dans le cas des HDL, de l'enrichissement des particules
en TG. Ces TG seraient ensuite facilement hydrolysés par la LH, provoquant la déplétion
du contenu lipidique des LDL et une diminution du diamètre des lipoprotéines (84).
Les individus avec un niveau normal de LDL-C, mais qui présentent un niveau de
stress oxydatif élevé, tels les patients souffrant d'hypertension, de diabète de type 2,
d'insuffisance rénale ou faisant usage de tabac (85-87), voient également leur risque de
17
souffrir de MCV augmenter. Les particules de LDLox contribuent plus fortement que les
particules de LDL natives, donc non-oxydées, au développement de l'athérosclérose (9). En
effet, la captation des LDLox par les macrophages est plus rapide que celle des LDL
natives. En réalité, il a été observé que les macrophages ne captent pas les LDL natives in
vitro (88). L' oxydation des composés lipidiques des LDL entraînerait la modification de la
structure usuelle de l' apo B-IOO. Cette modification permettrait aux récepteurs situés sur
les cellules de type scavenger, comme les macrophages, de reconnaître la protéine, ce qui
provoquerait leur captation et la formation de cellules spumeuses (89).
2.3.2.1 Mécanismes influençant les taux de LDL-C
La concentration plasmatique de LDL-C est déterminée par trois prIncIpaux
paramètres: 1) le rythme de production des LDL, 2) le niveau d'activité des LDL-R au
niveau du foie et 3) le nombre de lipoprotéines contenant de l'apo E, qui entrent en
compétition avec les LDL pour interagir avec les LDL-R (90-96).
L'augmentation des conceritrations de LDL-C semble être causée essentiellement
par la diminution du FCR des particules de type LDL plutôt que par l'augmentation de leur
PRo Lorsque les LDL pénètrent dans les hépatocytes, ils sont relâchés dans la cellule et se
dirigent vers les lysosomes où leur cholestérol estérifié est hydrolysé en cholestérol libre
par les enzymes lysosomales (9). L' enzyme ACAT entre alors en jeu et distribue le
cholestérol entrant entre un pool de cholestérol non-estérifié (cholestérol libre) dans le RE
et un pool de cholestérol estérifié dans le cytoplasme des cellules (97). Le niveau d'activité
de l' ACA T détermine donc la répartition du cholestérol entre ces deux pools. Les facteurs
alimentaires semblent agir principalement au niveau du foie, sur l'équilibre des pools de
cholestérol libre et estérifié dans les hépatocytes, via la diminution de l'activité de l'enzyme
ACA T. Le pool de cholestérol libre devient plus important comparativement au pool de
cholestérol estérifié dans les cellules. Ce déséquilibre a pour effet d'empêcher la libération
du « sterol regulatory element binding protein», le facteur de transcription nécessaire à
l' activation des gènes codant pour les LDL-R, ce qui diminue la synthèse des LDL-R.
L'accroissement du LDL-C est donc principalement causé par la diminution de la clairance
des LDL du compartiment vasculaire. Un accroissement secondaire du taux de production
18
des LDL serait également en jeu, par l' augmentation de la transformation des résidus de
VLDL en LDL.
2.4 Lipoprotéines vs apo comme indicateurs du risque de MeV
L 'hypercholestérolémie, tout particulièrement celle associée à de fortes
concentrations plasmatiques de LDL-C, est généralement considérée comme uri des plus
importants facteurs de risque des MCV athérosclérotiques. Toutefois dans le but de faire
une évaluation adéquate du risque associé aux taux de lipides plasmatiques, le HDL-C, le
non HDL-C (cholestérol contenu dans les lipoprotéines autres que les HDL) ainsi que les
niveaux de TG et les ratios de lipides plasmatiques, tels le ratio CT/HDL-C et le ratio LDL
C/HDL-C, devraient également être pris en considération, tel que recommandé dans
plusieurs lignes directrices (63;98;99). L'évaluation du risque cardiovasculaire devient
alors plutôt complexe.
Récemment, il a été montré qu' il serait possible de simplifier cette évaluation en
mesurant les concentrations plasmatiques de certaines apo. Les résultats de plusieurs études
. ont suggéré que l'apo B, retrouvée dans les lipoprotéines athérogènes (LDL, VLDL, lDL et
lipoprotéines (a)), et que l'apo A-l, retrouvée dans les lipoprotéines anti-athérogènes
(HDL), pourraient améliorer la prédiction du risque de MCV (100-102).
De ces études, l'Étude Cardiovasculaire de Québec (100) a été la première étude
prospective effectuée ayant clairement démontré que la mesure de l' apo B-100 était un
meilleur indice du risque cardiovasculaire que le taux de cholestérol. Sur un échantillon de
2155 hommes canadiens suivis sur une période de 5 ans pour des signes cliniques de
cardiopathie ischémique (IHD), les concentrations plasmatiques d'apo B-IOO ont montré
une forte corrélation positive avec l'apparition d'lHD, indépendamment des TG, du HDL-C
et du ratio CT IHD L-C. Selon cette étude, l'apo B-IOO était un meilleur indicateur des lHD
que le ratio CT/HDL-C. Également, dans l'étude Apolipoprotein-related Mortality Risk
Study (AMORlS) (101), un total de 175 553 femmes et hommes provenant de la Suède ont
été recrutés et suivis pour une moyenne de 5,5 années. Après ajustement pour l'âge, le CT
19
et les TG, l'apo B-IOO, l'apo A-I ~t le ratio apo B-IOO/apo A-I corrélaient fortement avec
les cas d ' infarctus du myocarde (lM) fatal chez les deux sexes. L' apo B-I00 était un
meilleur indicateur que le. LDL-C pour prédire le risque d'lM chez les hommes et les
femmes. L ' étude Second Northwick Park Heart Study (NPHSII) (102) a recruté 2508
hommes en santé d'âge moyen du Royaume-Unis et les a suivi pendant 6 ans. En comparant
les quartiles supérieurs aux quartiles inférieurs pour les valeurs de LDL-C, d ' apo B-IOO,
d ' apo A-I et les ratios d ' apo B-l OO/apo A-l, le risque de souffrir de maladies coronariennes
était de 2,67, 2,90, 0,52 et 3,58, respectivement. Manifestement, le ratio apo B-I00/apo A-I
exhibait le risque relatif le plus élevé de souffrir d'une MCV. D 'autres études
épidémiologiques allaient dans le même sens,· telles la MONICA/KaRA Augsburg cohort
Study (103), Health Professionals Follow-up Study (104), la Women's Health Study (105 ),
la Nurses' Health Study (106), la Thrombo Study (107) et l'InterHeart Study (108).
3 Les AGT
Les acides gras sont formés de chaînes hydrocarbonées possédant un nombre pair
d ' atomes de carbone. Leurs extrémités sont respectivement composées d'un groupement
acide (-COOH) et d'un groupement méthyle (-CH3). Les acides gras peuvent être distingués
les uns des autres par trois caractéristiques principales: 1) la longueur de la chaîne
hydrocarbonée, 2) le degré d'insaturation et 3) la localisation des doubles liaisons sur la
chaîne (8; 15).
Un grand nombre d'acides gras sont dits insaturés puisqu'ils possèdent une ou
plusieurs doubles liaisons sur leur chaîne hydrocarbonée. Les doubles liaisons sont des
points d ' insaturation où des atomes d'hydrogène sont manquants. Les AGS contiennent la
quantité maximale possible d'atomes d'hydrogène sur leurs atomes de carbone et ne
possèdent donc pas de double liaison. Les termes de configuration cis et trans réfèrent à
l'organisation adoptée par les doubles liaisons dans l'espace. Lorsque les atomes
d'hydrogène sont du même côté, la liaison est dite cis et lorsqu'ils sont de part et d'autre de
la double liaison, elle est dite trans (8; 15).
20
Les gras trans sont des matières grasses qui contiennent des acides gras ayant au
moins une double liaison en configuration trans (109). Dans la plupart des acides gras
insaturés retrouvés naturellement dans les aliments, les atomes d'hydrogène se trouvent du
même côté de la double liaison sur la chaîne hydrocarbonée. Le procédé d'hydrogénation
reconfigure les doubles liaisons de façon à ce que les atomes d'hydrogène deviennent situés
sur des côtés opposés de cette chaîne. La structure tridimensionnelle de l'acide gras devient
ainsi très similaire à celle des AGS.
Acide grilS saturé-
.i\ dde gr~.s
tl"''ans (J\{;''l')
AoC ide gltus. 111()no.inSoiÎt.Ut~~
Figure 5 : Structure des acides gras
Les AGT comptent pour 2,6% de l'apport 'calorique quotidien de l' Américain
moyen, ce qui correspond à environ 6 g par jour pour une personne consommant 2000
calories (3). Il est estimé que les AGT représentent de 5 à 6% des matières grasses
consommées aux États-Unis, mais cette proportion est très variables dépendamment des
choix alimentaires effectués (5). Les AGT proviennent de deux sources différentes et
peuvent ainsi être séparés en deux catégories, les AGT de source industrielle (AGTi) et les
AGT de source naturelle (AGTn). Même si les AGTi et les AGTn contiennent globalement
les mêmes isomères 18: 1 sous la configuration trans, leur profil isomérique est très
différent (109). L'acide élaïdique (t9-18:1), l'isomère tl0-18:1 et l'acide vaccénique (t11-
18: 1) sont les principaux isomères trans des AGTi tandis que l'acide vaecénique est le
composant principal des AGTn. Les proportions différentes des isomères de conformation
trans contenus dans les gras d'origine industrielle et naturelle pourraient provoquer des
effets biologiques divergents dans l'organisme (110).
21
AGI de SOlu'çe industrielle _____ _______ -___ Proportion
desAGT r i ~. -----__ f--iIiIiiIlF----~~- par rappoltt i § .""""""'''_""."......-'''w''''''~'"''_".~_'''''~. __ -,,_''-,-..~-~~ __ ~'w''''''''_ au total deSII~
:~ acides gras o --~~--~.~~~I ~----~~.
S ----. --__ l-II.-J~ __ .......... _ 60%. o
Cl IL S 9 10 11 12 13 14 15 16
IsomèrE.>s d 'AGT (18:lt)
AGI de source naturelle
pa r rapport, ,""""'-"",,,,,,,,,,.,;,--~-- - au tot'll des 1
: __ :__ _ __ - - P~:~~~;n ~
-- : -:: ---- --- -- :-~--_---:-. -_-- ----c--:: -: --__ -_---: _:--:::----::-_:-::---_ .... --- . - ..••. """ .• .•• -•.•• ..• """' •.•.• -== acides ::.s ~
() 7 8 9- 10 11 li 13< 14 15 16
Isomères d'AGT (18:lt)
Adapté de : Stender S, Dyerberg J. The influence of trans fatty acids on health. A report from the Danish
Nutrition Council (Fourth Edition). Copenhagen 2003.
Figure 6 : Profil isomérique en 18 :1 trans des AGTi et AGTn (109)
3.1 Les AGT industriels
Une première catégorie d'AGT sont les AGTi, provenant des procédés industriels
d'hydrogénation partielle des huiles végétales insaturées. Le but principal de
l 'hydrogénation est de transformer les huiles végétales liquides en corps gras solides à
température de la pièce. Pour l'industrie alimentaire, les huiles végétales partiellement
hydrogénées sont attrayantes puisqu'elles possèdent une longue durée de vie, une bonne
résistance aux températures de cuisson élevées et une consistance qui permet d'augmenter
la palatabilité des produits alimentaires (4). Les AGTi sont présents dans les margarines
hydrogénées, les shortenings, les graisses industrielles et ainsi, dans divers produits
d'origine commerciale, comme les pâtisseries et les aliments de type « fast food». La
consommation moyenne de AGTi aux États-Unis est d'environ 2 à 3% de l'apport
énergétique total (111) et ils comptent pour environ 80% de la quantité totale d'AGT
consommée (3). Il a été estimé que la consommation d'AGTi serait la cause d'environ 6%
des manifestations coronariennes aux États-Unis, donc de près de 27 000 décès par année
(3). Il est à noter que la consommation d'AGT par la -population est actuellement en
diminution puisque de plus en plus de produits alimentaires qui contenaient des AGTi en
sont maintenant exempts.-
22
--------- - - -- ------ ---
3.2 Effets de la consommation d'AGTi sur la santé
Les organismes nationaux dans le domaine de la santé (112) recommandent à la
population d'effectuer des changements alimentaires visant la diminution de l'apport en
AGTi, dans le but de prévenir le risque de MCV. Des études épidémiologiques ont montré
une forte corrélation positive entre l'ingestion d'AGT et le risque de MCV (5-7; 113).
Études de population
Nurses' Health (n=80 082)
Health Professionals Follow-up (0=43 757)
ATBC (0=21 930)
Zuphten Elderly (0=667)
Ensemble
0,6
Tiré de : Oomen C.M. et al. Lancet 2001.
1 1 1
~ 1
1,0
1,13 t
1,14
t 1,28
t 1 .. 25 e
1
1,4
1,62
+
1,8 2,2
Figure 7 : Risque relatif ajusté de Mev pour une augmentation de 0,5% de l'apport énergétique sous la forme d' ~GT (toutes sources confondues) (113)
Malgré les données abondantes démontrant que les AGTi sont néfastes pour la santé,
il est encore possible d'en consommer des quantités importantes dans de nombreux pays.
Le Canada en est un bon exemple. L'étiquetage des quantités d'AGT dans les produits
alimentaires pré-emballés est obligatoire depuis janvier 2003. Toutefois, la consommation
en AGTi des Canadiens peut être importante. D'une part, les aliments provenant de la
restauration rapide ne sont pas étiquetés et d'autre part, le consommateur ne porte pas
nécessairement attention aux étiquettes nutritionnelles. Une étude effectuée par Stender et
al. (114) s'est intéressée à la quantité d'AGTi qu'il est encore possible de consommer dans
divers pays. Une partie de leurs résultats est illustrée dans la figure suivante:
23
--- - --- - ----- - - --- - -- - --- -
Hongrie ,.~~ iiiiiiilili République tchèque Pologne
Quantité d'AG Ti (g)
Adapté de : Stender S. et al. Atheroscler.Suppl 2006.
Figure 8 : Quantités d'AGTi contenues dans un "menu élevé en AGTi" composé d'aliments de type fast-food, de biscuits/gâteaux/gaufrettes et de maïs soufflé
(114)
3.2.1 Lipides sériques
Plusieurs études ont démontré que les AGTi entraînent des modifications
indésirables au niveau des concentrations plasmatiques de lipides. Lichtenstein et al. (115)
ont évalué l'effet de différents apports d' AGTi sur. les concentrations plasmatiques de
llpides, de lipoprotéines et d'apo. Dans cette étude, les sujets consommaient 6 diètes
différentes, l'une enrichie en huile de soya, 4 enrichies avec de la margarine contenant
différentes concentrations d'AGTi (margarine semi-liquide, margarine molle, shortening et
margarine solide) et une diète enrichie en beurre. La composition des diètes variait en
fonction du niveau d'hydrogénisation, donc plus une diète comprenait d'AGTi, plus son
contenu en AGPI diminuait. À la fin de l'étude, les taux de LDL-C étaient les plus faibles
après la consommation de la diète enrichie en huile de soja et augmentait dans l'ordre
suivant: après la diète enrichie avec la margarine semi-liquide, la margarine molle, le
shortening, la margarine solide et le beurre, donc selon le contenu en AGTi et dans le cas
du beurre, le contenu en AGS. Les taux de HDL-C étaient les plus faibles suite à la
24
consommation de la diète enrichie avec la marganne ·solide. Plusieurs autres études
supportent ces résultats (116-120). Ainsi, la consommation d'AGTi augmente les niveaux
de LDL-C, réduit les niveaux de HDL-C et augmente le ratio CT/HDL-C, un puissant
indicateur du risque de MCV.
mmollL 0,5
LDL .~ ...... -~_ ...... ... -_ .... --.. ··-----.. ; .. Nëstëi·· ... ···-·--····· .. ·--.. - .. -·· • .
....... _ ........... __ .. __ .. __ ......... _ .. ___ .. ~ !-!9~_._ ..... _ ... _ .......... ~;" .. Me_~U:t<.. ... .. 0,4
0,2 Lichtenstein Zock
................ ,. ........... _ ............ _.~.. _ ...... ~ ....... -. _ '"1J •• -. --~---~- -_--414--... 'P'-_ Judd
0,1
0,0
• -1),1 .... -iIIIO.M ..... ___ .w ............................ ' •. : ...... · ................ :;.·;.-=: ...... :":I.~~::.'!~ ..... ~tIjo ,_ ... " .................... ' ••••
-0,2
o. 2 4 6 8 .10 12
0/ 0 (le l'apIJOl't énergétique IU'ovellant de l' 3llll0l't en a(jde trans-of"tndé{'éiloïque (18: It)
Adapté de : Zock P.L. et al. Am J Clin Nutr 1995.
mg/dL
15
10
5
0.
-5
Figure 9 : Influence de la consommation d'AGTi sur le LDL-C (e) et le HDL-C (-), selon différentes études (121)
Au-delà des concentrations plasmatiques générales de LDL-C et de HDL-C, des
études ont récemment fourni un élément supplémentaire à la thèse soutenant que
l'augmentation de la consommation d'AGTi accélère le processus d'athérosclérose (66; 122).
En effet, la consommation d'AGTi a été associée à une réduction significative de la taille
des particules de LDL et à une tendance à l'augmentation de la quantité de cholestérol
contenue dans les petites particules deLDL (LDL<255 A) (123). Tel que mentionné, il est
de mieux en mieux documenté que la taille des particules de LDL est un indicateur
indépendant du risque de MCV, les particules petites et denses étant plus athérogènes que
les particules plus grosses et moins denses. L'Étude cardiovasculaire de Québec (124) a
indiqué que l'augmentation des concentrations de cholestérol comprises dans la sous-
25
- - - ---- - - - - - - - - - - - - --- - --------
-- ---- - -------------,
fraction de petites particules de LDL (LDL<255 Â) est associée à un accroissement marqué
du risque de MCV, même en présence de concentrations relativement normales de LDL-C.
Fait intéressant, la relation entre la consommation d' AGTi et l'incidence de MCV
rapportée dans les études prospectives est plus importante que celle prédite par les
changements délétères observés au niveau des lipides sériques à eux seuls (125;126). Cette
observation laisse entendre que les AGTi peuvent influencer d'autres facteurs de risque des
MCV.
3.2.2 Inflammation systémique
Des données récentes montrent que les AGTi sont des promoteurs des réactions pro
inflammatoires dans l'organisme. Une étude effectuée chez la femme a rapporté que des
apports élevés en AGTi sont associés à une augmentation de l'activité du TNF-a (127). Les
femmes de cette étude qui présentaient un indice de masse corporelle élevé montraient
également une élévation des niveaux d'interleukine-6 (IL-6) ' et de la protéine C-réactive
(CRP) avec un apport accru en AGTi. Ces résultats sont compatibles avec ceux d'une autre
étude effectuée chez 19 sujets atteints d'hypercholestérolémie. Dans cette étude, la
production d'IL-6 et de TNF-a par les cellules mononucléées en culture était plus grande
après avoir consommé pendant un mois une diète contenant de la margarine de soja (6,7%
de l'apport énergétique total provenant d'AGTi) qu'après la consommation d'une diète
contenant de l'huile de soja (0,6% de l'apport énergétique total provenant d'AGTi) pour une
même période de temps (128).
Une autre étude, effectuée par Lopez-Garcia et al. (129), s'est intéressée à l'impact
de la consommation d'AGTi sur les marqueurs pro-inflammatoires chez 730 femmes en
santé provenant de la cohorte de la Nurses' Health Study 1. Après ajustement pour
différents facteurs de risque, les valeurs de CRP étaient 73% plus élevées chez les femmes
se trouvant dans le quintile supérieur de consommation d'AGTi en comparaison au quintile
inférieur. De plus, les niveaux d'IL-6 étaient 170/0 plus élevé et le « soluble tumor necrosis
factor receptor 2 » (s1NFR-2) 5% supérieur. L'apport en AGTi était positivement corrélé
26
aux valeurs de CRP et de sTNFR-2 et l'élévation des taux des facteurs pro-inflammatoires
était indépendante du poids corporel. De plus, une étude effectuée chez des patients
souffrant d 'une maladie cardiaque établie, le contenu en AGTi des membranes cellulaires a
été associé à l'activation de réactions inflammatoires systémiques, entre autres à une
augmentation substantielle des niveaux d' IL-6, du TNF-a et des récepteurs du TNF-a
(130).
3.2.3 Fonction endothéliale
Plusieurs études démontrent que la consommation d'AGTi provoque la dysfonction
endothéliale. Différents marqueurs sont indicateurs de la dysfonction endothéliale, comme
la diminution de la vasodilatation des artères et la production accrue de molécules pro
inflammatoires et de molécules d'adhésion. Dans l' étude de Lop·ez-Garcia et al. dont il a été
question précédemment, l' effet de la consommation d'AGTi sur les niveaux plasmatiques
des molécules d' adhésion a également été étudié. Après ajustement pour différents facteurs
de risque, les valeurs de E-sélectine étaient 20% supérieures, celles de sI CAM -1 10%
supérieures et celles de sVCAM-1 10% plus élevées chez les femmes se trouvant dans le
quintile supérieur de consommation d' AGTi en comparaison au quintile inférieur. L'apport
en AGTi a été positivement corrélé aux valeurs de E-sélectine (P=O,003), sICAM-1
(P=0,007) et sVCAM-1 (P=O,OOl) dans des modèles de régression linéaire (129).
Une étude effectuée par de Roos et al. s'est intéressée à l'effet des AGTi sur la
vasodilatation artérielle en comparaison aux .AGS. Dans cette étude, la consommation
d'une diète contenant environ 9% de l'apport énergétique quotidien sous la forme d'AGTi a
inhibé la fonction endothéliale en réduisant de 29% la vasodilatation de l'artère brachiale,
comparativement à une diète contenant environ 23% de l'apport énergétique quotidien sous
la forme d'AGS (131).
3.3 Mécanismes moléculaires potentiels des AGTi
Loin d'être de simples sources de calories, les acides gras sont d'importants
modulateurs de la fonction cellulaire. Les AGTi aùraient une incidence sur les facteurs de
27
nsque tant lipidiques que non-lipidiques VIa l'activation de différents mécanismes
biochimiques.
3.3.1 Modification de l'activité enzymatique
La consommation d'AGTi semble accroître l'activité plasmatique de la CETP, la
principale enzyme responsable du transfert des EC des HDL aux LDL et VLDL. Dans une
étude chez l'humain (132), van ToI et al. ont observé que l'activité de la CETP était
augmentée de 18% après la consommation d'une diète de 17 jours, comportant 8% de
l'apport énergétique quotidien sous la forme d'AGTi. L'analyse de la composition des
particules de HDL a également révélé que le plus faible ratio d'BC/TG était retrouvé suite à
la diète enrichie en AGTi comparativement aux diètes enrichies en AGS ou en AGPI.
L'activité accrue de la CETP peut ainsi expliquer la diminution des niveaux de HDL-C et
l'augmentation du taux de LDL-C et de VLDL-C rencontrées lors de la consommation
d'AGTi (125;126).
La cons0mII?-ation d'AGTi pourrait également influencer l'enzyme LCAT. Tel que
mentionné précédemment, la LCA T permet de convertir le cholestérol libre en EC, ce qui
permet la synthèse des particules de HDL. Dans l'étude de van ToI et al. (132) dont il a
déjà été question, aucune différence significative n'a été observée au niveau de la LCAT
suite à la consommation de diètes respectivement enrichies en AGTi, AGS et en AGPI.
Toutefois, une tendance à la baisse était notable suite à la diète contenant des AGTi. Une
étude effectuée par Subbaiah et al. (133) a rapporté que l'activité de la LCAT purifiée
humaine est significativement abaissée lorsqu'en présence d'AGTi et suggère que cette
diminution contribue à la réduction des niveaux de HDL-C observée chez l'humain suite à
la consommation d'AGTi.
3.3.2 Sécrétion de l'apo B
L'apo B-IOO est la seule apo associée aux particules de type LDL. Conséquemment,
les facteurs alimentaires qui affectent .la sécrétion de l'apo B-IOO par les cellules du foie
peuvent également affecter le taux de LDL-C plasmatique. Dans une étude in vitro,
28
Mitmesser et al. (134) ont observé que l'incubation de cellules HepG2 avec de l'acide
élaïdique provoquait une sécrétion significativement accrue d'apo B comparativement à
l' incubation avec de l'acide palmitique ou oléique. En utilisant le même modèle cellulaire,
Dashti et al. (135;136) ont également signalé que l'acide élaïdique provoquait une sécrétion
augmeI).tée d 'apo B par rapport à l'acide palmitique, mais ils n'ont su observer de
différence significative entre l'acide oléique et l'acide élaïdique sur ce même paramètre.
Les acides gras semblent exercer leur influence sur la sécrétion de l'apo B au niveau
post-translationel (134). En effet, il est suggéré que l'acide élaïdique favorise la sécrétion
d'apo B en inhibant sa dégradation intracellulaire. La diminution de cette dégradation
pourrait être causée par l'augmentation de la disponibilité cellulaire des substrats lipidiques
nécessaires à la synthèse des apoB-Lp au niveau du foie. Entre autres, les AGTi auraient la
capacité de stimuler la synthèse de TG et ainsi, de promouvoir la sécrétion d'apo B. Dashti
et al. (135) ont signalé que les cellules HepG2 en contact avec de l' acide élaïdique
synthétisent et sécrètent d'avantage de TG comparativement aux cellules en contact avec de
l'acide palmitique. Les AGTi augmentent également l'accumulation cellulaire et la sécrétion
de cholestérol libre et d' EC par les hépatocytes in vitro (135).
3.3.3 Modification du FeR des LDL
Tel que proposé par la théorie, Matthan et al. (137) ont observé que la modification
des concentrations de LDL-C suivant le passage d'une diète élevée en AGI à une diète
élevée en AGTi était provoquée par un changement du FCR des particules de type LDL.
Plus précisément, un mécanisme a été proposé pour expliquer l'augmentation du LDL-C
suite à la consommation d'AGTi. Ces acides gras semblent empêcher le bon
fonctionnement des LDL-R, permettant la clairance des particules de LDL circulant (138).
Spady et Dietschy, en utilisant un modèle chez le hamster, ont démontré que les
AGS influent sur les taux de LDL-C en limitant l'activité hépatique des LDL-R (139). En
effet, l'enzyme hépatique ACAT, qui permet de convertir le cholestérol libre en EC
possède une faible affinité pour les AGS. Tout comme dans le cas des AGS, Woollett,
29
- - - --------- - - ---- --------,
Daumerie, et Dietschy (140) ont démontré, chez l'animal, que la sélectivité de l'ACAT pour
les AGI est perdue lorsque la double liaison est sous la configuration trans plutôt que cis.
Ainsi, la diminution de l' acti vité de l' ACA T résulte en l' accumulation hépatique de
cholestérol libre, ce qui conduit à la diminution du nombre de LDL-R fonctionnels. Le tout
provoque l' accumulation des particules LDL et de leur précurseur, les VLDL, dans le
plasma. Un autre mécanisme, appuyé par des études in vitro (141-143), implique
l'enrichissement des PL des membranes cellulaires avec des AGTi. Il en résulterait une
fluidité membranaire réduite, ce qui diminuerait l' affinité entre les LDL-R et les LDL.
3.3.4 Réactions pro-inflammatoires et dysfonction endothéliale
Les mécanismes biologiques sous-jacents aux effets néfastes des AGTi sur la
fonction endothéliale ne sont pas clairs. Tel que mentionné, les AGTi, une fois dans
l' organisme, sont incorporés dans les PL des membranes cellulaires, dont celles des cellules
endothéliales. Par conséquent, les AGTi pourraient altérer les composantes cellulaires et
macromoléculaires agissant au niveau de l'interface de la paroi des vaisseaux sanguins, ce
qui pourrait engendrer des changements dans les propriétés anti-hémostatiques du sang,
altérer le tonus vasculaire, entraîner l 'hyperadhésion des leucocytes du sang et augmenter la
production de cytokines et de facteurs de croissance (144). Les AGTi semblent également
influencer la réponse cellulaire des monocytes et des macrophages chez l'homme en
s'intégrant à leur structure membranaire, ce qui provoquerait l'accroissement de la
production de facteurs pro-inflammatoires (128).
La fonction endothéliale serait également altérée par la réduction des concentrations
plasmatiques de HDL-C provoquée par la consommation d'AGTi. Tel que mentionné, les
HDL ont des propriétés antioxydantes qui empêchent l'oxydation des particules de LDL et
préviennent ainsi les effets défavorables des LDLox sur la fonction endothéliale (131).
3.4 Les AGT naturels
La seconde catégorie d'AGT englobe, quant à elle, les AGTn. Ces AGT sont formés
via l'action des bactéries naturellement présentes dans le rumen des ruminants (vaches,
30
chèvres, brebis), plus précisément par la biohydrogénation ruminale des acides gras
polyinsaturés ingérés (4). Ces AGT sont donc retrouvés principalement dans le lait et les
produits laitiers, où leur concentration va, généralement, de traces à 2,5% des acides gras
totaux. Il est possible de modifier, dans une certaine mesure, cette teneur en AGT en
changeant le régime alimentaire des animaux (145). Les AGTn sont également retrouvés
dans la viande ' des ruminants. La consommation moyenne d'AGTn aux États-Unis est
d ' environ 0,5% de l'apport énergétique total (4) et ils compteraient pour environ 20% de la
quantité totale d 'AGT consommée (3).
3.4.1 Acides linoléiques conjugués
Les acides linoléiques conjugués (ALC) sont constitués d ' une chaîne de 18
carbones sur laquelle deux doubles liaisons sont présentes sur des atomes de carbone
adjacents. Ces acides gras proviennent de la biohydrogénation de l'acide linoléique dans le
rumen des ruminants (146; 147). Il existe différents isomères d ' ALC, mais celui qui domine
dans le gras provenant des ruminants est l ' ALC 18:2 c9-t Il , aussi connu sous le nom
d ' acide ruménique. Tel que mentionné, l'isomère de configuration trans prédominant dans
le gras laitier est l' acide vaccénique. Environ 20% de l'acide vaccénique est converti en
ALC (148).
Récemment, une attention particulière a été portée aux ALC et plusieurs études ont
été réalisées chez l'humain à leur propos. Ces études ont rapporté tant des effets bénéfiques
(149), néfastes (150) qu'aucun effet significatif (151-153) associés à la supplémentation en
ALC sur le profil lipidique sanguin. Il est ainsi trop tôt pour formuler des conclusions
claires quant à l'impact des ALC sur le risque de MCV.
3.5 Association entre les AGTn et le risque de MeV
Les résultats des études épidémiologiques qui se sont intéressées plus précisément à
l ' association entre la consommation de AGTn et le risque de MCV ont indiqué de façon
générale que l'apport d'AGTn serait inoffensif, . voire protecteur contre les MCV (5-7).
Deux études prospectives (5;7) ont indiqué une association inverse entre l'ingestion
31
-- ._._~ -_._' ------------~
d'AGIn, ajustée pour l'apport énergétique total, et le risque de maladies coronariennes.
Plus précisément, la Nurses ' Health Study (5) a calculé l'apport alimentaire en AGT de 85
095 femmes américaines, diagnostiquées sans coronaropathie, accident vasculaire cérébral,
diabète ou hypercholestérolémie en 1980. Au cours de 8 années de suivi, 431 cas de
maladies coronariennes (infarctus du myocarde non fatals ou fatals) ont été observés. Après
ajustement pour l'âge et l'apport énergétique total, le risque relatif de maladies
coronariennes pour le quintile supérieur de consommation d'AGT, toutes sources
confondues, versus lequintile inférieur était de 1,50 (95% CI 1,12-2,00; P=O,OOl). En
s'intéressant spécifiquement à l'apport en AGTn, ce même risque relatif de maladies
coronariennes était de 0,59 (95% CI 0,30-1 ,1 7). Toutefois, cette relation n'était pas
significative.
Des résultats similaires ont été obtenus dans l'ATBC-Study (7), qui s' est également
intéressée à l'association entre l'apport alimentaire en AGT et le risque de MCV dans une
cohorte de 21 930 hommes finlandais, fumeurs, âgés entre 50 et '69 ans et ne souffrant pas
de MCV. Après 6,1 années de suivi à partir de 1985 à 1988, 1399 événements coronariens
majeurs et 635 morts coronariennes sont survenus. Après ajustement pour de multiples
facteurs , les auteurs ont observé des associations positives significatives entre la
consommation d'AGT totaux, d'acide élaïdique ainsi que d'AGTi et le risque de décès
coronarien (P=0,004, P=0,002 et P=O,004 respectivement). Par contre, une association
inverse significative a été observée entre l'apport d'AGTn et le risque relatif de mortalité
coronarienne (P=O,035). Dans ces deux dernières études, l'augmentation du risque
cardiovasculaire associée à la consommation d'AGT, toutes sources confondues, provenait
donc de l'apport en AGTi.
Une étude cas-témoin effectuée par Ascherio et al. (6) s'est intéressée à l'association
entre la consommation d'AGI et l'incidence des premiers infarctus aigus du myocarde
chez 239 patients admis à l'un des six hôpitaux de la région de Boston et 282 sujets
témoins. Après ajustement pour l'âge, le sexe et l'apport énergétique, une association
positive entre la consommation d'AGT et le risque de souffrir d'un infarctus du myocarde a
été observée (P<O,OOOl). Toutefois, lorsqu'analysé séparément, l'apport en AGTn avait un
32
effet plutôt neutre sur le risque de MCV. En effet, le risque relatif d'infarctus du myocarde
pour le quintile supérieur versus le quintile inférieur de consommation d ' AGTn était de
1,02 (950/0 CI 0,43-2,41). Dans cette troisième étude, l'apport en AGTi était donc
également le responsable de l' augmentation du risque cardiovasculaire observée avec
l'élévation de la consommation d' AGT.
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Figure 10 : Association entre la consommation d'AGT et le risque relative de maladies coronariennes selon 3 études de population (5-7)
Weggemans et al. (154) ont examiné les différente~ données provenant des 3 études
épidémiologiques dont il vient d'être question, c'est-à-dire la Nurses ' Health Study, l' étude
cas-témoin d'Ascherio et ATBC-Study, et décrivant l'association entre la consommation
d'AGTn ainsi que d' AGTi et le risque de MCV. Les auteurs font ressortir que les
comparaIsons effectuées dans ces 3 études étaient basées sur des quintiles de
consommation d'AGT. Globalement, pour les AGTn, ces quintiles couvraient une
consommation allant de 0,5 à 2,5 g/jour, alors que pour les AGTi, ils couvraient plutôt un
apport allant de 0,1 à 5,1 g/jour. Les quantités des deux sources d'AGT comparées étaient
donc très différentes. Weggemans et al. ont donc décidé de comparer les AGTi et les AGTn
en utilisant des quantités absolues, c'est-à-dire, des grammes plutôt que des quintiles.
Lorsque des comparaisons ont été effectuées avec des apports en AGT de 2,5 g/jour et
moins, aucune différence au niveau du risque de MCV n'a été identifiée entre les AGTn et
les AGTi. À des quantités supérieures à 3g, tant l'apport en AGTn que l'apport en AGTi ont
33
révélés être associés à un risque accru de MCV. Par contre, à ces niveaux, très peu de
données étaient disponibles pour l' apport en AGTn. Les auteurs concluent de leur analyse
que les données sont limitées et qu' il est impossible d' affirmer si les AGTn et les AGTi, à
quantité égale, ont un effet différent sur le risque de MCV. Le manque de données empêche
la formulation de conclusions claires.
Il faut mentionner que certaines études ne vont pas dans le même sens que les 3
études populationnelles dont il vient d ' être quest ion. En effet, la Zutphen Cohort Study
(113), une étude prospective, a suivi 667 hommes âgés entre 64 et 84 ans, ne souffrant
initialement pas de MCV. Après 10 années de suivi, de 1985 à 1995, 98 cas de MCV (fatals
ou non) ont été observés. Cette étude a montré une association positive entre la
consommation d 'AGT et le risque de MCV. Lorsqu'elle s' est intéressée plus
spécifiquement à la différence pouvant exister entre l~s effets des AGTn et les AGTi,
aucune différence significative n' a pu être établie entre les 2 sources. Ainsi, les auteurs
concluent que les AGTn ont les mêmes effets délétères sur la santé cardiovasculaire que les
AGTi.
De plus, il faut garder en tête que l'évaluation de la consommation d 'AGTn et
cl' AGTi dans les études épidémiologiques est basée sur l'utilisation de questionnaires de
fréquence alimentaire auto-administrés. Ce genre de questionnaire ne peut qu'estimer les
quantités de macro- et micronutriments consommées par les individus, incluant les
quantités d'AGT, ce qui peut apporter un biais lors de l'analyse des résultats. De plus, les
différents logiciels d'analyse alimentaire comportent des données qui peuvent être très
variables concernant les quantités d'AGT contenues dans les aliments. La composition des
aliments en AGT est très difficile à suivre, puisqu'elle a tendance à diminuer
conséquemment aux effets délétères associés aux AGTi. La quantité d'AGT consommée
par un individu est donc très difficile à estimer avec précision.
Pour ce qui est des études cliniques, une étude récemment · réalisée par notre équipe
(155) avait pour objectif de comparer les effets des AGTn et des AGTi sur les
34
concentrations plasmatiques de LDL-C et d'autres facteurs de risque des MCV, chez des
sujets en santé. Trente-huit hommes ont consommé 4 diètes expérimentales isoénergétiques
d ' une durée de 4 semaines chacune. Les 4 diètes étaient: 1) une diète élevée en AGTn
(10,2 g/2500 kcal), 2) une diète modérée en AGTn (4,2 g/2500 kcal), 3) une diète élevée en
AGTi (10,2 g/2500 kcal) et 4) une diète témoin faible en AGT (2,2 g d' AGTn/2500 kcal).
Tous les aliments étaient fournis aux participants. Après la diète élevée en AGTn, les
concentrations de LDL-C étaient significativement plus élevées comparativement à la diète
témoin (P=0,03) et la diète modérée en AGTn (P=O,002). Les concentrations de LDL-C
étaient également significativement supérieures après la diète élevée en AGTi
comparativement à la diète modérée en AGTn (P=O,02). Les concentrations de HDL-C
étaient significativement diminuées après la diète élevée en AGTn en comparaison à la
diète modérée en AGTn (P=0,02). Tous les facteurs de risque .étaient comparables entre la
diète témoin et la diète modérée en AGTn. Ces résultats suggèrent qu' un apport alimentaire
modéré en AGTn, lequel correspond à un apport bien au-dessus de la consommation
humaine maximale possible d'AGTn, a un effet neutre sur les lipides plasmatiques et les
autres facteurs de risque des MCV. Toutefois, un apport élevé en AGTn semble pouvoir
affecter négativement le métabolisme du cholestérol.
Chardigny et al. (156) ont récemment comparé les effets des AGTi et des AGTn au
niveau du HDL-C, du LDL-C, de la taille des particules de lipoprotéines et des
concentrations de différentes apo chez 46 sujets en santé. Les sujets consommaient 2 diètes
différentes, d'une durée de 3 semaines chacune, l'une contenant des AGTi et l'autre des
AGTn. Les AGT provenaient de différents aliments fournis aux participants (11-12 g
d'AGT/j, soit environ 5% de l'àpport énergétique quotidien). Par rapport aux AGTi, les
AGTn augmentaient de manière significative le taux de HDL-C (P=0,012), de LDL-C
(P=O,OOl) et de TG (P<O,OOl) chez la femme. Chez l'homme, aucune différence
significative n'a été observée entre les deux diètes. Les concentrations d'apo B et d'apo A-I
ont confirmé les changements observés au niveau des concentrations de LDL-C et de HDL
C. Cette étude soutient donc que les AGTi et les AGTn ont des effets différents sur les
facteurs de risque des MCV, particulièrement chez les femmes.
35
Une étude clinique australienne (157) s'est intéressée à l' association existant entre
les différents isomères d' AGT retrouvés dans les plaquettes sanguines et la présence de
maladies coronariennes, chez des patients ayant subi une angiographie coronarienne. Les
concentrations d'acide élaïdique retrouvées dans les plaquettes corrélaient positivement
avec l'occurrence d' évènements coronanens (P=O,03), alors qu'une association
significative n'a pu être observée avec les taux d'acide vaccénique (P=O,77). Cette étude
laisse également entendre que les AGTi et les AGTn auraient des effets distincts.
D'autres études, tant chez l' humain que chez l'animal, ont été effectuées à propos
des effets des AGT sur la santé cardiovasculaire et se sont intéressées tant aux d' AGTi
qu'aux d'AGTn. Par contre, les protocoles expérimentaux utilisés ne permettent pas de tirer
des conclusions claires sur les effets isolés des AGTn chez l'humain.
4 L'étude cinétique
La mesure des concentrations plasmatiques de lipides et de lipoprotéines est
traditionnellement utilisée pour caractériser les troubles du métabolisme des lipoprotéines.
Toutefois, le métabolisme des lipoprotéines est complexe et l'utilisation de mesures
statiques de concentrations plasmatiques en lipides ou en lipoprotéines ne fournit pas
d'information sur les mécanismes pathogéniques sous-jacents au problème. Des
concentrations plasmatiques anormales peuvent provenir d'altérations au niveau du PR ou
du FCR des différents types de lipoprotéines.
Avec le progrès effectué au niveau de la technologie associée à la chromatographie
en phase gazeuse et la spectrométrie de masse (G'C-MS), le suivi endogène des apo à l'aide
d'une molécule marquée est de plus en plus employé dans les études métaboliques chez
l'humain (18). Ce type d'étude est appelé étude cinétique et permet une meilleure
compréhension des troubles du métabolisme èt des effets des traitements utilisés.
36
4.1 Principes reliés à l'utilisation d'un traceur
4.1.1 Termes et conditions
Le terme «tracé» est défini comme la substance d'intérêt qui sera suivi dans
l' organisme lors de l' étude cinétique. Le «traceur », quant à lui; est une substance
marquée, par exemple un isotopomère de l' acide aminé leucine, introduit dans un système
pour obtenir des informations sur la cinétique du tracé. Le terme « système» réfère à un
ensemble biologique dans ,lequel la substance à l' étude existe, par exemple le corps, un
organe ou une cellule (18). Pour effectuer l' étude des lipoprotéines, le système doit être
maintenu dans un état d ' équilibre (steady state), où les taux d' entrée et de sortie du tracé
sont égaux et invariable dans le temps. Pour valider son utilisation dans les études
cinétiques, un traceur doit avoir les propriétés suivantes: 1) être physiquement,
chimiquement et biologiquement identique au tracé, 2) être détectable quantitativement par
l'observateur et 3) ne pas perturber le système sous investigation (158).
4.1.2 Traceurs
Pour effectuer des études de la cinétique in vivo des apo, le traceur généralement
utilisé est une protéine ou un acide aminé, marqué à l'aide d'un isotope radioactif
(radioisotope) ou stable. Le traceur permet de suivre de façon dynamique l'apo étudiée dans
ses différentes voies métaboliques. Le marquage peut être réalisé de deux façons
différentes, de façon exogène ou endogène.
Dans le cas du marquage exogène, la protéine d'intérêt doit tout d'abord être isolée
de l'organisme. Elle est ensuite marquée, le plus souvent avec un radioisotope comme le
1251 ou le 1311, puis réinjectée dans l'organisme. En mesurant la quantité de rayonnement
radioactif émise par des échantillons de sang prélevés à différents temps suival1-t l'injection,
il est possible de calculer le FeR de la protéine à l'étude. La diminution relative du
rayonnement correspond à l'élimination de la protéine marquée dans le corps.
La seconde méthode est le marquage endogène. Dans ce cas, la protéine est marquée
lors de sa biosynthèse dans l'organisme . . Le marquage des lipoprotéines au niveau de leur
contenu en protéines grâce à des isotopomères stables d'acides aminés a été le plus
37
fréquemment utilisé afin d' étudier le métabolisme des lipoprotéines dans les dernières
années. Un isotopomère est un acide aminé marqué avec un isotope stable, c' est -à-dire un
isotope non-radioactif d'un atome donné. Cet isotope est présent naturellement dans la
protéine étudiée, mais à une abondance extrêmement faible. Il est possible de distinguer
l' acide aminé marqué de l' acide aminé non-marqué dans l'organisme car ces deux
molécules diffèrent légèrement par leur masse moléculaire. Les isotopes stables utilisés les
plus couramment comme traceurs sont 2H, l3C, 15N et 180 . Quand un isotopomère d' acides
aminés est injecté dans le milieu endogène, il est transporté à l ' intérieur des cellules où il
est progressivement incorporé dans les protéines de l'organisme lors de leur biosynthèse.
Les protéines deviennent alors marquées par cet isotopomère. Pour une certaine quantité de
protéines prélevée à des temps toujours plus éloignés du moment de l' injection, le ratio
traceur/tracé augmentera puis diminuera, ce qui reflète la synthèse puis l' élimination des
protéines dans l'organisme. Il est ainsi possible de calculer le PR et le FCR des protéines
étudiées en utilisant le ratio traceur/tracé.
4.2 Ge-MS et analyse des données
Pour mesurer le ratio traceur/tracé, il est nécessaire d'avoir un appareil capable de
différencier et de mesurer l' abondance du traceur et du tracé séparément dans un même
échantillon. Le GC-MS est généralement l'appareil utilisé. Comme son nom l'indique, il
s'agit en réalité de deux techniques combinées qui permettent l'analyse de mélanges de
molécules. La chromatographie en phase gazeuse permet la séparation des composants d'un
mélange selon leurs propriétés physico-chimiques et la spectroscopie de masse permet la
caractérisation individuelle de chacun de ces composants selon leur masse. En combinant
les deux techniques, il est possible d'évaluer tant qualitativement que quantitativement une
solution contenant différents types de molécules, donc de mesurer simultanément
l'abondance du traceur et du tracé dans un même échantillon (18).
Les données générées grâce aux études avec traceurs sur le métabolisme des
lipoprotéines peuvent être analysées en utilisant une variété de méthodes. Cependant,
l'analyse utilisant la notion de compartiments est de plus en plus utilisée. Un compartiment
se définit comme une quantité de la substance étudiée, par exemple d' apo B-IOO, qui est
38
homogène et bien distincte des autres éléments retrouvés dans le système .. Un modèle à
compartiments multiples est constitué d' un ensemble de compartiments connectés les uns
aux autres selon une structure spécifique et qui permet le mouvement de la substance
étudiée entre eux (18). Lors de l'élaboration d'un modèle pour décrire, par exemple, le
métabolisme de l' apo B-I00 dans l'organisme, un modèle simple avec compartiments peut
ne pas décrire correctement la cinétique de la molécule à l'intérieur du système. Un modèle
à compartiments multiples plus complexe peut être nécessaire (18) .
Acides aminés marqués (ex. d3-1eucine)
..
• ~~)O B-IOO
• -. Î',-> eo ~D • • 1Ly-----.v •• 0 • (). 0 / .. ~
o /1 \
o """ ~LiPid(>S " )"' o L.J " o e90 " // 000 -----/
Addes aminés libres /
Adapté de : Chan et al. Clin Sei 2004.
Abondance des ioJtS
Chromatographe de la leucine dérivatisée de :masse M
Figure Il : Principe du marquage endogène de l'apoB-100 par un acide aminé marqué d'un isotope stable et détection par Ge-MS (18)
39
----------------------------------------------------- ----
Dans la présente étude, un isotopomère de l'acide aminé leucine triplement marqué
au deutérium, aussi appelée leucine deutérée ([5, 5, 5,-2H3 ]-L-Ieucine) a été utilisé comme
traceur. Suite à son injection dans la circulation sanguine, la leucine deutérée est
transportée à l'intérieur des cellules de l' organisme, entre autres au niveau du foie et de
l'intestin, les lieux de synthèse de 1'apo B-I00 et de 1'apo A-I. Elle est ensuite incorporée
dans les protéines lors de la biosynthèse protéique. L'incorporation de la leucine deutérée
dans l' apo A -l et dans l' apo 8-100 par rapport à la leucine non-marquée en fonction du
temps a été analysée. L'enrichissement progressif en leucine deutérée a permis de calculer
le PR et le FCR de 1'apo A-I et de 1'apo B-I00 suite à la consommation des différentes
diètes expérimentales. L' apo A -l et 1'apo B-IOO sont étudiées puisqu'elles sont les
principales protéines retrouvées respectivement dans les particules de HDL et de LDL.
Leurs concentrations plasmatiques sont donc représentatives des concentrations
plasmatiques de HDL et de LDL.
5 Objectif et hypothèse
Tel que mentionné, il est à ce Jour bien établi que la consommation d'AGTi
augmente le risque de MCV( 4). Par contre, les conclusions sont beaucoup moins claires
quant à l'effet de l'ingestion d'AGTn. Pour évaluer les effets des AGTn sur les facteurs de
risque de MCV, une étude d'intervention clinique contrôlée chez l'humain a été réalisée .
. L'objectif de l'étude dont il est question dans ce mémoire est de comparer les effets,
gramme pour gramme, de la consommation d'AGTn et d'AGTi sur le métabolisme in vivo
des HDL et des LDL de différentes tailles. Pour se faire, les mécanismes d'action pouvant
moduler l'impact des AGTn et des AGTi sur les concentrations plasmatiques de LDL-C et
. de HDL-C ont été examinés via l'étude cinétique des apo contenues dans les lipoprotéines.
Notre hypothèse est qu'en opposition aux AGTi, la consommation d'AGTn ne causera pas
de changements délétères dans le métabolisme des HDL et des LDL.
40
- ------------------------------------------------------------------------------
- ---- - ------------;------~
CHAPITRE III : Comparaison des effets des acides gras trans
naturels et industriels sur le métabolisme des LDL et des HDL
Comparison of trans fatty acids from ruminants and from industrial sources on the
intravascular metabolism of LDL and HDL
Geneviève Grenier I, Jean-François Mauger 1
, Annie Motard-Bélanger 1 , Paul Paquin I
,
Yvan Chouinard I, Simone Lemieux l
, Patrick Couture2, Benoit Lamarche l
1 Institut des nutraceutiques et des aliments fonctionnels, Université Laval, Québec
(Québec), Canada
2Centre de recherche sur les maladies lipidiques, CHUQ, Québec, (Québec), Canada
41
1 RÉSUMÉ
2
3 L'impact de la consommation d'AGTi sur les concentrations de lipides sanguins est bien
4 connu. Toutefois, l'effet des AGTn sur ces facteurs de risque cardiovasculaire demeure
5 inconnu. Objectif: Comparer les ·effets des AGTn et AGTi sur le métabolisme in vivo des
6 HDL et des lipoprotéines contenant de l'apo B-100. Méthodes: Dans une étude contrôlée
7 en chassé-croisé à double-insu, 10 hommes en santé ont reçu aléatoirement et de façon
8 séquentielle 3 diètes expérimentales isoénergétiques, d'une durée de 5 semaines chacune:
9 1) une diète élevée en AGTi (10,2g/2500 kcal), 2) une diète élevée en AGTn (10,2g/2500
10 kcal), et 3) une diète témoin faible en AGT (2,2g d'AGTn/2500 kcal). La cinétique de l'apo
Il A-I et B-IOO a été étudiée après chacune des diètes en utilisant un bolus de D3-leucine,
12 injecté lorsque les sujets étaient en état de jeûne. Résultats: Le FCR et le PR de l'apo A-I
13 étaient significativement accrus suite à la consommation de la diète élevée en AGTi
14 comparativement à la diète témoin (P=0,03). Aucune différence n'a été observée au niveau
15 de ces paramètres entre la diète élevée en AGTn et la diète témoin. Le FCR des IDL était
16 significativement supérieur après les deux diètes élevées en AGT en comparaison à la diète
17 témoin. La consommation d'AGTi et d'AGTn n'a eu aucun effet significatif sur le FCR des
18 lipoprotéines de petites tailles (LDL-l d = 1,006-1,034 mg/L, LDL-2 d = 1,034-1 ,044 mg/L
19 et LDL-3 d = 1,044-1,063 mg/L) par rapport à la diète témoin. Toutefois, la quantité dIapo
20 B-I00 directement sécrétée par le foie dans la fraction des LDL-2 corrélait
21 significativement avec les concentrations de LDL-C après les diètes témoin et élevée en
22 AGTn. Ce n'était pas le cas suite à la diète élevée en AGTi. Conclusion: Cette étude
23 cinétique suggère qu'une quantité élevée d'AGTn, en opposition aux AGTi, a un impact
24 minimal sur la cinétique in vivo des HDL. Nos données suggèrent également que des
25 apports alimentaires élevés en AGTn et AGTi ont des effets relativement comparables sur
26 la cinétique des lipoprotéines contenant de l'apo B-l 00.
42
27 TITLE:
28 Comparison of Trans Fatty Acids from Ruminants and from Industrial Sources on
29 the intravascular Metabolism of LDL and HDL
30 Authors:
31 Geneviève Grenier, Jean-François Mauger, Annie Motard-Bélanger, Paul Paquin, Yvan
32 Chouinard, Simone Lemieux, Patrick Couture, Benoît Lamarche
33 From the
34 ·Institute ofNutraceuticals and Functional Foods, Laval University, Quebec, Canada
35
36 Corresponding author and request for reprints:
37 Benoît Lamarche
38 Institute ofNutraceuticals and Functional Foods, Laval University
39 2440, boul. Hochelaga
40 Québec (Qc) Canada G 1 V OA6
41 Phone: (418) 656-2131 ext. 4355
42 Fax: (418) 656-5877
43 e-mail address : BenoitLamarche@inafulavaLca
44
45 This study was supported by an unrestricted grant from the Dairy Farmers of Canada, from
46 Novalait inc. and partly by a grant from the Natural Sciences and Engineering Research
47 Council of Canada.
48 Running head: impact of ruminant trans fatty acids on health
49
43
------ -------------- - - - --- - - --- - --- - - - - --------
50 ABSTRACT (309 words):
51 Background: While the impact of trans fatty acids from industrial sources (iTF A) on blood
52 lipids has been weIl characterized, the impact of TF A from ruminants (rTF A) on such risk
53 factors remains unknOWll. Objective: The purpose of the present study was ta compare the
54 effects of iTF A and rTF A -on the in vivo metabolism of HDL and of apolipoprotein (apo )B-
. 55 100 containing lipoproteins. Design: According ta a double-blind, randomized crossover
56 controlled study design, 10 healthy men were fed each of 3 experimental 5-week
57 isoenergetic diets : 1- high in iTFA (10.2 g!2500 kcal), 2- high in rTFA (10.2 g!2500 kcal)
58 and 3- a control diet low in TF A (2.2 g!2500 kcal exclusively from ruminants).
59 Apolipoprotein (apo )A-I and B-l 00 kinetic were investigated in the fasted state after each
60 diet using a single bolus of D3-leucine. Results : The fractional catabolic rate (FCR) and
61 production rate (PR) of apoA-I were significantly higher after the diet high in iTFA than
62 after the control diet (P=0.03), while there was no such difference between the rTFA and
63 the control diets. The FCR of intermediate density lipoproteins (IDL) was significantly
64 increased after the two diets high in TF A compared the control diet. The consumption of
65 iTF A and rTF A had no significant effect on the FeR of smaller lipoproteins (LDL-1
66 d=1.006-1.034 mg!l, LDL-2 d=1.034-1.044 mg!l and LDL-3 d=1.044-1.063 mg!l)
67 compared ta the control diet. However, the amount of apoB-1 00 secreted directly by the
68 liver into the LDL-2 fraction was a significant corr~late of plasma LDL-C concentrations
69 after the control and the high rTF A diets, but not after the diet high in iTF A. Conclusion:
70 This kinetic study suggests that a large quantity of rTF A, unlike iTF A, has a minimal
71 impact on the in vivo kinetic of HDL. Our data also suggest that high dietary intakes of
72 rTF A and iTF A have relatively comparable effects on the kinetics of apoB-1 00 containing
73 lipoproteins.
74 KEY WORDS:
75 Trans fatty acids, ruminant, industrial, plasma lipids, lipoproteins, kinetics.
44
76 Introduction
77 It is now well established that food plays a central role in the prevention and
78 treatment of chronic diseases. The relatively high concentrations of LDL-C and low levels
79 ofHDL-C found among populations of industrialized countries have been associated with a
80 diet containing large amounts of saturated fatty acids (SF A), cholesterol and trans fatty
81 acids (TF A). Trans fats are unsaturated fatty acids that contain at least one double bond in
82 the trans configuration. It has been estimated that TF Amay account for 2.6% of the daily
83 caloric intake of the average American, which corresponds to approximately 6 g/d for a
84 person consuming 2000 calories (1).
85 Dietary TF A and their effects on health have been extensively investigated in
86 numerous studies over the last 30 years and it is now weIl established that the consumption
87 of TF A from industrial sources (iTF A), traditionally found in commercial and fast food
88 products, has a significant impact on the long term risk of CVD (2). TF A, among other
89 factors, have been shown to raise plasma LDL-C levels and to reduce plasma HDL-C
90 concentrations. It has recently been estimated that substitution of iTF A by polyunsaturated
91 fatty acids (PUF A) may prevent up to 220/0 of myocardial infarctions and deaths due to
92 CVD (2). TFA from ruminants (rTFA) is also a source of total dietary TFA intake. rTFA
93 which are formed through the bacterial ruminaI biohydrogenation of PUF A consumed
94 ruminant animaIs (cows, goats, sheep). rTFA are found in dairy products and meat and may
95 represent as much as 50% of aIl TF A intake in populations where iTF A has traditionally
96 been low (3). Yet, the extent to which rTF A have similar effects on blood lipids as iTF A
97 has not been clearly established.
98 More and more evidence suggest that the size ofLDL particles is an independerit
99 risk factor for CVD (4-6) and it has been shown that the LD L particle diameter is
45
- - - --------------------------------------------------------------------------
---------- - - -- ----~--
100 significantly altered by dietary iTF A. In a study by Mauger et al. (7), 4 diets containing
101 increasing amounts of iTF A caused a graduaI reduction in the peak particie diameter of
102 LDL compared with a diet high in SF A. The impact of rTFA on LDL particie size has not
103 been extensively characterized.
104 The purpose of the present study was to compare the impact of rTF A and iTF A on
105 in vivo kinetics of HDL and of apoB-1 00 containing Iipoproteins, with particular interest
106 for kinetics of large and small dense LDL.
107
108 Subjects and methods
109 Population
110 Twelve healthy men who were recruited in the Québec City area to participate in the
111 study. The 10 participants who completed the study were Caucasians. Subjects were
112 initially screened on the basis of a complete physical examination and medical history. The
113 subjects recruited for the study had to be non smokers, between 18 and 65 years of age and
114 have a body mass index (BMI) between 18 and 35 kg/m2• Exclusion criteria were the
115 presence of a monogenic dyslipoproteinemia or any diagnosed endocrine disorder, the use
116 of any medication including those known to affect lipid metabolism, the presence of a
117 chronic, metabolic or acute disease, and significant weight change within the six month
118 period that preceded the experiment. Men with food allergies, with an aversion for foods
119 included in the experimental diets or with a usual alcohol consumption of more than two
120 drinks per day were also excluded. The study protocol was fully explained to aIl
121 participants, who gave their written informed consent at the beginning of the study.
122 Subjects were asked to avoid strenuous physical activities 48 ho urs prior to and for the
46
-------------------~- ------ -~~ ~- ---- ~ - - ---- -----,
123 length of the kinetic study. The protocol was approved by the Clinical Research Ethics
124 Committee of Laval University.
125
126 Diets and study design
127 As describe previously (8), the present study was undertaken as a double-blind
128 randomized cross-over controlled study according to a Latin Square design, with
129 participants being subjected to each ofthree isocaloric diets lasting five weeks each. Each
130 diet was separated by a wash-out period of three to tvvelve weeks. The three experimental
131 diets used in the present study were : 1- high in rTF A(1 0.2 g/2500 kcal), 2- high in iTF A
132 (10.2 g/2500 kcal) and 3- a control diet low in TFA (2.2 g/2500 kcal).
133 The b!ltter enriched in TF A. was generated from milking cows whose diet had been
134 modified as described previously (9). The control butter low in rTF A was provided by the
135 Canadian Dairy Commission (winter 2006 production). Commercially available
136 shortenings were used as a source of iTF A and products were selected based on their
137 content in iTF A. Table 1 presents the fat composition of each of the fat sources used in this
138 study. The absolute amount ofvaccenic acid (18:1t-ll), the predominant TFA in the butter
139 enriched in rTF A, was more than four times higher than in the control butter. This
140 particular isomer represented 41 %,43% and 16% of total TFA in the control butter, the
141 rTF A enriched butter and the shortening, respectively.
142 Specific vegetable and animal oils and fats were incorporated to each di et to
143 minimize differences in the amounts of SF A and unsaturated fatty acids between treatments
144 (8). As a result, the three experimental fats used to formulate the diets contained relatively
145 comparable amounts of every major type of SF A,monounsaturated fatty acids (MUF A)
146 and polyunsaturated fatty acids (PUF A) (Table 2). AlI diets were identical in terms of
47
147 menus, calories and macronutrient composition, with the exception .of TF A sources and
148 concentrations (Table 3). In average, the three experimental diets were formulated to
149 provide 50% of daily calories from carbohydrate, 140/0 from protein and 37% from fat.
150 rTF A and iTF A provided 3.70/0 of daily energy intake in the high TF A diets. The control
151 diet provided 0.8% of daily energy intake from rTF A and 0% from iTF A. Intake of SF A
152 was similar between diets, but minor differences were observed in the intake of MUF A and
153 PUF A. Experimental diets were formulated using the Nutrition Data System (NDS)
154 software (version 4.03 _31, Nutrition Coordinating Center, Minneapolis, MN).
155 A validated food frequency questionnaire was administered to the participants by a
156 registered dietician at the beginning and at the middle of the study, in order to estimate the
157 energy intake required to maintain body weight constant (10). Each participant was
158 assigned to a value of energy intake thatwas revised when required to minimize body
159 weight fluctuation during the study. Body weight was recorded on aIl weekdays just before
160 lunch. AlI meals were provided to participants. On weekdays, subjects came to the Clinical
161 Investigation Unit (CIU) at the Institute ofNutraceuticals and Functional Foods (INAF) at
162 Laval University to consume their lunch under the supervision of at least one member of
163 the research team, who was blinded to subject' s treatment. At that time, the y were also
164 given their dinner and their next day breakfast packed to take home. Weekend meals were
165 prepared, packaged and provided at the CIO on their Friday lunch visit. AlI take-home
166 meals were provided in containers that could be heated in microwave if necessary,
167 obviating the need to transfer the food from the containers before consumption.
168 . The breakfast meal represented 20% of the daily energy intake and the lunch and
169 dinner meals each provided 40% of the daily energy intake. Subjects were instructed to eat
48
---- - ------- -
170 their entire meals. Subjects had free access to water and to diet, caffeine-free beverages.
171 Consumption oftea and coffee was aIlowed with a limit oftwo cups per day. Vitamins and
172 natural health product supplementation as weIl as alcohol consumption were strictly
1 73 forbidden during aIl treatment phases. Throughout the study, participants were asked to
174 maintain their usual physical activity habits, which were evaluated by a weekly
175 questionnaire completed by the subjects.
176
177 Analysis of the TF A content of fat sources
178 Characterization of the fatty acid composition of experimental butterfat and
179 shortenings was carried out with agas chromatograph (HP 5890, Hewlett Packard Co, Palo
180 Alto, CA) equipped with a 100 m CP Sil 88 capiIlary column (Chrompack, Middelburg, the
181 Netherlands) and a flame ionization detector (11).
182
183 Compliance
184 A seven-day cyclic menu was developed in such a way as to be very similar to a
185 typical Canadian diet, thus optimizing compliance to the protocol. A checklist was
186 provided to aIl participants to identify foods that they had or had not consumed when eating
187 outside the CIU. As' indicated in a previous report, compliance was judged to be excellent
188 (>99%). Concurrent use of medication during the experimental protocol was also tracked
189 using this list. However, participants had to notify the physician in charge of the clinical
190 aspects of the study before initiating any medication.
191
192
49
.- - - - - - - --- --- ------- _._ - ----------------
193 Kinetic analysîs
194 On a Monday morning at the end of the 4th week of each diet and following a 12-
195 hour fast, subjects were admitted to the CIU at INAF. After anthropometric measurements,
196 subjects received a single intravenous bolus of (5 ,5,5)-2H-Ieucine (6.75 'mg/kg body
197 . weight) via the antecubital vein of the dominant arm. Blood samples were drawn via an
198 intravenous line secured in the antecubital vein of the non-dominant arm at fixed time
199 points thereafter (0.5 , 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 hours) using vacutainer tubes containing EDTA to
200 a final concentration of 0.1 %. During the first day, subjects had to remain seated but had
201 free access to water until the 10-hour time-point blood collection was made, after which the
202 standard Monday dinner meal was provided. That meal provided 1.5 times the energy
203 normally provided to the participant, i.e. 60% of daily energy. AlI subsequent blood
204 samples (24, 33, 48, 72 and 96 hours) were colIected after at least 12 hour of fasting, except
205 for the 33-hour time point, where subjects ate their lunch me al 4 hours prior to blood
206 sampling. During that whole week, subjects remained on the experimental diets.
207
208 Lipoprotein isolation
209 ApoA-1 was isolated from 5 ml of fresh plasma, from the d < 1.25 g/ml plasma
210 fraction obtained after centrifugation of whole plasma for 48 h at 50 000 rpm at 4 oC in a
211 Beckman 50.4 Ti rotor. lnfranatant was then dialysed overnight in a NaCI-Tri s-B ase-
212 EDT A buffer, incubated with cysteamine for 4 h at 37 0 C and delipidated using acetone-
213 ethanol and diethylic ether as described previously. AlI apolipoproteins werethen separated
214 using preparative isoelectric focussing (IEF) on polyacrylamide-urea gels (pH gradient 4-
215 7). AIl apoB-l 00 containing lipoprotein fractions were isolated from 5 ml of fresh plasma
216 by sequential ultracentrifugation on KBr gradient in a Beckman 50.4 Ti rotor. A total of 5
50
217 ultracentrifuge runs were used for the isolation ofVLDL (d=1.006 g/ml, 50 000 RPM, 8
218 hour), IDL (d=1.019 g/ml, 50 000 RPM, 18 hours), LDL-1 , LDL-2 and LDL-3 (1.034,
219 1.044 and 1.063 g/ml respectively, 50 000 RPM, 22 hours). ApoB-1 00 of each lipoprotein
220 fraction was isolated by SDS-PAGGE gels, as previously described (12). Protein bands
221 (apoA-I and apoB-lOO) revealed with Coumassie blue were excised and hydrolyzed D-
222 norleucine within HCL 6N at 110 0 C for 24 h. The tubes were then centrifuged and
223 decanted to remove most of the polyacrylamide.
224 The amino acids were converted into trifluoromethyloxalizone derivatives using the
225 single-step trifluoroacetic acid/trifluoroacetic anhydride procedure developed by Dwyer et
226 al. (13). Derivatised amino acids were extracted into benzene and analyzed on agas
227 chromatograph/mass spectrometer (GC 6890N, MS 5973N Agilent Technologies, Palo
228 Alto, CA, USA). Isotope enrichment (%) were calculated from the observed ion current
229 ratios at m/z 209 (naturalleucine) and 212 (5 ,5,5-2H-Ieucine). The isotopie enrichment of
230 leucine in the apolipoproteins was expressed as tracer/tracee ratio (%) using standardized
231 formulas after proper blank correction (14).
232
233 LDL particle size measurement
234 LDL peak particle diameter (PPD) was assessed as previously described (15).
235 Briefly, aliquots ofwhole plasma and of each LDL subclass were loaded on non-denaturing
236 2- 16% polyacrylamide gradient gels. After a 15-min pre-run at 75 V and a 3-hour
237 electrophoresis at 150 V, gels were stained with Sudan Black for one hour and analyzed
238 using the Imagemaster ID Prime software (Amersham Pharmacia Biotech). LDL size was
239 determined using standardized plasma with LDL ofknown diameters applied to the gels
51
.-------- - - - - - ----- - ----~
240 alongside samples.
241
242 Modeling of the enrichment data
243 The compartmental models depicted in Figure 1 and 2, in which apoA-I and apoB-
244 100 pools and fluxes are respectively represented by circles and arrows, -are based on
245 models currently used to describe apoA -1 and apoB-1 00 intravascular kinetics. As
246 previously (16; 17), enrichment data of the plasma leucine pool with deuterated leucine was
247 used as the models ' forcing function based on the assumption that the hepatic intracellular
248 pool of leucine tRNA and the plasma pool of leucine are in close equilibrium throughout
249 the kinetic study.
250
251 ApoA-I model
252 For the apoA-I model, the four first compartments represent the model's forcing
253 function. Compartment number 5 is called the delay and corresponds to the time required
254 for intracellular formation of apoA-I and HDL assembly in intestine and liver.
255 Compartments 6 and 7 represent the HDL fraction, composed of two discrete pools of
256 apoA-I, an intravascular pool (compartment 6) and an extravascular pool (compartment 7).
257 FCR was calculated as aIl irreversibly loss of material from compartment 6.
258
259 ApoB-100 model
260 As in the apoA-I model, the four first compartments of the apoB-100 model represent
261 the forcing function and the fifth compartment the delay, corresponding to the time
262 required for intracellular formation of apoB-1 00 and lipoproteins assembly in the liver. A
263 model with a t~o-compartment VLDL delipidation cascade gave the best fit to the data.
264 ApoB-IOO from VLDL was allowed to transfer to two IDL compartments, one representing
265 a fast turning over pool of IDL apoB-1 00 transiting to LDL (compartment 9), the other
266 representing a slow turning over pool of IDL (compartment 10). Since the raw apoB-1 00
267 enrichment curves reflected the presence of a precursor-product relationship between IDL
268 and aIl LDL subclasses, apoB-l 00 from IDL with a rapid turnover was allowed to transfer
269 to LDL-I, LDL-2 or LDL-3. LDL-1 and LDL-2 were best fitted using two-compartment
270 sub-systems to mirror the presence of both a fast and a slowly turning over pool, similarly
271 to IDL. ApoB-100 from rapidly turning over LDL-I could transfer either to LDL-2 or
272 LDL-3 while rapidly turning over LDL-2 transferred to LDL-3. LDL-3 data were fitted
273 using two compartments between which LD L-3 could interchange, representing the ability
274 of small LDL to exchange with the extravascular space. Adding an extravascular
275 compartment to the LDL-1 and LDL-2 portions of the model did not improve the fitting of
276 enrichment data. As indicated earlier, specific constraints were applied to the model in
277 order to increase its precision and degree of fit (unpublished). Specifically, the surn of the
278 fluxes out of compartrnent 7 was restrained to equal the flux between compartrnent 6 and
279 compartment 7 [(k(9,7)+k(10,7)+k(0,7) = (k(7,6)J. The fluxes ofapoB-100 from
280 compartments 6 and 7 to the slowly turning over pool ofVLDL (compartment 8) were set
281 to equal each other [k(8,6) = k(7 ,8)]. The fluxes of apoB-l 00 out of cornpartments 10, 12
282 and 14, the slowly turning over pools ofIDL, LDL-l and LDL-2 respectively, were set to
283 equal the input of apoB-l 00 into each of these cotnpartrnents [ k(O, 1 0) = k( 10,7); k(O, 12) =
284 k(12,9); k(0,14) = k(14,11) J. Finally, the fluxes between the intra and the extravascular
285 compartments of LDL-3 were constrained to fix the extravascular mass of LDL-3 to 40%
286 of the intravascular rnass as in, because this rnass could not be directly measured [ k(15,16)
287 = 2.5 • k(16, 15)]. Parameters that have ~een constrained are identified as dashed arrows in
53
288 Figure 2. When slowly tuming over pools ofVLDL, IDL, LDL-I or LDL-2, or when the
289 extravascular LDL-3 compartment were unnecessary to achieve the best possible fit,
290 corresponding transfer rates and compartment masses were fixed to zero.
291
292 Kinetic analysis
293 Pool sizes (PS) of apoA-1 and B-1 00 in each fraction were calculated as the plasma
294 apoA-I concentration (mg/dl) multiplied by plasma volume (value fixed at 0.045 l/kg body
295 weight) (18; 19). The FCR of each apoB-100 containing fraction, in pools/day, was
296 calculated as the weighted mean FCR of aIl the compartments/pools comprised in each
297 fraction. The estimated mass of apoB-l 00 within each compartment was used as weighting
298 value. The production rates (PR) were calculated as foIlows : (FCR (pools/d) x PS
299 (mg/pool)) / body weight (kg).
300
301 Statistical analyses
302 The data collected was analyzed using the PROC MIXED procedure for repeated
303 measures in SAS (version 8.02, Cary, NC). The Tukey adjustment was used to account for
304 the multiple comparisons of the three diets. Carryover effects were tested by introducing
305 terms reflecting the sequence in which the dietary treatments were provided and interaction
306 terms with the treatments per se. Group averages are reported as mean ± SD unless stated
307 otherwise. Differences were considered significant at P~O. 05.
308
309
310
311
54
312 Results
313 Characteristics of subjects at baseline and compliance
314 Of the 12 men enrolled in the kinetic study, two dropped out because they found the
315 study protocol too demanding. The kinetic data related to the control diet of one subject
316 was discarded because he did not comply to the" exercise" prescription prior to the test.
317 His values for the other diets were not deleted since the Mixed procedure allows missing
318 data into the analysis. Thus, the final study group was composed of 10 subjects. The 10
319 men were in good health with a lnean age of 35.0 ± 16.7 years (Table 4). Mean blood lipid
320 concentrations were within normal values. None of the subjects had diabetes. There was no
321 significant difference the subj ects' weight at the end of the three experimental diets.
322
323 Plasma lipid concentrations
324 Results pertaining to the changes in plasma lipid levels in the sample of 38 men who
325 participated in the study have been presented previously (8). Differences were observed in
326 plasma cholesterol concentrations between diets for the 38 experimental subjects who
327 participated in the overall study. These results were described previously. In the present
328 sample of 10 men, the consumption of the diets high in rTFA and iTFA had essentially
329 similar effect on plasma LDL-C levels (increases of 6.9 and 3.3% respectively) and on
330 plasma HDL-C levels (reduction of -1.7% and -0.8% respectively) compared to the control
331 diet (Table 5). The changes are the 10 subjects who completed the kinetic studies are
332 similar in magnitude to the changes seen in the entire sample of 38 men (8).
333
334
335
55
336 ApoA-I kinetics
337 No significant difference was observed in the apoA-I PS after the three
338 experimental diets (Table 6). However, the FCR and PR of apoA-I were increased
339 foIlowing the diet high in iTFA compared to the control diet (+ 10% and + 12%
340 respectively). No significant difference was observed in these two kinetic parameters after
341 the consumption of the diet high in rTF A (Table 6). When analysing aIl three diets
342 combined, post-diet plasma HDL-C concentrations were inversely correlated with post-diet
343 apoA-I FeR (r=-0.5O', P=0.008) (Figure 3). No significant correlation between HDL-C
344 çoncentrations and apoA-I PR was observed (Figure 4).
345
346 ApoB-100 kinetics
347 The apoB-1 00 mathematical model confirmed previous data from our group that
348 have highlighted differences in the kinetics of the various LOL subfractions. Indeed, the
349 FCR of the smaIler LOL-3 fraction was approximately 20 times slower than that of the
350 larger LDL-1 particles (Table 7). The model also indicated that there was a significant
351 proportion of apoB-1 00 being secreted directly from the liver to the various lipoprotein
352 fractions, as shown in Table 8. On the control diet, approxi"mately 81 % of the apoB-l 00
353 secreted directly from the liver went directly into the VLDL pool, 2% appeared in the IDL
354 fraction, 4% in LDL-1, 1 % in the LDL-2 and Il % went directly into the LDL-3 pool.
355 There was no significant difference between diets in the PS and PR of the apoB-IOO
356 contained in the VLDL fraction. However, the FCR was significantly higher after the iTFA
357 diet than after the control di et (P=0.043) and the high in rTFA (P=0.Q20) (Table 7). The
358 FCR of apoB-1 00 within IDL was also significantly higher after the high iTFA and high
359 rTFA diets than after the control diet (P=0.017 and P=0.017 respectively) (Table 7). No
56
360 difference between the diets was observed in the PS and FCR ofLDL-l , LDL-2 and LDL-
361 3. The PR of LDL~3 tended to be higher after the diets high in rTFA (20%) and in iTFA
362 . (35%) than after the control diet but these changes did not reach significance.
363 The amount of apoB-l 00 being secreted from the liver directly into LDL-l was
364 significantly higher after the diet high in rTFA than after the control (P=0.020) and the high
365 rTF A diet (P=O.O Il) (Table 8). On the other hand, apoB-l 00 in LDL-l directly removed
366 from circulation and not being transferred to the smaller LDL-2 and LDL-3 fractions was
367 significantly reduced after the diet high in iTFA than after the control (P=O.OO 12) and the
368 high in rTFA diets (P=0.0059) (Table 8). The direct removal of apoB-1 00 from LDL-l was
369 also significantly lower after the rTFA than after the control diet (P= 0.0042) (Table 8).
370 The amount of apoB-1 00 being secreted into LDL-2 directly from the liver also
371 increased by approximately 2.5-folds after the di et .high in iTF A compared to the control
372 diet (P=0.036) and by two-folds compared with the diet high in rTFA (P=0.055) (Table 8).
373 Interestingly, there was an inverse correlation between the relative proportion of apoB-l 00 '
374 being secreted from the liver directly into LDL-2 and plasma LDL-C and apoB-lOO
375 concentrations after the diet high in rTFA (r=-0.68, P=0.029 and r=-0.76, P=O.Oll
376 respectively) and the control diet (r=-0.63 for both, P=0.070). None ofthese correlations
377 were observed after the high iTF A diet.
378
379 Discussion
380 The results of epidemiological studies that have investigated the association
381 between dietary rTF A consumption and the risk of CVD have generally indicated that
382 rTFA would be harmless and even protective against the development ofCVD (20-22). The
383 aim of the present study was to investigate and compare for the first time on a gram for
57
384 gram basis, the impact of naturally produced rTF A and iTFA on the in vivo metabolism of
385 HDL and of apoB-1 00 containing lipoproteins, with particular interest for differences in the
386 kinetics of smaIl and large LDL.
387 Only one study so far has documented the impact ofT~ A from industrial sources on
388 the kinetics ofHDL and LDL (23). Specifically, eight postmenopausal
389 hypercholesterolemic women were provided in random order with 3 diets for 5-week
390 periods. Two-thirds of the fat in each diet was provided either as soybean oil rich in
391 polyunsaturated fat (PUFA), stick margarine (iTFA) or butter (SFA). These experimental
392 fats represented 20% of total daily energy intake. AIl foods and drinks were provided to the
393 subjects. Plasma apoA-I concentrations and PS were the lowest after the consumption of
394 the diet high in iTFA and this reduction was largely attributable to an increase in the FCR
395 of apoA-I compared with the control diet rich in SFA. When analysing results of the three
396 diets combined, plasma HDL-C concentrations were negatively correlated with apoA-I
397 FCR (r=-0.56, P=O.03). PlasmaLDL apoB-100 concentrations and PS were 12% and 14%
398 higher after subjects consumed the SFA diet relative to the PUFA diet, with concentrations
399 being intermediateafter the iTFA diet. The LDL apoB-100 FCR after the di et high in iTFA
1
400 was not significantly different than after the diet high in SF A but was significantly lower
401 than the diet high in PUF A. Data from the 3 diets combined indicated that plasma LDL-C
402 concentrations were correlated with the FCR ofLDL apoB-100 (r=-0.48; P<0.05) but not
403 with the PR as there was no significant effect of dietary fat type on LDL apoB-1 00 PR.
404 Thus, this study suggested that the increase of the plasma LDL-C and the decrease of the
405 plasma HDL-C are predominantly caused by a change in the FCR of the lipoproteins.
406 In the present study, neither iTFA nor rTF A significantly modified plasma HDL-C
407 and apoA-I concentrations compared with the control diet. It must be stressed that there
58
408 were important differences between the study of Matthan et al. and the current experiment,
409 particularly in the design of the experimental diets. Indeed, in the present study, specific
410 oils and fats were incorporated to each diet to minimize differences in the amounts of SF A
411 and unsaturated fatty acids between treatments (8), and the major difference in
412 macronutrient content between the control di et and the diet high in iTF A di et was the iTF A
413 content per se. This was not the case in the study by Matthan et al in which iTF A was
414 replaced by PUF A or SF A. It is most likely that the lack of effect on plasma HDL-C levels
415 in our study was due to these methodological differences in study design.
416 Despite having observed no change in plasma HDL and apoA-I concentrations
417 between the diets, our study revealed subtle difference in apoA-I kinetic response to
418 different sources ofTFA. ·The apoA-I PR and FCR were both increased following the
419 consumption of the diet high in iTF A compared to the control diet. Our data also indicated
420 that apoA-I FCR on-diet values were a stronger correlate of on-diet plasma HDL~C levels
421 than apoA-I PRo This observation is consistent with the results obtained by Matthan et al.
422 The increase in apoA-I PR with a high intake of iTF Amay be due to a counter-regulatory
423 response of HD L to the increase in plasma LD L cholesterol concentration, as suggested
424 previously by others (24). The diet high in rTFA did not seem to have a significant
425 influence on the PR or FCR of apoA-I PR, unlike the diet high in iTF A. This difference
426 could be 'explained, among other factors, by the different isomeric profile of the two TFA
427 sources. Even if the iTF A and the rTF A contain essentially the same 18: 1 trans isomers,
428 their isomeric profile is very different (25). Vaccenic acid (CI8: 1 ~11 t) is the main trans
429 isomer in the fat produced by ruminants while elaidic acid (C 18: 1 ~9 t) is the main
430 component of iTFA. The different trans isomers proportions in the natural and industrial
431 fats may have induced different biological effects in the body (26).
59
432 The apoB-1 00 mathematical model used has shown that the lipoproteins size is
433 positively correlated to the particles FCR. This relationship is consistent with the
434 theoretical notion supporting that small particles are catabolized less rapidly than larger
435 particles (27). These data are also consistent with recent results from our group, which have
436 revealed parallei lowering of the LD L FCR with the size of the particle (LD L-1 FCR : 7.71
437 ± 3.62 pools/day, LDL-2 FCR: 2.30 ± 1.26 pools/day and LDL-3 FCR: 0.41 ± 0.09
438 pools/day) (unpublished). Our model also suggests that there is a non trivial proportion of
439 apoB-IOO being secreted from the liver directly into the various LOL subclasses.
440 SpecificaIly, we have shown that on the control diet, approximately 25% of aIl apoB-1 00
441 input into LDL-I came directly from the liver. For the LDL-2 and LDL-3 subfractions,
442 these values were 4% and 23% respectively, which is consistent with our previous
443 observation (unpublished).
444 The two diets rich in rTF A and iTFA had no significant effect on plasma LDL-C
445 concentration or LDL apoB-1 00 PS in this group of 10 subjects compared with the control
446 di et. We have shown in our analysis of the entire study sample of38 men that iTFA and
447 rTF A had similar effects, which were smaller that expected based on previous studies, on
448 plasma LDL-C levels (8). We believe that the very tight adjustment for aIl nutrients other
449 than TF A in the diets may have attenuated differences between diets. The litnited number
450 of study subjects in for the kinetic analyses have also limited our ability to reproduce the
451 statistical differences seen in the entire sample. It must be stressed, however, that changes
452 seen in the present subsample of men and in the entire study sample were of the same
453 magnitude for most variable, including LDL-C levels. The significant elevation in the FCR
454 ofVLDL and IDL with the iTFA diet compared with the control diet may partly explain the
60
455 rise in plasma LDL-C concentrations with the iTF A diet. Indeed, such increases imply an
456 accelerated remodelling of these particles towards small, LDL-liked particles. However,
457 our study did not reveal significant association between diet-induced change in the FCR of
458 VLDL and ILD and concurrent change in plasma LDL-C levels.
459 We observed that direct secretion of LDL-2 particles by the liver was significantly
460 and inversely correlated with the amount of total LDL apoB-l 00 and cholesterollevels and
461 with reduced apoB-l 00 concentrations within the small LDL3 subfractions (not shown)
462 after the diet high in rTFA and the control diet. This suggests that an increased proportion
463 of LDL-2 being directly secreted from the liver may reflect a more favourable and efficient
464 LDL metabolism. These associations were not seen following the diet high in iTF A. The
465 extent to which differences in isomeric profiles explain these metabolic disparities between
466 iTF A and rTF A needs further investigation.
467 The interindividual variation in sorne of the kinetic parameters in response to the
468 consumption of the experirnental diets was very elevated, thus lirniting our ability to detect
469 significant differences between groups. Whether this high interindividual variability is real
470 or simply due to methodological issues is unclear. The fact that the diets were weIl adjusted
471 has made it even more difficult to observe meaningful relationships between treatments in
472 the different kinetic pararneters.
473 ln summary, despite the fact that TFA from industrial sources and from ruminants
474 had relatively comparable effects on apoB-100 containing lipoprotein and on HDL
475 concentrations, our study revealed subtle but significant differences in their kinetics.
476 SpecificaIly, the in vivo rnetabolism ofHDL was unaltered with an increased rTFA intake
477 but was slightly modified with iTF A, as reflected by elevations in both the FeR and the PR
478 of apoA -1. The kinetic study of apoB-l 00 containing lipoproteins revealed differences in
61
479 the clearance of large, TG-containing lipoproteins, but no change in the clearance or
480 production rate of large or small LD L. On the other hand, the direct input of apoB-l 00 into
481 LDL-l and LDL-2 was influenced by the nature of the TF A. The implications of such
482 changes from a health perspective need to be investigated further.
62
483 Acknowledgements
484 We thank the Canadian Dairy Commission for the donation of the low rTF A control
485 butter and Provigo-Loblaws through the Chair in Nutrition and Cardiovascular Health for
486 their in-kind contribution of foods used in the present study. We also thank the metabolic
487 kitchen staff from the Institute of Nutraceuticals and Functional Food of the Department of
488 Nutrition of Laval University for their excellent work during the study. We are grateful to
489 the nurses and the laboratory staff of the Institute ofNutraceuticals and Functional Food for
490 their technical assistance and the expert care provided to the participants. We also express
491 our gratitude to the participants,without whom the study would not have been possible.
492 BL, SL and PC were the principal investigators of the study. PP coordinated the
493 formulation of the TF A enriched butter. YC coordinated the production of the enriched
494 milk. PC was responsible for the screening and medical supervision of the study
495 participants. AC coordinated the study with the collaboration of AMB and GG. JFM
496 contributed to the mathematical modeling and interpretation of the kinetic data. AMB
497 performed statistical analyses, analyzed the data and wrote the manuscript. The study was
498 supported by an unrestricted grant from the Dairy Farmers of Canada and Novalait inc. and
499 also in part by a grant from the Natural Sciences and Engineering Research Council of
500 Canada. BL is a Canada Research Chair in Nutrition and Cardiovascular Health.
501
502 Identification of potential conflict of interests
503 BL, SL, PC, pp and YC were all investigators on the grant by the Dairy Farmers of
504 Canada and Novalait, which made this study possible. pp serves as a consultant on an
505 industrial research project partly supported by the Dairy Farmers of Canada. YC has
506 received grants from Novalait and the Dairy Farmers of Canada. AMB is employed part
63
507 time by the Dairy Farmers of Canada for a program that promotes good eating habits in
508 schools. GG received a scholarship from Novalait inc.
64
509 Références 510 511 1. Okie S. New York to trans fats: you're out! N.Engl.J Med. 2007;356:2017-21 512 513 2. Mozaffarian D, Katan MB, Ascherio A, Stampfer MJ, Willett WC. Trans fatty acids 514 and cardiovascular disease. N.Engl.J Med. 2006;354:1601-13. 515 516 3. Hulshof KF, Erp-Baart MA, Anttolainen M et al. Intake of fatty acids in western 517 Europe with emphasis on trans fatty acids: the TRANSFAIR Study. Eur.J Clin Nutr 518 1999;53:143-57. 519 520 4. Lamarche B, St Pierre AC, Ruel IL, Cantin B, Dagenais GR, Despres JP. A prospective, 521 population-based study of low density lipoprotein particle size as a risk factor for 522 ischemic heart disease in men. Can.J Cardiol. 2001 ;17:859-65. 523 524 5. Austin MA. Triglyceride, small, dense low-density lipoprotein, and the atherogenic 525 lipoprotein phenotype. Curr.Atheroscler.Rep. 2000;2:200-7. 526 527 6. Koba S, Hirano T, Yoshino G et al. Remarkably high prevalence of small dense low-528 density lipoprotein in Japanese men with coronary artery disease, irrespective of the 529 presence of diabetes. Atherosclerosis 2002; 160:249-56.
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67
603 Table 1.
604 Fatty acid composition of the experimental butter enriched in rTF A, the control
605 butter and the shortening
606
607
608
609
610
611
612
Experimental fats
Butter enriched in rTFA
Control butter
g/100g of fat
Total SFA 49.6
Total MUFA 20.8
TFA
18:1t (total) 10.0 18:2t (total) 0.5 Total 10.5
Total PUFA 2.7 CLA 2.0
SFA: saturated fatty acids
MUF A : monounsaturated fatty acids
PUF A : polyunsaturated fatty acids
TF A : trans fatty acids
CLA : conjugated fatty acids
60.6
18.4
2.4
0.1
2.5 2.3
0.5
Shortening
27.0
27.6
28.0 0.7
28.7
12.4
0.2
68
- - - - - - - -- - - --- ----- - - ---------- - -
-------------------------------------------------------
613 Table 2
614 Fatty acid composition of the 3 experimental diets
Control rTFA iTFA Fatty acids
g/2500 kcal
SFA 4:0 2.88 3.77 2.31 6:0 1.55 l.78 1.26 8:0 0.92 0.95 0.85 10:0 2.00 -l.85 1.72 12:0 2.34 2.06 2.63 14:0 7.5 7.6 6.4 -16:0 . 23.3 22.0 23.3 17:0 1.78 l.45 1.55 18:0 7.5 11.4 8.7 20:0 0.32 0.15 0.22 22:0 0.22 0.02 0.02 Total 50.3 53.0 49.0
MUFAcis 14:1c 0.72 0.77 0.57 16:1c 1.52 1.37 1.33 18:1c 29.9 25.4 26.2 20:1c 0.49 0.12 0.13 22:1c 0.14 0.02 0.02 Total 32.8 27.7 28.3
PUFA 18:2c 9.5 6.5 7.9 18:3c 2.74 2.70 2.76 18:4c 0.009 0.009 0.009 20:4c 0.077 0.069 0.086 20:5c 0.046 0.046 0.046 22:5c 0.091 0.064 0.064 22:6c 0.18 0.16 0.18 Total 12.6 9.6 11.0
TFA 16: 1t (total) 0.02 0.02 0.02 18: 1t (total) 2.07 9.73 9.11 18:2t (total) 0.15 0.50 1.11 Total 2.2 10.3 10.2
615
69
616
617
618
619
620
621
622
Values presented in this table are derived from the analysis of the macronutrient
content of the experimental fats combined with data from our nutrient database.
SFA: Saturated fatty acids
MUF A : Monounsaturated fatty acids
PUFA: Polyunsaturated fatty acids
TF A : Trans fatty acids, rTF A : TF A from ruminants, iTF A : TF A from industrial
sources
70
623
624
625 626
627
628
629
Table 3
Mean nutrition al composition of the 3 experimental diets for the 38 subjects
Variables Control rTFA iTFA
Energy (kcal) 3196 ± 519 3213 ± 527 3268 ± 525
Carbohydrates (%) 50.1 48.8 50.2
Proteins (%) 14.0 14.0 14.0
Lipids (%) 37.0 38.1 37.0
SFA (%) 18.5 19.4 18.0
MUFA.(%) 11.8 10.0 10.1
PU FA (%) 4.6 3.5 4.0
TFA (%) 0.8 3.7 3.7
Total fibers (g/2500 kcal) 20.8 20.7 20.8
Cholesterol (mg/2500 kcal) 298.6 303.3 298.7
SF A : Saturated fatty acids
MUF A : Monourisaturated fatty acids
PUF A : Polyunsaturated fatty acids
TF A : Trans fatty acids, rTF A : TF A from ruminants, iTF A : TF A from industrial sources
71
630
631
632
Table 4
Physical characteristics and plasma lipid profile of the
10 subjects at screening
Variables Mean± SD
Age (yrs) 35.0 ± 16.7
Weight (kg) 76.7 '± 8.6
BMI (kg/m2) 24.7 ± 3.8
Waist girth (cm) 84.4 ± 11.7
Systolic BP (mm Hg) 115.9 ± 18.2
Diastolic BP (mm Hg) 72.9 ± 10.5
Fasting glucose (mmol/L) 5.3 ± 0.6
Cholesterol (mmollL) 4.5 ± 1.2
LDL-C (mmollL) 2.6 ± 0.9
HDL-C (mmol/L) 1.3 ± 0.3
Triacylglycerol (mmol/L) 1.4 ± 0.9
BP : Blood pressure
C : Cholesterol
72
633 Table 5
634 Plasma Iipid concentrations at the end of each dietary intervention
635
636
637
in the 10 kinetic subjects
Diets Variables
Control rTFA
Cholesterol (mmoIIL) 4.74 ± 1.01 4.96 ± 1.14
LDL-C (mmollL) 3.32 ± 0.93 3.55 ± 1.01
HDL-C (mmol/L) 1.17 ± 0.23 1.15 ± 0.26
TG* (mmollL) 1.13 ± 0.47 1.07a ± 0.47
Cholesterol/HDL-C* 4.21 ± 1.38 4.48 ± 1.43
Values are shown as mean ± SD
TG : Triaclyglycerol
638 1 : Unadjusted P values
iTFA
4.88 ± 1.03
3.43 ± 0.92
1.16 ± 0.27
1.15b ± 0.50
4.45 ± 1.54
639 a : significantly different from the control diet (p<0.05)
640 b : significantly different from the rTFA diet (p<0.05)
641
642 * Analysis was performed on log transformed values.
pl
0.23
0.16
0.30
0.03
0.15
73
643 Table 6
644 ApoA-I kinetic parameters in HDL fraction at the end of each dietary intervention
645
646 647
in the 10 kinetic subjects
Control rTFA PI
Pool Size (mg) 46.4 ± 0.9 45.3±1.1 0.23
FCR (pool/day) 0.29 ± 0.08 0.32 ± 0.12 0.34
PR (mg/day) 1.87 ± 0.47 2.01 ± 0.73 0.54
Values are shown as mean ± SD
iTFA P2
47.3 ± 1.0 0.39
0.32 ± 0.09 0.03
2.10 ± 0.57 0.03
648 Pl and P2 : Degree of significance of the specified di et compared to the control diet
74
649 Table 7
650 ApoB-100 kinetic parameters in lipoproteins' fractions at the end of each dietary
651 intervention in the 10 kinetic subjects
Control rTFA iTFA P
VLDL
Pool size (mg) 248.3 ± 145.6 254.2 ± 153.1 242.6 ± 167.9 0.27
PR (mg/kg/day) 32.3 ± 12.7 38.3 ± 19.4 46.3 ± 18.4 0.24
. FCR (pools/day) 13.6 ± 11.8 12.4 ± 5.4 18.2 ± 9.3 1,2 0.04
IDL
Pool size (mg) 47,9 ± 47,5 46.7 ± 43.4 40.4 ± 17.8 0.29
PR (mg/kg/day) 5.8 ± 3.3 7.9±3.1 7.8 ± 4.3 0.55
FCR (pools/day) 12.2 ± 8.3 15.8 ± 9.7 1 17.0 ± 10.01 0.03
LDL-l
Pool size (mg) 94.9 ± 57.8 108.7 ± 55.2 109.7 ± 57.5 0.29
PR (mg/kg/day) 9.4 ± 5.7 10.1 ± 6.4 10.1 ± 6.4 0.16
FCR (pools/day) 9.3 ± 9.2 7.2±3.7 5.7 ± 2.4 0.10
LDL-2
Pool size (mg) 146.7 ± 63.3 141.3 ± 57.2 153.8 ± 62.0 0.96
PR (mg/kg/day) 4.3 ±4.4 4.1±1.7 4.1 ± 1.7 0.96
FCR (pools/day) 2.5 ± 1.8 2.7 ± 1.1 2.8 ± 2.2 0.95
LDL-3
Pool size (mg) 1956.5 ± 757.4 2053.3 ± 678.7 2064.8 ± 696.4 0.20
PR (mg/kg/day) 9.8 ± 5.1 11.8 ± 7.2 13.3 ± 9.7 0.88
FeR (pools/day) 0.4± 0.2 0.5 ± 0.2 0.4 ± 0.2 0.91
652 653 Values are shown as mean ± SD
654 1 : Significantly different of the control diet. 655 2 : Significantly different of the diet high in rTF A. 656
75
657 Table 8
658 ApoB-lOO fluxes between Iipoprotein fractions
ApoB-lOO flux {mg/d)
Control rTFA iTFA P LDL-l
Direct input from li ver 83.3 ± 134.2 159.41 1 ± 459.8 53.92 ± 79.3 0.02
Input from IDL 239.2 ± 281.0 427.9 ± 304.5 446.5 ± 335.9 0.28
Direct removal 157.7 ± 292.4 75.9 1 ± 100.5 3.7 1,2 ± 6.1 0.003
LDL-2
Direct input from liver 13.1±8.9 17.11 ± 25.7 32.6 1,2 ± 55.0 0.06
Input from IDL 91.7 ± 122.5 76.0 ± 148.5 100.4 ± 138.7 0.40
Input from LDL-1 334.6 ± 303.3 300.9 ± 293~ 7 267.7 ± 281.6 0.83
Direct removal 220.6 ± 264.3 125.5 ± 77.9 160.7 ± 160.4 0.36
LDL-3
Direct input from li ver 167.7 ± 208.1 176.1 ± 247.3 249.4 ± 270.1 0.78
Input from IDL 171.5 ± 190.8 262.7 ± 446.3 159.4 ± 382.9 0.92
Input from LDL-1 228.3 ± 330.2 330.1 ± 337.6 261.0 ± 250.8 0.78
Input from LDL-2 159.3 ± 153.9 288.7 ± 296.3 267.0 ± 191.1 0.54
Hepatic removal 726.8 ± 356.9 1057.6 ± 735.7 936.8 ± 593.1 0.88
659 * "Direct input from liver " refers to the proportion of total apoB-1 00 secreted by the liver
660 into each LD L subclass. "Direct removal", refers to the proportion of apoB-1 00 leaving
661 each LDL subclass that is irreversibly removed from circulation. "Input from ", refers to
662 the input of apoB-1 00 from a given fraction relatively to the sum of aIl apoB-1 00 inputs
663 into the LDL subclass. For example, LDL-l apoB-100 inputfrom IDL represents the
664 contribution of IDL to the total input of apoB-1 00 into LDL-1.
665 666 1 : Significantly different of the control diet. 667 2 : Significantly different of the diet high in rTF A.
76
- - - - -- - - - - - - - -----------------
668 J7igurelegend
669 Figure 1: ApoA-I multicompartmental mathematical model
670 Figure 2: ApoB-IOO multicompartmental mathematical model
671 Figure 3 : Correlation between blood HDL-C and the FCR of apoA-I (n=l 0)
672 Figure 4 : Correlation between blood HDL-C and the PR of apoA-I (n=10)
77
673 Figure 1:
HDL
78
674 Figure 2: .
VLOL
5
79
Figure 3 :
1.8 ~.
~
~ 1.6 s:? - > d ....v ---.. U 1.4
1
~
~ 1.2
1.0
0.8
0.6 0.1
• C~ olltrol diet • Diet Iùgb in rTF~;\
* Diet Iùgll in iTFA.
0.2 0.3 0.4 0 .. 5 0.6 .A.po ~t\-I FC~R (1)001:/ (1)
80
Figure 4 :
._~ 1.6 ~ .'"., ....
...... '
~ 1.4 ',--~"
U 1
~ 1.2 ê
1.0
0.8
0.6 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3 .. 0 3.5
.4})0 ~~-I PR (Ing1kg,/d)
• (~ ontrol diet • Diet high in rTF.~ + Diet lrigh in iTF.A~
81
CHAPITRE IV : Conclusion générale
L'objectif du présent mémoire était de comparer les effets, gramme pour gramme,
de la consommation d'AGTn et d'AGTi sur le métabolisme in vivo des HDL et des LDL.
Les mécanismes d'action pouvant moduler l'impact des AGTn et des AGTi sur les
concentrations plasmatiques de LDL-C et de HDL-C ont été examinés. Pour se faire, dix
sujets ont consommé aléatoirement trois diètes expérimentales cOrItenant des quantités
variables d' AGTi et d' AGTn. Les diètes étaient fes suivantes: 1) une diète élevée en AGTn
(10,2g/2500 kcal), 2) une diète élevée en AGTi (10,2g/2500 kcal) et 3) une diète témoin
contenant des quantités minimales d'AGT (2,2g d'AGTn/2500 kcal). Ils ont ensuite accepté
de participer à des ét~des cinétiques. Chaque participant avait à effectuer trois études
cinétiques, c'est-à-dire, une étude cinétique après chacune des trois diètes expérimentales.
L'hypothèse de départ était qu'en opposition aux AGTi, la consommation d'AGTn ne
causerait pas de changements délétères dans le métabolisme des HDL et des LDL.
Il est possible d'affirmer que l 'hypothèse de départ a été partiellement confirmée.
En effet, 'au niveau de l'apo A-l, il a été observé que le FCR et le PR des HDL étaient
significativement accrus après la diète élevée en AGTi comparativement à la diète témoin.
Aucune différence n'a été observée au niveau de ces paramètres suite à la diète élevée en
AGTn. Il peut sembler aberrant qu'une diète élevée en AGTi augmente tant le PR que le
FCR des HDL. Il est pourtant possible d'expliquer l'augmentation simultanée de ces deux
paramètres. Le corps a la capacité de constamment maintenir son environnement interne
dans un état de stabilité et ce, malgré les fluctuations de l'environnement externe. Ainsi, en
réponse à l'élévation des concentrations de LDL-C provoquée par la consommation
d'AGTi, l'organisme augmenterait sa production d'apo A-I donc de HDL, pour contrecarrer
cet effet négatif. Concernant l'élévation du FCR de l'apo A-l, il est possible qu'elle soit
provoquée par la formation de particules de HD L instables, qui seraient éliminées plus
rapidement de la circulation sanguine. L'augmentation du PR et du FCR de l'apo A-I
observée après la diète élevée en AGTi semble donc refléter un métabolisme défavorable,
métabolisme qui n'est pas observé après la diète élevée en AGTn. Ainsi, il est possible
d'affirmer qu'une quantité élevée de AGTn, en opposition aux AGTi, a un effet minimal
sur la cinétique in vivo des HD L.
82
Tel que mentionné, l'augmentation du PR de l'apo A-I en réponse à la
consommation d'AGTi pourrait en partie s'expliquer par un mécanisme de contre
régulation en lien avec l'augmentation des concentrations de LDL-C. Toutefois, cette
augmentation dans le PR de l' apo A -1 n'a pas été observée suite à la consommation des
AGTn. Pourtant les AGTn ont eu le même effet que les AGTi sur les taux plasmatiques de
LDL-C. Cette différence entre les deux sources d'AGT pourrait entre autres s' expliquer par
leur profil isomérique différent. De plus amples investigations seront nécessaires afin de
confirmer cette hypothèse.
Pour ce qui est de l'étude cinétique de l'apo B-IOO, il a été observé que le FeR des
VLDL était plus élevé après la diète élevée en AGTi comparativement aux diètes témoin et
élevée en AGTn. Le FCR des IDL était aussi augmenté suite aux diètes élevées en AGTi et
en AGTn en comparaison à la diète témoin. La consommation d'AGTi et d'AGTn n'a pas
modifié le FCR des lipoprotéines de plus petites tailles (LDL-l , LDL-2 et LDL-3)
comparativement à la diète témoin. Il n'y avait donc pas de différence majeure entre les
diètes élevées en AGTn et en AGTi au niveau des FCR et des PR des différentes fractions
de lipoprotéines contenant de l'apo B-IOO. Toutefois, il a été observé que la quantité de
LDL-2 sécrétée directement par le foie était un marqueur des concentrations de LDL-C
suite aux diètes témoin et élevée en AGTn, ce qui n'était pas le cas après la diète élevée en
AGTi. Une relation inverse semble donc exister entre la sécrétion de LDL-2 par le foie et
l'accumulation de particules LDL dans la circulation, y compris des particules petites et
denses, suite à la consommation d'AGTn. Ainsi, des différences subtiles ont été observées
entre les diètes élevées en AGTn et en AqTi au niveau des voies métaboliques reflétant les
interactions entre les fractions comportant de l'apo B-l 00.
Une étude cinétique similaire à la nôtre a été réalisée par Matthan et al. (137) et
avait pour objectif d'investiguer sur les mécanismes contribuant à la diminution du HDL-C
et à l'augmentation du LDL-C observées lors de la consommation d'AGTi. Les résultats
obtenus suite à cette étude suggèrent que les modifications observées au niveau du
cholestérol plasmatique sont principalement provoquées par des changements. au niveau du
FCR des lipoprotéines plutôt qu'au niveau de leur PRe Contrairement à cette étude, aucune
83
différence significative n 'a été observée suite à la consommation d ' AGTi au niveau des
concentrations de HDL-C, de LDL-C ainsi qu'au niveau de la taille des pools d'apo A-I et
d ' apo B-IOO dans la présente étude. Toutefois, il convient de souligner qu'il existe des
différences importantes entre l'étude de Matthan et al. et notre étude, tout particulièrement
au ni veau du design des diètes expérimentales. Dans la présente étude, différents corps gras
ont été incorporés dans chacune des diètes afin de réduire les variations au ni veau des
quantités d'AGS et d'AqI entre les différents traitements. Toutes les diètes étaient
identiques pour ce qui est du menu, des calories et de la composition en macronutriments.
Les principales différences étaient les sources et les concentrations des diètes en AGT.
Dans l'étude de Matthan et al., les diètes expérimentales n'étaient pas ajustées pour tous les
types d'acides gras puisque chacune de leur diète contenait un type de matière grasse précis
fournissant 20% de l'apport énergétique quotidien. De plus, aucune véritable diète témoin
n'a été incluse dans leur protocole expérimental. Ainsi, la diète élevée en AGTi" était
comparée à une diète contenant une quantité élevée d'AGS ou de PUFA. Il est reconnu que
les AGS font augmenter les concentrations plasmatiques de HDL-C. Il est possible que ces
différences aient influencé les effets des AGTi sur les taux plasmatiques de HDL-C.
Toutefois, une corrélation inverse significative entre le HDL-C et le FCR de l'apo A-I a été
. observée dans la présente étude, ce qui est cohérent avec les résultats obtenus par Matthan
et al. De plus, des différences significatives ont été observées au niveau du FeR de l'apo B-
100 contenue dans certaines fractions de lipoprotéines, ce qui suggère que ce paramètre
cinétique est davantage un déterminant des concentrations plasmatiques de LDL-C que le
PR de l' apo B-1 00. Cette constatation est également cohérente avec les résultats de Matthan
et al.
Le modèle mathématique utilisé pour étudier la cinétique in vivo de l' apo B-100 a
permis de constater qu'une certaine proportion de l' apo B-100 comprise dans les différentes
fractions de lipoprotéines provient directement du foie. Dans une étude chez l'humain
portant sur la cinétique intravasculaire des grosses et petites particules de LDL (non
publiée), des résultats similaires ont été obtenus. Dan~ cette étude, Mauger et al. ont
observé que près de 4% des LDL-1, 7% des LDL-2 et 13% des LDL-3 sont synthétisés
directement par le foie, ce qui est cohérent avec les résultats de la présente étude. Il a aussi
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été observé que les lipoprotéines petites et denses restent plus longtemps dans la circulation
sanguine que les plus grosses lipoprotéines moins denses. Dans la même étude de Mauger
et al. , une réduction progressive du FCR des lipoprotéines (VLDL, IDL, LDL-1 , LDL-2 et
LDL-3) a été observée au fur et à mesure que leur densité augmentait. Packard et al. (159)
ont étudié le métabolisme in vivo de l'apo B chez 20 hommes en santé grâce à des études
cinétiques. Ils ont observé que les sujets possédant de façon prédominante des LDL petites
et denses présentaient un FCR de l' apo B plus faible. Cette constatation est également
cohérente avec les résultats obtenus.
Dans le même ordre d'idée, des études in vitro effectuées par Galeano et al.
(82; 160) ont examiné l'interaction des petites LDL denses avec les LDL-R cellulaires. ~es
études suggèrent que les LDL petites et denses possèdent une affinité réduite pour les LDL
R comparativement au LDL normales. Il a également été observé que l'affinité réduite des
petites particules de LDL pour les LDL-R était accompagnée d'une diminution apparente
du nombre de LDL-R disponibles pour la liaison. Également, une étude de Toyota et
al.(161) a étudié l'affinité des particules de LDL avec les LDL-R chez des patients
présentant divers types d'hyperlipoprotéinémie. Ils ont observé que le ratio lipides
totaux/protéines des particules de LDL était positivement 'corrélé avec leur affinité pour les
LDL-R. Comme ce ratio reflète la taille des particules, l'affinité pour les LDL-R corrélait
également positivement avec la taille des particules LDL. Ces observations pourraient
expliquer en partie pourquoi les petites particules de LDL restent plus longtemps dans la
circulation sanguine.
Malgré les résultats très complexes et quelque peu abstraits obtenus lors de la
réalisation d'études cinétiques, il faut garder en tête que ce genre d'études joue un rôle
fondamental dans l'avancement des connaissances en lien avec les troubles métaboliques.
Les études cinétiques sont longues, coûteuses et nécessitent une expertise de haut niveau.
Elles sont toutefois plus qu'essentielles afin d'investiguer davantage sur le métabolisme des
lipoprotéines. Elles participent activement à la compréhension et à l'exploration de
nouvelles voies métaboliques, pouvant mener à la découverte de nouvelles avenues de
traitements des dyslipoprotéinémies ainsi qu'au perfectionnement et au développement de
85
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nouveaux médicaments. Le sui vi in vivo des différentes apo est donc nécessaire afin de
saisir toute la complexité du métabolisme des lipoprotéines.
Il faut mentionner que la présente étude est une des premières études à s ' intéresser
d ' une façon aussi détaillée aux différents paramètres cinétiques et voies métaboliques
associés au métabolisme de l'apo A-I et de l'apo B-100 en réponse à différentes diètes
expérimentales. Inutile de dire qu'elle est donc la première à comparer spécifiquement
l'impact des AGTn et AGTi à ces niveaux. L ' étude cinétique effectuée a engendré des
données en lien avec des dizaines de paramètres biochimiques différents et seulement une
petite proportion d ' entre elles a été jusqu' à présent analysée. Ainsi, de nombreuses analyses
supplémentaires pourront être réalisées. Bien entendu, les résultats générés devront être
confirmés par des études complémentaires. Sans porter spécifiquement sur les effets des
AGTi et des AGTn, des études cinétiques procurant de nouveaux éléments sur le
métabolisme des différentes apo permettraient de tirer des conclusions plus claires sur les
différents phénomènes métaboliques observés. Des études similaires à la nôtre pourraient
également être effectuées, idéalement en incluant un nombre de sujets plus élevé. Les
résultats obtenus dans notre étude présentaient des écarts-types importants, de par la
présence d ' une grande variabilité interindividuelle. L'inclusion d'un plus grand nombre de
sujets pourrait faire diminuer cette variabilité et ainsi permettre l'observation d ' un plus
grand nombre de différences significatives entre les paramètres étudiés. Il serait également
intéressant de faire le même genre d'étude mais, cette fois , chez la femme. Une étude de
Chardigny et al. (156) soutient que les AGTi et les AGTn ont des effets différents sur les
facteurs de risque des MCV, tout particulièrement chez les femmes. En effet, ils n ' ont pu
observer de différence significative au niveau du HDL-C, du LDL-C, de la taille des
lipoprotéines et des concentrations des différentes apo suite à la consommation des deux
sources d'AGT chez l'homme. Ainsi, il est possible que des dissemblances plus marquées
au niveau du métabolisme des lipoprotéines soient observables chez la femme.
Il serait très pertinent d'investiguer les impacts de la consommation d'AGTi et
d'AGTn sur l'activité de diverses enzymes, telles la CETP, la LCAT et l'ACAT. Dans une
étude chez l ' humain, van ToI et al. (132) ont observé que l'activité de la CETP était
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augmentée suite à la consommation d'AGTi. Au niveau de la LCAT, certaines études n'ont
observé aucune modification de son activité enzymatique suite à l'ingestion d' AGTi (132)
tandis que d' autres ont plutôt observé 'une diminution de son activité (133). Il a également
été observé que la sélectivité de l'ACAT pour les AGI est perdue lorsque la double liaison
des acides gras est sous la configuration trans plutôt que cis (140). Il serait intéressant de
confirmer les effets des AGTi sur l'activité enzymatique et de déterminer si les AGTn ont
le même genre d'effets que les AGTi. Des divergences à ces niveaux pourraient expliquer
les différences observées entre les deux sources d'AGT sur le métabolisme in vivo des HDL
et des LDL.
Au Canada, des nouvelles exigences en matière d ' étiquetage nutritionnel ont été
adoptées en janvier 2003. Le Canada a été le premier pays à rendre obligatoire l'inscription
du contenu en AGT sur les étiquettes de la plupart des produits préemballés. Toutefois, la
nouvelle réglementation n'exige pas la distinction entre les AGTi et les AGTn.
Conséquemment, les étiquettes nutritionnelles de plusieurs produits laitiers i~diquent la
présence d'une quantité significative d'AGT. Il existe un large consensus selon lequel les
AGTi posent un risque pour la santé cardiovasculaire. Par contre, ce n'est pas le cas des
AGTn. Les résultats de l'étude cinétique effectuée suggèrent que les AGTn n'affectent pas
le métabolisme in vivo des HDL en opposition aux AGTi. Au niveau du métabolisme in
vivo des LDL, seules des différences subtiles ont été observées entre les AGTn et les AGTi.
À cet égard, il est important de faire une petite mise au point par rapport aux quantités
d'AGT qui ont été consommées lors de l'étude. Il faut tout d'abord souligner qu'il est
impossible de consommer la quantité d'AGTn qui était contenue dans la diète élevée en
AGTn dans un contexte de vraie vie. Cette diète contenait 10,2g d'AGTn par 2500 kcal, un
apport inatteignable sans l'utilisation d'un beurre enrichi en AGTn. Par contre, la quantité
d'AGTi consommée via la diète élevée en AGTi, qui était également de 10,2g par 2500
kcal, est facilement accessible dans la vie de tous les jours. Malgré la réduction importante
de leur contenu en AGTi, les produits alimentaires commerciaux et de type « fast food»
contiennent encore des quantités appréciables d'AGTi.
Afin d'étudier les effets des AGTi et des AGTn sur les niveaux de cholestérol
sanguins, 38 sujets ont consommé en plus des trois diètes expérimentales dont il a été
87
question dans ce mémoire, une quatrième diète nommée la diète modérée en AGTn, qui
contenait 4,2g d 'AGTn par 2500 kcal. La quantité d'AGTn contenue dans la diète modérée
en AGTn équivaut environ à la quantité maximale d'AGTn pouvant être consommée par la
population, via une alimentation normale. Toutefois, il faut être un grand consommateur de
produits laitiers pour l'atteindre. La diète modérée comparativement à la diète élevée en
AGTn a plutôt été associée à des effets neutres sur les lipoprotéines plasmatiques (155).
Des études cinétiques n'ont pas été effectuées après la consommation de la diète modérée
en AGTn puisqu'aucun changement import.ant dans la taille des pools d' apo et dans les
concentrations plasmatiques de cholestérol n'était attendu; Les différences au niveau des
paramètres cinétiques et des flux de cholestérol n' auraient probablement pas été
significati ves.
Il faut donc garder en tête que les résultats ont été obtenus en réponse à l' ingestion
de quantités très élevées d'AGTn. Ces quantités, inatteignables dans un contexte de vraie
vie, ont montré des effets similaires aux AGTi sur les concentrations de cholestérol
plasmatiques. Toutefois, à cette dose, des différences subtiles existaient entre les deux
sources d'AGT sur le métabolisme in vivo des lipoprotéines. Les résultats générés en
réponse à la consommation de quantités atteignables d' AGTn ne rendent pas inquiétante
l'ingestion d'AGTn, principalement via les produits laitiers. Les recommandations pour la
prévention des MeV conseillent de consommer des produits laitiers à faible teneur en
matières grasses afin de réduire la consommation de gras total et d'AGS (162). Dans cette
optique, ce groupe alimentaire peut garder une place privilégiée dans le cadre d'une
alimentation équilibrée.
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