répartition et choix des protéines sur les repas de la journée boirie... · anabolisme...

Répartition et choix des protéines

sur les repas de la journée

12ème journée inter-CLAN du Limousin

Limoges

24 novembre 2017

Pr. Yves BoirieService de Nutrition Clinique, CHU de Clermont-FerrandCentre de Recherche en Nutrition Humaine

Nutrition préventive pour un vieillissement réussi

Sarcopénie

Ostéoporose

Diabète

Mal. CVx

Cancer

Dysfonction MaladiePhysiologie

Nutrition

Préventive ?

Désordres métaboliques liés à l’âge

Inflam-mation

Lipo-toxicity

OxidativeStress

Nutrition préventive pour un vieillissement réussi

Ostéoporose

Diabète

Mal. CVx

Cancer

Dysfonction MaladiePhysiologie

Nutrition

Préventive ?

Désordres métaboliques liés à l’âge

Inflam-mation

Lipo-toxicity

OxidativeStress

Sarcopénie

Perte musculaire

Impact de la perte musculaire sur la santé

MobilitéChutes

FractureOstéoporose

DiabèteType 2

InfectionsFonctions

Cardio-respiratoires

Inactivité/alitement/escarreInactivité/alitement/escarre

Perte musculaire

Impact de la perte musculaire sur la santé

MobilitéChutes

FractureOstéoporose

DiabèteType 2

InfectionsFonctions

Cardio-respiratoires

Inactivité/alitement/escarreInactivité/alitement/escarre

Fragilité Dépendance

Nutrition protéique et santé

• Une cible thérapeutique nutritionnelle : le muscle

• Résistance anabolique aux nutriments

• De nouvelles stratégies nutritionnelles

Cruz-Jentoft AJ, Age & Ageing 2010

Muscaritoli M, Clin Nutr 2010

Consensus workshops on the definitions of sarcopenia

Fielding RA, JAMDA 2011

Studenski S, J Gerontol 2014

• Low muscle mass• DEXA, bio-impedance, CT-scan, IRM

ASM/h² = 7.23 kg/m² (H), 5.67 kg/m² (F)

Cruz-Jentoft AJ, Age & Ageing 2010

+

• Low muscle strength• Handgrip strength

< 30 kg (H), < 20 kg (F)

• Low physical performance• Short physical performance battery (SPPB) :

Timed get-up-and-go test

One-, two feet balance

Gait speed < 0.8m/s

Dam TT, J Gerontol 2014

Studenski S, JAMA 2011

Walking speed is a strong valid marker of survival in older subjects(as glycemia for diabetes or blood pressure for cardiovascular disease)

Le cycle de la fragilité

Fried L, J Gerontol A 2001

Risk ofweight gain?

?

1er message

• Le muscle est une cible majeure pour maintenir les fonctions globales de l’organisme grâce à la préservation de la mobilité lors du vieillissement et des maladies chroniques

• La sarcopénie (nouveau code de classification internationale - ICD code M62.84) doit être dépistée précocément par des tests cliniques simples

• La nutrition est un acteur majeur de la mobilité

Les sujets âgés ont-ils les mêmesbesoins nutritionnels que les adultes jeunes, notammentpour les protéines ?

Comment les changements liés à l’âge sur le plan de la physiologie, du métabolisme, de la composition corporelle, des capacités physiques affectent les besoins nutritionnels ?

Cruz-Jentoft, Age & Aging 2010Muscaritoli M, Clin Nutr 2010

ProteinsAA AA

ProteolysisSynthesis

Postabsorptive muscle protein balance

Impact du repas sur le métabolisme protéique

Bala

nce p

roté

iqu

e

Catabolisme

Synthèse

Postabsorptif

0

Postprandial

REPAS

Postprandial

REPAS

Bil

an

pro

téiq

ue

_

+

Impact du repas sur le métabolisme protéique

Postabsorptif Postprandial

Bil

an

pro

téiq

ue

CatabolismeNet

Anabolisme

Postabsorptif Postprandial

0

REPAS REPAS

SynthèseNette

Impact de l’apport en protéines alimentaires

Apport réduit

0

REPAS REPAS

Apport élevé Postprandial Postabsorptif Postprandial

Bil

an

pro

téiq

ue

Postabsorptif

Renouvellement protéique permanent :contrôle par des facteurs anaboliques

Régulation

-hormones

(insuline)

-nutriments

(acides aminés)

-repas

-exercice

Synthèse

Protéolyse

Proteines Musculaires

+

_

Renouvellement protéique permanent :Impact des facteurs cataboliques

Régulation

-hormones

(corticoïdes)

-cytokines

-jeûne

-maladie

SynthèseProtéolyse

Proteines Musculaires

-

+

ProtéinesAA AA

ProtéolyseSynthèse

10

0

2

4

6

8

AS

R (

mg

/j)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

nm

ol

tyro

sin

e/m

g p

rot/

h

Protein Balance

0

A jeun

Bilan protéique dans le muscle à jeun

AA AA

10

0

2

4

6

8*

AS

R (

mg

/j)

*

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

nm

ol

tyro

sin

e/m

g p

rot/

h

0

Protéines


Protein Balance

Bilan protéique musculaire postprandial

Postprandial

A jeun

ProtéinesAA AA


10

0

2

4

6

8*

AS

R (

mg

/j) *

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

nm

ol

tyro

sin

e/m

g p

rot/

h

Résistance anabolique postprandiale

0

Protein Balance

A jeun

Postprandial

jeune jeuneâgé âgé

Biodisponibilité Muscle

AA

Apports

Repas

GlucidesLipides

Protéines

Absorption

AA


Apports

Repas

GlucidesLipides

Protéines

Apports protéiques < 1g/kg/j30% des femmes âgées en Europe

Augmentation des apports protéiques = 1 g/kg/j (AFSSA 2007)


• Quel apport protéique ?• Quelle source et qualité ?• Quel apport énergétique associé ?• Distribution et vitesse d’absorption ?

L’apport protéique alimentaire est associé aux changements de la masse maigre appendiculaire : The Health ABC Study

Houston DK, Am J Clin Nutr 2008

Apport protéique 57g 54g 59g 67g 91gProtéines (% En.) 11% 13% 14% 16% 19%

Adjusted appendicular lean mass (aLM) loss by quintile of energy-adjusted total protein intake

Les besoins azotés sont accrus chez les patients hospitalisés pour fracture de hanche

1.06

Apports protéique de sécurité 1.3-1.6 g/kg/dSimilaire chez la femme et l’homme

Gaillard C, JAGS 2008

Apports

Repas

GlucidesLipides

Protéines

Absorption

AA


AA

Adultes jeunes :

50-60% AA extraits

• 90 % Glu

• 50 % Phe

• 30 % Lys

• 20 % Leu

Impact de la séquestration splanchnique des AA sur l’anabolisme des tissus périphériques ?

Extraction Splanchnique des AAProtéines

inflammatoires

Apports

Repas

GlucidesLipides

Protéines

Absorption

AA

AA

Extraction Splanchnique des AA

Sensibilité du muscle à l’effet des AA sur

la synthèse et la dégradation protéique


InsulinAA

Translation initiation

PI3K

Akt

GSK3

EIF2 4EBP1

mTOR

S6K

Metabolic basis of muscle anabolic resistance: signaling pathways

MUSCLE PROTEIN SYNTHESIS

Vitamin D

Vit D

Vit D

Deficiency

Ceramide

Intramyocellularlipid derivatives

accumulation

Insulinleucine

resistance

ImmobilizationinactivityStress

factors

Oxidative stress

Inflamm

Blood flow

Burd NA, ESSR 2013

LOW Protein intake

Po

stp

ran

dia

l re

sp

on

se

of

mu

scle

pro

tein

syn

thesis

MEDIUM HIGH

Anabolic resistance and protein intake

Higher sensitivity

Lower sensitivity

More protein is needed in case of anabolic resistanceto get the same protein synthesis response

Jeune /kg PC

Âgé /kg PC

Jeune /kg MM

Âgé /kg MM

Moore DR, J Gerontol 2015

2nd message

• La synthèse protéique musculaire en réponse au repas est réduite lors du vieillissement surtout en situation de maladie chronique

• Cette résistance anabolique a des origines multiples (alimentaires, digestives, métaboliques, vasculaires…)

• Un apport protéique suffisant en quantité et en qualité peut restaurer la synthèse protéique musculaire

Comment favoriser l’anabolisme musculaire par la nutrition ?

• Augmenter les apports protéiques ?

• Favoriser la consommation de certains AA ?

• Augmenter l’efficacité postprandiale des protéines ?

• Trouver de nouvelles synergies ?

Recommandations pour les sujets adultes âgés :

• Les personnes âgées ont besoin de plus de protéines

que les jeunes adultes, soit un apport moyen

journalier de 1.0 to 1.2 g/kg/j

• Maladie aigüe ou chronique : 1.2-1.5 g/kg/j

• Si insuffisance rénale sévère sans dialyse

(FG < 30mL/min) : apport protéique limité

Bauer J, J Am Med Dir Assoc 2013

Essential amino acids are responsible for stimulation of muscle protein synthesis in elderly adults

Volpi E, Am J Clin Nutr 2003

… but how much, which and molecular form?

0.14

0.12

0.10

0.08

0.06

0.04

0.02

0.00

FS

R (

%/h

)

Basal state Supplementation

40 g AA (18g EAA)

18 g EAA

*

Relation between increase in muscle protein synthesis and plasma leucine concentration during infusion of mixed AA

Rennie MJ, J Nutr 2006

Older subjects?

Young subjects?

Katsanos CS, Am J Physiol 2006

10g EAA (with >2.5g leucine)~25g high quality protein

Børsheim E, Clin Nutr 2008

Kim HK, JAGS 2012

Muscle mass and muscle strength / AA seuls

Muscle mass and muscle strength / AA + EX résistance

Dillon EL, JCEM 2009

Muscle mass / AA seuls

Paddon-Jones, 2004

Muscle mass and muscle strength / AA seuls

Y-a-t-il d’autres acides aminés potentiels ?

• HMB (Deutz, 2013; Flakoll 2004; Stout 2013; Vukovich 2001)

• Glutamine/Glutamate ?

• Arginine/Citrulline ?

• Cystéine/Methionine ?

Malgré des actions métaboliques clairement démontrées, les études à long terme sur les capacités physiques manquent et des essais cliniques sont nécessaires

Protein ingestion as “pulse-feeding” (chrononutrition)

Lunch

Breakfast

Snack

DinnerBreakfast

Dinner

Lunch (80%)

Spread-feeding Pulse-feeding Pulse feeding:

� nitrogen

retention in

elderly

Arnal MA, AJCN 1999 & 2002

Bouillanne O, Clin Nutr 2012

Application in patients

Exemples de 3 menus « pulsés » de 60g au déjeuner

Aussel C, Cah Nut Diet 2013

Spontaneous protein feeding pattern in healthy elderly subjects

Rousset S, Br J Nutr 2001

Elderly

Young

Paddon-Jones D, Am J Clin Nutr 2015

Artaza Maturitas 2016

Mamerow MM, J Nutr 2014

Farsijani, Am J Clin Nutr 2016 and 2017

914 women

827 men

(67–84 y)

Optimal stimulation of muscleprotein synthesis at breakfast?

Paddon-Jones, Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2009

proposed relationship between the amount of protein ingested per meal

and the resultant anabolic response

Study Design

+

Chanet A, J Nutr 2017

Supplementation changed total protein intake distribution over meals during the day

Primary outcome parameter: acute stimulation of muscle protein synthesis

after products and breakfast


Muscle gain as appendicular and leg lean massafter 6 weeks supplementation


Vite et haut !

Protéines "marquées" :• lactosérum• caséine

13C-AA

Boirie Y, Am J Physiol 1996 ; PNAS USA 1997; Dangin M, J Physiol 2003

Vitesse de digestion protéique :protéine « lente » vs « rapide »

0

1

2

3

4

0 60 120 180 240 300 360 420

*

*

µm

ol/

kg/m

in

•lactosérum•caséine

Bilan protéiquepostprandial

modifié 0,60

0,80

1,00

Caséine Lactosérumisoazoté

*

Pennings B, Am J Clin Nutr 2011

CASCAS-H

WHEY

Meat with healthy dentition

Meat with chewing deficiency

Time, min0

50

100

150

200

250

0 100 200 300 400 500

pla

sm

a le

uc

ine

, µ

M

Fast proteins (Whey)

Slow proteins (Casein)

Speed of protein digestion (fast/slow proteins)

Fast Protein:

� postprandial

protein

anabolism

Boirie Y, PNAS 1997 ; Dangin, AJP 2001Remond D, Am J Clin Nutr 2006Pennings B, Am J Clin Nutr 2011

Application in patients

Walrand S, Clin Nutr 2016

In elderly, meat protein assimilation is reduced when meat is poorly cooked

consumption of meat cooked either at 55°C for 5 min (○; n = 10) orat 90°C for 30 min (●; n = 10)

aged 70-82 y2 separate occasions

test meal intrinsically 15N-labeled

bovine meat (30g of protein)

Buffière C, Am J Clin Nutr 2017

Physical exercise potentiates the anabolic impact of amino acid

Biolo G, J Clin Invest 1995

45

30

15

0

-15

-30

a

b

Rest Exercise

Rest+ AA

c

Exercise+ AA

Cermak NM, Am J Clin Nutr 2012

FFM

Tang JE, J Appl Physiol 2009

Greater stimulation of myofibrillar protein synthesis with ingestion of whey protein isolate v. micellar casein at rest and after resistance

exercise in elderly men

• 20g whey protein results in higher myofibrillar protein synthesis in elderly vs 20g casein

• Exercise (further) stimulates MPS in both groups

Burd N, Br J Nutr 2012

CAS

CAS

LS

LS

Bauer J, J Am Med Dir Assoc 2014Deutz NEP, Clin Nutr 2014

Visser M, JCEM 2003

Intérêt des oméga 3 pour le métabolisme et la fonction musculaire

Am J Clin Nutr 2011

Am J Clin Nutr 2015

Clin Nutr 2016

Interactionsnutritionnelles

Insuline Acidesaminés

SYNTHESE PROTEIQUE MUSCLE

Substratsanaboliques

+

Po

sit

ive

re

gu

lato

rsP

erm

iss

ive

eff

ec

tsoméga-3

Polyphenols

Vitamine D

Substrats anti-anaboliques

-

Ne

ga

tive

reg

ula

tors

Inh

ibito

ry e

ffec

ts

AG saturés

Inactivité

Déficit Vitamine D

Des protéines oui mais…

… d’autres synergies sont possibles

Anabolisants Inflammation

Multimodal approach to counteract sarcopenia

JAMDA, 2015

AJCN, 2016

Clin Nutr, 2017 (in press)






• Prévention : 1-1,2 g Protéine/kg/j

• Récupération : 1,2-1,5 g Protéine/kg/j

• 2,5-3 g Leucine

• HMB, autres AA ?

• Protéines « rapides »

• Distribution journalière

• Vitamine D

• Acides gras polyinsaturés

• Antioxydants+ exercice (résistance ?)

3ème message

La synthèse protéique musculaire :

- augmente après une charge suffisantede protéines de haute valeur biologique(avec apport optimal en leucine)

- dépend de la disponibilité en AA enintensité, vitesse et distribution

- peut être potentialisée par l’activitéphysique mais aussi par d’autrescomposés nutritionnels (à préciser sur le plan des effets cliniques)

Unité de Nutrition Humaine

Merci de votre attention

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