ÝÓíÝÓÇÁ
04-07-2011, 10:16 PM
I. Introduction :
Les peptides bioactifs sont des fragments de protéines qui ont une influence positive sur diverses fonctions du corps humain. Présents dans les protéines sous forme inactive, ils deviennent physiologiquement actifs par la digestion ou la transformation de ces dernières. Les peptides bioactifs sont apportés par divers aliments, mais principalement par le lait et les produits laitiers. Dans notre article on met l’accent sur la production, fonctionnalités biologiques ainsi que l’ utilisation des peptides bioactifs.
Le lait : est l’un des aliments les plus complet qui soit. Les composants majeurs du lait sont : l’eau, les lipides, les protides, les glucides et les sels minéraux. On retrouve également en quantité moindre : des vitamines, des enzymes, des pigments et des gaz dissous. Dans le cas présent, ce sont les protéines qui nous intéressent. Le lait comprend principalement deux groupes majeurs de protéines, à savoir : Les caséines et les protéines du lactosérum.
La caséine : protéine phosphorylée spécifique du lait à caractère acide en raison de sa richesse en acides aspartique et glutamique et en ions phosphates. On peut distinguer 4 espèces de caséines bovines : αS1, αS2, β et κ formant un complexe hétérogène.
II. Production des peptides bioactifs :
les peptides biologiquement actifs peuvent être produits à partir de protéines du lait de différentes manières:
L'hydrolyse enzymatique.
La fermentation du lait.
La protéolyse par des enzymes dérivés de micro-organismes.
1. Hydrolyse enzymatique :
C’est la méthode la plus commune en matière de fabrication des peptides bioactifs, et qui consiste en l’utilisation des enzymes digestives telles que : la trypsine, la pepsine…etc. On peut toutes fois utiliser d’autres enzymes voire d’autres combinaisons enzymatiques telles que : alcalase, chymotrypsine, pancréatine, thermolysine .
On a constaté que des hydrolysats trypsiques de caséines as2 contenaient des peptides inhibiteurs d’ACE. L’ACE est une enzyme de conversion d’angiotensine, cette dernière agit sur deux niveaux qui aboutissent au même résultat : d’un côté, elle convertit l’angiotensine I en angiotensine II (un vasoconstricteur qui rétrécit les vaisseaux sanguins augmentant ainsi la pression artérielle ), de l’autre, elle inactive la bradykinine (un vasodilatateur qui dilate les vaisseaux ), donc l’ACE a un pouvoir hypertensif.
2. La protéolyse par des enzymes dérivées de micro-organismes :
L'activité protéolytique de la enzymes de quatre souches bactériennes, appartenant à des espèces de Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus et caseolyticus Micrococcus (souche 77 et 79) sur des substrats de caséine, à pH 5,6, a été déterminé.
Les enzymes qui ont été utilisés pour les expériences ont été préparées à partir de chaque souche bactérienne, ils ont été utilisés séparément ou en combinaison, avec ou sans l'ajout de présure, avec ou sans l'ajout de 4,5 p. 100 de sel.
L'étendue de la protéolyse a été estimée par dosage de l'azote qui ne fait pas précipité par le calcium et l'azote non protéique, après des jours 2, 6, 12 et 24 à une température de 30 ° C.
Parmi les différentes protéases, seuls ceux de L. bulgaricus donnent une action appréciable protéolytique sur la caséine entière. Les enzymes de S. thermophilus et M. caseolyticus sont plus capables de décomposer les produits intermédiaires formés lors de l'hydrolyse de la caséine.
Lorsque les enzymes sont combinés ensemble, ils semblent plus actifs que lorsqu'ils agissent séparément; leur activité diminue de façon marquée en présence de 4,5 p. 100 de sel.
L'activité des enzymes bactériennes varie également en fonction du type de substrat utilisé. La protéolyse est plus marquée sur la caséine native de la caséine isoélectrique.
3. Fermentation microbienne :
Nous avons souligné les avantages nutritionnels des produits laitiers en général (protéines, peptides, calcium...)
Les produits laitiers fermentés frais présentent, de plus, des bénéfices santé dus à la présence de ferments et de produits de fermentation qui est basé sur l’utilisation de culture microbienne en croissance, en effet en utilise beaucoup industriellement les cultures starter pour la production des produits litières fermentés (les molécules issues de la transformation) ou on utilise des bactéries lactiques (LAB) tels que : lactobacillus helviticus, Saccaromyces cervisiae, lactococcus lactis, lb. Delbrueckii ssp, bulgaricus …etc., et Jusqu'à présent, la communauté scientifique prenait surtout en compte les propriétés des ferments, ont souligné l'importance des bactéries vivantes et actives; les chercheurs commencent maintenant à s'intéresser aux produits de fermentation ; parmi ceux-ci, certains peptides occupent une place importante dans les différentes activités biologique tel que : la régulation du système gastro-intestinal, le système cardio-vasculaire, le système nerveux et le système immunitaire.
Plusieurs expériences ont été réalisé pour mètre en évidence toutes ces activités des peptides issues de la fermentation du lait :
Activités peptides In vitro In vivo : animale In vivo : homme
Effet sur la
digestion Caseinomacropeptide
(CMP) Production de CCK
Par les cellules intestinales de Rat Après ingestion de CMP
(4g) : diminution de la sécrétion acide
B casomorphine Stimulation de l’absorption intestinale d’électrolytes
Effet antimicrobien Caséine alpha S1 Inhibition de la croissance des souches microbiennes
Caséine alpha S1 B Inhibition de la croissance des souches bactériennes
Souris : efficace en injection 1M contre staphylococcus aureus
Fragment de caséine B humain Souris : effet protecteur contre K.pneumoniae
Effet immunomodulateur Fragment alpha lactalbumine bovine et de caséine K bovine Prolifération des lymphocytes humains
Caséine B humains
Stimulation de la phagocytose des globules rouges de mouton par les macrophages péritonéaux de souris
Effet anti thrombotique Caséine K bovine Inhibition de l’agrégation plaquettaire
Tétrapeptides de lactotransferine humains Inhibition de l’agrégation plaquettaire
Rat et cobaye avec thrombose artérielle expérimentale : après injection et digestion : activité anti thrombotique
Effet antihypertenseur Fragment de caséine B humaine Inhibition de l’ACE Rat recevant de l’angiotensine 1 : après ingestion et digestion :retour au niveau initial de pression artérielle Homme hypertendus :
Après ingestion : diminution de la pression artérielle
Effet opiacé Caséine K bovine et humaine Effet opioïdes antagoniste sur muscle de l’iléon isolé de cobaye Homme après ingestion de lait de vache : la présence de B casomorphine dans le continu intestinale grêle mais pas dans le sang d’adulte
III. Fractionnement et enrichissement des peptides bioactif
Il existe diffèrent technique de séparation et d’enrichissement qui ont été développés pendant les années 90 qui sont :
• L’utilisation des réacteurs à membrane d’ultrafiltration pour donner un produit uniforme avec des caractéristiques poids moléculaire désiré.
• L’extraction en continu de peptides bioactif (pour la valorisation des dérives de peptides anti-thrombotique).
• Une hydrolyse enzymatique combinée à l’ultrafiltration dans le but de produire des peptides émulsifiant de B-lactoglobuline.
• Un réacteur multi compartiments fonctionnant sous un champ électrique continu pour l’hydrolyse des protéines de lait.
• Chromatographie d’échange d’ions à membrane.
• précipitation à l’acide pour l’isolement de haute pureté.
IV. La présence de peptides bioactifs dans les produits laitiers :
Les produits laitiers sont très importants pour l’organisme, ces produits favorisent la présence de :
• Protéines à importantes valeurs biologique.
• Source de phosphores de calcium …………….. etc.
• Peptides bioactifs.
Les peptides bioactifs sont des fragments de protéines qui ont une influence positive sur diverses fonctions du corps humain. Présents dans les protéines sous forme inactive, ils deviennent physiologiquement actifs par la digestion ou la transformation de ces dernières.
Une grande variété de peptides sont formés pendant l'affinage du fromage, dont beaucoup se sont révélés d'exercer des activités biologiques.
Figure: Formation de peptides bioactifs pendant la digestion et à la suite de la production alimentaire
Produits laitiers Exemples de peptides bioactifs identifiés Activité biologique
Parmigiano-reggiano b-cn f(8–16), f(58–77), as2-cn f(83–33) Phosphopeptides, précurseur de β-casomorphine
cheddar Fragments de as1- and b-caséine Plusieurs phosphopeptides
Variétés italiennes b-cn f(58–72) Inhibiteurs de l’ACE
Gouda as1-cn f(1–9), b-cn f(60–68) Inhibiteurs de l’ACE
Festivo as1-cn f(1–9), f(1–7), f(1–6) Inhibiteurs de l’ACE
Emmental Fragments de as1- and b-caséine Immunostimulateurs, antimicrobiens, inhibiteurs de l’ACE, phosphopeptides
Le tableau si dessus présente des exemples de peptides identifiés dans les produits laitiers fermentés :
On peut présenter certains peptides bioactifs qui sont présents dans différents types de fromage par exemple :
Au niveau du fromage « cheddar » on peut trouver les CPP « phosphopeptide de caséine » s’est des peptides qui plusieurs effets sur l’organisme, et cela en augmentant la solubilité de calcium donc les CPP facilitent la l’absorption des ions de calcium et, ils peuvent aussi jouer un rôle anti-tumoral et cela en inhibant les cellules cancéreuses par l’activation d’apoptose ou bien la mort cellulaire des cellules cancéreuses. Ces peptides dérivent de α s1 - et ß-caséine.
la diminution de la pression artérielle systolique était statistiquement significative avec quatre variétés de fromages (« Gouda », « Bleu », « Edam » et « Havarti ») à 6 h après intubation gastrique. Plusieurs peptides ont été isolés et identifiés, à partir de vieux fromage Gouda de 8 mois, et deux de ces peptides qui sont dérivés de la caséine αs1-f (1-9) et β-caséine f (60-68), respectivement, ont montré une puissante activité inhibitrice de l’ACE.
Peptides inhibiteurs de l’ACE, immunomodulateurs et peptides opioïdes, par exemple, ont été trouvés dans le yaourt et le lait fermenté avec un probiotique Lb. casei ssp. La souche rhamnosus.
Des chercheurs ont identifiés un total de 91 peptides dans le fromage « Emmental », dont 28 ont montré diverses activités biologiques in vitro, par exemple minéraux porteurs, antimicrobiens, antihypertenseurs et activités immunostimulantes, ces peptides dérivent de fragments de α s1 - et ß-caséine.
Dans le fromage « Emmental » également : la cathepsine D provenant à partir de lait et de protéinase de l’enveloppe cellulaire de thermophiles starters. En outre, les peptidases libérées de la culture starter et la non-starter LAB (The proteolytic system of lactic acid bacteria) semblent contribuer à la formation de peptides bioactifs dans toute la période d'affinage. Peut-être en raison de la dégradation pendant le processus de maturation.
D'autre part, Sabikhi et Mathur (2001) ont trouvé de petites quantités de β-casomorphine-3 dans le fromage d'Edam en cours d'affinage, alors que les casomorphines n'étaient pas détectables.
Ces études suggèrent que la présence des peptides bioactifs qui se forment naturellement dans le fromage dépend de l'équilibre entre leur formation et la dégradation exercée par les systèmes protéolytiques impliqués dans le processus de maturation.
Les peptides isolés à partir de plusieurs variétés de fromages italiens par exemple « mozzarella », « gorgonzola » a partir de la ß-caséine fragment (58-72) ont été montré pour empêcher l'activité des enzymes protéolytiques de certaines souches de laboratoire et l'activité de l'ACE, En outre, les mêmes peptides avaient un effet inhibiteur sur les enzymes microbiennes, telles que les protéases thermostables de psychrotrophes: Pseudomonas fluorescens, ce qui provoque l'amertume dans l'ultra-haute température (UHT) de lait traité, contribue à l'âge de la gélification du lait UHT, et réduit les durée de conservation des produits laitiers.
En dehors de génération au cours du processus de maturation, plusieurs peptides bioactifs sont susceptibles de se former dans le tractus gastro-intestinal après ingestion d'un morceau de fromage.
La plupart des études ont employé Lb (Lactobacillus) fortement protéolytique ainsi que les souches helveticus pour la production de peptides antihypertenseurs dans les produits laitiers fermentés (Gobbetti et al., 2004; Fitzgerald et al., 2004). À l'heure actuelle, au moins deux produits du lait aigre fermenté contenant de tripeptides VPP et IPP ainsi que les inhibiteurs de l'ACE ont été lancé commercialement au Japon et en Finlande, respectivement. Le produit japonais "Calpis" est fermenté avec une culture contenant Lb. helveticus et S. cerevisiae (Takano, 1998) et le produit finlandais "Evolus" contient les même tripeptides produit par Lb. helveticus, souche LBK-16H (Seppo, Kerojoki, Suomalainen, & Korpela, 2002). Des essais menés sur l’étre humain avec de produits laitiers ont montrés que l’absorption de 5 mg de VPP et d’IPP par jour peut faire baisser la tension artérielle chez les patient légerment hypertendus, cette quantité de VPP et d’IPP correspond a 50 g de fromage a pate dure ou bien a 40 g de fromage a pate extra dure.
On prend l’exemple de « calpis » qui est une boisson à base de lait, très populaire au Japon. Son goût légèrement lacté et acide, peut être rapproché du goût d'un yaourt sucré dilué dans de l’eau (dont il a la texture). Il est d'ailleurs principalement composé d'eau, de lait en poudre et d'acide lactique ; et résulte de la fermentation de l'acide lactique. Ce produit peut baisser la tension artérielle chez les sujets modérément hypertendus.
V. Fonctionnalités biologiques des peptides bioactifs :
1) La régulation du système gastro-intestinal :
PEPTIDES BIOACTIFS ROLES
CPPs :
caseinophosphopeptides - CPP et la vitamine D renforce le Ca++ dans les os
- peuvent former des sels solubles organophosphorés et conduit a l’absorption du Ca++
- limitent la précipitation du ca++ dans l’iléon distal
- lient et solubilisent les minéraux
- physiologiquement bénéfique dans la prévention de l’ostéoporose, caries dentaires (empechent les bactéries de se fixer sur l’email des dents) , hypertension et l’anémie
- ont un potentiel a ameliorer l’immunité mucosale(améliore les niveaux d’IgA intestinales)
Vpp et Ipp :
Valine.Proline.Proline
Isoleucine.Proline.Proline - Stimulent la prolifération des ostéoblastes
(B-(F1-25)) - phosphopeptides purifié a montrer un effet positif sur la biodisponibilité du fer.
Lactoferricines :
Antibacterien identifiés a partir : αs1 caseine et αs2 caseine . - antibactérien issus du lait de bovines et de la lactoferrine humaine
- présente une activité antimicrobienne contre diverses bactéries Gram+ et Gram- : E.coli , Helicobacter , Salmonella , …,levures et champignons filamenteux par la perturbation de la perméabilité membranaire des bactéries
- peuvent moduler la microflore intestinale
- appliquées dans le domaine de la sécurité alimentaire et les produits pharmaceutiques.
GMP :
Glycomacropeptide dérivé de κ caseine - effet anti caries en inhibant l’adhérence et la croissance des bactéries sur la muqueuse buccale.
- favorise la croissance des bifidobactéries donc cette macropeptides joue un role bénéfique dans la modulation de la microflore intestinale.
CMP :
La forme non glycosylée de la GMP - inhibe les sécrétions gastriques et ralentit les contractions de l’estomac
- stimule la libération de la « CCK » choléocystokinine hormone responsable de la satiété.
2) Régulation du système nerveux :
Les peptides bioactifs qui sont responsables de la régulation du système nerveux ont été identifiés dans diverses fractions de caséine, et de lactosérum hydrolysées par les enzymes digestives. Ce sont des ligands pour des récepteurs opiacés qui ont des activités agonistes et antagonistes (par rapport à l’activité de la morphine). Ces peptides possèdent différentes rôles :
• Modulent les processus d’adsorption dans l’intestin.
• Influence sur la fonction gastro-intestinale de deux façons
-Affectant les muscles lisses, ce qui réduit le temps de transit.
-Affectant le transport intestinal des électrolytes.
• Stimulent la sécrétion de l’insuline et de somatostatine.
• Stimulent la résorption d’eau et d’électrolytes à travers la paroi intestinale, ce qui peut avoir un impact bénéfique de diarrhée.
• Intervient dans la suppression de l’appétit.
Ces peptides possèdent aussi des effets secondaires qui sont :
• La sédation.
• La dépression respiratoire.
• Les effets de tolérance et de dépendance.
• La bradycardie et l’hypotension.
*Le peptide bioactif à une activité opiacé importante c’est le B casomorphine qui est détecté ans le chyme duodénale des miniporcs, plasma des veaux nouveaux nés et dans l’intestin grêle humain après l’administration oral de lait, seul l’intestin néonatal est perméable a ce peptide, parce qu’on ne le trouve dans le plasma des mammifères adultes.
3) La régulation de système cardiovasculaire :
Des peptides fonctionnels venant du lait ou de lait fermentés sont
associés à des effets touchant le système cardiovasculaire. Ce
sont principalement des peptides à activité antithrombotique et des
peptides à activité antihypertensive.
Effet antithrombotique :
La coagulation du sang présentent de nombreuses similarités, qui se retrouvent au niveau moléculaire. Dans la coagulation du sang, le fibrinogène joue un rôle important, notamment parce qu'il se lie à des récepteurs glycoprotéiques spécifiques placés à la surface des plaquettes, autorisant ainsi leur agrégation. La séquence du fibrinogène est connue et on a pu remarquer des ressemblances de structure entre sa chaîne gamma et certaines séquences peptidiques de la caséine kappa du lait de vache. On a pu vérifier in vitro que ces séquences peptidiques ont une activité antithrombotique : car du fait de leur analogie de structure, elles entrent en compétition avec la chaîne du fibrinogène pour les récepteurs plaquettaires, inhibant ainsi l'agrégation plaquettaire.
Plusieurs peptides venant du lait ont été testés , C'est dans le plasma de nouveau-nés humains nourris, soit au lait de mère, soit avec un lait infantile à base de lait de vache, que l'on a d'abord trouvé des peptides antithrombotiques, à des concentrations pouvant être actives physiologiquement (de l'ordre de 10 à 20 μM /ml), suggérant que ces peptides sont libérés des protéines de lait au cours de la digestion
Effet antihypertenseur
Des peptides possédant une activité antihypertensive par inhibition de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ACE) ont été détectés principalement dans des séquences
de caséine ß et alpha S1 bovine et de caséine b humaine .
L'ACE, présente dans de très nombreux tissus, est normalement capable de transformer, par coupures de deux acides aminés en C-terminal, l'angiotensine I en angiotensine II, qui est un octapeptide très hypertenseur. Les peptides fonctionnels en cause inhibent l'ACE en bloquant son site actif ; ils ont donc une action antihypertensive. L'effet inhibiteur de l'ACE a été observé in vivo avec des peptides de lait fermenté par L.helveticus et S. cerevisiae, ingérés par des Rats; les peptides ont été retrouvés dans
l'aorte .
Dans d'autres études, on a directement observé un effet de diminution de la pression artérielle, sans en rechercher le mécanisme. Par exemple, des peptides issus d'un lait
fermenté par L.helveticus, ingérés par des Rats hypertendus, ont fait baisser leur pression artérielle ; de même, une seule dose de lait fermenté par L. helveticus et S. cerevisiae, ingérée par des Rats hypertendus à raison de 5 mL/kg, a entraîné une baisse de la pression systolique, alors qu'elle est sans effet sur des Rats normaux .
Chez l'Homme, ce même lait fermenté a été administré à des sujets hypertendus à raison de 95 mL/j pendant 8 semaines, et a donné les mêmes résultats : une baisse
significative de la pression systolique, par rapport au groupe témoin recevant un lait acidifié en guise de placebo. Dans cette étude, les deux groupes de sujets recevaient en
plus un traitement médical.
Stimulation de l’activité bradykinine :
Certains peptides dérivés du lait peuvent exercer des effets stimulateurs de l’activité de bradykinine qui est une kinine fabriquée sous l’action d’une enzyme libérée dans la sueur, elle a un effet vasodilatateur.
Production de l’oxyde nitrique
Effet sur les récepteurs opiacés : ce qui améliore l’action des vasodilatateurs et conduit a une hypotension (pression artérielle basse)
Effet anti-hypercholéstérolimiant
La régulation du système immunitaire :
Les fonctions des cellules immunitaire dépend d’hydrolysat de protéine de lait, par exemple lors de la fermentation du lait par des bactéries d’acide lactique des peptides ont été trouvé pour activé la prolifération des lymphocytes, réguler la production des cytokines et stimuler, l’activité phagocytaire des macrophages ainsi ces peptides ont un effet anti-tumoral.
La caséine β a un effet protecteur sur l’infection microbienne, en autre les peptides immunomodulateurs du lait peuvent atténuer les réactions allergiques atopiques et renforce l’immunité des muqueuse dans le tractus gastro-intestinal et même permet le développement de l’immunité chez les nouveau née.
D’autre peptides ont un effet cytomodulateur dans l’inhibition de la croissance des cellules cancéreuse et ainsi stimule l’activité des cellules immunocompétentes et néonatales.
Il y a des fragments de peptides qui ont plusieurs activités a la fois.
L'intérêt de l'étude des peptides d'origine alimentaire réside dans la possibilité qu'ils offrent de développer de nouveaux moyens thérapeutiques préventifs ou en complément d'un traitement médicamenteux. Faudrait-il alors les définir en terme de "nutraceutique" ou "d'aliment fonctionnel" ?. Ce débat est actuellement à l'ordre du jour. Néanmoins le potentiel "nutraceutique" fournit un nouvel axe de valorisation des protéines alimentaires. Les utilisations peuvent être très diversifiées : ingrédients dans les produits alimentaires, formulation de compléments alimentaires, de compléments oraux ou utilisation pour l’alimentation clinique. Tenant compte des progrès réalisés dans le fractionnement des protéines et de leurs produits d'hydrolyse, dans les techniques analytiques permettant de les caractériser, dans la diversité des enzymes commerciales et dans la conduite des procédés d'hydrolyse, il est permis de penser que les voies de production des hydrolysats fonctionnels à activité biologique existent déjà. L’évolution des recherches doit porter sur la démonstration du rôle physiologique de ces peptides ou dérivés y incluant des études sur leur toxicité (Wal, 1999), une étape nécessaire pour soutenir tous les allégations fonctionnels et pour assurer la sécurité du consommateur.