Dietary fibers and control of food intake : type and mechanisms

La variété de l'offre alimentaire actuelle incite à l'hyperphagie qui est en partie responsable de la prise de poids corporel. Réduire la consommation est ainsi devenu une contrainte pour une certaine partie de la population. Dans ce contexte, les fibres, qui sont des glucides non-digestibles dans l'intestin grêle, permettent de réduire la prise alimentaire, d'atténuer les sensations de faim et/ou d'augmenter les sensations de satiété. Cependant, les mécanismes comportementaux, périphériques et centraux à l'origine de ces effets sont mal-connus. Leur capacité à maintenir cet effet anorexigène en présence d'autres nutriments comme les lipides et les protéines a également été très peu étudiée.L'étude de ces mécanismes est l'objet de cette thèse. Des fibres telles que la gomme de guar (GG) fortement viscosifiante et le fructo-oligosaccharide (FOS) très fermentescible ont été administrées, en début de journée, aux souris sous forme de solution à raison de 700 µL et à une dose de 3%, 5% et 14% via un gavage intra-gastrique. Cette étude a montré que les solutions fortement visqueuses, notamment le GG 5% et le mélange GG-FOS 14% étaient les seules capables d'exercer un effet anorexigène à court terme comparées aux solutions moins visqueuses comme l'eau, le GG 3%, le FOS 14% et les solutions de nutriments comme les protéines (peptides de caséine) et les lipides (huile de colza) qui fournissent 10% de l'ingéré calorique quotidien des animaux (1.2 kcal). Pour le cas du mélange visqueux GG-FOS 14%, la baisse de la prise alimentaire est due au rassasiement (réduction de 50% de la taille et de la durée du repas dans les 30 premières minutes post-ingestion). Cette baisse, non compensée jusqu'à la fin de la journée, n'est pas associée à une aversion gustative conditionnée. Ce rassasiement est dû à l'intégration au niveau du centre de contrôle de la taille du repas (NTS), des signaux vagaux de distension gastrique et de la cholecystokinine (CCK). Quand les fibres visqueuses GG 5% et GG-FOS 14% sont mélangées avec des protéines, elles perdent leur effet anorexigène. L'action de les mélanger avec les lipides a par contre montré que seul le mélange visqueux GG-FOS 14% est capable d'exercer un effet anorexigène. L'effet anorexigène du mélange lipide et GG-FOS 14% est dû au niveau de chaque repas aux signaux mécaniques gastriques et CCK vagaux, et à l'axe PYY- système mélanocortique hypothalamique pour le maintien de l'effet sur la journée.En conclusion, les fibres visqueuses sont des nutriments qui peuvent participer au contrôle de la prise alimentaire en stimulant le rassasiement. Elles sont capables de maintenir cet effet en milieu lipidique. Elles pourraient ainsi être ajoutées aux aliments riches en lipides pour mieux contrôler la prise alimentaire et le poids corporel.The various types of food currently marketed encourage people to eat more, thus leading to weight gain, and reducing food intake has become challenging. To help deal with this, it was shown that dietary fibers decreased food intake and/or feelings of hunger while increasing those of satiety. However, the behavioral, peripheral and central mechanisms underlying this phenomenon are not well known. This study was undertaken in order to characterize these mechanisms. Dietary fibers such as the highly viscous guar gum (GG) and the highly fermentable fructo-oligosaccharide (FOS), in doses of 3%, 5% and 14%, were given to mice by intra-gastric gavage of 700 µL volume. It appeared that highly viscous fibers such as GG 5% and the mixture GG-FOS 14% were able to decrease food intake compared to less viscous preloads such as water, FOS and nutrient solutions (protein solution with casein peptides, lipid solution with rapeseed oil supplying 1.2 kcal or 10% of daily energy intake in mice). Specifically, the mixture GG-FOS 14% induced satiation by reducing the size and duration of meals during the first 30 min post-treatment. This effect was neither compensated for by the end of the day, nor was it associated with conditioned taste aversion. The GG-FOS 14% -induced satiation was due to gastric distension and vagal CCK signaling which were integrated at the level of the NTS, a nucleus controlling meal size. Moreover, mixing GG 5% and GG-FOS 14% with protein abolished their food intake inhibitory effect. In contrast, when mixed with lipid, GG-FOS 14% maintained its anorexigenic effect. The mixture of lipid and GG-FOS 14% stimulated satiation which involved vagal CCK signaling, gastric distension and the NTS. Additionally, the communication between systemic PYY and melanocortic neurons at the level of the hypothalamus was implicated in the anorexigenic effect of this mixtureIn conclusion, viscous dietary fibers can control food intake by stimulating satiation. They are able to maintain their anorexigenic effect in lipid media such that they can be added to foods containing more fat in order to control food intake and body weight