Impact of fat structure on lipid and endotoxin absorption and metabolic fate in humans

L’altération du métabolisme postprandial des lipides et l’inflammation chronique associée apparaissent comme des éléments majeurs de la physiopathologie de l’obésité. L’implication de l’absorption intestinale d’endotoxines bactériennes du microbiote au cours de la digestion des lipides a été mise en évidence. Cependant la modulation de ces phénomènes par différentes quantités de lipides différemment structurés reste mal caractérisée, notamment chez les obèses. Nous avons mis en place un protocole clinique, en cross-over randomisé, visant à étudier chez des sujets normo-pondérés et obèses les conséquences de la digestion de matière grasse consommée, soit sous forme tartinée en différentes quantités (10 g ou 40 g), soit sous forme finement émulsionnée (40 g) sur le métabolisme postprandial des lipides et des endotoxines. Nous avons ainsi mis en évidence que l’augmentation plasmatique des chylomicrons, suite à une augmentation de la quantité de matière grasse ingérée, était plus précoce et plus importante chez les normo-pondérés que chez les sujets obèses, avec la sécrétion de plus gros chylomicrons suite à 40 g. Lorsque 40 g de matière grasse est émulsionnée, nous montrons qu’elle aboutit à un pic de triglycérides des chylomicrons plus précoce et plus élevé, reflétant une absorption facilitée des lipides, et de manière plus marquée chez l’obèse. Nous montrons aussi que cet état émulsionné aboutit à une β-oxydation plus élevée des lipides exogènes sur la journée, sans différence de perte fécale. Une endotoxémie postprandiale est également observée suite aux différents repas. L’accumulation postprandiale d’endotoxines, notamment présentes dans les chylomicrons, augmente avec la quantité de matière grasse tartinée en corrélation avec l’aire sous courbe des chylomicrons chez les obèses. En complément, l’absorption lipidique in vitro par des cellules Caco-2 était plus importante suite à l’incubation de milieux de lipolyse d’émulsions stabilisées par du caséinate que de la lécithine. Enfin, un test de digestion a été réalisé avant et après une chirurgie de by-pass gastrique pour identifier si une diminution drastique de l’absorption lipidique modifiait l’endotoxémie. Suite à l’opération, les patients sont davantage exposés aux endotoxines après la prise d’une émulsion au petit-déjeuner. En revanche, la LBP, protéine de transport des endotoxines proinflammatoire, diminue significativement à jeun et en postprandial suite à l’opération. L’ensemble de ces travaux démontrent qu’en plus des effets de la quantité de lipides ingérée sur la lipémie et l’absorption d’endotoxines associée, la structure de la matière grasse joue un rôle important dans la modulation du devenir métabolique des acides gras. La structuration des lipides alimentaires pourrait donc être spécifiquement adaptée afin d’optimiser le métabolisme lipidique postprandial, notamment chez des personnes obèses.The alteration of postprandial lipid metabolism and associated chronic inflammation emerge as major elements in the obesity pathophysiology. The involvement of the intestinal absorption of endotoxin from microbiota during lipid digestion was recently highlighted. However, the modulation of these phenomena by different amounts of differently structured lipids remains poorly characterized, especially in obese people. We developed a cross-over randomized clinical study to explore in normal weight and obese subjects the consequences of fat digestion, consumed either spread on bread in different amounts (10 g or 40 g) or finely emulsified (40 g), on postprandial metabolism of lipids and endotoxins. We have demonstrated that the increase in plasma chylomicrons, after increase in the amount of fat ingested, was earlier and greater in normal-weight than in obese subjects, with the secretion of larger chylomicrons after consumption of 40 g of spread fat. When 40 g of fat is emulsified, we show that it leads to an earlier and higher peak of chylomicron triglycerides, reflecting facilitated absorption of fat, and more significantly in obese subjects. We also show that emulsified fat results in higher β-oxidation of exogenous lipids over the day, with no difference in fecal excretion. Postprandial endotoxemia was also observed in response to different meals. The postprandial accumulation of endotoxins, present in chylomicrons, increases with the amount of spread fat ingested and it is correlated with the area under the curve of chylomicrons in obese subjects. In addition, the in vitro lipid absorption by Caco-2 cells was greater following incubation with lipolysis media of emulsions stabilized by caseinate than lecithin. Finally, a digestion test was conducted before and after gastric bypass surgery to identify whether a drastic reduction in lipid absorption altered metabolic endotoxemia. After surgery, patients are more exposed to endotoxins in the morning after emulsion consumption at breakfast. However, LBP, a proinflammatory protein transporting endotoxins, significantly decreases after surgery. Altogether, these studies demonstrate that in addition to the metabolic effects of dietary fat intake on lipemia and associated endotoxemia, the fat structure also plays an important role in the modulation of further fatty acid handling. Structuring of dietary lipids could thus be specifically adapted to optimize postprandial lipid metabolism, especially in obese people