Improving the study and characterization of the impact of dietary fibers on the gut microbiota composition and functions as well as on the cardiometabolic profile in the context of nutritional intervention studies

Les maladies cardiométaboliques (maladies cardiovasculaires, diabètes) figurent parmi les premières causes de mortalité dans le monde et malheureusement leur prévalence continue de progresser faisant alors de leur prévention un enjeu majeur pour la société. Des facteurs de risque associés à ces maladies cardiométaboliques ont été identifiés et dernièrement, l’implication du microbiote intestinal dans le développement de ces facteurs a également été rapportée. L’élaboration d’un outil nutritionnel avec des composés bioactifs comme les fibres alimentaires peut être un bon moyen pour prévenir le développement des maladies cardiométaboliques et ce en impactant favorablement le profil cardiométabolique via la modulation du microbiote intestinal. Toutefois, bien que les effets bénéfiques des fibres alimentaires sur le profil cardiométabolique soient aujourd’hui bien reconnus, on ignore encore tous les mécanismes sous-jacents à ces effets et notamment ceux qui passeraient par la modulation de la composition et des fonctions du microbiote. Le but de mes travaux de thèse était donc d’améliorer la compréhension de l’interaction entre les fibres alimentaires, le microbiote et le profil cardiométabolique. Ces travaux se sont basés sur 3 études cliniques d’intervention nutritionnelle avec des fibres alimentaires dont deux visaient à améliorer le profil cardiométabolique via la modulation du microbiote intestinal et la troisième avait pour but de suivre le devenir métabolique d’une fibre marquée au 13C par le dosage des métabolites de sa fermentation. Nous avons montré que l’étude et la caractérisation de l’impact des fibres alimentaires sur le profil cardiométabolique et le microbiote intestinal peuvent être améliorées par des choix méthodologiques et des biomarqueurs adaptés. Le phénotypage complet (métabolique, métagénomique, métabolomique) réalisé dans le cadre de ces études a par ailleurs permis une étude plus fine de l’interaction entre le profil cardiométabolique et le microbiote intestinal. De manière intéressante, nous avons également identifié que le profil de fermentation des fibres, via l’excrétion des gaz expirés, pouvait être un biomarqueur pertinent pour distinguer des profils de réponses spécifiques aux interventions avec les fibres alimentaires. Des interventions nutritionnelles avec des fibres alimentaires, personnalisées en fonction des réponses aux interventions, notamment en fonction du profil de fermentation, pourraient donc permettre d’améliorer la prévention des maladies cardiométaboliques.Cardiometabolic diseases (cardiovascular diseases, diabetes) are among the leading causes of death in the world and unfortunately their prevalence continues to increase, making their prevention a major issue for society. Risk factors associated with these cardiometabolic diseases have been identified and recently, the involvement of the gut microbiota in the development of these factors has also been reported. The development of nutritional tools with bioactive compounds such as dietary fiber may be a good way to prevent the development of cardiometabolic diseases by favorably impacting the cardiometabolic profile via modulation of the gut microbiota. However, although the beneficial effects of dietary fiber on the cardiometabolic profile are now well recognized, all the mechanisms underlying these effects are still not all clarified, particularly those that would involve modulation of the composition and functions of the microbiota. The aim of my thesis work was therefore to improve the understanding of the interaction between dietary fiber, microbiota and cardiometabolic profile. This work was based on 3 clinical studies of nutritional interventions with dietary fiber, two of which aimed to improve the cardiometabolic profile via modulation of the gut microbiota and the third one aiming at following the metabolic fate of a 13C-labelled fiber once ingested in healthy subjects by assessing fermentation metabolites. We have shown that the study and characterization of the impact of dietary fiber on the cardiometabolic profile and the gut microbiota can be improved by methodological and biomarkers’ choices adapted to the design of the study. The comprehensive phenotyping (metabolic, metagenomic, metabolomic) performed in the context of these studies also allowed for a more detailed assessment of the interaction between the cardiometabolic profile and the gut microbiota. Interestingly, we also identified that the fermentation profile, assessed by gas excretion could be a relevant biomarker to distinguish specific response profiles to dietary fiber interventions. Nutritional interventions with dietary fiber, personalized according to the response to intervention including the fermentation profile, could therefore improve the prevention of cardiometabolic diseases