Saviez-vous que d'autres facteurs que les IgG peuvent contribuer à la bonne santé de l'intestin de vos veaux ? Les oligosaccharides présents dans le colostrum et le lait de transition sont des médiateurs potentiels d'un intestin sain chez le veau. Dans ce numéro de The Colostrum Counsel, nous expliquons comment ces facteurs contribuent à optimiser la santé globale de vos veaux.

Le conseil du colostrum : Les oligosaccharides expliqués

Les veaux dépendent de l'administration en temps voulu d'un colostrum de bonne qualité pour obtenir une immunité passive, puisqu'il n'y a pas de transfert d'immunoglobulines de la mère au veau in utero. En raison de l'importance de l'immunité passive, la plupart des recherches sur le colostrum bovin et le lait de transition se sont concentrées sur la quantité et la qualité des IgG. Cependant, le colostrum est également riche en nutriments supplémentaires et en facteurs bioactifs nécessaires au bon développement et à la maturation de l'intestin. Ces facteurs commencent tout juste à gagner en popularité dans le domaine de la recherche sur le colostrum. Parmi ces facteurs bioactifs figurent les oligosaccharides (OS). Ces molécules sont essentiellement des "sucres simples" et on a supposé qu'elles jouaient un rôle clé dans le développement de l'intestin du nouveau-né. En particulier, les OS contribuent à l'établissement de bactéries intestinales saines, inhibent les bactéries pathogènes et peuvent également améliorer l'absorption des IgG du colostrum dans le sang.

Structures et concentrations dans le colostrum

Comme indiqué précédemment, les OS sont des composés sucrés simples, le lactose étant la structure centrale de tous les OS. Afin de créer des molécules structurellement différentes, des résidus de fucose (charge neutre) ou d'acide sialique (charge acide) sont ajoutés au cœur du lactose dans la glande mammaire. Environ 40 composés d'OS différents ont été identifiés dans le colostrum et le lait bovins, la majorité (>70%) des OS bovins ayant un résidu d'acide sialique attaché (Tao et al., 2008 ; Figure 1). Les OS bovins sont différents des OS produits par les humains, car les chaînes carbonées des OS humains sont plus longues et seule une petite quantité (5-15%) a un groupe d'acide sialique attaché (Ninonuevo et al., 2006).

L'OS le plus abondant dans le colostrum bovin est le 3'sialyllactose (3'SL), qui est 4 fois plus élevé dans le colostrum que dans le lait mature, suivi par la 6'sialyllactosamine (6'SLN), dont la concentration est la deuxième plus élevée (Martin-Sosa et al., 2003 ; Figure 1). Contrairement aux IgG, les concentrations d'OS ne diminuent pas aussi rapidement après la traite du colostrum. En fait, il a été démontré que les concentrations de 3'SL, 6'SLN et 6'sialyllactose (6'SL) sont plus élevées 2 jours après le vêlage que 7 jours après (Nakamura et al., 2003 ; Figure 2).

La majorité des fermes donnent souvent 1 à 2 repas de colostrum après la naissance, suivis immédiatement d'une transition abrupte vers le lait de remplacement ou le lait entier. Les concentrations élevées d'OS, ainsi qu'une abondance de molécules bioactives supplémentaires dans le lait de transition (traites 2 à 6) démontrent qu'il est probablement utile de donner du lait de transition pour la santé intestinale des jeunes veaux à la ferme.

Fonctions des oligosaccharides

La majorité des OS peuvent atteindre rapidement l'intestin car ils résistent au pH acide de l'estomac et ne peuvent être décomposés par aucune des enzymes intestinales du veau. La plupart des chercheurs ont supposé que la majorité des OS atteindrait le gros intestin en l'état, mais Janschter-Krenn et al. (2013) ont démontré que ces composés peuvent en fait changer de structure et jouer un rôle dans l'intestin grêle également. Alors, que font exactement ces petits sucres simples dans l'intestin grêle et le gros intestin ?

Source d'énergie pour des bactéries intestinales saines

Plusieurs groupes de bactéries bénéfiques de l'intestin grêle et du côlon possèdent une variété d'enzymes qui leur permettent de décomposer les OS et de les utiliser comme source d'énergie. Il a été démontré que la bactérie bénéfique Bifidobacteria peut consommer le 3'SL, le principal OS du colostrum bovin, pour favoriser sa croissance (Yu et al., 2013). En outre, des études récentes ont démontré que les veaux nouveau-nés ont une plus grande quantité de bifidobactéries dans l'intestin grêle lorsque des concentrations plus élevées d'OS sont fournies dans le colostrum (Fischer et al., 2018 ; Malmuthuge et al., 2015).

Une plus grande quantité de bifidobactéries dans l'intestin du veau contribue probablement à une communauté bactérienne intestinale globalement saine, car elles sont capables de produire des acides gras à chaîne courte qui ont des effets positifs sur les cellules du côlon, ainsi que de stabiliser la barrière muqueuse de l'intestin et d'améliorer le système immunitaire de l'intestin pour empêcher la prolifération de bactéries pathogènes (Picard et al., 2005 ; Yasui et al., 1995 ; Boffa et al., 1992). En outre, un autre groupe bénéfique, connu sous le nom de Bacteroides, peut utiliser de manière unique la partie acide sialique de l'OS pour promouvoir sa croissance et son établissement dans l'intestin néonatal (Marcobal et al., 2011).

Inhibition des bactéries pathogènes

En plus de favoriser la croissance des bactéries bénéfiques, il a été démontré que les OS empêchent les bactéries pathogènes de s'établir dans l'intestin. Pour envahir les tissus de l'hôte, les agents pathogènes doivent se lier à des sucres dont la structure est similaire à celle des OS, appelés "glycanes de l'hôte", à la surface des cellules intestinales. Les structures des glycanes et des OS du colostrum et du lait étant très similaires, les OS peuvent agir comme des "récepteurs leurres" et se lier à l'agent pathogène. Cela inhibe leur capacité à se lier à l'hôte et à provoquer une infection et une maladie (Zivkovic et al., 2011). Plus précisément, il a été démontré que deux des principaux SE présents dans le colostrum bovin et le lait de transition, le 6'SL et le 6'SLN, peuvent bloquer la liaison d'E. coli entérotoxinogène (Martin et al., 2002). D'autres OS du colostrum et du lait peuvent également se lier au rotavirus (Huang et al., 2012), à Vibrio cholera (Coppa et al., 2006) et à Streptococcus pneumoniae (Andersson et al., 1986), ce qui démontre leur capacité diversifiée à maintenir une communauté microbienne intestinale saine et équilibrée.

Renforcer la fonction immunitaire

Comme indiqué précédemment, les bactéries intestinales bénéfiques peuvent utiliser le colostrum et les SE du lait, ce qui leur permet de réguler positivement le système immunitaire par de multiples voies. Par exemple, les bactéries qui consomment des SE induisent des expressions plus élevées de composés anti-inflammatoires et diminuent les composés pro-inflammatoires, par rapport aux bactéries qui consomment une source d'énergie alternative (Chiclowski et al., 2012). Les bactéries qui se développent sur les OS peuvent également réguler à la hausse la quantité de protéines de jonction serrée entre les cellules intestinales, ce qui signifie essentiellement qu'elles "resserrent" les espaces afin que les bactéries pathogènes ne puissent pas passer entre les cellules intestinales et pénétrer dans la circulation sanguine (Chiclowski et al., 2012 ; Ewaschuk et al., 2008).

Un aspect fascinant de la portion d'acide sialique d'un SE est que lorsque l'acide sialique est lié à l'intestin, il peut en fait renforcer la liaison de l'IgG à la cellule intestinale, ainsi que son absorption dans la cellule (Gill et al., 1999). Cela pourrait expliquer pourquoi le colostrum bovin présente une telle abondance d'OS avec des résidus d'acide sialique par rapport au colostrum humain, dans lequel seule une petite partie contient de l'acide sialique. Chez l'homme, il existe un transfert passif d'immunoglobulines de la mère au fœtus pendant la grossesse, alors que chez les bovins, le veau ne peut obtenir des IgG qu'à partir du colostrum, puisqu'il n'y a pas de transfert passif pendant la grossesse. Par conséquent, étant donné que le transfert passif d'IgG est l'un des facteurs les plus importants pour promouvoir la santé et la survie du veau nouveau-né, la forte abondance d'acide sialique dans le colostrum pourrait en fait être présente pour aider l'IgG à accéder à la circulation sanguine du veau, ce qui donnerait un coup de fouet au système immunitaire.

Qu'en est-il des mannan-oligosaccharides ?

Les mannan-oligosaccharides (MOS) sont souvent ajoutés au veau dans l'aliment d'allaitement (par exemple Bio-Mos®) au cours des premières semaines de vie. Contrairement aux OS d'origine bovine, les mannan-OS proviennent de la paroi cellulaire de la levure, à savoir Saccharomyces cerevisiae. Les mannan-OS ont des structures en forme de brosse qui leur permettent de s'attacher aux bactéries pathogènes, telles que Salmonella et E. coli, les empêchant ainsi de se lier à la paroi cellulaire de l'intestin et de provoquer une infection subséquente. Les veaux nourris avec des MOS dans l'aliment d'allaitement présentent une réduction du nombre d'E. coli dans les fèces (Jacques et al., 1994), une amélioration du score fécal (Morrison et al., 2010) et de meilleures performances de croissance (Sellars et al., 1997).

En raison des effets positifs observés lors de la supplémentation dans le lait de remplacement, les chercheurs ont cherché à déterminer si des effets similaires pouvaient également être observés lors de la supplémentation dans le colostrum ou le remplacement du colostrum. Malheureusement, une étude qui a supplémenté la MOS dans un substitut de colostrum n'a trouvé aucun effet sur le transfert passif à 24h de vie, ou sur l'incidence de la maladie (Robichaud et al., 2014).

En outre, d'autres études récentes qui ont supplémenté en MOS le colostrum bovin frais ont en fait constaté un effet négatif sur le transfert passif par rapport aux veaux nourris avec du colostrum non supplémenté (Brady et al., 2015 ; Short et al., 2016). La structure d'un oligosaccharide est un déterminant majeur de la fonction biologique et l'intestin du veau est adapté par l'évolution pour répondre aux composés sécrétés par la mère dans le colostrum. Étant donné que les OS d'origine bovine sont "plus naturels" pour le veau laitier nouveau-né, il est possible que leur supplémentation au cours des premiers jours de vie entraîne une augmentation de l'immunité passive et une meilleure santé intestinale par rapport aux veaux supplémentés en MOS.

Message à emporter

La grande abondance d'oligosaccharides produits par la mère dans le colostrum et le lait de transition peut avoir des effets positifs sur la santé intestinale, notamment en agissant comme source d'énergie pour les bactéries intestinales saines, en inhibant les agents pathogènes et en renforçant le système immunitaire. Par conséquent, l'administration d'un lait de transition ou d'un lait complété par un substitut de colostrum de qualité peut offrir une protection accrue de l'intestin du veau nouveau-né. Des recherches supplémentaires devraient porter sur la possibilité de supplémenter l'OS dans des produits d'allaitement traditionnels, ou même dans du lait entier, afin de garantir une protection maximale de l'intestin du veau nouveau-né.

Chiffres

Figure 1.
Structures des deux oligosaccharides les plus abondants dans le colostrum bovin et le lait de transition.

Figure 2.
Une étude menée par Nakamura et al. (2003) a déterminé les concentrations des oligosaccharides primaires (3'SL, 6'SL et 6'SLN) dans le colostrum, le lait de transition et le lait mature.

Amanda Fischer, MSc.

SCCL et assistant de recherche à l'Université de l'Alberta
[email protected]

Références
Andersson, B., O. Porras, L.A. Hanson, T. Lagergard, et C. Svanborg-Eden. 1986. Inhibition of attachment of Streptococcus pneumoniae and Haemophilus influenzae by human milk and receptor oligosaccharides. J. Infect. Dis. 153:232-237.
Boffa, L.C., J.R. Lupton, et M.R. Mariani. 1992. Modulation of colonic epithelial cell proliferation, histone acetylation, and luminal short chain fatty acids by variation of dietary fibre (wheat bran) in rats. Cancer Res. 52:5906-5912.
Brady, M.P., S.M. Godden, et D.M. Haines. 2015. Supplementing fresh bovine colostrum with gut-active carbohydrates reduces passive transfer of immunoglobulin G in Holstein dairy calves. J. Dairy Sci. 98:6415-6422.
Chiclowski, M., G. De Lartigue, J.B. German, H.E. Raybould, et D.A. Mills. 2012. Les bifidobactéries isolées chez les nourrissons et cultivées sur des oligosaccharides de lait humain affectent la fonction épithéliale intestinale. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 55:321-327.
Coppa, G.V., L. Zampini, T. Galeazzi, B. Facinelli, L. Ferrante, R. Capretti, et G. Orazio. 2006. Les oligosaccharides du lait humain inhibent l'adhésion des pathogènes diarrhéiques aux cellules Caco-2 : Escherichia coli, Vibrio cholerae et Salmonella fyris. Pediatr. Res. 59:377-382.
Ewaschuk, J.B., H. Diaz, L. Meddings, B. Diederichs, A. Dmytrash, J. Backer, M. Looijer-van Langen, et K.L. Madsen. 2008. Secreted bioactive factors from Bifidobacterium infantis enhance epithelial cell barrier function. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 295:G1025-G1034.
Fischer, A.J., N. Malmuthuge, L.L. Guan, et M.A. Steele. 2018. Short Communication : L'effet du traitement thermique du colostrum bovin sur les concentrations d'oligosaccharides dans le colostrum et dans l'intestin des veaux Holstein mâles néonataux. J. Dairy Sci. 101:401-407.
Gill, R.K., S. Mahmood et J.P. Nagpaul. 1999. Functional role of sialic acid in IgG binding to microvillus membranes in neonatal rate intestine. Biol. Neonate. 76:55-64.
Huang, P., M. Xia, M. Tan, W. Zhong, C. Wei, L. Wang, A. Morrow et X. Jiang. 2012. La protéine de pointe VP8* du rotavirus humain reconnaît les antigènes du groupe sanguin histo-spécifique. J. Virol. 86:4833-4843.
Jacques, K.A. et K.E. Newman. 1994. Effet des suppléments d'oligosaccharides sur la performance et la santé des veaux Holstein avant et après le sevrage. J. Anim. Sci. 72(Suppl 1) : 295.
Jantscher-Krenn, E., C. Marx, et L. Bode. 2013. Les oligosaccharides du lait humain sont métabolisés de manière différentielle chez les rats néonataux. Br. J. Nutr. 110:640-650.
Malmuthuge, N., Y. Chen, G. Liang, L.A. Goonewardene, et L.L. Guan. 2015. Heat-treated colostrum feeding promotes beneficial bacteria colonization in the small intestine of neonatal calves. J. Dairy Sci. 98:8044-8053.
Marcobal, A., M. Barboza, E.D. Sonnenburg, N. Pudlo, E.C. Martens, P. Desai, C.B. Lebrilla, B.C. Weimer, D.A. Mills, J.B. German, et J.L. Sonnenburg. 2011. Bacteroides in the infant gut consume milk oligosaccharides via mucus-utilization pathways. Cell Host Microbe. 10:507-514.
Martin, M.J., A. Martin-Sosa, et P. Hueso. 2002. The sialylated fraction of milk oligosaccharides is partially responsible for binding to enterotoxigenic and uropathogenic Escherichia coli in human strains. J. Nutr. 132:3067-3072.
Martin-Sosa, S., M.J. Martin, L.A. Garcia-Pardo, et P. Hueso. 2003. Sialyloligosaccharides in human and bovine milk and in infant formula : variations with the progression of lactation. J. Dairy Sci. 86:52-59.
Morrison, S.J., S. Dawson, et A.F. Carson. 2010. The effects of mannan oligosaccharide and Streptococcus faecium addition to milk replacer on calf health and performance. Livest. Sci. 131:292-296.
Nakamura, T., K. Kimura, Y. Watanabe, M. Ohtani, I Arai et T. Urashima. (2003). Concentrations de sialyloligosaccharides dans le colostrum et le lait de bovins pendant le prépartum et le début de la lactation. J. Dairy Sci. 86, 1315-1320.
Système national de surveillance zoosanitaire. 2011. Dairy Heifer Raiser, 2011. US Dept. of Agric-Anim. and Plant Health Insp. Serv.-Vet. Serv., Ft. Collins, CO.
Ninonuevo, M.R., Y. Park, H. Yin, J. Zhang, R.E. Ward, B.H. Clowers, J.B. German, S.L. Freeman, K. Killeen, R. Grimm et C.B. Lebrilla. 2006. A strategy for annotating the human milk glycome. J. Agric. Food Chem. 54(20):7471-7480.
Picard, C., J. Fioramonti, A. Francois, T. Robinson, F. Neant, et C. Matuchansky. 2005. Review article : Bifidobacteria as probiotic agents- physiological effects and clinical benefits. Aliment. Pharmacol. Ther. 22:495-512.
Robichaud, M., S.M. Godden, D.M. Haines, D.B. Haley, D.L. Pearl, J. Rushen, et S. LeBlanc. 2014. L'ajout d'hydrates de carbone actifs dans l'intestin au substitut de colostrum n'améliore pas le transfert passif de l'immunoglobuline G chez les veaux laitiers Holstein. J. Dairy Sci. 97:5700-5708.
Sellars, K., M. Burril, J. Trei, K.E. Newman et K.A. Jacques. 1997. Effect of mannan oligosaccharide supplementation on performance and health of Holstein calves. J. Dairy Sci. 80(Suppl. 1) : 188.
Short, D.M., D.A. Moore, et W.M. Sischo. 2016. Un essai clinique randomisé évaluant les effets des oligosaccharides sur le transfert de l'immunité passive chez les veaux laitiers néonataux. J. Vet. Intern. Med. 30:1381-1389.
Tao, N., E.J. DePeters, S. Freeman, J.B. German, R. Grimm, et C.B. Lebrilla. 2008. Bovine milk glycome. J. Dairy Sci. 91:3768-3778.
Yasui, H., J. Kiyoshima, et H. Ushijima. 1995. Passive protection against Rotavirus-induced diarrhea of mouse pups born to and nursed by dams fed Bifidobacteria breve YIT4064. J. Infect. Dis. 172(2):403-409.
Yu, Z-T., C. Chen, et D.S. Newburg. 2013. Utilisation des principaux oligosaccharides fucosylés et sialylés du lait humain par des microbes intestinaux humains isolés. Glycobiology. 23(11):1281-1292.
Zivkovic, A.M., J.B. German, C.B. Lebrilla, et D.A. Mills. 2011. Human milk glycobiome and its impact on the infant gastrointestinal microbiota. PNAS. 108(1):4653-4658.