Les fibres alimentaires, un puissant allié contre l’asthme allergique
Modifié le 24 juillet 2024
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À l’échelle mondiale, environ 300 millions de personnes souffrent d’asthme, et le nombre de personnes atteintes par cette pathologie est en constante augmentation. Ainsi, l’asthme est devenu la maladie chronique non transmissible la plus courante. L’asthme est un trouble hétérogène caractérisé par une limitation réversible du débit d’air, une hyperréactivité des voies aériennes, une production accrue de mucus, ainsi qu’une inflammation des voies aériennes à la fois aiguë et chronique. La prévalence de l’asthme est en augmentation, mais la cause reste débattue. Les recherches actuelles se concentrent sur les facteurs environnementaux et alimentaires qui peuvent influencer l’axe intestin-poumon. Les fibres alimentaires sont considérées comme jouant un rôle crucial dans le soutien de la diversité et de l’activité du microbiome, ainsi que dans l’homéostasie immunitaire de l’intestin et des poumons.
Comment expliquer cette augmentation des cas d’asthme ?
Notre mode de vie a connu d’importants changements depuis les années 50. Selon une très sérieuse étude du département pédiatrique de l’université de Melbourne, l’altération de la qualité de l’air et de l’eau, l’urbanisation croissante, la sédentarité et l’alimentation transformée induisent une augmentation de la prévalence de l’asthme dans le monde.
Il existe d’autres théories explicatives, comme la théorie de l’hygiène. Elle indique que le manque d’exposition aux agents infectieux pendant l’enfance réduit le développement de l’immunité Th1, qui assure la défense contre les infections, au profit de l’immunité Th2 qui favorise les réactions allergiques. La théorie du microbiome suggère quant à elle qu’un manque d’exposition aux micro-organismes commensaux non pathogènes au début de la vie est lié à une augmentation de la prévalence de l’asthme.
Suivant ces théories, une hypothèse plus globale, la théorie de la biodiversité, a été proposée par la WAO (l’Organisation mondiale de l’allergie) en 2013. Cette hypothèse stipule que l’urbanisation due à la croissance démographique entraîne une perte de biodiversité environnementale en termes de macro- et microbiote. Une diminution de l’exposition à une diversité de macro- et microbiote peut entraîner une dysbiose du microbiome humain, une dysfonction immunitaire, une inflammation et finalement une maladie clinique qui peut se caractériser par l’asthme.
Comment développe-t-on l’asthme allergique ?
L’asthme allergique s’installe en plusieurs phases, et s’amorce le plus souvent dès l’enfance.
L’épithélium des voies respiratoires est le premier site de contact avec les allergènes aéroportés, tels que le pollen, les squames d’animaux domestiques ou les acariens se développant dans la poussière de maison. Les jonctions serrées apicales intercellulaires sont des protéines qui maintiennent la cohésion entre les cellules. Leur rôle est donc d’empêcher le passage des éléments extérieurs étrangers à l’intérieur de notre organisme.
Par conséquent, au-delà de la couche protectrice de mucus, la barrière des jonctions serrées est également d’une grande importance en fournissant une défense physique. Les cellules épithéliales bronchiques coordonnent aussi les réponses immunitaires mucosales dans les poumons. L’activité protéase de certains allergènes, tels que les acariens, peut perturber la barrière épithéliale, augmentant ainsi sa perméabilité. Des facteurs alimentaires peuvent aussi perturber cette perméabilité, comme le gluten qui influence les taux de zonuline. Les jonctions serrées présentes dans l’épithélium des voies respiratoires réagissent de la même manière que celles de l’intestin à la zonuline. Des chercheurs sud-coréens ont mis en évidence pour la première fois en 2023 que des taux élevés de zonuline dans le sérum étaient retrouvés chez les patients atteints d’asthme sévère. Ces résultats ne sont pas étonnants sachant que les personnes souffrant de maladie cœliaque ont 1,6 fois plus de risques d’être asthmatiques que le reste de la population.
À l’inverse, les fibres alimentaires contenues dans le lait maternel, les oligosaccharides du lait humain, et dans les fruits et légumes, peuvent améliorer la composition et l’activité du microbiome ainsi que le développement immunitaire. Cet effet favorable limite le risque de développer de l’asthme allergique.
La phase de sensibilisation
Les allergènes aéroportés ont la capacité intrinsèque d’activer les réponses immunitaires des cellules épithéliales bronchiques. Cela implique une cascade de sécrétion immunitaire, notamment des cytokines inflammatoires (lymphopoïétine stromale thymique (TSLP), l’interleukine 25 (IL-25) et l’IL-33), ainsi que des chimiokines (la chimiokine C-C motif ligand 2 (CCL2) et CCL20) qui favorisent la sensibilisation allergique. Si, lors d’une première exposition à un allergène, la perméabilité des cellules épithéliales pulmonaires est fragilisée, une altération de la réponse immunitaire pourra alors se créer. Certaines cellules vont développer des mécanismes de défense contre ces allergènes comme les cellules Th2, qui sont des cellules spécifiques de la réponse allergique.
Elles vont acquérir des marqueurs de ciblage pulmonaire et réguler à la hausse le récepteur de la sphingosine-1-phosphate. Ce phénomène est essentiel pour permettre aux cellules immunitaires de quitter les ganglions lymphatiques après y avoir été activées. Elles peuvent ainsi se déplacer vers les endroits du corps où elles sont nécessaires. Les cellules Th2, les cellules B et les plasmocytes peuvent revenir aux poumons où elles résident dans les tissus mucosaux situés directement sous les cellules épithéliales bronchiques. À ce stade, on parle de sensibilisation à un allergène.
La phase effectrice
Lors d’une nouvelle exposition aux allergènes chez des individus sensibilisés, les allergènes qui traversent la muqueuse épithéliale croisent directement les anticorps IgE, ce qui va provoquer la dégranulation et la libération de médiateurs inflammatoires tels que l’histamine, les prostaglandines et les leucotriènes cystéinyls. Cette libération entraine une bronchoconstriction, un œdème muqueux et une sécrétion excessive de mucus contribuant aux symptômes aigus de l’asthme.
Les cellules Th2 spécifiques de ces allergènes sont attirées vers les tissus bronchiques et libèrent les cytokines inflammatoires de signature de type 2, IL-4, IL-5 et IL-13. Ces cytokines induisent et potentialisent l’inflammation éosinophilique des voies respiratoires, l’hyperplasie des cellules caliciformes et/ou la sécrétion excessive de mucus, ainsi que la prolifération des cellules plasmatiques produisant des IgE. Cela entraîne le développement des symptômes chroniques de l’asthme dus à trois phénomènes :
- La perturbation de la barrière épithéliale
- Le remodelage des voies respiratoires
- L’hyperréactivité des voies aériennes.
Les limites du traitement de l’asthme
Les enfants comme les adultes atteints d’asthme allergique léger, modéré ou sévère sont traités avec des corticostéroïdes inhalés et/ou des bêta-agonistes à longue durée d’action disponibles avec une prescription médicale délivrée uniquement par un médecin. Même si les dosages sont bien maîtrisés, l’utilisation de corticostéroïdes inhalés pendant l’enfance, en particulier chez les nourrissons sensibilisés, ne peut empêcher la persistance de l’asthme allergique chez l’adulte. Les effets secondaires systémiques de l’utilisation de corticostéroïdes chez tous les patients peuvent être sous-estimés et peuvent conduire à :
- Un retard de croissance chez les enfants
- Une densité osseuse réduite
- De l’anxiété
- De l’hypertension
- Une prise de poids avec notamment une baisse de la masse musculaire, une augmentation du catabolisme protéique, ainsi qu’une augmentation de la rétention d’eau et de la masse grasse
- La suppression du bien-être général.
De plus, 5 à 10 % des patients asthmatiques sont mal contrôlés ou insensibles au traitement par corticostéroïdes. Cette population a beaucoup plus de risques de souffrir d’asthme sévère.
L’axe intestin-poumon, nourrir le microbiote pour soigner l’asthme ?
L’axe intestin-poumon désigne la communication bidirectionnelle entre les poumons et le microbiote intestinal. On sait depuis un certain temps qu’il existe un axe intestin-cerveau avec le microbiote qui permet de stimuler la synthèse de sérotonine nécessaire à la production de mélatonine . Dans le cas qui nous intéresse , l’axe intestin-poumon, il peut influencer l’inflammation des voies respiratoires. Les fibres alimentaires sont fermentées par le microbiote, produisant des acides gras à chaîne courte qui peuvent moduler le système immunitaire et réduire l’inflammation.
Les fibres insolubles et les métabolites responsables d’une modulation immunitaire
Les fibres alimentaires ont la capacité de moduler le microbiote intestinal. Bien que toutes les fibres alimentaires partagent la caractéristique d’être non digestibles dans l’intestin grêle, elles sont néanmoins assez hétérogènes. Elles sont classées en fonction de leur origine ou de leurs propriétés physicochimiques, telles que la solubilité, la viscosité et la fermentabilité. La classification basée sur la composition chimique divise les fibres alimentaires en oligosaccharides résistants, incluant les fructo-oligosaccharides et les galacto-oligosaccharides, l’amidon résistant et les polysaccharides non amylacés.
Les bactéries intestinales produisent des enzymes capables de dégrader les fibres normalement non digestibles par l’organisme. Ces bactéries se distinquent selon le type et le nombre d’enzymes qu’elles produisent, les fibres qu’elles fermentent, et par conséquent les métabolites qui sont produits. Ainsi un régime alimentaire riche en fibres permet d’avoir un microbiome intestinal diversifié. Les bactéries tirent profit de la fermentation des fibres en obtenant de l’énergie.
Une étude internationale menée par des chercheurs luxembourgeois, américains et français a démontré qu’un régime pauvre ou sans fibres aurait un impact très négatif sur la santé. En effet, les bactéries utiliseraient la couche de mucus riche en glycoprotéines de l’intestin comme source d’énergie alternative, perturbant ainsi cette barrière protectrice.
Les AGCC produits de fermentation des fibres permettent le lien entre intestin et poumon
Un régime riche en fibres permet d’obtenir des produits ou métabolites de fermentation, parmi lesquels les acides gras à chaîne courte (AGCC) acétate, propionate et butyrate sont les plus abondants. Ils sont présents dans l’intestin, en particulier dans le cæcum et le côlon proximal, dans un ratio de 80% pour l’acétate, 10% pour le propionate, 5% pour le butyrate chez les enfants, et de 60% pour l’acétate, 20% pour le propionate et de 20% pour le butyrate chez les adultes.
(A) Les AGCC se lient aux récepteurs GPCR transmembranaires présents sur les cellules épithéliales et immunitaires pour induire une signalisation en aval. Le GPR41 est lié par les trois AGCC, le GPR43 principalement par l’acétate et le propionate, et le GPR109A principalement par le butyrate.
(B) Les AGCC sont également connus pour inhiber l’enzyme HDAC. L’HDAC désacétyle les histones, ce qui réprime l’expression génique. L’HAT a l’effet opposé.
AGCC : acides gras à chaîne courte ; GPCR : récepteur couplé aux protéines G ; HDAC : histone désacétylase ; HAT : histone acétyltransférase.
Le devenir des AGCC est soit d’être utilisés par le microbiote, soit d’être absorbés par l’intestin. Après absorption, les AGCC sont utilisés par les cellules épithéliales intestinales pour produire de l’ATP (principalement le butyrate) ou sont distribués à tout l’organisme via le sang.
Les concentrations totales d’AGCC dans le sang varient de ±375 µmol/L dans le sang portal (le sang portal est le sang plein de nutriments allant des intestins vers le foie par la veine porte) à ±79 µmol/L dans le sang périphérique. L’acétate est l’AGCC le plus présent dans le sang et peut traverser la barrière hémato-encéphalique, ayant aussi des actions sur le cerveau via un « axe intestin-cerveau ». La concentration d’AGCC dans les poumons n’a pas encore été bien élucidée. Certaines études ont pu établir qu’elle pourrait se situer entre 1 et 10 000 µmol/L, avec une prédominance de l’acétate soit potentiellement 30 fois plus que dans le sang.
Les AGCC agissent donc comme un pont entre le microbiote et le système immunitaire et maintiennent l’homéostasie immunitaire. Il existe dorénavant un consensus sur les AGCC et leurs capacités à influencer de nombreux types de cellules, notamment les cellules dendritiques, les lymphocytes T, les ILC2, les mastocytes et les éosinophiles.
Dans le cas de l’immunité au niveau des voies aériennes, les mécanismes impliqués ne sont pas encore totalement compris. Cependant, l’activation des récepteurs couplés aux protéines G et l’inhibition des histones désacétylases semblent jouer un rôle majeur dans leur mécanisme d’action.
Les fibres pour prévenir l’apparition de l’asthme et atténuer les symptômes existants
Révélation sur l’apport de fibres et le risque de développer de l’asthme
Une association entre l’apport en fibres alimentaires et le risque de développer l’asthme (allergique et non allergique) a été observée chez les enfants et les adultes.
Une étude très vaste menée auprès de 4 133 enfants âgés de 2 à 11 ans a montré qu’un apport en fibres plus faible était associé à 30% de risques supplémentaires d’avoir de l’asthme.
D’un autre côté, chez les adultes souffrant d’asthme sévère, une association inverse entre l’apport en fibres alimentaires et la sensibilité aux allergènes ainsi que le déclin de la fonction pulmonaire ont été rapportés.
Dans cette étude réalisée par le centre pour l’asthme et les maladies respiratoires de Newcastle, les adultes asthmatiques consommaient moins de fibres alimentaires que les adultes non asthmatiques. Cependant, la différence est minime avec une consommation moins importante de 6% par rapport aux groupes non asthmatiques. Pourtant, dès que le groupe asthmatique augmente légèrement son apport de fibres, une amélioration des paramètres de la fonction pulmonaire a été observée, tels que le volume expiratoire forcé en 1 seconde, la capacité vitale et le volume expiratoire.
Une autre étude de très grande envergure a été menée sur 13 147 personnes entre 20 et 79 ans. Elle a montré qu’un faible apport en fibres alimentaires était associé à un risque 40% plus important de développer de l’asthme comparé à un apport en fibres élevé, particulièrement chez les femmes et les adultes blancs non hispaniques.
De manière similaire, une étude coréenne a montré que le groupe avec l’apport en fibres le plus élevé avait une prévalence plus faible d’asthme allergique, ce qui était statistiquement significatif chez les hommes avec 35% de risque en moins de développer de l’asthme.
Dans une étude française du centre de recherche en épidémiologie et statistiques de l’INSERM et issue de la base de données Nutrinet regroupant 35 380 personnes, des apports riches en fibres alimentaires diminuaient les risques de développer de l’asthme chez les femmes de 27% et chez les hommes de 37%. Diverses sources de fibres alimentaires ont été étudiées et un apport élevé en fibres alimentaires provenant de céréales, de fruits et de graines était significativement associé à moins de symptômes d’asthme. De plus, un rôle protecteur pour tous les types de fibres a été montré.
Les fibres alimentaires pour protéger le nourrisson de l’asthme allergique
L’asthme allergique peut se développer à la suite de troubles atopiques et allergiques précoces tels que la dermatite atopique, la rhinite allergique ou l’allergie au lait de vache. Par conséquent, des interventions avec ajout d’oligosaccharides non digestibles dans l’alimentation des bébés ont été réalisées pour évaluer l’efficacité des fibres à limiter l’apparition de l’asthme allergique.
Le centre pour la nutrition des enfants de Milan a subventionné trois études en 2006, 2008 et 2012 pour évaluer l’intérêt de supplémenter les laits infantiles en fibres. Elles ont été menées sur des nourrissons nés à terme et en bonne santé avec des antécédents familiaux d’atopie et ont donné des résultats similaires sur la diminution des épisodes d’infections des voies respiratoires supérieurs. Dans ces trois études, les nourrissons ont été divisés en deux groupes, un groupe placébo et un groupe supplémenté avec des oligosaccharides à hauteur de 0,8 g/100 mL au cours des six premiers mois de vie. Les résultats convergent sur la diminution des risques de développer une respiration sifflante récurrente pour le groupe supplémenté jusqu’à l’âge de 5 ans. La supplémentation en fibres a donc eu un effet protecteur pendant plusieurs années après l’arrêt de la supplémentation.
D’autres investigations par le passé ont déjà prouvé que la prévention des infections respiratoires précoces et de la respiration sifflante chez les nourrissons avec une présence personnelle ou familiale d’atopie pourrait réduire le risque de développer de l’asthme, ce qui renforce encore plus les preuves de l’efficacité des fibres.
De plus, la supplémentation des formules pour nourrissons avec un mélange de galacto-oligo-saccharide (GOS) et de Fructo-oligo-saccharide (FOS) ou GOS/FOS à chaine longue pendant les six premiers mois de vie apporte des bienfaits comparables à ceux observés chez les enfants nourris au lait maternel. L’analyse des selles a montré un développement plus important des populations de Bifidobacterium spp. et Lactobacillus spp. ainsi qu’une diminution des symptômes allergiques du système respiratoire au cours des 18 premiers mois de vie par rapport au groupe alimenté avec une formule pour nourrissons non supplémentée. L’ajout de fibres a donc rendu le lait infantile aussi efficace que le lait maternel dans la prévention des symptômes allergiques.
Plus récemment, une méta-analyse rapportait de façon similaire que les nourrissons exposés aux prébiotiques alimentaires montrent un risque réduit de développer de l’asthme.
Un essai initié par le département de pédiatrie respiratoire d’Amsterdam sur des nourrissons atteints de dermatite atopique recevant une formule pour nourrissons supplémentée avec GOS/FOS à chaine longue et Bifidobacterium breve M-16V ou un contrôle placebo pendant 12 semaines a révélé que la formule symbiotique réduisait la sévérité de la dermatite atopique. De manière plus étonnante lors de la poursuite de cet essai, la courte période d’intervention chez les nourrissons allergiques a réduit les sifflements fréquents, ainsi que l’utilisation de médicaments contre l’asthme, un an après l’intervention. De plus, par rapport au contrôle placebo, la supplémentation symbiotique a modulé significativement le microbiote intestinal en augmentant les pourcentages de Bifidobacterium spp. bénéfiques, tout en réduisant les groupes défavorables Clostridium liuseburense /Clostridium histolyticum et Eubacterium rectale / Clostridium coccoides.
Il existe donc un lien fort entre intestin et poumon, le soutien à la colonisation et à la diversité du microbiote intestinal dès la petite enfance pourrait contribuer à la prévention de l’asthme.
Les fibres solubles pour diminuer les symptômes de l’asthme chez l’adulte
Une supplémentation alimentaire avec des symbiotiques (8 g/jour, 90 % de GOS / 10 % de FOS à longue chaine et Bifidobacterium breve M-16V) chez des patients asthmatiques aux acariens a montré une amélioration du débit expiratoire de pointe, tandis que le taux sanguin d’IL-5 a diminué par rapport au groupe placebo après une intervention de 4 semaines.
De plus, des études se sont intéressées uniquement à une supplémentation prébiotique c’est-à-dire en fibres seules. cette supplémentation a amélioré la fonction pulmonaire à l’aide de 5,5 g/jour de galactooligosaccharide Bimuno (B-GOS) dans un essai avec des adultes asthmatiques. Après 3 semaines d’intervention, seul le groupe supplémenté en B-GOS a montré une amélioration du débit expiratoire de pointe. Au-delà de l’atténuation des symptômes, une baisse de concentration des molécules inflammatoires (TNF-α, protéine C-réactive) a été observée suite au traitement.
Dans une étude pilote sur 17 personnes asthmatiques, les participants ont consommé un yaourt enrichi avec une fibre soluble (3,5 g d’inuline) et des probiotiques (Lactobacillus acidophilus LA5, L.rhamnosus GG et B.lactis Bb12). Après 4 heures, une réduction de l’inflammation des voies respiratoires a été observée par rapport au niveau de base, tandis que la fonction pulmonaire s’est améliorée par rapport au groupe témoin de patients asthmatiques. De plus, l’expression des gènes GPR41 et GPR43 dans les échantillons de crachat a été régulée à la hausse, ce qui implique une activation des récepteurs médiée par les AGCC et confirme l’effet protecteur des fibres chez les patients asthmatiques.
Les chercheurs ont donc continué à approfondir leur essai. Ils ont recruté des sujets asthmatiques qui ont été séparés en 3 groupes. Le premier a reçu un placebo, le deuxième de l’inuline (12 g/jour) seule et le troisième de l’inuline en combinaison avec une souche probiotique (identique à l’étude pilote) pendant 7 jours. L’inuline seule a amélioré le score du questionnaire de contrôle de l’asthme, a réduit le pourcentage d’éosinophiles dans les crachats et a augmenté le nombre de bactéries fécales productrices d’AGCC. La plus forte amélioration a été observée chez les asthmatiques ayant un asthme peu contrôlé et une inflammation des voies aériennes éosinophiliques importantes au début de l’expérience.
Les fibres insolubles efficaces contre l’asthme allergique
De plus, les fibres non fermentables, telles que la cellulose, affectent le microbiote intestinal et pourraient influencer le développement de l’asthme allergique.
Plusieurs explications possibles de l’effet de la cellulose ont été avancées. La première serait l’augmentation de la disponibilité du zinc dans le côlon grâce à la cellulose. Cela améliorerait ainsi la prolifération des cryptes, mais aussi la stimulation de la maturation des cellules caliciformes favorisant ainsi la sécrétion accrue de mucus et augmentant le nombre de bactéries dégradant le mucus et favorables à la santé, telles qu’Akkermansia muciniphila.
La deuxième explication serait que la cellulose induirait des niveaux plus élevés de niacine (vitamine B3), qui est un ligand pour le récepteur à la niacine 1(NIACR1), tout comme le butyrate.
C’est un récepteur que l’on trouve entre autres, sur le site apical de l’épithélium du côlon, les cellules dendritiques, les macrophages, les monocytes et les neutrophiles. L’activation de ce récepteur va améliorer la prolifération des cryptes et la sécrétion accrue de mucus dans l’intestin, ce qui aura pour effet de maintenir une barrière intestinale non perméable. Par conséquent, ces effets pourraient également contribuer positivement à la prévention de l’asthme, car une perméabilité intestinale accrue a été associée à l’asthme chez les enfants et les adultes.
Dans l’ensemble, les fibres alimentaires peuvent jouer un rôle protecteur à la fois dans la prévention et le contrôle des symptômes de l’asthme allergique. Outre les effets possibles d’immunostimulation par les métabolites des fibres alimentaires, les AGCC, qui diminuent l’apparition et la gravité de l’asthme, les fibres alimentaires peuvent potentiellement stimuler directement les fonctions immunitaires. De plus, les aliments riches en fibres sont aussi principalement les fruits et légumes riches en antioxydants comme les polyphénols qui sont eux aussi efficaces pour lutter contre les symptômes de l’asthme.
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