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Un modèle mathématique pour comprendre l’impact des procédés de transformation sur la digestion des protéines laitières

La structure des aliments est un élément important des propriétés nutritionnelles d’un aliment. Grâce à un modèle mathématique complexe, les chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon ont mis en évidence le rôle déterminant de l’évolution de la structure des produits laitiers dans l’estomac qui, par un mécanisme en cascade, module la vitesse d’assimilation des acides aminés issus des protéines.

Chèvres cendrés . © WEBER Jean
Mis à jour le 05/10/2014
Publié le 05/10/2014

La structure et la composition sont deux éléments à prendre en compte dans l’évaluation des propriétés nutritionnelles et des effets santé possibles des aliments. Lorsque l’on s’intéresse aux produits laitiers, les procédés de traitement thermique et de coagulation du lait ont un impact important sur la façon dont nous digérons et assimilons les protéines laitières.

Récemment, des chercheurs de l’Inra ont montré que la structure des produits laitiers peut grandement modifier les cinétiques de digestion des protéines chez le mini-porc, utilisé comme modèle pour la digestion humaine.

Afin d’identifier les mécanismes en jeu, les scientifiques ont élaboré un modèle mathématique de la digestion des protéines. Ce modèle tient compte des propriétés physico-chimiques des produits étudiés et sa principale originalité réside dans le fait qu’il prend en considération l’évolution structurale des aliments durant la phase stomacale (coagulation du lait et compaction des agrégats causés par l’environnement acide…).

 

Le temps de résidence dans l’estomac : un facteur clé

Ce modèle a permis de reproduire l’ensemble des résultats expérimentaux considérés et de reconstruire des grandeurs non accessibles expérimentalement (cinétiques de vidange stomacale, quantités de sucs gastriques sécrétées…) en très bon accord avec les connaissances disponibles.

Les scientifiques ont notamment mis en évidence qu’au-delà de la structure initiale des produits, c’est avant tout l’évolution de cette structure dans les conditions acides de l’estomac qui, en modifiant la vitesse de transit vers l’intestin, a d’importantes répercussions sur la cinétique d’apparition des acides aminés dans le sang.

 

Vers un modèle de digestion adapté à des aliments plus complexes

Ces résultats et les approches de modélisation qui les portent, éclairent d’un jour nouveau les relations entre la structure des aliments et les cinétiques de digestion qui leurs sont associées. Mieux encore, ils constituent des éléments d’intérêt majeur dans l’optique de définir la formulation d’un produit alimentaire pour répondre à des propriétés nutritionnelles ciblées (nourrissons, personnes âgées…). Soulignons qu’un modèle mathématique de la digestion intégrant les autres principaux macronutriments des aliments (lipides, glucides) est d’ores et déjà en cours d’élaboration.

Ce travail et leurs résultats sont un des faits marquants de l'Inra Versailles-Grignon au titre de l'année 2013.

En savoir plus

Le Feunteun, S. et al. 2014. Impact of the dairy matrix structure on milk protein digestion kinetics: Mechanistic modelling based on mini-pig in vivo data. Food Bioprocess Technol. 7: 1099.

Pourquoi modéliser la digestion ?

Si les expérimentations sont incontournables pour mieux comprendre les mécanismes concourant au processus de digestion, un grand nombre de parties du système digestif ne sont pas accessibles pour des raisons éthiques évidentes. Les données expérimentales associées à la digestion sont donc souvent parcellaires ou incomplètes.

Dans ce contexte, la modélisation mathématique, qui cherche à décrire le comportement d’un système par un ensemble de règles logiques à partir de la connaissance disponible et d’hypothèses raisonnables, apparait comme un outil très complémentaire. A l’aide d’un modèle de la digestion, il devient en effet possible de tester les hypothèses d’interprétation des résultats expérimentaux, d’estimer l’influence relative des différents phénomènes en jeu, ou encore de recalculera posteriorides grandeurs non observées.

C’est en ce sens que la modélisation peut constituer un outil précieux pour mieux comprendre comment les aliments sont digérés.