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7 Décembre 2016
QUAND LA NUTRITION PEUT ACTIONNER UN LEVIER IMMUNITAIRE
David M. Bravo (PhD) Chief Innovation Officer
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PRÉAMBULE
AFTAA
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NUTRIMENTS
ANTI NUTRIMENTS
AVANT 1990
1990
INTESTIN DIGÈRE & ABSORBE
INTESTIN VULNERABLE
VISCOSITÉ, TOXINES
BESOINS DES ANIMAUX
DISPONIBILITÉ NUTRIMENTS
PROGRAMME NUTRITIONNELS
STRATÉGIES ANTI-TOXINES
ENZYMES
PRODUCTION ZOOTECHNIQUE
Influence ALIMENT
PRÉAMBULE
AFTAA
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PRODUCTION ZOOTECHNIQUE
BONNE
MAUVAISE
QUALITE NUTRITION ALIMENT
BONNE MAUVAISE
PRÉAMBULE
AFTAA
« SANTÉ DIGESTIVE»
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PRÉAMBULE
AFTAA
NON-NUTRIMENTS
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• L’intestin est un organe sensoriel intelligent.
• Par des voies non-nutritionnelles, le nutritionniste peut communiquer avec l’intestin.
• Cela provoque des réactions physiologiques (immunité, inflammation, sécrétions hormonales).
• Ce qui améliore la performance zootechnique, la santé et le bien être des animaux d’élevage.
OBJECTIF DE LA PRÉSENTATION
AFTAA
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• L’intestin, un organe sensoriel intelligent
• Exemple pratique # 1
• Exemple pratique # 2
• Messages à ramener à la maison
PLAN
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L’INTESTIN, UN ORGANE SENSORIEL
INTELLIGENT
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• Un organe sensoriel intelligent:
• Détecte une information [sensoriel]
• Transmet à un système opérateur [sensoriel]
• Analyse l’information [intelligent]
• Réagit ou provoque une réaction [intelligent]
?
L'INTESTIN UN ORGANE SENSORIEL INTELLIGENT
AFTAA
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Furn
ess
& B
ravo
(u
np
ub
lish
ed)
L'INTESTIN UN ORGANE SENSORIEL INTELLIGENT
AFTAA
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CELLULE ENTERO
ENDOCRINE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
Source: Silbering & Benton (2010, Embo Reports)
DÉTECTION
TRADUCTION
ALIMENT
K CELLS
L CELLS
D CELLS G CELLS
N CELLS
EC CELLS
A CELLS
GIP
PYY
SST GASTRIN
NTS
5HT
GHRELIN
Source: Furness & Bravo (unpublished)
WEANING PIGLET DUODENUM DOBLE LABELING PGP95 AND VIP
Source: Shirazi-Beechey & Bravo (unpublished)
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CELLULE ENTERO
ENDOCRINE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ANALYSE COMMUNICATION AVEC LE CERVEAU
REACTION ORGANE DISTAL
REACTION LOCALE
INTESTIN ORGANE SENSORIEL
INTELLIGENT
ALIMENT PAS QUE NUTRITION
DIET =
INFORMATION
AMELIORATION PRODUCTION
SANTÉ BIEN ÊTRE ANIMAUX
DÉTECTION
TRADUCTION
ALIMENT
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13
plicae circulares
WEANING PIGLET DUODENUM (x4) TLR4 (green) / ChA (red) / Dapi (blue)
Source: Shirazi-Beechey & Bravo (unpublished)
L'INTESTIN UN ORGANE SENSORIEL INTELLIGENT
AFTAA
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Furn
ess
& B
ravo
(u
np
ub
lish
ed)
CHICKEN DENDRITIC CELLS LABELING PTSO
Source: Lillehoj & Bravo (unpublished)
Source: adapted from Gill, Wlordarska & Finlay (2010, Nature Immunology)
L'INTESTIN UN ORGANE SENSORIEL INTELLIGENT
AFTAA
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MICROBIAL ECOSYSTEM
NON NUTRIENTS DIET
ENDOCRINE CELLS
DENDRITIC CELLS
BLOOD STREAM
ENTERIC NEURONS
IMMUNE FUNCTION
LOCAL RESPONSE
GLOBAL RESPONSE
REACTION OF THE ANIMAL
TO ITS DIET
FEED INTAKE; GUT TRANSIT TIME DIGESTIVE SECRETION,
CARBOHYDRATE HOMEOSTATIS HEALTH
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MOLECULE NON NUTRITIONNELLE
RECEPTEUR REPONSE
PHYSIOLOGIQUE
REPONSE ZOOTECHNIQUE
ADDITIF
L'INTESTIN UN ORGANE SENSORIEL INTELLIGENT
AFTAA
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CAS PRATIQUE #1
EDULCORANT INTENSE
T1R2/3 Ć ENTEROENDOCRINE
SECRETION GLP2
EFF. ALIMENTAIRE SEVRAGE
ADDITIF
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GLP-2
Gut vasodilation
Cell survival
Mucosa growth
Hexose absorption
Motility
Gastric emptying
Gastric secretion
Inflammation EEC L CELL
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
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GLP-2 prevents tissue damage from parasitic infection
*** = P < 0.001; Connor et al., 2013 J. Dairy Sci.
Nit
ro
tyro
sin
e s
tain
ing
(pix
els
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ll,
ce
cu
m)
C o n tr o l G L P -2 C o n tr o l G L P -2
0
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0
1 0 0 0
U n in f e c t e dIn f e c t e d
( E im e r ia b o v is )
* * *
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
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ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
T1R2 T1R3
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T1R2 T1R3
TONGUE
SWEET VERY
INTAKE
AFTAA
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α-gust GLP-2 Merged
TIR3 GLP-2 Merged
TIR2 GLP-2 Merged
Source: Moran , Al-Rammahi, Arora, Batchelor, Coulter, Ionescu, Bravo and Shirazi-beechey (2010, Br. J. Nutr.)
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
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ChA T1R3 Merged
Gust ChA Merged
T1R2 ChA Merged
SOURCE: MORAN , AL-RAMMAHI, BRAVO, CALSAMIGLIA & SHIRAZI-BEECHEY (2014, J. DAIRY SCI.)
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
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T1R2 GLP-2 Merged
SOURCE: MORAN , AL-RAMMAHI, BRAVO, CALSAMIGLIA & SHIRAZI-BEECHEY (2014, J. DAIRY SCI.)
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
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α-gust GLP-2 Merged
TIR3 GLP-2 Merged
TIR2 GLP-2 Merged
Source: Moran , Al-Rammahi, Arora, Batchelor, Coulter, Ionescu, Bravo and Shirazi-beechey (2010, Br. J. Nutr.)
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
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GLP-2
T1R2
Source: Bravo & Shirazi-Beechey (unpublished data)
T1R2 T1R3
ENTEROCYTE
ENTEROENDOCRINE
GLP-2
S
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
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27
DIGESTIVE LUMEN
GUT MUCOSA
ENTERIC NEURONS
ENTEROENDOCRINE CELL
ENTEROCYTES
INTERNAL COMPARTMENT
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T1R2
T1R3
ENTEROCYTE
ENTEROCYTE
ENTEROENDOCRINE
GUSDUCINE ®
GLP-2 GLP-2 GLP-2
RECEPTOR
ENTERIC NEURON
- + - + -
+ - +
- + -
+ - +
- + - +
- + -
EDUL
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29
DIGESTIVE LUMEN
GUT MUCOSA
ENTERIC NEURONS
ENTEROENDOCRINE CELL
ENTEROCYTES
INTERNAL COMPARTMENT
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NEURO TRANSMITER
ENTERIC NEURONS
SGLT1
STEM CELLS
✖ ✖ ✖
+ - + - + -
+ - + - + - +
+ +
- -
- -
- - -
+ +
+ + +
+ -
+ - -
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EDUL releases of GLP-2 from ruminant intestine
GL
P-2
se
cre
tio
n
(% o
f c
on
tro
l)
C o n tr o l S u c r a m
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0* * *
Moran et al., 2014. J. Dairy Sci.
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
EDUL
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Source: Moran , Al-Rammahi, Bravo, Calsamiglia & Shirazi-Beechey (2014, J. Dairy Sci.)
Cal
f
Cal
f + S
uc
Wea
ned
Wea
ned +
Suc
0
50
100
150
200
250
D-g
luc
os
e u
pta
ke
(pm
ol s
-1 (
mg
pro
tein
)-1) ***
***
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
AFTAA
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0
5
10
15
20
25
30
CON INF GLP2 SUC
DSI
P < 0.02
A
B B
*
A
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
INF GLP2 SUC
Oo
cyst
s/g
fece
s
*** P < 0.002
B
Source: Connor, Wall, Bravo, Evock-Clover, Elsasser, Baldwin, Santín-Duran, Kahl, Vinyard & Walker (2016, J. Dairy Sci.)
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
EDUL
EDUL
AFTAA
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Av
era
ge
Da
ily
Ga
in
(lb
/d
ay
)
C o n tro l C o n tro l G LP - 2 S u c ra m
0 .0
0 .2
0 .4
0 .6
U n in f e c t e dIn f e c t e d
(C r y p to s p o r id iu m )
Connor, Wall, Bravo; New unpublished data
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #1
EDUL
AFTAA
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NON NUTRIMENT
INTESTIN ORGANE SENSORIEL
[SYSTÈME NEURO ENDOCRINIEN]
AMÉLIORATION PERFORMANCE, SANTÉ , BIEN-ÊTRE
ANIMAUX ÉLEVAGE
SYSTÈME IMMUNITAIRE EXEMPLE
AFTAA
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CAPSAICIN
TRPV1 Ć DENDRITIQUE
ANTI INFLAMATOIRE
EFF. ALIMENTAIRE PROTECTION DIGESTIVE
ADDITIF
CAS PRATIQUE #2
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MECHANICAL DEFENSES (THORNS, HARD SHELL)
PHYSICAL STRUCTURES (THICK SKIN, FUR)
DETOXIFICATION PHASE I (MODIFICATION, EG. CYP450S)
BEHAVIORAL STRATEGIES (AVOIDANCE, LIMIT INTAKE)
CONCENTRATION IN VULNERABLE PARTS (FRUITS, SPROUTS)
CHEMICAL DEFENSES (NOXIOUS CHEMICALS)
SECONDARY TOXICITY
DETOXIFICATION PHASE II (CONJUGATION: GSH, SULFATE, GLUCURONIC ACID)
DETOXIFICATION PHASE III (EXCRETION: MULTIDRUG RESISTANCE PROTEINS)
DIVERSIFICATION OF CHEMICALS
REC
IPR
OC
AL
EVO
LUTI
ON
ANIMAL KINGDOM PLANT KINGDOM
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ANIMAL KINGDOM PLANT KINGDOM
CAPSAICIN
CINNAM- ALDEHYDE
FERUTININE
TRPV1
TRPA1
ER
REP
ON
SE P
HY
SIO
LOG
IQU
E D
’IN
TER
ET Z
OO
TEC
HN
IQU
E
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<
ANIMAL KINGDOM
PLANT KINGDOM
Source: (1): Furness & Bravo (unpublished data) (2) Wenning, Neblung, Strauß, Wolfs, Sappok, Hoth, Schwarz (2011, Bioch. Biophys. Act.) (3): Fernandes, Liang, Smillie, Kaiser, Purcell, Rivett, Alam, Howat, Collins, Thompson, Keeble, Riffo-Vasquez, Bruce and Brain (2012, J. Immunol.)
• TRPV1 • Agonist: capsaicin • not in gut epithelial cells (1) • present in dendritic cells (2) • controls inflammation (3)
CAPSAICIN
TRPV1
ORGAN SENSORIEL INTELLIGENT CAS PRATIQUE #2
AFTAA
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Source: Liu, Song, Che, Almeida, Lee, Bravo, Maddox & Pettigrew (2013, J. Anim. Sci.)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
d0-11 d0-11
Sham E. coli CON
CAP
GAR
TUR
Sham vs. E. coli: P < 0.05
CON vs. PE P < 0.05
CON vs. PE P < 0.05
* * *
*
* *
FREQUENCY OF DIARRHEA (%)
CAP = 10 ppm capsicum oleor. GAR = 10 ppm garlic metabolite TUR = 10 ppm turmeric oleor.
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Source: Liu, Che, Song, Almeida, Lee, Bravo, Van Alstine & Pettigrew (2013, J. Anim. Sci.)
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Source: Liu, Che, Song, Almeida, Lee, Bravo, Van Alstine & Pettigrew (2013, J. Anim. Sci.)
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NON NUTRIMENT
INTESTIN ORGANE SENSORIEL
[SYSTÈME IMMUNITAIRE]
AMÉLIORATION PERFORMANCE, SANTÉ , BIEN-ÊTRE
ANIMAUX ÉLEVAGE
AFTAA
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MESSAGES À RAMENER À LA MAISON !
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MESSAGES POUR LA MAISON !
• L’INTESTIN, UN ORGANE CARDINAL.
• UN ORGANE SENSORIEL INTELLIGENT.
• MOLECULES / RECEPTEUR.
• PHYSIOLOGIE ZOOTECHNIE.
• NOUVEAU PARADIGME: NON-NUTRITION.