Le microbiote intestinal peut affecter la santé du cerveau de différentes manières, par ex. par les voies neurologiques, immunologiques ou endocriniennes. Une autre voie est la régulation et la production de nombreuses molécules neuroactives, comme des facteurs trophiques, des neurotransmetteurs ou leurs précurseurs. Ces biomolécules sont soit produites directement pendant la dégradation bactérienne des fibres ou régulées par le microbiote intestinal.

La promotion des bonnes bactéries pourrait augmenter la production de ces biomolécules et ainsi améliorer la santé du cerveau.  De nombreuses études convergent pour montrer que la dysbiose affecte le fonctionnement cérébral, et notamment les métabolismes du tryptophane et de la sérotonine, sans parler aussi du fonctionnement de la barrière hémato-encéphalique. Les HMO sont connus pour leur rôle de promotion d’un microbiote riche en bactéries bénéfiques et pourraient donc intervenir sur la promotion d’un bon développement cérébral.

Les études animales se sont aussi concentrées sur la supplémentation en HMO à des mammifères et ont toutes montré des résultats cognitifs bénéfiques sous certaines conditions. En général, les HMO fucosylés et sialylés contribuent à une amélioration des performances de la mémoire et à une vitesse d'apprentissage plus rapide à l'âge adulte, quel que soit le moment d'administration de ces HMO. Ces effets des deux types de HMO indiquent sans équivoque des effets bénéfiques à long terme sur la cognition et la mémoire. Dans la majorité des études animales, la quantité du HMO étudié était comparable aux concentrations trouvées dans le lait maternel humain, et les effets de la supplémentation en HMO étaient déjà visibles à ces dosages physiologiques.

Une équipe californienne (P.K. Berger et al.) a montré qu’une plus grande fréquence d'allaitement au lait maternel à 1 mois améliore le développement cognitif du nourrisson à 24 mois. L’analyse de la quantité de chaque HMO de façon isolée montre que la fréquence d’allaitement au premier mois augmente l’exposition au 2'FL (la quantité potentiellement absorbée par le nourrisson), ce qui n’est pas le cas pour les 18 autres HMO analysés. A 6 mois, la fréquence d’allaitement n’a plus d’effet, et la quantité ingérée en 2'FL n'a semble-t-il, pas d’effet spécifique sur le développement cognitif. La conclusion de ces auteurs est qu'une exposition précoce au 2'FL puisse être une fenêtre temporelle critique pour influencer positivement le développement cognitif du nourrisson. Cette étude n’est pas la première à associer les caractéristiques du lait maternel au développement cognitif du nourrisson, d’autres avaient déjà suggéré des liens avec le risque de troubles psychiatriques et sur le potentiel scolaire. Cependant, cette étude est la première à montrer une relation directe entre la fréquence de l'allaitement au lait maternel et/ou la quantité de certains HMO et le développement cognitif du nourrisson, avec de plus un effet cumulatif entre les deux variables. Autrement dit, une plus grande fréquence de tétées à 1 mois contribue au développement cognitif du nourrisson à 24 mois grâce notamment à une plus grande exposition à un HMO particulier, à savoir le 2'FL. Étant donné que des associations similaires n'ont pas été observées à 6 mois, cela suggère qu'une exposition précoce au 2'FL peut être la variable la plus importante pour améliorer l'apprentissage et la mémoire du nourrisson, avec des avantages qui pourraient perdurer jusqu'à l'âge adulte.

Les résultats de la publication californienne sont conformes à plusieurs études précédemment publiées : les nourrissons qui ont été allaités ont tendance à avoir de meilleures performances cognitives pendant l'enfance par rapport à ceux qui n'ont jamais été allaités.  Bien que près de 200 HMOs aient été identifiés, le 2'FL a émergé dans le contexte du développement cognitif, avec une fenêtre temporelle très précise pour son effet, à savoir autour du premier mois de vie.

Les futurs rapports de cette cohorte d’enfants évalueront l'influence de 2'FL et d’autres HMO individuels sur le développement cognitif du nourrisson en combinaison avec des influences du microbiome intestinal. Une cohorte à suivre dans le temps donc, avec de nombreuses publications à venir riches d’hypothèses et d’enseignements.

Alors que la recherche sur les implications cognitives des HMO en est encore à ses débuts, les premières découvertes sur les effets bénéfiques sur la mémoire et la cognition sont prometteurs. D'autres études sur les mécanismes moléculaires exacts, allant du fonctionnement immunitaire à la neuroplasticité s'avéreront indispensables pour approfondir notre compréhension de la façon dont les HMO et leurs interactions contribuent à la cognition et au développement. Et le suivi de certaines cohortes à peine initiées apportera aussi des confirmations à long terme sur les bénéfices observés.

Références :

• The Protective and Long-Lasting Effects of Human Milk Oligosaccharides on Cognition in Mammals Sylvia Docq, Nutrients 2020, 12, 3572; doi:10.3390/nu12113572
• The potential of human milk oligosaccharides to impact the microbiota-gutbrain
• axis through modulation of the gut microbiota, A.H. Al-Khafaji, et al. Journal of Functional Foods 74 (2020) 104176
• Human milk oligosaccharide 2’-fucosyllactose links feedings at 1 month to cognitive development at 24 months in infants of normal and overweight mothers Paige K. Berger1 PLOS ONE | https://doi.org/10.1371/journal.pone.0228323 February 12, 2020