Le lait maternel humain est riche en nutriments, vitamines et minéraux pour soutenir le développement et la croissance du nourrisson. Le lait contient une grande quantité de composés bioactifs, comme les anticorps, les cytokines, les défensines et certaines bactéries. -le lait maternel transmet lui-même son propre microbiome-, pour aider à former le système immunitaire du nourrisson. Un autre modulateur important du microbiote et du système immunitaire est représenté par le troisième composant solide du lait maternel humain : les HMO.

Les HMO sont caractéristiques de l’espèce humaine, comme leur nom l’indique. Leur concentration élevée (5 à 15 g/ L) et leur grande diversité structurelle nous est spécifique. Aucun autre animal ne produit des oligosaccharides dans son lait dans la même proportion que les humains ; les concentrations sont très faibles, de l’ordre de 0,5 à 7 g /L selon les espèces. Leur composition est aussi différente, ainsi que la distribution des composants. Par exemple, dans le lait maternel humain, une des trois familles des HMO, celle des dérivés fucosylés, est de loin la plus abondante, ce qui est un cas unique dans le règne animal.

Environ 200 structures distinctes de HMO ont été identifiées à ce jour, toutes ayant un groupe lactose sur leur extrémité réductrice. Les HMO se composent de diverses combinaisons de cinq monosaccharides : galactose (Gal) et glucose (Glc) qui forment le lactose au cœur de la base des HMO, le N-acetylglucosamine (GlcNAc), le fucose (Fuc) et l'acide sialique (Sia), liés via plusieurs liaisons.
Les HMO sont divisés en trois groupes en fonction de leur composition:

• Le premier groupe est celui des HMO fucosylés neutres, constitués de lactose ou d'un squelette neutre élongés d'une ou plus d'unités fucose. Le HMO 2’FL est le plus abondant des HMO et de la famille des Fucosylés et le DFL, un des représentants majeurs de la catégorie des HMO fucosylés.
• Le deuxième groupe est constitué des HMO non fucosylés neutres, qui ne contiennent que des combinaisons de Glc, Gal et GlcNAc. Le HMO LNT est le représentant le plus abondant de la famille « non fucosylé»
• Le troisième groupe, de nature acide, est constitué des HMO sialylés, constitués de HMO contenant de l’acide sialique. Le HMO 6’ SL est le principal représentant de la famille des sialylés et le 3’SL, l’un des représentants majeurs.

Tous les HMO sont synthétisés dans la glande mammaire. La quantité et la composition des HMO varient entre les femmes et au cours de la lactation. La concentration en HMO est plus élevée au début de la lactation et diminue progressivement avec le temps. Cette concentration oscille entre de 5 à 15 g / L, le colostrum ayant la concentration la plus élevée. La concentration et la composition en HMO dépendent à la fois de facteurs génétiques et non génétiques. Ainsi, la quantité en HMO est plus élevé après un accouchement à terme que lors d’un accouchement prématuré.

Les variations génétiques sont, elles, plus difficile à cerner, puisqu’elles déterminent la quantité et « qualité » des HMO produits. La production des 3 familles de HMO dépend de deux facteurs génétiques, à savoir leur groupe Lewis (le même qui différencie le gr Lewis + ou – dans le sang, en réalité le Gène FUT 3, qui influence la fucosylation) et le gène FUT2. Le gène FUT2 ou sécréteur et le gène FUT3 ou Lewis sont exprimés dans l’épithélium glandulaire et vont donc influencer la présence, ou non, de certaines familles d’HMO. Le gène sécréteur (Se) code pour l’enzyme fucosyltransférase 2 FUT2 qui est nécessaire à la synthèse de 2’-FL et d'autres HMO fucosylés. Le lait des femmes sécrétrices (Se +) se caractérise donc par une abondance de HMO α1-2-fucosylés, surtout 2’-FL. Les non-sécrétrices, en revanche, ne disposant pas de l'enzyme FUT2, ont un lait ne contenant pas 2’-FL et d'autres HMO α1-2-fucosylés, ou en quantités minimes seulement. Une constante quand même, les HMO acides ne dépendent pas du statut de sécréteur. La présence ou l’absence de ces 2 gènes (FUT 2 et FUT3) détermine donc 4 groupes de femmes distincts :

Groupe 1 : sécréteurs, Lewis positifs, (Se + Le +) (FUT2 actif, FUT3 actif)

Groupe 2 : non-sécréteurs, Lewis-positifs, (Se − Le +) (FUT2 inactif, FUT3 actif)

Groupe 3 : sécréteurs, Lewis négatifs (Se + Le−) (FUT2 actif, FUT3 inactif)

Groupe 4 : non-sécréteurs, Lewis-négatif (Se − Le−) (FUT2 inactif, FUT3 inactif)

L'absence de 2’-FL ,HMO de loin le plus abondant, ainsi que d'autres HMO α1-2-fucosylés explique la plus faible quantité totale de HMO dans le lait «non sécréteur». Environ 35% à 45% de HMO de moins dans le lait de femmes Lewis + non sécrétrices que dans le lait de Lewis + sécrétrices. Environ 80% des femmes européennes et américaines sont des sécrétrices.

Avec 3 familles et 200 composés identifiés, les HMOs constituent le 3ème composé solide du lait humain, caractéristique unique à notre espèce.  De très nombreuses études, tant de recherche fondamentale que de cohortes observationnelles voire même interventionnelles pour certaines sont en cours pour mieux comprendre le rôle de composants individuels et/ou d’associations de HMO.

Références

• The potential of human milk oligosaccharides to impact the microbiota-gut brain axis through modulation of the gut microbiotaA.H. Al-Khafaji, et al. Journal of Functional Foods 74 (2020)