Véronique COXAM

1. Unité de Nutrition Humaine (UNH, UMR1019) INRA Clermont-Ferrand/Theix, France Régimes alimentaires, apports et recommandationsnutritionnelles : Quels nutriments critiques pour la population française ? Comportementsalimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011 Véronique COXAM

2. Bases conceptuelles L’ostéoporoseestunepathologiesystémiquecaractérisée par uneréduction de la masse osseuse et unedétérioration de la micro-architecture trabéculaire, ce qui engendreunefragilitése traduisant par une du risquefracturaire R F R F F R Seuilfracturaire (Masse osseuse) Ostéoporose 30 Years 30 ans 50 ans 70 ans Ostéoblaste Ostéoclaste Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

3. Femmes Hommes 100 90 Nutrition 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1995 2000 2010 2020 2030 2040 2050 L’ostéoporose: problèmemajeur de santé publique • Risquefracturaire à 50 ans (femmes) pour les années à vivre : 40% • A 80 ans, 70% des femmes sontostéoporotique(Melton et al., 1992) Nombre prévu de fractures de la hanche (pour 1000 personnes ; Gullberget al., 1997) Séminaire INRA-DGAL 2011

4. Impact de la nutrition sur le capital osseux (1) Régulation adrénergique Cerveau Thyroïde Récepteurs Y Calcitonine + - + Pancréas PP - - Insuline Résorption + Formation Amyline + preptine + Os - - + + - - GLP1 + + GIP + PYY + GLP2 Foie IGF1 Ghréline Protéines + Intestin Le squelette, un tissu sensible au repas Une boucle complexe de régulation qui implique divers organes (Walsh & Henriksen, 2010)

5. Impact de la nutrition sur le capital osseux (2) Comportementalimentaire et santé osseuse : bases épidémiologiques (1) Les pratiquesalimentairessontcorrélées à la santé osseuse (densitéminéraleosseuse, risquefracturaire) • (Elganet al., 2002) • Etudiantessuédoises (n=218, 16-24 ans) • Corrélation de la DMO avec des habitudes alimentairessaines (absence de régime) et l’exercice physique • (Lunt et al., 2001) • Etude multicentriqueEuropéenne EVOS (4000 personnes, 50-80 ans) • Bénéfice de la consommation de produitslaitierset de l’exercice physique • (Musumeciet al., 2009) • Femmes ménopausées du pourtourméditérranéen (Sicile, Afrique) • Bénéfice de la consommation de minéraux, dont le calcium, de la vitamine D et de l’exercice physique • (Kontogianniet al., 2009) • Femmes grecquesadultes (n=220) • Bénéfice de la consommation de poisson et d’huiled’olive Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

6. Impact de la nutrition sur le capital osseux (2) Comportementalimentaire et santé osseuse : bases épidémiologiques (2) Les pratiquesalimentairessontcorrélées à la santé osseuse (densitéminéraleosseuse, risquefracturaire) • (Tucker etal., 2000, 2002) • Etude Framingham US (n=907, 69-93 ans) (6 typologies alimentaires) • Corrélation de la DMO avec fruits et légumeset céréales (chez l’homme), les sucreriessontdéltères (dans les 2 sexes) • (Broussard & Magnus, 2004) • Etude multiéthnique NHANES US (n=5000, 50-79 ans) • Facteurs de risque: faibleconsommation de calcium, tabagisme, sédentarité • (Ilichet al., 2003) • Femmes ménopauséesaméricaines • Bénéfice de la consommation de protéines, magnésium, zinc, vitamine C • (Okuboet al., 2006) • Femmes japonaisesadultes (n=220) • Bénéfice de la consommation de fruits, légumes, poissons, crustacés • (Higashi etal., 1996 ; Zhang etal., 2004) • Importance de la consommation de produitslaitierspdtl’enfance Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

7. Impact de la nutrition sur le capital osseux Quelsenseignementstirer de cesdonnées ? Importance de la pratique d’une activité physique Importance de la consommation de calcium / produits laitiers Importance de la consommation de fruits et légumes Importance de la consommation de poissons Importance de la consommation d’huile d’olive Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

8. Cas du calcium (1) Importance de la consommation de produits laitiers • (Heaney & Weaver, 2005 ; Ferrari et al., 2006) • Une déficience d’apports calciques/produits laitiers chez l’enfant se traduit par un défaut de minéralisation osseuse et une réduction de la taille, voire une  du risque de fracture • (Kalkwarf et al., 2003) • La non consommation de lait pendant l’enfance (<1/semaine) est associée à une  du risque de fracture après 50 ans (étude NHANES III, 3251 femmes adultes) • (Chapuy et al., 2002) • Réduction de 40% du risque de fracture du col avec Ca (1200mg/j) et vitamine D • (365UI/j) chez 190 femmes institutionnalisées mais carencées • (Heaney, 2000) • Méta-analyse de 139 études : rôle positif du calcium sous forme de produits laitiers • (Hunchareket al., 2008) • Méta-analyse : la supplémentation en calcium/produits laitiers (avec/sans vitamine D)  BMC (total et vertébral) chez des enfants faible consommateurs Séminaire INRA-DGAL 2011

9. 0 200 400 600 800 Femmes Norvège Hommes USA Hong Kong UK Japon Chine Corée Cas du calcium (2) Limites du calcium Consommation calcique Incidence des fractures de la hanche après 50 ans (/100 000) 700 600 500 400 300 200 100 0 Chine UK Défaut de corrélation entre consommation de Ca et incidence de la pathologie Prévention nutritionnelle de l’ostéoporose : une problématique non exclusivement centrée sur le calcium Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

10. Impact de la nutrition sur le capital osseux Quelsenseignementstirer de cesdonnées ? Importance de la pratique d’une activité physique Importance de la consommation de calcium / produits laitiers Importance de la consommation de fruits et légumes Importance de la consommation de poissons Importance de la consommation d’huile d’olive Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

11. Cas des fruits et légumes (1) Etudes d’observation : rôle des fruits et légumes Eaton-Evans et al. 1993 Michaelssonet al. 1995 New et al. 1997 Tucker et al. 1999 New et al. 2000 Jones et al. 2001 Chen et al. 2001 Miller et al. 2001 Stone et al. 2001 New et al. 2002 McDonald et al. 2002 McDonald et al. 2004 Prynneet al. 2004 Marangellaet al. 2004 Tylavsky et al. 2004 Raffertyet al. 2005 Vatanparastet al. 2005 Chen et al. 2006 Zallouaet al. 2006 77 F, 46-56 ans 175 F, 28-74 ans 994 F, 45-49 ans 229 H & 349 F, 75 ans 62 F, 45-54 ans 215 garçons & 115 filles, 8-14 ans 668 F, 48-62 ans 300 H, 50-91 ans 1075 H >65 ans 164 F, 55-87 ans 3239 F, 54-59 ans 324 F, 54-59 ans 111 garçons & 101 filles, 16-18 ans 30 F, 58 ans 56 filles 191 F, 38-64 ans 85 garçons & 67 filles, 8-20 ans 670 F postM chinoises, 48-63 ans 5848 H & 6207 F, 25-64 ans Légumes K K, Mg, fibre, vit C, apports passés F & L K, Mg, Fruits & légumes K, Mg, fibre, vit C, apports passés F & L K, K urinaire Fruits K, Mg K, lutéine K, fruits & légumes Légumes K, vit C Ca, fruits & légumes K Fruits & légumes K, fruits & légumes Fruits & légumes Fruits & légumes Fruits Hamidiet al., 2010 (Revue) Comportements alimentaires et santé osseuse

12. Cas des fruits et légumes (2) Unecorrélation avec la masse osseuse Etudes d’observation : Aberdeen Prospective Osteoporosis Screening Study (Mcdonaldet al., 2001) 1.04 1.03 1.02 1.01 1.00 0.99 0.98 0.97 DMO hanche (g/cm2) DMO vertèbres (g/cm2) 0.87 0.86 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81 * * * * 1 2 3 4 1 2 3 4 N=570 N=569 N=569 N=569 N=570 N=570 N=571 N=568 Quartiles de consommation de fruits Réduction du risque de fracture pour une consommation de légumes > 370g/j (Xu et al. 2009) VEGETARIENS : Etude EPIC-Oxford  30% risque de fracture (faible consommation de calcium (Appleby et al., 2007) Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

13. Cas des fruits et légumes (3) Mécanismespréssentis (1) Caroténoïdes Anti-oxydants (plasma) (mmol/l) Ostéoporotiques Témoins Lutéine Zéaxanthine b-cryptoxanthine Lycopène a-carotène b-carotène Rétinol 0,420 (0,337-0,659) 0,400 (0,363-à,470) 0,104 (0,091-0,121) 0,129 (0,118-à,146)* 0,230 (0,129-0,397) 0,580 (0,363-0,715)* 0,709 ± 0,384 0,912 ± 0,253* 0,076 ± 0,054 0,133 ± 0,048* 0,679 ± 0,535 1,098 ± 0,361* 2,020 ± 0,120 2,290 ± 0,140* * (Maggioet al., 2006) 30 $ 20 10 0 -10 -20 Témoins Lycopène Changement NTX (%) * Vitamine C * 100 mg vitamine C : incrémentation de 0,017 g/cm2 de DMO (PEPI) (Hall & Greendale, 1998) Supplémentation 745 mg/j  BMD (femme ménopausée) (Morton et al., 2001) 2 mois 4mois (Man ckinnoet al., 2011) Effet anti-oxydant, anti-inflammatoire Séminaire INRA-DGAL 2011

14. Cas des fruits et légumes (4) Mécanismespréssentis (2) Polyphénols Vitamine K Régulation de la minéralisation (ostéocalcine) Méta-analyse(Cockayne et al., 2006) 13 études cliniques de supplémentation (>6mois) 12/13 :  perte osseuse 7/7 (ciblant le risque de fracture chez la Japonaise) OR : 0.40 (0,25-0,65) fractures vertébrales OR : 0,23 (0,12-0,47) fractures de la hanche OR 0,19 (0,11-0,35) fractures non vertébrales Potassium Magnésium Effetalcalinisant Effet anti-oxydant, anti-inflammatoire

15. Impact de la nutrition sur le capital osseux Quelsenseignementstirer de cesdonnées ? Importance de la pratique d’une activité physique Importance de la consommation de calcium / produits laitiers Importance de la consommation de fruits et légumes Importance de la consommation de poissons Rôle des acides gras Importance de la consommation d’huile d’olive Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

16. Cas des acidesgras -(n-6) / (n-3) >10 : faible DMO (Etude Rancho Bernado : Weiss et al., 2005) -NHANES (n=15850) : association - entre graisses saturées et DMO (Corwinet al., 2006) -Consommation de graisses saturées  risque de fracture (Orchard et al., 2010) -Supplémentation (n-3) :  DMO (Kruger et al., 1998 ; Teranoet al., 2001) -Importance de la consommation de poisson (n-3) (Zallouaet al., 2007) Témoins (SAMR1) SAMP8 Mice (progeria) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 SAMP8 Mice (progeria) a a ab a c b BMD (mg/cm2) Control Témoin Poisson (Fi) Sunflower (Sf) Bourrache (Bo) Tournesol (Sf) (Farina et al., 2011) (Wauquieret al., 2011) Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

17. Nutrition et ostéoporose (en résumé) (1) Nécessité d’une approche intégrée Le capital osseux, unerégulationmultimodale Des pratiques actuelles … Vers de nouveaux concepts 1-Favoriser la consommation de calcium Calcium 2-Limiter les pertes de calcium Vitamine D 3-Intégrer le potentiel ostéo-protecteur de certains nutriments Maintenir, restaurer le status en calcium et vitamine D Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

18. Nutrition et ostéoporose (en résumé) (2) Bases théoriques des stratégiespréventives 1- Assurer un status adéquat en élémentsconstitutifs Protéines, Calcium/Phosphore, Vitamine D, (prébiotiques) 2- Limiter les pertescalciques Limiter la consommation de sel Associerproduitsanimaux et produitsvégétaux 2- Intégrer le potentielostéoprotecteur de certains nutriments Propriétés anti-inflammatoires (lipides) Propriétés anti-oxydantes (vitamines B,C,E, caroténoïdes, polyphénols) Propriétésoestrogéniques (phyto-oestrogènes ?) Action sur la minéralisation (vitamine K) Autres ? (probiotiques, oligoéléments…) Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

19. Nutrition et ostéoporose (en résumé) (3) Nécessitéd’uneapprocheintégrée Tractus génital Os Tissu adipeux Tube digestif MENOPAUSE Inflammation Stress oxydant Lipitoxicité… SYNDROME METABOLIQUE Muscle SARCOPENIE OSTEOPENIE Le squelette : -un tissu en interface permanente avec les autres tissus -des mécanismes cellulaires et moléculaires partagés Comportements alimentaires et santé osseuse Séminaire INRA-DGAL 2011

20. Lait, produits laitiers Calcium Protéines Vitamine D Vitamines B6,9,12 Céréales Produits animaux Fruits et légumes Huiles Protéines Vitamines B6, 12 Phyto-oestrogènes Citrate, malate de K Polyphénols, vitamines B9, C Caroténoïdes Vitamine K, minéraux Acides gras Vitamine E Protéines Minéraux, oligo-éléments Nutrition et ostéoporose (3) Quelle place pour quellefilière ? Des données qui restentnéanmoinspréliminaires