Il a été appelé la nourriture la plus parfaite du monde, et il existe des preuves sans équivoque qu'il peut combattre la maladie et construire de meilleurs cerveaux pour les bébés. Mais même après des décennies de recherche, on sait très peu de choses sur la façon dont le lait maternel fait son travail. Pour aider à compléter le puzzle, des chimistes du National Institute of Standards and Technology (NIST) construisent une bibliothèque pour cataloguer des parties importantes de ce fluide corporel étonnant et parfois mystérieux.

"Nous voulons trouver autant de détails que possible sur le lait parce que c'est si important, mais si peu est connu sur sa chimie, " dit Connie Remoroza, un chimiste qui dirige le projet de recherche au NIST.

Remoroza a travaillé avec d'autres dans le centre de données de spectrométrie de masse (MSDC) du NIST pour analyser certains des sucres uniques du lait, connu sous le nom d'oligosaccharides. Les oligosaccharides sont des glucides. Ils contiennent généralement de trois à dix sucres simples tels que le glucose, reliés entre eux par des liaisons chimiques. Les scientifiques apprennent qu'ils jouent un rôle dans le développement du cerveau des bébés et dans l'augmentation de l'immunité contre les infections.

En plus de leur présence dans le lait, les oligosaccharides sont présents dans de nombreuses plantes, comme les légumineuses, oignons, blé et asperges. Une grande majorité d'entre eux ne sont pas digérés ou absorbés par l'organisme lorsqu'ils sont ingérés; au lieu de cela, ils finissent dans le côlon. Le rôle qu'ils y jouent est encore largement inconnu, bien que beaucoup les appellent prébiotiques, car on suppose qu'ils favorisent la croissance de bonnes bactéries, ce qui à son tour crée un environnement sain, microbiome fonctionnel pour le corps. Certaines recherches ont également montré que les prébiotiques comme les oligosaccharides pourraient favoriser l'absorption du calcium, magnésium et d'autres minéraux dans l'intestin humain.

La bibliothèque du NIST que Remoroza et ses collègues scientifiques construisent servira de référence pour ceux qui souhaitent poursuivre leurs travaux sur le sujet afin de trouver des réponses définitives à ces incertitudes digestives.

A l'été 2018, Remoroza et ses collègues ont documenté 74 oligosaccharides uniques dans le matériel de référence standard (SRM) du NIST de 1953. Le SRM 1953 a été acquis en collaboration avec les Centers for Disease Control et comprend des échantillons de lait regroupés de 100 mères allaitantes, acheté congelé auprès de six banques de lait différentes aux États-Unis en 2006. Les chimistes l'utilisent souvent pour déterminer si les méthodes de recherche de contaminants environnementaux comme les polychlorobiphényles (PCB) et les pesticides sont efficaces. Douze des oligosaccharides documentés par Remoroza n'avaient jamais été trouvés dans le lait maternel auparavant.

Les découvertes ont été faites avec un spectromètre de masse, un instrument utilisé pour mesurer la structure chimique des molécules et des composés chimiques. Les chimistes utilisent ces mesures pour tracer des "spectres de masse, " qui sont comme des empreintes digitales uniques qui peuvent aider à identifier la composition de l'échantillon d'origine.

Au cours de la dernière décennie environ, la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse sont de plus en plus utilisées pour analyser les glucides, y compris les oligosaccharides, pour trouver leurs empreintes digitales uniques. Mesurer les glucides peut être plus difficile que mesurer la structure d'autres choses, bien que, et par conséquent on en sait peu sur eux. En construisant une bibliothèque, Le NIST comble un grand manque de données.

"Une fois ces informations publiées, tout le monde pourra l'utiliser à toutes sortes de fins de recherche, " dit Stephen Stein, scientifique principal au MSDC.

L'équipe du NIST a récemment porté son attention sur d'autres types de lait de mammifère. D'abord, Remoroza a catalogué les oligosaccharides des animaux domestiques, comme les vaches et les chèvres. Puis, un jour, elle s'est assise devant une feuille de calcul modeste qu'elle avait créée pour détailler quels types de lait avaient déjà été recherchés par des chimistes utilisant des spectromètres de masse comme celui de son laboratoire. Elle se demandait ce qu'elle pouvait trouver dans le lait des ours, ornithorynques et singes. Elle s'est rendu compte que l'un des plus grands zoos de recherche au monde n'était qu'à quelques kilomètres de là, sur Connecticut Avenue à Washington, D.C. Elle se demanda :ont-ils du lait à partager avec nous ?

Un e-mail rapide a confirmé que les scientifiques travaillant au zoo national et à l'institut de biologie de la conservation du Smithsonian avaient en effet amassé une collection assez inhabituelle de lait de mammifère exotique. Et ils étaient tout aussi excités qu'elle par les oligosaccharides dans le lait. Bien que le zoo ait accès à de nombreux laits animaux et en stocke actuellement plus de 15, 000 échantillons, il manque des capacités techniques du NIST et de l'équipement nécessaire pour étudier les molécules de ces laits. Un partenariat a été formé en décembre 2018.

"Les mammifères sont le seul grand ensemble d'animaux qui sont tous définis par le fait que leurs femelles produisent une substance à partir de leur propre corps pour nourrir leur progéniture, " dit Mike Power, l'un des zootechniciens du zoo qui a travaillé avec Remoroza. "Tout d'un tatou à un éléphant à un être humain."

Alors qu'ils produisent tous du lait, le contenu de chaque type peut varier considérablement. Les éléphants et les rhinocéros ont des laits très différents, par exemple, même s'ils vivent dans le même habitat et vivent à peu près le même mode de vie.

Les laits de nos plus proches parents, les singes, sont semblables aux nôtres, bien que le lait humain contienne environ deux fois plus de matières grasses. Mais les récentes avancées technologiques nous ont permis de voir plus loin dans le fluide pour plus d'informations. Les scientifiques ont récemment appris que les oligosaccharides ont tendance à être plus diversifiés et plus abondants chez les humains que chez les autres animaux, même les singes. Environ 20 pour cent du sucre dans le lait humain se trouve dans les oligosaccharides. Cela contraste fortement avec le lait de gorille, où la part est plus proche de 5 pour cent.

Power pense que ces détails peuvent nous aider à comprendre l'évolution.

"Les gens disent que le lait est l'aliment parfait. Je dirais que c'est le meilleur aliment évolué, mais ce n'est pas parfait, " dit-il. En savoir plus sur les oligosaccharides nous en dira plus sur le lait maternel et sur son importance, et pas important.

"Cela semble être principalement une fonction immunitaire. Ce qui a beaucoup de sens lorsque vous commencez à penser à la façon dont nous avons changé notre environnement." Contrairement aux singes, les humains ont commencé à faire des récoltes, et l'élevage d'animaux domestiques. Finalement, les humains ont également commencé à utiliser du fumier pour fertiliser les cultures, qui à son tour pourrait transmettre de nouvelles, maladies virulentes comme la grippe porcine. L'exposition a probablement exigé davantage du système immunitaire humain, y compris le lait, Le pouvoir dit.

Le plus de détails que Remoroza peut fournir sur le lait, plus les chercheurs sont susceptibles de construire de meilleurs substituts. Cela pourrait aider les vétérinaires, biologistes de la conservation et diététiciens dans les zoos, qui doit souvent nourrir un bébé lorsque la mère ne veut pas (ou ne peut pas) fournir, comme le célèbre exemple de Fiona l'hippopotame au zoo de Cincinnati en 2017. Lorsque le petit hippopotame est né et n'a pas pu obtenir ce dont elle avait besoin, Power et son équipe du zoo national ont été appelés à créer un duplicata aussi proche que possible du lait de sa mère.

La bibliothèque d'oligosaccharides du NIST pourrait aider dans d'autres situations similaires à l'avenir. Mais cela pourrait également aider au développement de meilleures formules pour bébés pour les humains.

Remoroza espère accéder aux ressources congelées du zoo pour étudier le lait d'une grande variété d'animaux, comme les okapis, éléphants, gorilles, et peut-être même des fourmiliers. Elle commence avec les lions africains, cependant, parce qu'elle s'est rendu compte que très peu de recherches avaient été faites sur les carnivores et que le zoo a beaucoup de lait de lion d'Afrique à partager pour la bibliothèque.

La bibliothèque d'oligosaccharides est disponible gratuitement sur le site Web du NIST et sera mise à jour au fur et à mesure que de nouvelles données seront disponibles.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du NIST. Lisez l'histoire originale ici.