Vitamine K et fonctions cognitives chez la personne âgée en santé : une approche épidémiologique nutritionnelle

La vitamine K fait l’objet d’un intérêt croissant en regard du rôle qu’elle peut jouer dans la santé humaine hormis celui bien établi dans la coagulation sanguine. De plus en plus d’études expérimentales lui confèrent des fonctions dans le système nerveux central, particulièrement dans la synthèse des sphingolipides, l’activation de la protéine vitamine K-dépendante Gas6 et la protection contre les dommages oxydatifs. Toutefois, il demeure beaucoup moins bien établi si la perturbation de ces fonctions peut conduire à des déficits cognitifs. L’objectif principal de cette thèse est de vérifier l’hypothèse selon laquelle le statut vitaminique K des personnes âgées en santé est un déterminant de la performance cognitive. En vue de la réalisation de cet objectif, une meilleure compréhension des indicateurs du statut vitaminique K s’avérait nécessaire. Chacune des études présentées vise donc un objectif spécifique : 1) évaluer le nombre de rappels alimentaires de 24 heures non consécutifs nécessaire pour mesurer l’apport habituel de vitamine K des personnes âgées; 2) évaluer la valeur d’une seule mesure de la concentration sérique de vitamine K comme marqueur de l’exposition à long terme; et 3) examiner l’association entre le statut vitaminique K et la performance cognitive des personnes âgées en santé de la cohorte québécoise NuAge. Trois dimensions cognitives ont été évaluées soient la mémoire épisodique verbale et non-verbale, les fonctions exécutives et la vitesse de traitement de l’information. Cette thèse présente la première étude appuyant l’hypothèse d’un rôle de la vitamine K dans la cognition chez les personnes âgées. Spécifiquement, la concentration sérique de vitamine K a été associée positivement à la performance en mémoire épisodique verbale, et plus particulièrement au processus de consolidation de la trace mnésique. En accord avec les travaux chez l’animal et l’action de la protéine Gas6 dans l’hippocampe, un rôle spécifique de la vitamine K à l’étape de consolidation est biologiquement plausible. Aucune association significative n’a été observée avec les fonctions exécutives et la vitesse de traitement de l’information. Parallèlement, il a été démontré qu’une mesure unique de la concentration sérique de vitamine K constitue une mesure adéquate de l’exposition à long terme à la vitamine K. De même, il a été établi que six à 13 rappels alimentaires de 24 heures sont nécessaires pour estimer précisément l’apport de vitamine K des personnes âgées en santé. Collectivement, les résultats de ces deux études fournissent des informations précieuses aux chercheurs permettant une meilleure interprétation des études existantes et une meilleure planification des études futures. Les résultats de cette thèse constituent une avancée importante dans la compréhension du rôle potentiel de la vitamine K dans le système nerveux central et renforce la nécessité qu’elle soit considérée en tant que facteur nutritionnel du vieillissement cognitif, en particulier chez les personnes traitées par un antagoniste de la vitamine K.

There is an increasing interest in the potential roles of vitamin K in human health aside from the one well established in blood clotting. Notably, a growing number of experimental studies show that vitamin K has biological functions in the central nervous system, particularly in the synthesis of sphingolipids, the activation of the vitamin K-dependent protein Gas6, and the prevention of oxidative damage. However, it remains uncertain whether the disruption of these functions can lead to cognitive deficits. The main objective of this thesis is to test the hypothesis that vitamin K status is a determinant of cognitive performance in healthy older adults. In order to achieve this goal, a better understanding of vitamin K status indicators was needed. Accordingly, three studies are presented each aiming at a specific objective: 1) estimate the number of non-consecutive 24-hour dietary recalls needed to assess usual vitamin K intake; 2) determine whether a single measurement of serum vitamin K concentration is an adequate indicator of long-term vitamin K exposure; and 3) examine the association between vitamin K status and cognitive performance in healthy older adults from the Québec NuAge Study. Three cognitive domains were assessed namely verbal and non-verbal episodic memory, executive functions, and speed of processing. This thesis presents the first study providing support for a role of vitamin K in cognition in older adults. Specifically, serum vitamin K concentration was positively associated with performance in verbal episodic memory, particularly in the consolidation process of the memory trace. Consistent with rodent studies and the action of the protein Gas6 in the hippocampus, a specific role of vitamin K in memory consolidation is biologically plausible. No significant association was observed with executive functions and speed of processing. Additionally, it was established that a single measurement of serum vitamin K concentration is adequate for assessing long-term vitamin K exposure in healthy older adults. Similarly, it was determined that six to 13 24-hour dietary recalls are needed to accurately assess usual vitamin K intake. Collectively, both studies provide valuable information to researchers for better interpretation of existing studies and planning future ones. Results from this thesis constitute an important step in the understanding of the potential role of vitamin K in the central nervous system, emphasizing the need to consider this micronutrient as a nutritional factor of cognitive aging, especially among those treated with vitamin K antagonists.