Modifications neurométaboliques et microstructurales à la suite d'une commotion cérébrale chez les athlètes féminines

L’utilisation de méthodes d’investigation cérébrale avancées a permis de mettre en évidence la présence d’altérations à court et à long terme à la suite d’une commotion cérébrale. Plus spécifiquement, des altérations affectant l’intégrité de la matière blanche et le métabolisme cellulaire ont récemment été révélées par l’utilisation de l’imagerie du tenseur de diffusion (DTI) et la spectroscopie par résonance magnétique (SRM), respectivement. Ces atteintes cérébrales ont été observées chez des athlètes masculins quelques jours après la blessure à la tête et demeuraient détectables lorsque les athlètes étaient à nouveau évalués six mois post-commotion. En revanche, aucune étude n’a évalué les effets neurométaboliques et microstructuraux dans la phase aigüe et chronique d’une commotion cérébrale chez les athlètes féminines, malgré le fait qu’elles présentent une susceptibilité accrue de subir ce type de blessure, ainsi qu’un nombre plus élevé de symptômes post-commotionnels et un temps de réhabilitation plus long. Ainsi, les études composant le présent ouvrage visent globalement à établir le profil d’atteintes microstructurales et neurométaboliques chez des athlètes féminines par l’utilisation du DTI et de la SRM. La première étude visait à évaluer les changements neurométaboliques au sein du corps calleux chez des joueurs et joueuses de hockey au cours d’une saison universitaire. Les athlètes ayant subi une commotion cérébrale pendant la saison ont été évalués 72 heures, 2 semaines et 2 mois après la blessure à la tête en plus des évaluations pré et post-saison. Les résultats démontrent une absence de différences entre les athlètes ayant subi une commotion cérébrale et les athlètes qui n’en ont pas subie. De plus, aucune différence entre les données pré et post-saison a été observée chez les athlètes masculins alors qu’une diminution du taux de N-acetyl aspartate (NAA) n’a été mise en évidence chez les athlètes féminines, suggérant ainsi un impact des coups d’intensité sous-clinique à la tête. La deuxième étude, qui utilisait le DTI et la SRM, a révélé des atteintes chez des athlètes féminines commotionnées asymptomatiques en moyenne 18 mois post-commotion. Plus spécifiquement, la SRM a révélé une diminution du taux de myo-inositol (mI) au sein de l’hippocampe et du cortex moteur primaire (M1) alors que le DTI a mis en évidence une augmentation de la diffusivité moyenne (DM) dans plusieurs faisceaux de matière blanche. De iii plus, une approche par région d’intérêt a mis en évidence une diminution de la fraction d’anisotropie (FA) dans la partie du corps calleux projetant vers l’aire motrice primaire. Le troisième article évaluait des athlètes ayant subi une commotion cérébrale dans les jours suivant la blessure à la tête (7-10 jours) ainsi que six mois post-commotion avec la SRM. Dans la phase aigüe, des altérations neuropsychologiques combinées à un nombre significativement plus élevé de symptômes post-commotionnels et dépressifs ont été trouvés chez les athlètes féminines commotionnées, qui se résorbaient en phase chronique. En revanche, aucune différence sur le plan neurométabolique n’a été mise en évidence entre les deux groupes dans la phase aigüe. Dans la phase chronique, les athlètes commotionnées démontraient des altérations neurométaboliques au sein du cortex préfrontal dorsolatéral (CPDL) et M1, marquées par une augmentation du taux de glutamate/glutamine (Glx). De plus, une diminution du taux de NAA entre les deux temps de mesure était présente chez les athlètes contrôles. Finalement, le quatrième article documentait les atteintes microstructurales au sein de la voie corticospinale et du corps calleux six mois suivant une commotion cérébrale. Les analyses n’ont démontré aucune différence au sein de la voie corticospinale alors que des différences ont été relevées par segmentation du corps calleux selon les projections des fibres calleuses. En effet, les athlètes commotionnées présentaient une diminution de la DM et de la diffusivité radiale (DR) au sein de la région projetant vers le cortex préfrontal, un volume moindre des fibres de matière blanche dans la région projetant vers l’aire prémotrice et l’aire motrice supplémentaire, ainsi qu’une diminution de la diffusivité axiale (DA) dans la région projetant vers l’aire pariétale et temporale. En somme, les études incluses dans le présent ouvrage ont permis d’approfondir les connaissances sur les effets métaboliques et microstructuraux des commotions cérébrales et démontrent des effets délétères persistants chez des athlètes féminines. Ces données vont de pair avec la littérature scientifique qui suggère que les commotions cérébrales n’entraînent pas seulement des symptômes temporaires.

An investigation of the possible health-promoting modes of action of regular- and super- doses of phytase in the broiler chicken

The overall objective of this thesis was to study the effects of regular and high (super-) doses of phytase in the gut of broilers, with the aim of documenting the mechanism of their action leading to improvements in animal health. Phytase is often supplemented to commercial broiler diets to facilitate the hydrolysis of plant phytate and release of phosphorus for utilisation. Although not the original intention of its addition, phytase supplementation leads to improvements in growth performance parameters and enhanced nutrient utilisation. Further benefits have also been observed following the addition of super-doses of phytase which are not explained by an increase in phosphorus release, and thus have been termed ‘extra-phosphoric effects’. Using diets formulated to be adequate or marginally deficient in available phosphorus (aP; forming the negative control, NC), phytase was supplemented at 1,500 and 3,000 FTU/kg phytase in the first study (both super-doses) and the partitioning of nutrients within the body was investigated. It appeared that there were some metabolic changes between 1,500 and 3,000 FTU/kg, switching between protein and fat accretion, potentially as a consequence of nutrient availability, although these changes were not reflected by changes in growth performance parameters. However, the loss of the NC treatment without phytase on day 12 limits the comparison of the phytase within the NC treatment, but does allow for comparison of each dose at adequate or low dietary aP levels. As expected, a greater degree of phytate hydrolysis was achieved with 3,000 than with 1,500 FTU/kg phytase, but changes in carcass accretion characteristics were greater with 1,500 than 3,000 FTU/kg. Using these findings and the observation that there were no further changes in the parameters measured by increasing phytase from 1,500 to 3,000 FTU/kg (aside from phytate hydrolysis), 1,500 FTU/kg phytase was selected as the super-dose to be used in subsequent studies. The next study considered the influence of regular (500 FTU/kg) and super doses (1,500 FTU/kg) of phytase from within the gut. Overall, it was observed that changes were occurring to the gut environment, which ultimately would influence the absorptive capacity and conditions for further phytate hydrolysis. Dietary treatment influenced gut conditions such as pH, intestinal morphology and bacterial populations which can subsequently influence nutrient utilisation and potential for growth. The subsequent study was designed to investigate the effects within the gut in more detail. The release of nutrients from phytate hydrolysis and their bioavailability within the digesta can influence conditions within intestine, facilitating enhanced absorption. One of the parameters investigated was the expression of genes involved in the transport of nutrients in the intestine. Overall, there were few significant dietary treatment influences on gene expression in the intestine, however there was a dose-dependent response of phytase on the expression of the jejunual divalent mineral transporter. This indicates a change in divalent mineral bioavailability in the intestine, with correlations with inositol phosphate esters (IPs) being identified. This is likely explained by the IPs produced by phytase hydrolysis and accumulating in the digesta, differing between regular and high doses of phytase. It became apparent that interactions between the products of phytate hydrolysis (IP3, IP4) and minerals in the digesta had the potential to influence the gut environment and subsequent nutrient bioavailability and overall phytase action. The final study was designed to increase the content of the IPs, and investigate the influence of phytase under these conditions. As the complete hydrolysis of phytate to myo-inositol has been reported to be beneficial due to its proposed insulin mimetic effects, myo-inositol was also supplemented to one of the diets to see if any further benefits would be observed when supplemented alongside super-doses of phytase. Neither increased concentrations of the higher IP esters (IP6, IP5 and IP4) nor myo-inositol (myo-) had any effect on broiler growth performance, however there were still apparent beneficial influences of phytase supplementation. The results suggest considerable and important interactions between minerals and IP esters within the digesta, which ultimately have the potential to influence gut conditions and thus nutrient utilisation and growth performance. Reduced concentrations of blood glucose in the high IP ester diet with additional phytase supplementation suggest some insulin-like effects of myo- production. Additionally, the lack of effect of myo- supplementation on blood glucose and insulin concentrations suggests a difference between the structure of phytase-produced myo- and supplemented myo-. Although there were no improvements in growth performance by increasing phytase from 500 to 1,500 FTU/kg, there were changes occurring at the level of the gut and expression of genes in the intestine, influencing nutrient utilisation and the partitioning of nutrients within the body. There are many factors to be considered when supplementing phytase, with dietary nutrient content and nutrient release and IP production during phytate hydrolysis having an influence on phytase action, nutrient absorption and conditions within the gut. Super-doses of phytase may be beneficial for maintaining optimal gut conditions, clearing IP esters from the digesta, reducing their potential to form complexes with minerals and other nutrients, ultimately influencing the efficiency of production.