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Addition of vitamin E in pigs feed: could prevent cured-meat promotion of colon carcinogenesis in rats

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Aurélie Promeyrat et al., 65th International Congress of Meat Science and Technology (ICOMST), 4-9 août 2019, Potsdam/Berlin, Allemagne, poster

Based on epidemiological studies, excessive consumption of cured meats induces a slight, but significant, increase in the risk of developing colorectal cancer [1]. Among the various hypotheses, recent studies have proposed the central role of heme iron in this positive association. Heme iron catalyzes the formation of genotoxic and cytotoxic nitroso-compound (NOCs) and lipid peroxidation end products (alkenals). Based on the important role of peroxidation and nitrosylation in the effect on cancer risk, our recent studies has made possible to propose a limitation of this effect via the enrichment of cured meat products with vitamin E during their manufacture [2]. In addition, supplementation in pig diet would also appear interesting to protect cured meat from the formation of carcinogenic substances, NOCs and alkenals [3]. In the present study we assess for the first time the effect of adding vitamin E in pig feed on preventing the promotion of colorectal carcinogenesis in rats fed a sausage-based diet from supplemented animals compare to sausage-based diet from control animals .

PDF icon Aurélie Promeyrat et al., 65th ICOMST, 4-9 août 2019, Potsdam/Berlin, Allemagne, poster, PDF icon Aurélie Promeyrat et al., 65th ICOMST, 4-9 août 2019, p. 859-860
2019

Effet d’un apport en vitamine E pour prévenir la formation de composés N-nitrosés dans des saucisses pâte fine

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Aurélie Promeyrat et Martine Carlier, bilan 2017, éditions IFIP, mai 2018, p. 76-77

D’après des études épidémiologiques, il existe un lien faible mais significatif entre la consommation excessive de charcuterie et le risque de développer un cancer colorectal. Ce constat est associé à la formation de composés N-nitrosés (réactions de nitrosation-nitrosylation), et d’aldéhydes terminaux (oxydation des lipides). Le fer héminique des produits carnés joue un rôle de catalyseur des réactions d’oxydation et de nitrosylation. Les nitrates, partiellement convertis en nitrites lors de la digestion ainsi que les nitrites, sont tous les deux issus de notre alimentation (eau, végétaux et viandes transformées) et sont impliqués dans la formation des composés N-nitrosés (NOCs). Les nitrites réagissent avec le fer héminique pour former par nitrosylation, du nitrosyl-hème. C’est une réaction recherchée dans les produits de charcuterie puisqu’elle permet l’obtention de la couleur rose stable. Le nitrite peut intervenir aussi dans les réactions de nitrosation, en réagissant avec les amines secondaires pour donner des nitrosamines. Ces réactions peuvent se produire au cours de la transformation des produits mais aussi lors de leur digestion. Les NOCs et les produits d’oxydation des lipides interviendraient dans la promotion des phases précoces de la cancérogenèse chez le rat chimio-induit qui a consommé un régime essentiellement composé de produit carné. 

Pour réduire ces effets, les antioxydants apportés par l’alimentation joueraient un rôle protecteur en limitant la formation de ces composés potentiellement toxiques. Trois formes d’apports en antioxydants sont possibles : soit au sein d’un régime alimentaire, soit en les incorporant directement dans les produits transformés au moment de la fabrication, soit indirectement au moment de la phase élevage permettant ainsi, un enrichissement en vitamines des tissus animaux utilisés en fabrication. L’effet protecteur de la vitamine E est prometteur. Incorporée directement dans les produits transformés, la vitamine E permet d’inhiber la formation de composés NOCs et l’oxydation des lipides, généralement observées dans les études de digestion in vivo. Un apport vitaminique indirect par une supplémentation en vitamine E dans
la ration des porcs réduirait aussi l’oxydation des lipides dans le salami et les nitrosamines formés lors de la digestion in vitro. C’est dans ce contexte que l’IFIP a lancé un essai alimentaire au sein de sa station expérimentale de Romillé pour évaluer l’effet d’un apport indirect en vitamine E pendant la phase élevage sur la modulation de biomarqueurs (NOCs fécaux) et des phases précoces de la cancérogenèse colorectale. Cette étude évalue, sur un modèle de saucisses pâte fine, fabriquées au sein du laboratoire de technologie IFIP à Maisons Alfort, l’effet protecteur de la vitamine E selon 4 modalités de saucisses : une fabriquée à partir de matières premières (MP = viande + gras) issues de porcs supplémentés en vitamine E (LE) et 3 autres avec des MP provenant d’animaux témoins (LT), dont 2 d’entre elles avec un apport direct de vitamine E hydrosoluble (LTH) ou liposoluble (LTL) pendant la fabrication. L’évaluation jusqu’aux phases précoces du cancer est conduite par l’INRA-Toxalim à Toulouse sur rats chimio-induits, nourris 100 jours avec des régimes expérimentaux à base de saucisses (4 régimes) par rapport, à un régime contrôle négatif sans saucisse (CON-).

PDF icon Aurélie Promeyrat et Martine Carlier, bilan 2017, éditions IFIP, mai 2018, p. 76-77, fiche n° 40
2018

L’ajout de vitamine E dans l’alimentation des porcs permet-il de prévenir le risque de développement d’un cancer colorectal chez le rat par rapport à un ajout direct dans la fabrication des produits ?

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50es Journées de la Recherche Porcine, 6 et 7 février 2018, Paris, p. 87-92, par Nathalie Naud (INRA) et al.

Fondée sur des études épidémiologiques, la consommation excessive de viandes transformées induit une augmentation faible, mais significative, du risque de développement d’un cancer colorectal. Cette étude vise à (i) évaluer l’effet d’un ajout de vitamine E dans l’aliment des porcs sur la prévention de la cancérogenèse colorectale chez les rats, nourris avec un régime à base de saucisses provenant d’animaux supplémentés (LE : 500 ppm de DL-alpha-tocophérol dans l’aliment) et (ii) comparer ces résultats avec ceux obtenus avec un régime à base de saucisses témoins (LT : 10 ppm de DL-alpha-tocophérol dans l’aliment) et avec deux autres régimes où une vitamine E, hydrosoluble ou liposoluble, est apportée lors de la fabrication des saucisses (LTH ou LTL : respectivement, 500 ppm dans la mêlée). Les mesures réalisées sur les viandes montrent un indice de rouge plus élevé (P = 0,03) en faveur de celles provenant de porcs supplémentés (LE). La supplémentation augmente d’un facteur 2,6 la teneur en vitamine E des saucisses (LE vs LT). Sur les quatre lots de saucisses, les taux de fer héminique et de peroxydation lipidique ne sont pas significativement différents. L’étude sur 50 rats chimio-induits (modèle animal de carcinogenèse colorectale), répartis en quatre groupes expérimentaux plus un groupe contrôle négatif sans saucisse, montre que les lésions précancéreuses coliques et les biomarqueurs fécaux sont plus faibles quand la vitamine E est ajoutée lors de la fabrication, avec un effet significatif sur l’activité cytotoxique (P < 0,05). Toutefois, la stratégie alimentaire en phase d’élevage n’a été réalisée qu’avec une supplémentation réelle en vitamine E de + 366 ppm contre + 500 ppm au moment de la fabrication qui pourrait expliquer ces différences.

Does the vitamin E supplementation in pig diet allow to prevent the risk of developing colorectal cancer in rats compared to a direct addition at the preparation of meat products?

Based on epidemiological studies, excessive consumption of processed meats induces a slight, but significant, increase in the risk of developing colorectal cancer. This study aimed to (i) determine effects of adding vitamin E to pig feed on preventing colorectal carcinogenesis in rats fed a sausage-based diet from supplemented animals (LE: 500 ppm of DL-alpha-tocopherol in the diet) and (ii)compare these results to those obtained with a diet composed of a control sausages (LT: 10 ppm of DL-alpha-tocopherol in thediet) and to those of two other diets for which water- or fat-soluble vitamin E was added directly at the preparation of sausages(LTH or LTL, respectively: 500 ppm in the meat stuffing). Measurements of pork showed a higher red index (P = 0.03) in favour tothose from supplemented animals (LE). Supplementation increased the vitamin E content of sausages by a factor of 2.6 (LE vs LT).Among the four batches sausages, no significant differences in levels of heme-iron and lipid peroxidation were observed. Study on50 carcinogen-induced rats (animal model of colorectal carcinogenesis), divided among four experimental groups and a negativecontrol group without sausage, showed fewer a colonic precancerous lesion numbers and faecal biomarkers when vitamin E isadded during the preparation of the meat products with a significant effect on cytotoxic activity (P < 0.05). However, nutritionalstrategy at the rearing phase was only performed with a real vitamin E supplementation from + 366 ppm against + 500 ppm at the processing time that could explained these differences.

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2018

Red wine and pomegranate extracts suppress cured meat promotion of colonic mucin-depleted foci in carcinogen-induced rats

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Nutrition and Cancer, 2017, vol. 1, 18 janvier, 11 pages, par Nadia M. Bastide et al.

Processed meat intake is carcinogenic to humans. We have shown that intake of a workshop-made cured meat with erythorbate promotes colon carcinogenesis in rats. We speculated that polyphenols could inhibit this effect by limitation of endogenous lipid peroxidation and nitrosation. Polyphenol-rich plant extracts were added to the workshop-made cured meat and given for 14 days to rats and 100 days to azoxymethane-induced rats to evaluate the inhibition of preneoplastic lesions. Colons of 100-d study were scored for precancerous lesions (mucin-depleted foci, MDF), and biochemical end points of peroxidation and nitrosation were measured in urinary and fecal samples. In comparison with cured meat-fed rats, dried red wine, pomegranate extract, α-tocopherol added at one dose to cured meat and withdrawal of erythorbate significantly decreased the number of MDF per colon (but white grape and rosemary extracts did not). This protection was associated with the full suppression of fecal excretion of nitrosyl iron, suggesting that this nitroso compound might be a promoter of carcinogenesis. At optimized concentrations, the incorporation of these plant extracts in cured meat might reduce the risk of colorectal cancer associated with processed meat consumption.

2017

Stratégies préventives de la cancérogénèse colorectale

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Fiche n° 19 : maîtrise des qualités nutritionnelles des produits

L'IFIP a participé au programme Sécuriviande coordonné par Toxalim (INRA Toulouse) dans l’optique d’identifier les solutions technologiques permettant de réduire les lésions précancéreuses des produits carnés sur le modèle rat.
Alors que l’IARC (Centre International de Recherche sur le Cancer) vient de classer les charcuteries dans le groupe 1 des produits cancérigènes, ce projet vise à démontrer que certaines solutions technologiques simples existent pour éliminer tout lien entre charcuterie et cancer.
Ce travail de haut niveau scientifique a permis d’identifier les mécanismes d’action du fer via l’oxydation et la production de NOCs (composés N-nitrosés potentiellement cancérigènes) dans les fèces. Ce projet étudie aussi comment ces NOCs interviennent dans l’altération de la muqueuse colique sur les rats chimio induits.
Complémentaire au programme Hèmecancer, Sécuriviande a permis de démontrer que le calcium d’une part, et certains antioxydants d’autre part, sont efficaces pour éliminer la production de NOCs chez l’homme et l’apparition de lésions coliques chez le rat chimio induit.
Ce programme a enfin testé l’acceptation sensorielle de solutions antioxydantes proposées auprès de groupes de consommateurs « naïfs ».

PDF icon fiche_bilan2015_019.pdf
2016

Calcium inhibits promotion by hot dog of 1,2-dimethylhydrazine-induced mucin-depleted foci in rat colon

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Epidemiology suggests that processed meat is associated with colorectal cancer risk, but few experimental studies support this association. We have shown that a model of cured meat made in a pilot workshop promotes preneoplastic lesions, mucin-depleted foci (MDF) in the colon of rats. This study had two aims: to check if real store-bought processed meats also promote MDF, and to test if calcium carbonate, which suppresses heme-induced promotion, can suppress promotion by processed meat. A 14-day study was done to test the effect of nine purchased cured meats on fecal and urinary biomarkers associated with heme-induced carcinogenesis promotion. Fecal water from rats given hot dog or fermented raw dry sausage was particularly cytotoxic. These two cured meats were thus given to rats pretreated with 1,2-dimethylhydrazine, to evaluate their effect on colorectal carcinogenesis. After a 100-days feeding period, fecal apparent total N-nitroso compounds (ATNC) were assayed and colons were scored for MDF. Hot dog diet increased fecal ATNC and the number of MDF per colon compared with the no-meat control diet (3.0 ± 1.7 vs. 1.2 ± 1.4, p < 0.05). In a third study, addition of calcium carbonate (150 µmol/g) to the hot dog diet decreased the number of MDF/colon and fecal ATNC compared with the hot dog diet without calcium carbonate (1.2 ± 1.1 vs. 2.3 ± 1.4, respectively, p < 0.05). This is the first experimental evidence that a widely consumed processed meat promotes colon carcinogenesis in rats. It also shows that dietary prevention of this detrimental effect is possible.

2013

Prévention des effets possibles des charcuteries sur le cancer colorectal

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Depuis 2005, l’IFIP est associé avec la Fict et l’INRA de Toulouse à plusieurs études ANR (Hèmecancer et Sécuriviandes) visant à explorer la mécanique de déclenchement des lésions précancéreuses colorectales sur des rats ayant consommé de fortes quantités de produits carnés.
Les connaissances acquises permettent de tester des modèles de charcuterie réduisant l’apparition de lésions colorectales sur les rats expérimentaux.

PDF icon bilan_2012web_24.pdf
2013

Calcium and a-tocopherol suppress cured-meat promotion of chemically induced colon carcinogenesis in rats and reduce associated biomarkers in human volunteers1–3

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Background: Processed meat intake has been associated with increased colorectal cancer risk. We have shown that cured meat promotes carcinogen-induced preneoplastic lesions and increases specific biomarkers in the colon of rats.
Objectives: We investigated whether cured meat modulates biomarkers of cancer risk in human volunteers and whether specific agents can suppress cured meat–induced preneoplastic lesions in rats and associated biomarkers in rats and humans.
Design: Six additives (calcium carbonate, inulin, rutin, carnosol, a-tocopherol, and trisodium pyrophosphate) were added to cured meat given to groups of rats for 14 d, and fecal biomarkers were measured. On the basis of these results, calcium and tocopherol were kept for the following additional experiments: cured meat, with or without calcium or tocopherol, was given to dimethylhydrazine-initiated rats (47% meat diet for 100 d) and to human volunteers in a crossover study (180 g/d for 4 d). Rat colons were scored for mucin-depleted foci, putative precancer lesions. Biomarkers of nitrosation, lipoperoxidation, and cytotoxicity were measured
in the urine and feces of rats and volunteers.
Results: Cured meat increased nitroso compounds and lipoperoxidation in human stools (both P , 0.05). Calcium normalized both biomarkers in rats and human feces, whereas tocopherol only decreased nitro compounds in rats and lipoperoxidation in feces of volunteers (all P , 0.05). Last, calcium and tocopherol reduced the number of mucin-depleted foci per colon in rats compared with nonsupplemented cured meat (P = 0.01).
Conclusion: Data suggest that the addition of calcium carbonate to the diet or a-tocopherol to cured meat may reduce colorectal cancer risk associated with cured-meat intake. This trial was registered at clinicaltrials. gov as NCT00994526.

2013

Meat processing and colon carcinogenesis : cooked, nitrite-treated and oxidized high-heme cured meat promotes mucin depleted foci in rats

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Processed meat intake is associated with colorectal cancer risk, but no experimental study supports the epidemiologic evidence. To study the effect of meat processing on carcinogenesis promotion, we first did a 14-day study with 16 models of cured meat. Studied factors, in a 2 × 2 × 2 × 2 design, were muscle color (a proxy for heme level), processing temperature, added nitrite, and packaging. Fischer 344 rats were fed these 16 diets, and we evaluated fecal and urinary fat oxidation and cytotoxicity, three biomarkers of heme-induced carcinogenesis promotion.
2010