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TOXIQUES ET ANTINUTRIMENTS DES ALIMENTS Cours de toxicologie approfondie ISAB-Agrosanté J.-P. BONHOURE.

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1 TOXIQUES ET ANTINUTRIMENTS DES ALIMENTS Cours de toxicologie approfondie ISAB-Agrosanté J.-P. BONHOURE

2 1 - INTRODUCTION 4 Les substances nocives des aliments peuvent être classées en deux groupes : –1 : Les antinutriments dont l effet toxique est de rendre moins disponibles les nutriments, ou d entraîner des pertes supplémentaires. Il en résulte un déséquilibre de la couverture des besoins, qui, non compensé, conduit à un état de carence pathologique. –Exemples : substances goîtrogènes, inhibiteurs d enzymes digestives –2 : Les toxiques, dont l effet néfaste n est pas compensable par un apport supplémentaire de nutriments.

3 2 - SUBSTANCES ANTINUTRITIVES 4 - Découverte due à la discordance entre les valeurs nutritives théoriques et celles mesurées sur l Homme ou les animaux. 4 - Effets souvent inaperçus dans le cas d une alimentation pléthorique 4 - Dans le cas contraire, la carence peut être compensée par apport de nutriments déficitaires. 4 - Limites, toutefois, dans les cas de carence extrême : le délabrement de l organisme n est plus simplement compensable. 4 - Trois types d actions : –Sur l utilisation digestive ou métabolique des protéines –Sur l assimilation d éléments minéraux –Sur les vitamines (inactivation, ou augmentation du besoin) 4 - Souvent, les actions sont multiples (exemple des tannins)

4 2.1. Inhibiteurs enzymatiques 4 - Extrêmement répandus, interfèrent sur les protéases et les carbohydrases. 4 - Jouent chez les végétaux : –Soit un rôle protecteur en inhibant les systèmes enzymatiques des prédateurs –Soit un rôle régulateur intervenant dans les processus de stockage 4 - Historiquement, la première substance découverte fut un polypeptide extrait du pancréas du veau, inhibant la trypsine et protégeant le pancréas contre l activité protéolytique de ses propres enzymes. 4 - Beaucoup d antiprotéases dans les aliments d origine animale, mais l apport principal en alimentation humaine vient des graines de légumineuses et des céréales.

5 2.1. Inhibiteurs enzymatiques 4 - Nature chimique = tannins (polyphénols), très thermostables ; ou nature protéique, plus instables, en général, à la chaleur. 4 - Tannins : localisés au niveau des téguments des végétaux, activité liée à leur aptitude à former avec les protéines des complexes stables. Absence de spécificité évidente. 4 - Inhibiteurs de nature protéique : Très spécifiques, surtout localisés dans les organes reproducteurs, de manière non uniforme : –Dans l œuf : à la périphérie du blanc –Dans les graines : à la surface de l embryon –Rôle réel de défense des réserves nutritives de l embryon contre les attaques extérieures.

6 Anticarbohydrases 4 - Très fréquentes dans les produits végétaux 4 - Souvent anti-cellulases et anti-pectinases (sans effet en alimentation humaine) 4 - Plus importants : anti-amylases et anti-invertases qui peuvent poser des problèmes nutritionnels 4 - Bien que de nature protéique, ces inhibiteurs sont souvent assez stables à la chaleur : activité encore importante au cœur de préparations cuites. 4 - Pomme de terre, maïs : inhibiteurs des invertases qui jouent un rôle régulateur dans le stockage des polysaccharides par la plante 4 - Blé, légumineuses : inhibiteurs des amylases très actifs sur les enzymes digestives

7 Anticarbohydrases 4 - Substances préconisées dans le traitement du diabète ou de l obésité : fabrication de comprimés tels qu un seul pourrait inhiber la digestion de 100 g d amidon….MAIS : –pH optimal beaucoup plus bas que celui de l intestin –Destruction au moins partielle par les enzymes gastriques –Régulation compensatrice de la synthèse de l amylase pancréatique… 4 Pas d effets réels scientifiquement constatables…. 4 Pas de réel avenir pour ces « bloqueurs d amidon » (sauf, peut- être, chez la clientèle habituée du « Télé-achat » !

8 Antitrypsines d origine animale 4 1°) Blanc d œuf –Facteur antitryptique = ovomucoïde, qui est une glycoprotéine de PM voisin de Représente 0,5 % de l œuf entier (1,5 % du blanc). –2 moles d ovomucoïde inhibent une mole de chymotrypsine, d où réduction importante de la digestion des protéines –Réduction importante d activité par la chaleur : 96 % de CUD pour un régime à 40 % d albumine bouillie, contre 50 % seulement si l albumine n est pas bouillie. 4 2°) Colostrum –Rôle : empêcher la destruction par les protéases digestives des anticorps du colostrum. –Richesse variable selon les provenances : 1 ml de colostrum inhibe 2000 µg de trypsine (truie), 600 µg (vache), 35 µg (femme)

9 Antitrypsines d origine animale 4 3°) Lait –Facteur antitrypsique très actif à 37°C, pH optimum de 8,5 –Facteur inhibé par la chaleur, mais la température joue le rôle majeur (par rapport au temps) –Inhibition effective à partir de 80°C –30 minutes à 70°C = pas d effet –3 secondes à 85°C = réduction de moitié de l effet –Tolérance au lait logiquement bien meilleure quand celui-ci a été bouilli –A l origine (possible) de l intolérance au lait de ferme.

10 Antitrypsines d origine végétale 4 - Légumineuses 2 à 3 fois plus riches que les céréales en protéines 4 - Disponibilité de ces protéines malheureusement assez faible 4 - Exemple du soja : digestibilité et efficacité nutritive très augmentées par autoclavage : -globuline de PM inhibe non seulement la trypsine, mais aussi l activation du chymotrypsinogène. 4 - Inhibiteurs de même nature dans les haricots, les cacahuètes, les petits pois, les lentilles, mais à l activité très variable. 4 - Dans tous les cas, augmentation de la perte fécale d azote, également sous l influence de la stimulation de la sécrétion pancréatique. 4 - Hypertrophie pancréatique à incidence variable selon les espèces : l Homme semble peu concerné

11 Antitrypsines d origine végétale 4 - Effets des légumineuses crues sur la croissance surtout visibles chez le jeune animal, ou lors de l administration de rations à faibles teneurs en protéines. 4 - Inhibiteurs à faible effet antitrypsique pouvant avoir des effets très importants sur la croissance Hypothèse de la coexistence de deux facteurs, isolés simultanément, aux activités différentes : –Une fraction contenant l inhibiteur proprement dit –Une fraction peu inhibante, mais très active sur la croissance : en fait hémagglutinines, connues par ailleurs de longue date.

12 2.2. Substances interférant avec l assimilation de minéraux indispensables 4 - Rôle important sur le plan nutritionnel 4 - Carences en minéraux aux conséquences souvent dramatiques 4 - Effets antithyroïdiens les plus connus : perturbation des mécanismes d absorption d iode, conduisant à un dysfontionnement de la thyroïde 4 - Effets plus généraux sur les cations métalliques divalents : Ca 2+, mais aussi Fe 2+, avec des conséquences variées 4 - Quelques substances aux effets multiples dans le domaine : acide oxalique, acide phytique...

13 Antithyroïdiens 4 - Goitre = affection très répandue sur la planète (800 M de personnes atteintes, à des degrés divers) 4 - Fréquences dépassant toutes les prévisions basées sur les carences d iode : recherche effectuée sur d autres facteurs, et corrélation vite trouvée avec la consommation de crucifères. 4 - Premier aliment visé : le Chou 4 - Chez l Homme, 500 g de chou quotidien pendant deux semaines abaissent significativement l absorption d iode radioactive. 4 - D autres végétaux peuvent avoir des effets semblables : rutabaga, manioc, soja, ail…. 4 - Mécanisme en deux étapes : –1°) Diminution de l activité thyroïdienne avec chute de l hormone circulante –2°) Activation de la sécrétion de thyréotropine hyperplasie = goitre

14 Antithyroïdiens 4 - Pour le Chou, 4 facteurs identifiés (sous forme de glucosides) : –Anthocyanes (surtout dans le chou rouge), assimilables à des polyphénols. Les polyphénols agissent en compétition avec la tyrosine en fixant l iode, et diminuent de ce fait la biosynthèse de la thyroxine. La situation peut être rétablie en augmentant l apport d iode. –Thiocyanates R-S=C=N (50 mg/kg), isothiocyanates R-N=C=S (100 mg/kg) : ions de taille très proche de l iode, inhibant le transport actif au niveau de la thyroïde et d autres tissus. Augmentation de la perte par excrétion, compensable par augmentation de l apport. –Thiooxazolidines (10 mg/kg) : interférent peu avec l absorption d iode, et ne peuvent être contrées dans leurs effets que par l administration d hormones thyroïdiennes –THIOOXAZOLIDINE :

15 Antithyroïdiens 4 - Thiocyanates, isothiocyanates et thiooxazolidines sont libérés des thioglucosides par l action d une thioglucosidase, la myrosinase 4 - La myrosinase est inhibée par chauffage (15 mn à 90°C), mais cela n est pas suffisant : les enzymes du tube digestif prennent le relais et libèrent, in fine, les principes actifs. 4 - Le Chou n est pas, loin s en faut, la seule source d antithyroïdiens. 4 - Cinq familles de composés peuvent jouer ce rôle : –Thio-oxazolidones –Isothiocyanates –Thiocyanates –Glucosides cyanogénétiques –Polyphénols

16 Antithyroïdiens Thiooxazolidones –Progoitrine présente dans le rutabaga. L aglycone est la goitrine (5-vinyl 2-thiooxazolidone) –Mécanisme proche de la thiourée, utilisé dans le traitement de l hyperthyroïdisme chez l Homme –Graines de crucifères généralement riches en précurseurs de thiooxazolidones, qui se retrouvent dans les tourteaux et posent un réel problème en alimentation animale. –Détoxification partielle possible par extraction à l eau

17 Antithyroïdiens Isothiocyanates –Produits toxiques majeurs de l hydrolyse des thioglucosides, de formule générale R-N=C=S. –Allylisothiocyanate de la moutarde goitrigène chez le Rat –Cheiroline (3-méthylsulfonylpropyl isothiocyanate), présente dans les crucifères australiennes, à l origine de goitres endémiques chez les animaux au pâturage. –Formation de dérivés thiocarbamyl avec les groupes amino des acides aminés : mécanisme proche des thiourées.

18 Antithyroïdiens Thiocyanates –Proviennent aussi de l hydrolyse de certains thioglucosides –Eventuellement synthétisés in vivo (les thiocyanates sont des composés normalement présents dans les fluides de l organisme), à partir de donneurs de soufre, de cyanures ou de nitrites. –Goitrigènes prouvés (20 à 30 % de contribution aux activités antithyroïdiennes) –Utilisation médicale comme antihypertenseur ayant entraîné l apparition de goitres chez de nombreux patients.

19 Antithyroïdiens Glucosides cyanogénétiques –Présents dans les fruits de nombreuses espèces de plantes : Noyaux (amande) des fruits du genre Prunus Pépins Amandes (amygdaline) Baies de laurier-cerise…. Certains aliments essentiels : tapioca et manioc –Dans le manioc, le glucoside est la linamarine, dont l aglycone est l -hydroxybutyronitrile. –L aglycone est libérée des l absorption par une -glucosidase –Une oxynitrilase libère enfin l acétone et l acide cyanhydrique HCN

20 Antithyroïdiens Glucosides cyanogénétiques –1 kg de manioc frais peut libérer 400 mg d acide cyanhydrique –Traitements traditionnels abaissent la dose à 50 mg/kg –Malgré cela, cas de goitres très nombreux –Les cyanures ne sont pas directement en cause, mais plutôt leur métabolisation en thiocyanates. –De plus effet toxique direct des cyanures : action anoxyante débouchant sur des troubles neurologiques –Intoxications aiguës rares avec ces composés, quelques cas avec le laurier-cerise (mais cette fois, par l acide cyanhydrique dégagé)

21 Antithyroïdiens Polyphénols –Entrent en compétition avec la tyrosine, car donnent des produits de substitution avec l iode. –Parmi les goitrigènes connus, on trouve dans les fruits : Des glucosides : rutine; quercétine, hespéridine Des pigments : anthocyanes, flavones –Arachidoside des arachides (pigment rouge du tégument) : responsable de nombreux goitres en Inde. –Aspect antithyroïdien n est qu une des multiples facettes antinutritionnelles des polyphénols.

22 Acide oxalique 4 - Acide oxalique HOOC - COOH présent dans de nombreuses plantes, libre ou sous forme de sels de Na, K ou Ca. 4 - Oxalate de Ca à peu près insoluble dans l eau : effets toxiques dus à l interférence avec l assimilation du calcium et la formation de calculs rénaux. 4 - Seuil toxique très bas : DL 50 = environ 5 g chez l adulte 4 - Consommation un peu élevée de rhubarbe = 1/10 de la dose léthale 4 - Problème nutritionnel majeur = disponibilité du calcium de la ration 4 - 2,25 g d acide oxalique précipitent 1 g de calcium 4 - Chiffre important : ratio (g d acide oxalique/kg d aliment : g de calcium/kg d aliment)

23 Acide oxalique 4 - Rapports très élevés pour certains aliments : –Rhubarbe : 1/0,04 –Epinards : 1/0,1 –Pommes de terre : 0,15/0,03 –Cacao : 0,8/0,12 –Thé : 1,3/0,5 4 - Si rapport > 2,25, l aliment n apporte pas de calcium, mais en plus, il peut être considéré comme décalcifiant. 4 - effet antinutritif surtout gênant en période de croissance ou d allaitement

24 Acide phytique 4 - Ester hexaphosphorique du cyclohexanol (acide inositol hexaphosphorique) 4 - Sels de métaux alcalins solubles dans l eau, sels de métaux divalents insolubles : 1 g d acide phytique complexe irréversiblement 1 g de calcium. 4 - Présent, à raison de 2 à 5 g/kg dans les céréales, les légumineuses et les oléagineuses, surtout dans le péricarpe. 4 - Par action acide à chaud, ou action d une enzyme, la phytase, il y a hydrolyse libérant l inositol et l acide phosphorique 4 - Phytase naturellement présente dans les aliments riches en acide phytique 4 - Optimum d activité phytasique à pH 5,5 et 60°C

25 Acide phytique 4 - Acide phytique = mauvaise source de phosphates, non libérés ou sous forme insoluble 4 - Pain blanc : CUD du phosphore = 69 %, contre 51 % pour le pain complet (plus riche en acide phytique) 4 - Augmentation de la perte fécale en Ca, accélère la décalcification de l organisme, même en présence d un apport normal en Ca et en vitamine D g de pain complet = perte équivalent à 200 ml lait 4 - Atteinte sur l utilisation digestive d autres oligo-éléments précieux (divalents) : Cu, Zn, Mg, Fe...

26 2.3. Substances antivitaminiques Antithiamines –Deux facteurs bien distincts dans les aliments : Un protéique et thermolabile, présent dans les viscères et la chair d animaux aquatiques, la thiaminase I Les autres étant des substances à petit PM, thermostables, dont la thiaminase II (extraite de la fougère, et proche de l hémine), mais aussi des dérivés phénoliques dont l acide caféique –Les facteurs antithiamine hydrolysent la molécule –Thiaminase I mise en évidence dans les cas de paralysie, troubles neurologiques affectant les renards alimentés avec du poisson cru –Depuis, découverte dans de nombreuses bactéries du tube digestif, mais aussi dans des poissons, crustacés, mollusques...

27 2.3. Substances antivitaminiques 4 - Thiaminase II concerne surtout les herbivores alimentés avec de la fougère 4 - Pour les composés phénoliques, la présence de substituants en ortho ou en para est essentielle : rôle éminent de l acide caféique (acide 3,4 dihydroxycinnamique), très abondant dans de nombreux produits 4 - Consommation de café diminue l excrétion basale de thiamine : signe de la destruction de la vitamine B 1 présente dans l organisme

28 2.3. Substances antivitaminiques Acide ascorbique oxydase –Enzyme de PM 15000, à 6 atomes de Cu, catalyse l oxydation de l acide ascorbique en acide déhydroascorbique, puis en acide dicétogulonique –Présente dans la pulpe des cucurbitacées, dans le chou, les carottes, les pommes, les tomates, les petits pois (assez peu riches en vitamine C). Optimum entre 15 et 30°C pour pH entre 5,6 et 5,9. –Inhibition rapide par la température : 1 minute à 100°C ou 3 minutes à 85°C = blanchiment, qui de plus, stabilise la couleur en détruisant la PPO (Polyphénoloxydase) –Le blanchiment inhibe totalement l enzyme, mais ne détruit pratiquement pas l acide ascorbique

29 2.3. Substances antivitaminiques Antibiotine –Découverte d un facteur toxique dans le blanc d œuf, provoquant des dermatoses chez le Rat, à l origine de la mise en évidence de la vitamine H (biotine) –Facteur toxique = avidine, PM = Elle complexe solidement deux molécules de biotine et les rend indisponibles –Inhibition par ébullition prolongée (plusieurs minutes) –Consommation exagérée d œufs crus pouvant conduire à des déficiences, mais on a peu de constatations de tels cas.

30 2.3. Substances antivitaminiques Niacinogène –Précurseur de l acide nicotinique (vitamine PP), présent dans le maïs. Ne libère la vitamine active que par hydrolyse alcaline. –Développement de la pellagre en Europe étroitement lié à l introduction du maïs : problème ardu pour trouver la liaison, d autant plus que les Indiens gros consommateurs ne souffraient pas du tout du mal, et que les dosages de vitamine PP montraient des taux très élevés dans le maïs. –Pratique indienne des « tortillas » traditionnelles : le maïs est traité par la bouillie de chaux pendant 30 minutes à 80°C, puis laissé une nuit à température ordinaire. –Dans ces conditions, le niacinogène est complètement libéré (mais d autres principes nutritifs sont très altérés…)

31 2.4. Substances à effets multiples Tannins –Tannins = polyphénols, souvent sous forme de glucosides –Très grande abondance dans la plupart des végétaux : mécanisme de défense non spécifique de la plante –Propriété principale : facilité à se combiner aux protéines = propriété mise à profit dans le tannage des peaux : la protéine devient indisponible pour le prédateur…ou le consommateur –Responsables de la saveur astringente des végétaux –Usages également en brasserie, ou comme additifs anti-oxydants (gallates) –DJA = 500 mg/jour, facilement dépassée (0,2 à 1 g/100 g dans les fruits frais ; 0,5 à 2 g/100 g dans les légumes)

32 2.4. Substances à effets multiples Tannins –Effet d astringence responsable d une moindre consommation des aliments à forte teneur en tannins –Effets antinutritifs : augmentation de la perte fécale d azote –Trois sources possibles : Présence dans l aliment de complexes tannins-protéines résistants à l attaque des enzymes digestives Inhibition non spécifique des enzymes par les tannins libres Action des tannins sur la muqueuse digestive avec augmentation des sécrétions –Difficile de faire le partage entre ces trois modes potentiels : il semble toutefois que la plus grosse part des pertes soit d origine endogène

33 2.4. Substances à effets multiples Tannins –Autre effet important : aptitude des polyphénols à complexer les ions métalliques di- et trivalents : indisponibilité du fer, notamment (exemple du thé) –Effet éventuellement positif en cas de contamination par les métaux lourds –Diminuent également les disponibilités des vitamines B 1 et B 12 –Réserves hépatiques de vitamine A également touchées par l absorption de tannins (mais va de pair avec le rôle de protecteur hépatique souvent constaté avec les tannins)

34 2.4. Substances à effets multiples Les fibres –Fibres = constituants hydrocarbonés de structure polymérique, non dégradés par les enzymes digestives, et dénués de capacité nutritive. –On distingue : Celluloses = homopolysaccharides formés de glucoses liés en 1-4 Hémicelluloses = hétéropolysaccharides constitués de xylanes, galactanes, mannanes… Pectines = polysaccharides à base d acide galacturonique et de rhamnose Lignines = polymères du phénylpropane –Taux de fibres dans une ration dépend de la nature et de l importance des aliments d origine végétale

35 2.4. Substances à effets multiples Les fibres –Dans nos pays développés : 4 à 12 g/jour –Rôle nutritionnel : ballast augmentant le volume de la fraction non digestible ; pouvoir hygroscopique important qui facilite la mobilité et le transit digestif –Indéniablement, effet positif par limitation de la transformation par les bactéries digestives d acides biliaires en dérivés cancérigènes : diminution du risque de cancer du côlon. Rôle indirect également sur le taux de cholestérol. –Effets indésirables cependant bien réels : diminution de la disponibilité digestive de minéraux augmentation de la perte endogène en protéines et lipides

36 2.4. Substances à effets multiples Les fibres –Effet important sur la disponibilité du calcium, sous l action des celluloses, mais surtout des hémicelluloses (et des pectines ?). –Fe, Cu et Zn sont également touchés par ce phénomènes de chélation des ions. –Action trophique sur l épithélium digestive par augmentation du volume des fractions non digestibles : perte endogène de protines plus importante : Exemple : CUD N de la farine blanche supérieur de 10 % à celui de la farine entière

37 2.5. Substances augmentant les pertes cataboliques 4 - Détoxication métabolique utilise certaines molécules nutritives importantes pour l étape de conjugaison 4 - Parmi ces molécules, on trouve : –Le glucose acide glucuronique –Glycine, cystéine, glutamine, méthionine –Ions sulfates –Vitamine A 4 - Pertes à prendre en compte lors d intoxications chroniques, comme l alcoolisme ou le tabagisme, ou encore la prise régulière de certaines substances médicamenteuses

38 3. TOXIQUES DES ALIMENTS Alcaloïdes –Au total 6000 substances, qui ont en commun : de comporter un hétérocycle azoté d être douées d activités biologiques importantes dues à leur mimétisme hormonal et à leur intervention dans des grandes réactions du métabolisme cellulaire –Très répandus dans le règne végétal : 25 % des plantes en contiennent Leur concentration peut y être très élevée (jusqu à 10 % dans certaines fleurs) –Leur caractère basique (à l origine de leur nom) est, en fait, très variable d une molécule à l autre

39 3.1. Alcaloïdes 4 - Peu d alcaloïdes ont de réelles implications nutritionnelles : leur saveur très amère est un très puissant dissuasif 4 - Ingestions accidentelles fréquentes : ciguë (conine) à la place du persil, par exemple action nicotinique sur le SNC et mort par paralysie des muscles respiratoires. 4 - Utilisations volontaires, parfois : cocaïne dans les feuilles de coca, qui insensibilise la muqueuse digestive et abolit la sensation de faim 4 - Le rôle des pseudoalcaloïdes paraît plus important

40 3.2. Pseudoalcaloïdes Solanine –Glucoalcaloïde de structure triterpénoïde –Présent dans les pommes de terre, rôle protecteur pour les tubercules –Normalement, concentrations < 50 mg/kg, mais les infections parasitaires ou l exposition du tubercule à la lumière peuvent multiplier cette concentration par 5 –Solanine = inhibiteur des cholinestérases, mais aussi éventuel tératogène (agent causal de la Spina bifida chez l Homme ?) –Espèce humaine globalement peu sensible, au contraire du Chien

41 3.2. Pseudoalcaloïdes Xanthines –Caféine, théobromine, théophylline –Alcaloïdes présents dans le caféier, le cacaoyer, le théier, le maté, la noix de kola –Stimulants du SNC –Action sur les zones cérébrales contrôlant l activité psychique –Facilitent le travail intellectuel, diminuent la fatigue par action sur les zones motrices –Néanmoins, les réactions cérébrales obtenues sont moins satisfaisantes si les xanthines sont absorbées à forte dose –Caféine = xanthine la plus consommée ( t/an !!!)

42 3.2. Pseudoalcaloïdes Xanthines –DL 50 chez l homme voisine de 10 g –Une tasse de café = environ 250 mg : provoque chez le buveur non habitué une augmentation du taux de rénine plasmatique de 57 %, de noradrénaline de 75 %, d adrénaline de 20 % –Pas de réels résultats quant aux répercussions sur les maladies cardio-vasculaires –Principaux effets relatés : palpitations cardiaques, tremblement (effet symphaticomimétique) –L habitude fait reculer ces symptômes : phénomène d accoutumance commun à tous les alcaloïdes

43 3.3. Glycyrrhizine 4 - Extraits de réglisse (Glycyrrhiza Glabra) contiennent entre 2,2 et 9,3 % d acide glycyrrhétique (structure triterpénoïde), aglycone de la glycyrrhizine. 4 - Propriétés pharmaceutiques bien connues, mais nombreuses utilisations comme aromatisant et sucrant (pouvoir sucrant 50 fois supérieur à celui du saccharose) 4 - Dans les boissons désaltérantes, la concentration atteint 200 à 700 mg/L 4 - DL 50 > 5 g/kg (donc très élevée) 4 - A forte dose, effets hypertensifs et rétention d eau et de sodium chez le Rat, éventuellement lésions rénales et vasculaires

44 3.3. Glycyrrhizine 4 - Chez l Homme : –Cas d hypertension avec hypokaliémie chez de gros consommateurs d extrait de réglisse (50 à 100 g/jour), ou de boissons à plus de 0,5 g/l de glycyrrhizine –Parfois, signes de myopathie –Estimation : 1,2 % des malades hospitalisés avec HTA le doivent à une consommation élevée de produits à la réglisse –A > 1 g pendant 10 jours, entraîne un pseudo-aldostéronisme évoquant le syndrome de Conn –A > 5 g, troubles musculaires (quadriplégie, convulsions), oedèmes, troubles cardiaques, myoglobinurie… –Tolérance encore moindre chez les déficients hépatiques : risque pour les alcooliques sevrés, ou les diabétiques (polydypsie)

45 4 - CANCEROGENES DES ALIMENTS 4 - Beaucoup de confusion et de flou sur leur impact réel 4 - Nombreuses controverses sur l implication de tel ou tel aliment 4 - Plus de sûreté quant à la prévention 4 - Rôle bénéfique plutôt bien reconnu : –D une moindre consommation de graisses –D une augmentation de la consommation de produits végétaux –D agents protecteurs (plus controversés) : Fibres Carotène Vitamine E et polyphénols 4 - Quelques substances sont toutefois lourdement soupçonnées...

46 4.1. Les hydrazines 4 - Formule générale : R-NH-NH-R 4 - Molécules hautement réactives, puissamment réductrices 4 - Monométhylhydrazine, cancérogène puissant, produit d hydrolyse de la gyromitrine, présente à 1,5 g/kg dans Gyromitra esculenta = fausse morille 4 - Substance toutefois très volatile (évaporée par ébullition de 10 mn) 4 - Champignon de couche (Agaricus bisporus) contient 3 g/kg frais d agaritine, qui libère la 4-hydroxyméthylphénylhydrazine, mutagène 4 - Métabolisation libère un diazonium = puissant cancérogène (une dose de 400 mg/kg = 30 % de tumeurs de l estomac, chez le Rat) 4 - Toxicité aiguë non négligeable (champignons crus, ou consommés avec leur eau) : 6 h après l ingestion, douleurs abdominales, N-V-D, éventuelles complications hépatiques

47 4.2. Méthylazoxyméthanol 4 - Aglycone de la cycasine, glycoside de la noix de cycade (régions tropicales, plante « de disette ») 4 - Neurotoxicité importante, mais détoxification traditionnelle par lavage prolongé à l eau courante 4 - Chez l animal, l absorption se traduit par une fréquence très élevée de tumeurs du foie et du rein, l injection n ayant pas d effets toxiques (forte élimination rénale) 4 - En fait, c est la flore intestinale qui hydrolyse la cycasine en méthylazoxyméthanol 4 - Composé migrant facilement dans le lait, traversant le placenta : malformations fœtales et toxicité chez les nouveaux-nés

48 4.3. Photosensibilisateurs 4 - Photosensibilité = réaction cutanée consécutive à l exposition à la lumière solaire, sous l influence de substances photodynamiques (dont certaines d origine alimentaire) 4 - Molécules devenant fluorescentes par absorption d un photon, ce qui leur permet d activer d autres molécules : érythème des régions cutanées exposées à la lumière, mais aussi augmentation de la production de radicaux oxygénés potentiellement mutagènes et cancérigènes 4 - Principaux végétaux suspects : Ombellifères, par les furocoumarines (psoralènes, angélicine), mais aussi panais (40 mg/kg), le persil, le céleri, les figues, la bergamote : formation de ponts entre chaînes d ADN induisant des mutations

49 4.4. Safrol 4 - Safrol = 4-allyl 1, 2-méthylènedioxybenzène ; liquide huileux, à odeur de safran, surtout trouvé dans le sassafras, à petites doses dans la noix de muscade et la cannelle. 4 - Autrefois, agent de sapidité dans les boissons, interdit depuis la mise en évidence d effets cancérogènes 4 - Composé actif = métabolite : 1 -hydroxysafrol 4 - Forte réaction avec les constituants cellulaires nucléophiles, addition facile sur la guanine et l adénine

50 4.5 Estragol 4 - Estragol = 1-allyl 4-méthoxybenzène, isolé à partir de l estragon, mais aussi de la badiane, de l anis, du fenouil 4 - Métabolite = 1 -hydroxyestragol, hépatocancérogène 4 - Effets constatés in vivo autant par voie orale qu en injection

51 4.6. Polyphénols 4 - Quatre types de dérivés phénoliques : –Simples (C 6 ) –Acides phénoliques (C 6 - C 1 ) –Acides cinnamiques (C 6 - C 3 ) –Flavonoïdes (C 6 - C 3 - C 6 ) 4 - Apport quotidien moyen d environ 4 g 4 - Faible activité biologique, mais activités pharmacologiques parfois intéressantes 4 - Oxydation toujours facile de ces composés en quinones, électrophiles, participant au cycle de production du radical superoxyde et du peroxyde d hydrogène : –Exemple du catéchol, promoteur puissant, induction de lésions de l ADN

52 4.6. Polyphénols 4 - Paradoxalement, sont aussi des inhibiteurs de la cancérogénèse expérimentale 4 - Flavonoïdes = dérivés du flavonol 4 - Certains sont mutagènes, comme la quercétine, la myricétine et le kaempférol : condition nécessaire est d avoir un -OH en 3 et une double liaison en 2,3

53 4.6. Polyphénols 4 - Caractère cancérogène de la quercétine établi chez le Rat 4 - Rôle probable du métabolite quinonique, mais la forte incidence de tumeurs de l estomac laisse supposer que la flore digestive y soit pour quelque chose 4 - Pas de relation établie entre consommation de flavonoïdes et taux de cancers…

54 5. Substances à activité oestrogénique 4 - Deux effets quantifiables : augmentation du poids de l utérus et kératinisation de l épithélium vaginal espèces végétales possèdent cette activité ; soit consommées directement, soit consommées par des animaux, et dont les principes actifs sont récupérés dans le lait et les graisses 4 - Incidence aussi des oestrogènes d usage vétérinaire 4 - Trois groupes chimiques : –Isoflavones –Coumarines –Lactones de l acide résorcylique 4 - Substances de structure similaire avec la molécule d estradiol, entrent en compétition avec les récepteurs cytoplasmiques du 17 - estradiol dans l utérus

55 5. Substances à activité oestrogénique 4 - Zéaralénone (groupe de l acide résorcylique), présente dans les céréales. Produite, en fait, par des moisissures du genre Fusarium, souvent assimilée aux mycotoxines. 4 - Coumestrol (groupe des coumarines), normalement présent dans certaines espèces végétales, concentrations très augmentées par les attaques de moisissures ; activité relative de 0,035 % par rapport au DES (diéthylstilbestrol), molécule végétale la plus active 4 - Dans la luzerne, le coumestrol est parfois suffisamment concentré pour provoquer la stérilité des vaches 4 - Génestine, daïdzéine, protenséine et formononétine (groupe des isoflavones), présentes dans le soja, relativement peu actives

56 5. Substances à activité oestrogénique 4 - Présence en fait assez ubiquitaire de ces dérivés, à l incidence toutefois faible (faibles concentrations, faibles activités) 4 - Effets toutefois plus importants après la ménopause : 100 g d huile de maïs ou d olive pendant 10 jours provoquent la kératinisation de l épithélium vaginal 4 - Consommation de bulbes de tulipes pendant la dernière guerre en Hollande ayant entraîné des troubles de la reproduction chez la Femme

57 6 - Toxiques divers Glucosides de la fève : favisme –Concerne les individus atteints d une déficience congénitale en glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6-DPH) : l ingestion de fèves déclenche une crise hémolytique, le favisme –Favisme connu déjà chez les Grecs –Agent causal : 2 pyrimidines - l isouramyl et la divicine, présentes dans les fèves sous forme de glucosides : convicine et vicine (2 % dans les fèves sèches) –Métabolisation entraîne une forte production d H 2 O 2, normalement détruite par le système de la glutathion péroxydase (nécessite G6-DPH) –Globules rouges carencés en glutathion s hémolysent facilement

58 6 - Toxiques divers Acides aminés toxiques : lathyrisme –Maladie se manifestant à la suite de l ingestion de graines de légumineuses du genre Lathyrus –Douleurs musculaires, paralysie des membres inférieurs –Phénomène rare, surtout rencontré en Inde pendant les périodes de disette –Responsable = acide 3-N-oxalyl 1,2,3-diaminopropionique –Théoriquement, les sujets adultes n y sont pas sensibles (barrière hémato-encéphalique), sauf en période de jeûne ou de malnutrition

59 6 - Toxiques divers Hémagglutinines ou lectines –Modèle = ricine (du ricin), capable d agglutiner les érythrocytes –En fait, de nombreux aliments en contiennent : phasine des Haricots soyine du Soja –Grande affinité vis-à-vis de résidus glucidiques bien spécifiques présents à la surface des globules rouges –Grande spécificité selon la source végétale, d où le nom de lectines (latin legere = choisir) –Cellules de l entérocyte, qui portent les mêmes résidus, également touchées

60 6 - Toxiques divers Hémagglutinines (lectines) –Rats nourris avec des régimes à base haricots = lésions de la paroi intestinale, entraînant une prolifération de la flore, ainsi qu une inhibition de certains mécanismes digestifs –Effets radicaux sur la croissance : diminution de l utilisation de l azote, avitaminose B 12, sous-utilisation des calories –Effets surtout redoutés en alimentation animale –Peu d incidence relevée chez l Homme, malgré une teneur en lectines de certains haricots atteignant 10 % des protéines

61 7 - TOXINES Toxines des champignons –Deux types de manifestation : Soit immédiatement après ingestion - spectaculaire, mais peu grave Soit après une dizaine d heures –Symptômes rapides : gastroentérites, diarrhées passagères Amanite tue-mouches, Omphallatus : muscarine et analogues, qui stimulent le parasympathique Psylocybus mexicana : psylocibine, hallucinogène Coprinus atramentarius : coprine, métabolisée en cyclopropanone, qui inhibe l acétaldéhyde déshydrogénase : interférence avec le métabolisme de l alcool, forte réponse cardio-vasculaire

62 7 - TOXINES Toxines des champignons –Symptômes « lents » : les plus graves –Trois espèces impliquées : Amanites phalloïdes Gyromitres (déjà traité) Cortinaires –Amanites phalloïdes : trois types de toxines : Phalline : glycoprotéine de PM = , détruite à 60°C, dégradée par les enzymes digestives, hémolytique, mais peu impliquée dans l intoxication

63 7 - TOXINES Toxines des champignons Phallotoxines : 6 heptapeptides cycliques, dotés d une grande affinité pour les protéines membranaires, apparemment peu actifs Amatoxines : 7 octapeptides cycliques, responsables des signes cliniques : –12 heures après leur ingestion : N-V-D, de type cholérique –Si on enraye la déshydratation, 3 à 5 jours de rémission –Puis apparition de l hépatite toxique, souvent mortelle, génératrice de dégâts majeurs (nécessité fréquente de greffe du foie) –Les amatoxines se fixent et inhibent l ARN-polymérase B, ce qui bloque l ARN messager et arrête la synthèse protéique des cellules, d où nécrose des cellules épithéliales du tube digestif et des hépatocytes : pronostic très sombre

64 7 - TOXINES Toxines des champignons –Cortinaires : Néphrite toxique apparaissant après 3 à 17 jours de latence (C. orellanus, C. gentilis) –Toxine = oréllanine (de Cortinarius orellanus), activité assez proche de celle des sels de bipyridylium (herbicides) –Intoxication alimentaire souvent ignorée à cause du délai important de survenue –DL 50 chez l Homme entre 40 et 300 g (50 g pour l amanite phalloïde)

65 7 - TOXINES Toxines des animaux –Majoritairement d origine bactérienne –On a longtemps cru que ces toxicités étaient propres aux espèces (poissons toxiphores) –Ichtyosarcotoxisme provoqué par : tétrodoxine (chair des « poissons-globes ») ciguatoxine (provenant des dinoflagellés) –Intoxication par la ciguatoxine très répandue dans les mers chaudes : troubles digestifs et neurologiques, mortels dans 2 % des cas –Intoxication par les tétrodoxines très grave, souvent mortelle. 60 % des intoxications alimentaires des zones de consommation du tétrodon

66 7 - TOXINES Toxines des animaux –Toxine concentrée dans le foie et les ovaires, identifiée dans 23 espèces de l ordre des Tétrodons, présente en fait chez de nombreuses autres espèces de poissons et amphibiens –Tétrodoxine = très stable en milieu neutre, poison extrêmement actif : DL 50 = 10 µg/kg chez la Souris –Chez l Homme, symptômes 1/2 heure après ingestion de quelques grammes de laitance ou de foie (soit 1 mg de tétrodoxine) : paralysie musculaire, incoordination, arrêt respiratoire.

67 7 - TOXINES Toxines des animaux –Cothurnisme : provoqué par la consommation de cailles, entraîne une myoglobinurie, analogies fortes avec le favisme. –Même public sensible de déficients en G6-DPH –Forte présomption d une « toxicité-relais » résultant de l accumulation dans la chair de l animal des toxiques présents dans les végétaux (feuilles et graines)

68 4°) TOXICITE DES ADDITIFS ALIMENTAIRES Introduction –Additifs = substances non normalement consommées en tant qu aliment, ajoutées dans un but technologique, et qui demeurent (éventuellement transformées) dans la préparation –Différence importante avec les auxiliaires technologiques, qui, eux, ne sont pas sensés demeurer dans le produit (sauf à l état de traces) –De manière quasi-universelle, les additifs sont pris sur une liste positive, précisant les substances autorisées, les aliments où elles peuvent être incorporées, et les dosages maximum autorisés. –Les auxiliaires technologiques sont théoriquement inscrits sur une liste positive, hélas très incomplète

69 4.1. Introduction –Règle générale présidant à la définition de la dose autorisée : établissement d une DJA (dose journalière acceptable), le plus souvent calculée comme la dose sans effet (DSE), divisée par 100. –Normalement, large marge de sécurité, toutefois : Règles mal adaptées aux enfants en bas âge (gros consommateurs en regard de leur poids) Pas de prise en compte des sensibilités particulières (allergies, déficiences, sensibilisation ou effets croisés avec d autres substances) –Homologation des additifs normalement très « pointilleuse », mais de nombreux produits sont d homologation très ancienne (toutefois, les remises en cause sont nombreuses)

70 4.1. Introduction –Au total, les problèmes directement imputables aux additifs semblent rares (mais il est parfois difficile de les discerner, dans la mesure où les additifs sont consommés par tous, à des dosages assez semblables) –Quelques accidents plus spectaculaires suite à de mauvaises utilisations d auxiliaires technologiques : les produits autorisés sont souvent beaucoup plus dangereux que les additifs ne peuvent l être. –La toxicité des additifs peut sembler relever parfois du fantasme…Néanmoins, une poignée d entre eux présentent une toxicité tout à fait réelle.

71 4.2. Nitrites et nitrates –Les nitrites constituent la seule variété active, mais découlent de la transformation partielle des nitrates –NO 3 - NO 2 - s effectue à pH 6-6,4 sous l influence de nitrate- réductases bactériennes, dans les salaisons comme dans l organisme –Usages principaux : charcuterie-salaisonnerie, plus rarement conserves de poissons –Rôle des nitrites incontournable pour la conservation de la viande : ils inhibent la croissance de Clostridium botulinum. –Rôle annexe non négligeable : stabilisation de la coloration des produits carnés, par complexation de la myoglobine

72 4.2. Nitrites et nitrates –Problème : extrême toxicité aiguë, avec une DL 50 de l ordre de 75 à 100 mg/kg –Toxicité due aux effets méthémoglobinisants des nitrites –méthémoglobinémie = accumulation anormale dans les globules rouges de méthémoglobine : forme non fonctionnelle de l hémoglobine où le noyau de fer central est bloqué sous forme Fe 3+ –Effets gradués selon l importance du phénomène : Dès 10 % cyanose des extrémités Après 20 % premiers signes cliniques : céphalées, vertiges, polypnée, tachycardie, asthénie générale Au-delà de 60 %, troubles de conscience A plus de 70 % : risque mortel

73 4.2. Nitrites et nitrates –Dans les atteintes légères, on administre de l acide ascorbique (réducteur) à très forte dose –Dans les cas limites, on injecte du bleu de méthylène en IV –Cas toutefois rares chez l Homme, dont le pH stomacal très acide rend improbable la transformation in vivo des nitrates –Beaucoup plus de cas chez les ruminants absorbant des fourrages à forte teneur en nitrates –Pour pallier aux risques accidentels (confusion avec du sel de cuisine), on a interdit l usage, en salaisonnerie, de nitrites purs : sel nitrité à 0,6 % de nitrites –Le salpêtre (KNO 3 ) est moins dangereux de prime abord, mais son taux de conversion en nitrite n est pas forcément maîtrisé

74 4.2. Nitrites et nitrates –Effets à long terme : combinaison des nitrites avec les molécules porteuses de groupements aminés, conduisant à la formation de nitrosamines –Ces nitrosamines peuvent conduire, par la voie métabolique, à des entités électrophiles à forte potentialité cancérogène –Effets prouvés sur des populations très fortes consommatrices de produits de salaison (Chinois de la région de Canton, vers 1959) –Pas de réels effets quantifiés en cas de consommation « normale » de produits nitrités : de fait, les nitrosamines ont bien d autres sources que les produits nitrités : produits de réaction, notamment, des NO x atmosphériques ou issus des fumées de combustion –Autres effets mineurs : vasodilatateurs (hypertension induite, à la longue), pertes en vitamines A et B

75 4.2. Nitrites et nitrates –Au total, bilan très lourd pour un additif d usage très courant –Le maintien des nitrites et nitrates résulte uniquement de leur rôle irremplaçable en salaisonnerie, où leur disparition entraînerait un risque potentiel d intoxination très important –Palliatif : leur usage est strictement limité aux seules préparations où il est vraiment indispensable, et la réglementation entourant leur emploi est sévère.

76 4.3. Sulfites et dérivés –Sels de l acide sulfureux H 2 SO 3 : sulfites SO 3 2-, bisulfites HSO 3 -, métabisulfites S 2 O –Usage ancestral en vinification (combustion du soufre, générant SO 2, anhydride sulfureux) –Très forts inhibiteurs des enzymes à groupe -SH, combinants des sucres (empêchant leurs dégradations), inhibiteurs du brunissement enzymatique par blocage fonctionnel des phénols …rôles multiples et très appréciés –N ont, de plus, que peu d action sur les levures, ce qui les rend incontournables en vinification –Toxicité aiguë très faible, avec une DL 50 évaluée à 1 ou 2 g/kg (pour SO 2, espèce la plus toxique)

77 4.3. Sulfites et dérivés –Voie métabolique = oxydation en sulfates par une enzyme mitochondriale (sulfite oxydase) –Métabolisation très rapide : 20 minutes chez le sujet adulte sain –Toutefois, certains sujets semblent présenter un déficit congénital en sulfite oxydase : dans ce cas, le métabolisme peut conduire à la formation de dérivés complexes dont l impact toxique est très mal connu (surtout chez l Homme, dont les caractéristiques métaboliques semblent, vis-à-vis des sulfites, très différentes des animaux de laboratoire, plus largement dotés en enzymes actives) –Prudence recommandable, donc, pour cette tranche de population

78 4.3. Sulfites et dérivés –D autre part : cas bien connus de sensibilité particulière aux sulfites, chez certains individus asthmatiques –Principaux effets : spasmes bronchiques, bronchoconstriction, réactions intestinales, urticaire…. –Liaison possible avec une certaine déficience en sulfite oxydase de certains organes vitaux –On estime que 5 à 10 % des asthmatiques seraient concernés, soit à 1 million de personnes aux USA, par exemple –Dans certains cas de figure, les effets peuvent être très violents et mettre la vie en péril –USA : mention obligatoire complémentaire de la présence de sulfites, et des effets éventuels, sur l emballage

79 4.4. Autres conservateurs –Acide sorbique CH 3 -CH=CH-CH=CH-COOH et sels –Conservateur d emploi très large –Toxicité aiguë très faible, pas de potentialité cancérogène avérée –Toutefois, une étude sur l induction d aberrations chromosomiques a montré que le sorbate de sodium, très curieusement, montrait un pouvoir génotoxique que ne possédait aucune des autres molécules de la même famille (Travaux d HASEGAWA) –Possibles réactions avec les nitrites conduisant à la production d hétérocycles et de molécules cancérogènes –Limitations souhaitables de l usage du sorbate de Na et des associations nitrites / sorbates

80 4.4. Autres conservateurs –Acide benzoïque et parahydroxybenzoates relativement toxiques, mais leur emploi est plutôt limité. –Biphényle, orthophénylphénol, thiabendazole… = conservateurs de surface des fruits, donc normalement non consommés. Ils posent surtout des problèmes dermiques de contact chez les manipulateurs de produits traités –Pimaricine = rare antibiotique encore utilisé ( désinfection, notamment, des croûtes de fromage). Bien peu toxique, il peut néanmoins provoquer des allergies, ce qui pourrait motiver une prochaine interdiction d usage

81 4.5. Antioxygènes –Non phénoliques (acide ascorbique, érythorbique) : pas d effets toxiques recensés –Phénoliques : BHT, BHA, gallates, TBHQ, tocophérols (dont vitamine E), extraits naturels…. –BHA, BHT, gallates : effets assez marqués sur le foie, les poumons, le métabolisme énergétique (les gallates sont toutefois beaucoup moins actifs) –Rien de vraiment probant, par contre, quant aux effets cancérogènes de ces produits –Tocophérols et vitamine E : image positive, mais leur nature phénolique en fait de potentiels mutagènes à trop forte dose –Extraits végétaux : problèmes posés par le dosage très flou, en substances mal connues...

82 4.6. Colorants –De synthèse : la plupart sont des diazoïques sulfonés (donc hydrophiles), en général très faiblement absorbés par l organisme. –R-N=N-R réduit en deux amines RNH 2 et R NH 2 par les azoréductases de la flore intestinale : le choix des restes aromatiques est donc primordial –Bilan global très peu inquiétant : seule l érythrosine semble montrer une activité mutagène sur Escherichia Coli. –Problèmes de sensibilisation plus largement incriminés : la tartrazine E 102, colorant jaune d emploi très large, semble la plus sujette à caution. –Effets de la tartrazine essentiellement sur des personnes prédisposées aux réactions allergiques

83 4.6. Colorants –Effets renforcés par l absorption simultanée ou rapprochée d aspirine –Effets désagréables, mais peu agressifs (urticaire, démangeaisons..) –Image très négative des colorants de synthèse largement exagérée –D origine naturelle : peu d effets recensés, bien que beaucoup d entre eux soient des espèces lipophiles plutôt actives biologiquement (carotène, xanthophylles..) –Canthaxanthine (xanthophylle) pouvant, à très forte dose, provoquer des atteintes de la vision par accumulation dans les cellules oculaires –Caramels obtenus sous catalyse ammoniacale : présence de dérivés de l imidazole aux propriétés convulsivantes

84 4.7. Epaississants, gélifiants –Nature polyglucidique normalement peu génératrice d inquiétudes particulières sur le plan toxicologique –Carraghénanes : Dossier déjà ancien concernant leurs effets toxiques –Aux doses courantes, aucun effet constaté, mais il semblerait que ces composés soient des immunosuppresseurs, capables d induire des atteintes de la production d anticorps et de l immunité antitumorale. –De plus, les carraghénanes dégradés sont des substances à effet ulcérogène au niveau du côlon, même à doses modérées –Interdiction d usage de carraghénanes ayant subi des modifications chimiques conduisant à des dégradations partielles

85 4.8. Emulsifiants –Dérivés plus ou moins complexes d acides gras –Seule (toute petite) inquiétude : la présence élevée d acides gras saturés dans ces composés, dont on sait qu ils présentent quelques risques cardio-vasculaires induits –Risque également d augmentation du taux d absorption de certaines molécules, par mise en émulsion dans le tractus gastro- intestinal –Bilan toxicologique global demeurant toutefois très favorable

86 4.9. Edulcorants –Polyols : sorbitol, mannitol, xylitol, isomalt ® … –dérivent de l hydrogénation des sucres correspondants –Intérêt : faible valeur calorique (1/2 de celle des sucres), acariogènes car non fermentescibles –Principal défaut : non digestibles dans l intestin grêle, sont donc uniquement fermentés dans le côlon, d où des risques de troubles digestifs mineurs (mais déplaisants…!) en cas de consommation excessive.

87 4.9. Edulcorants –Edulcorants à haut pouvoir sucrant –Saccharine très ancienne : 1879 –Objet de très nombreuses controverses quant à sa toxicité –En fait, la saccharine est très rapidement résorbée par le tractus digestif et excrétée telle quelle dans les urines : il n y a donc pas de métabolisation, pas plus que de modification par la flore intestinale –Les impuretés issues de sa fabrication (relevant de la chimie organique « rustique ») sont, en fait, à l origine des observations faites de son pouvoir cancérogène –Productions actuelles considérablement assainies

88 4.9. Edulcorants –Cyclamate de la même famille chimique (sulfamides) que la saccharine –Conversion partielle en cyclohexylamine, d intensité variable selon les individus –Effets sur la fertilité et la fécondité imputables à ce métabolite –Caractère cancérogène très discutable : une seule expérience est parvenue à des résultats positifs, par implantation de comprimés de cyclamate dans la vessie de souris… –Interdit d usage aux USA en 1970, autorisé depuis à la fabrication, mais pas à la vente sur le territoire…No comment !

89 4.9. Edulcorants –Aspartame = ester méthylique de l aspartylphénylalanine –Découverte accidentelle en 1963 –Structure peu génératrice d inquiétudes (dipeptide très simple) –De fait, le métabolisme - où la dégradation chimique - conduisent à la libération de phénylalanine, ce qui constitue un danger potentiel pour les sujets atteints de phénylcétonurie (présence d acide phénylpyruvique dans les urines, signe d un déficit en phénylalanine hydroxylase : il en résulte souvent des retards mentaux profonds) –Substance sensible à la chaleur et à la lumière : génère alors de la dicétopipérazine, un peu plus toxique. –Au total, substance dépourvue de réel danger toxique

90 5°) TOXIQUES ISSUS DE LA CUISSON Généralités –Cuisson à haute température = processus thermique violent, pouvant générer des réactions des différents constituants alimentaires –A l extrême, les températures sont suffisantes pour générer de vrais processus de pyrolyse : cuissons au barbecue, par exemple –En revanche, les cuissons à température modérée par l ébullition de l eau (bouillis, braisages) semblent peu exposées –Importance réelle de ces réactions thermiques difficile à estimer : produits très variables, fonction des sources et du profil de température, d où modélisation très difficile

91 5°) TOXIQUES ISSUS DE LA CUISSON PRODUITS D OXYDATION DES LIPIDES –Oxydation = réaction radicalaire, pouvant survenir à des températures extrêmement basses –Cinétique de la réaction activée par la température, mais également par : L insaturation des lipides L éventuelle présence d initiateurs de radicaux Des traces métalliques jouant le rôle de catalyseur –La réaction passe par un stade hydroperoxyde ROOH instable, conduisant par décomposition à différents produits :

92 5°) TOXIQUES ISSUS DE LA CUISSON PRODUITS D OXYDATION DES LIPIDES –Produits légers : aldéhydes, acides gras volatils, responsables des odeurs de rance, souvent irritants –Produits oxydés : acides gras hydroxylés, céto-acides, époxy- acides, aux propriétés toxiques plus ou moins importantes –Polymères : structure mal connue et complexe, effets toxiques probablement peu importants, la polymérisation n allant pas dans le sens d une plus forte toxicité –On redoute surtout les produits légers émis dans les fumées, dont certains (acroléïne) sont toxiques aigus, inflammables et cancérogènes. Effets des époxy-acides mal cernés (potentiels précurseurs d entités électrophiles)

93 5°) TOXIQUES ISSUS DE LA CUISSON AMINES HETEROCYCLIQUES –Mise en évidence tardive (1970) de ces molécules et de leurs effets cancérogènes (potentiel mutagène de certaines AH plus de 100 fois supérieur à celui des HAP…) –Origine probable = réactions thermiques à haute température (en principe, au-delà de 500°C) touchant les composés azotés –Quelques modélisations expérimentales à partir de mélanges sucres + AA : possible rôle des composés de Maillard en tant que précurseurs. –Aucune étude épidémiologique sur le réel impact de ces composés –Nombreux dosages contradictoires et alarmistes (AH détectées dans des préparations cuisinées à °C)

94 5°) TOXIQUES ISSUS DE LA CUISSON HYDROCARBURES AROMATIQUES POLYCYCLIQUES (HAP - PAH) –Initialement : réactions de transferts électroniques concertés (type DIELS-ALDER) sur des fractions gazeuses issues de fumées de combustion : une succession de cyclisations amène à des composés aromatiques de grande stabilité thermodynamique. –Effets cancérogènes découverts dès le 18° siècle par POTT (« mal des ramoneurs ») –Structure et premiers dosages des composés incriminés entre 1930 et 1950 –Premières études toxicologiques sur les populations consommatrices de produits fumés entre 1953 et 1959

95 5°) TOXIQUES ISSUS DE LA CUISSON HAP –Principale substance impliquée (servant de base aux dosages légaux) : le benzo (a) pyrène, ou BaP –Origines autres qu alimentaires très importantes : fumée de cigarette, fumées industrielles, contamination par des produits pétroliers, cultures sur zones contaminées… –Effets cancérogènes avérés même pour des doses minimes –Sources alimentaires principales : aliments fumés, grillés au barbecue (jusqu à plusieurs dizaines de ppb) –Palliatif : abaissement de la température des fumées, les HAP ne se formant appréciablement qu à partir de °C (selon la molécule)

96 6°) METAUX ET METALLOÏDES GENERALITES –Vocable de « métal lourd » très mal approprié ; terme de thioloprive beaucoup plus juste : tous les corps chimiques impliqués ont une forte affinité pour l atome de soufre, avec lequel ils forment des combinaisons insolubles –Principaux éléments visés : Pb, Hg, Cd, As ; dans une moindre mesure Cr, Ni, Zn –Origines des contaminations variables, selon le métal : Environnementales (traitements agricoles, pollutions accidentelles, fumées et pollution atmosphérique…) Matériaux de contact (emballages, équipements industriels…)

97 6°) METAUX ET METALLOÏDES ARSENIC –Métalloïde, mais pas métal (et encore moins métal lourd !) –Surtout réputé pour sa mise à contribution dans l empoisonnement criminel « de tradition » –Dose toxique dépendant de la combinaison : l arsenic organique est beaucoup moins toxique que les combinaisons minérales –On s entend sur une DL 50 de l ordre de 2 mg/kg pour l anhydride arsénieux As 2 O 3 –Distribution-localisation : Au niveau sanguin, liaison aux protéines plasmatiques, retrouvé également dans les hématies Aigu : localisation digestive, Chronique : peau, phanères, muscles, moelle osseuse, os

98 6°) METAUX ET METALLOÏDES ARSENIC –Métabolisme : méthylation dans le foie en acides monométhyl et diméthylarsinique –Elimination : Voie rénale prépondérante, l urine évacuant les dérivés méthylés et une partie de l arsenic minéral, excrétion faible par voie intestinale, « élimination » (en fait « stockage renouvelable » par la peau et les phanères. Elimination de l arsenic minéral très lente : poison cumulatif. Arsenic organique plus vite éliminé (48 h en moyenne) –Mécanisme d action toxique : thioloprive, bloque les groupements thiols de nombreuses enzymes, notamment impliquées dans la respiration cellulaire et divers métabolismes (métabolisme des glucides, notamment) : « lésion biochimique »

99 6°) METAUX ET METALLOÏDES ARSENIC –Tolérance : bien connue sous le vocable de « mithridatisation » : certains arsenicophages du Tyrol (où l arsenic était réputé donner « bonne mine ») arrivaient à supporter jusqu à 1 g/jour ! –Intoxication aiguë : tableau clinique voisin du choléra, premiers symptômes 30 à 60 mn après l ingestion : saveur âcre en bouche, sensation de brûlure, soif ardente, constrictions du pharynx et de l œsophage. Vomissements, atténuant la gravité de l intoxication, puis diarrhées abondantes, avec douleurs abdominales violentes. Tension artérielle en forte baisse, tendance au collapsus cardiaque, souvent mortel, dans les 5 à 24 heures suivant l ingestion

100 6°) METAUX ET METALLOÏDES ARSENIC –Intoxication chronique : premiers symptômes d ordre digestif : anorexie, nausées, diarrhée ; puis accidents cutanés prédominants (érythèmes, ulcérations, hyperkératose de la plante des pieds, mélanodermie, alopécie en plaques, bandes de Mées sur les ongles, chute des ongles et des poils…). Au niveau sanguin, leucopénie avec éosinophilie, anémie, thrombopénie légère. Ultérieurement, apparition de troubles nerveux : asthénie, polynévrites périphériques très caractéristiques, avec engourdissement et difficultés de marche. Evolution lente vers la cachexie et la mort. Effets avérés tératogènes, foetotoxiques et cancérogène

101 6°) METAUX ET METALLOÏDES ARSENIC –Risques de contamination : assez faibles depuis l interdiction d usage des arsénicaux comme traitements phytosanitaires. La longue rémanence des produits fait que l arsenic est parfois encore détectable à doses anormales dans certains produits agricoles (vins issus de vieilles vignes). Quelques cas liés à la consommation d eau contenant de trop fortes quantités d arsenic. Organismes marins (surtout les crevettes) particulièrement riches (naturellement ?) en arsenic organique, apparemment sans risques pour l Homme (jusqu à 10 ou 15 fois la dose habituellement considérée comme acceptable) –Majorité des cas actuels : empoisonnements criminels, suicides ou intoxications professionnelles (semi-conducteurs, minerais, chimie..)

102 6°) METAUX ET METALLOÏDES PLOMB –Métal ubiquitaire ayant fait l objet de très larges usages, compte tenu de propriétés remarquables (malléabilité, bas point de fusion, inaltérabilité (relative…), potentiel rédox élevé (batteries…), etc..) –Principaux composés : PbO = massicot jaune, devient jaune-orangé à chaud (litharge), sert en verrerie, dans les émaux, les huiles siccatives, les accumulateurs Pb 3 O 4 = minium : peintures antirouille, vernis, émaux, cristal, accus.. PbS = galène : vernis pour poteries artisanales, attaquables facilement par les acides organiques Pb(OH) 2,PbCO 3 = céruse : longtemps base de peintures blanches, base de mastics (bois cérusés)

103 6°) METAUX ET METALLOÏDES PLOMB –Principaux composés (suite) Arséniate de plomb : insecticide agricole, usage prohibé depuis les années 50, mais très rémanent (traces dans terrains anciennement traités) PbCrO 4 = chromate de plomb : colorant jaunes pour peintures ou objets Stéarate de plomb : stabilisant de matières plastiques Dérivés alcoylés : plomb tétraéthyle et tétraméthyle = additifs anti- détonants des essences « plombées », extrêmement toxiques parce que volatils. Interdits aujourd hui, avec des effets extrêmements positifs et sensibles sur les teneurs en plomb « en général »

104 6°) METAUX ET METALLOÏDES PLOMB –Distribution-métabolisme : plomb ingéré subit l action du suc gastrique et des sécrétions biliaires : solubilisation partielle, d où augmentation de la toxicité. Pb non solubilisé éliminé avec les matières fécales. Pb solubilisé franchit la barrière intestinale et arrive au foie. Selon concentration et état hépatique, une part plus ou moins importante passe dans le sang. Répartition inégale entre le plasma et les hématies (plus riches). –Fixation ensuite dans les tissus mous (foie, rate, reins, moelle, surrénales, système nerveux). 1/2 vie = 25 jours dans le sang, quelques mois dans les tissus mous. Stockage secondaire dans les phanères. Localisation très importante sur les os et dents (similitude avec Ca 2+ ) : « liseré saturnin »

105 6°) METAUX ET METALLOÏDES PLOMB –Elimination : par l urine, la bile et les matières fécales, accessoirement par la salive et la sueur. Processus très lent, pas de corrélation entre dose absorbée et vitesse d élimination : poison cumulatif –Action toxique : à trois niveaux : perturbation de la synthèse de l hémoglobine, par effet thioloprive sur des enzymes impliquées dans la biosynthèse de l hème : concentrations anormales de précurseurs de l hème dans le sang et l urine effets sur l érythrocyte : raccourcissement de la durée de vie des hématies, précipitation dans les hématies de nucléosides pyrimidiques : granulations basophiles caractéristiques

106 6°) METAUX ET METALLOÏDES PLOMB –Toxicité rénale : similaire à celle des autres « métaux lourds » : néphropathies avec élévation de l azotémie, uricémie, diminution de la clairance de la créatinine, albuminurie… –Intoxication aiguë : Syndrome gastro-intestinal violent : douleurs abdominales, coliques (« de plomb »), vomissements, diarrhées, soif ; puis troubles nerveux, agitation, convulsions, faiblesse musculaire, paralysies des extrêmités ; atteinte rénale avec néphrite hématurique et, éventuellement, anurie ; mort possible par collapsus cardiovasculaire

107 6°) METAUX ET METALLOÏDES PLOMB –Intoxication chronique : deux phases Présaturnisme : liseré saturnin (ou liseré de Burton) : ligne bleuâtre sur le bord libre des gencives, entourant le collet des dents, constituée, en fait, de PbS. Faiblesse des muscles extenseurs de la main et des doigts (« main en griffe ») ; troubles hématologiques avec anémie légère, baisse du taux d Hb, hématies « ponctuées », plomb dans le sang et les urines, perturbations de la synthèse de Hb Saturnisme confirmé : troubles de l état général (malaises, fatigue, anorexie, amaigrissement), troubles gastro-intestinaux, troubles nerveux, de type encéphalopathique, surtout chez l enfant : céphalées, irritabilité, torpeur intellectuelle, voire convulsions, paralysies, coma ; troubles rénaux de type néphropathique, souvent avec goutte ; éventuelle HTA, effets foetotoxiques, augmentation des fausses couches et des accouchements prématurés.

108 6°) METAUX ET METALLOÏDES PLOMB –Sources d intoxications Criminelles : très rares Alimentaires : eaux de boisson, surtout par circulation d eaux légèrement acides dans des canalisations en plomb. Normalement, les sulfates et les carbonates de l eau revêtent ces tuyauteries d une couche insoluble, mais une longue période de non-utilisation altère cette couche et permet la diffusion du plomb lors des premières utilisations. Rares cas aussi avec du minium ayant servi à protéger des réservoirs d eau potable. Conserves alimentaires, surtout par le passé, par contact avec les soudures ; poteries et ustensiles vernissés, mis au contact de préparations acides, gibier, cristal, capsules métalliques des (vieilles mais délectables) bouteilles de vin, céruse (peinture des murs), plomb atmosphérique...

109 6°) METAUX ET METALLOÏDES MERCURE –Présent dans l air (fumées d incinération, broyage de tubes fluorescents…), dans l eau (rejets industriels) –Dans l eau, s accumule le long des chaînes alimentaires : fortes concentrations dans les grosses espèces marines (thons, par exemple) : conséquences parfois dramatiques : catastrophe de Minamata, au Japon, entre 1953 et 1956 –Composés organiques plus toxiques que les minéraux (à l inverse de l arsenic) –Composés minéraux utilisés comme catalyseurs, dans les bains photographiques, les pigments, autrefois pour le traitement des peaux et la fabrication des feutres

110 6°) METAUX ET METALLOÏDES MERCURE –Composés organiques comme additifs bactéricides et fongicides de peintures et papiers, voire comme antiseptiques externes ou conservateurs pharmaceutiques –Toxicocinétique : minéraux plus liés aux protéines plasmatiques qu aux hématies, distribution principalement dans le foie et les reins ; ionisation en Hg 2+, fortement thioloprive, inducteur de la synthèse de la métallothionéine. Organiques fixés préférentiellement dans le cerveau. Elimination très lente, essentiellement urinaire et intestinale

111 6°) METAUX ET METALLOÏDES MERCURE –Action toxique : atteinte neurologique, de type encéphalopathique. Initialement, irritabilité, pertes de mémoire, tremblements caractéristiques, atteintes digestives et rénales également (hydrargyrisme), paralysie et coma mortels dans les cas les plus graves –Risques alimentaires en principe limités : consommation d animaux marins contaminés pour l essentiel

112 6°) METAUX ET METALLOÏDES CADMIUM –Proche parent du zinc, métal d usage récent (vers 1940) –Largement utilisé comme revêtement anticorrosion, pour la fabrication d accumulateurs, dans certains alliages, sels utilisés comme stabilisants de matières plastiques, comme pigments, pour la fabrication de cellules photo-électriques, de semi-conducteurs, de substances luminescentes (télévision)… –Emergence récente de la contamination, liée à l absence totale jusque vers 1990 de politique de retraitement des déchets cadmiés –Cas d intoxications recensés d origine exclusivement professionnelle

113 6°) METAUX ET METALLOÏDES CADMIUM –Toxicocinétique : Circule dans le sang lié à Hb, fixation diffuse, principalement dans le foie et les reins, après liaison aux groupements -SH de la métallothionéine. Elimination très lente, par voie urinaire et digestive, salivaire et sueur accessoires, stockage dans les phanères. –Intoxications : Perturbation de nombreux métaboliqmes, avec lésions rénales des tubules proximaux, avec protéinurie. Lésions dentaires avec coloration jaune du collet des dents (liseré de CdS). Lésions osseuses avec déminéralisation et déformation (« Itaï-Itaï » des japonais, « ouch-ouch disease »), emphysème et lésions pulmonaires, HTA, augmentation des cancers rénaux, prostatiques et pulmonaires, sensibilité importante des enfants.

114 6°) METAUX ET METALLOÏDES AUTRES METAUX –Rôle très marginal en alimentaire, limité à des métaux entrant dans la fabrication d ustensiles et de récipients –Aluminium : complexe et assez pauvre en certitudes –Etain : peut-être le plus présent des « métaux migrants » : si la part des récipients est aujourd hui négligeable, l usage en conserverie (fer-blanc et soudures) allié à l acidité de certains aliments peut amener les concentrations jusqu à des seuils « énormes » (250 ppm, voire plus !). Toxicité mal cernée, et, dans tous les cas, assez faible –Cuivre : rôle limité aux ustensiles. Effets aigus assez spectaculaires, mais sans conséquences réelles. Elimination rapide, pas d effets chroniques répertoriés. Doses élevées rendant le produit inconsommable

115 6°) METAUX ET METALLOÏDES ANIONS –Nitrates : voir nitrites additifs. Effets à long terme sujets à controverse –Fluorures : exposition faible, mais pouvant résulter d une contamination des eaux, ou d une consommation trop forte sous couvert de santé publique (sel additivé, par exemple, plus eau fluorée). Redoutables, car se substituant, même à petites doses, aux ions OH - qui ont à peu près la même taille, mais une réactivité plus faible. Effet principal : ostéoporose très grave et souvent irréversible. Effet secondaire : combinaison insoluble avec le calcium conduisant à des troubles neurologiques : Tristes exemples au Maroc, à proximité des usines de phosphates (traitement des fluorophosphates).

116 7°) CONCLUSION 4 - Risque alimentaire difficile à évaluer 4 - Il est cependant probable que l alimentation soit à l origine d une fraction importante des décès, surtout par cancer (de 10 à…50 % ?) 4 - Mécanismes mal précisés, difficiles à analyser, car les risques sont ubiquitaires 4 - Au fond, nécessaire tribut à payer de l interaction de l Homme avec son milieu naturel : on ne meurt, au fond, que d avoir vécu !


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