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Spécialité : Alimentation, Nutrition et Pathologie

MATIERE : Toxicologie et Sécurité Microbiologique des

Aliments

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INTRODUCTION

Un danger d’origine alimentaire est, selon la définition du Codex alimentarius, un « agent biologique,

chimique ou physique présent dans un aliment, ou état de cet aliment pouvant avoir un effet adverse pour la

santé ».Au terme danger est associé la notion de risque qui est la probabilité qu’un danger se réalise

1. DANGERS ALIMENTAIRES

1.1. DANGERS BIOLOGIQUES

On entend par dangers biologiques des bactéries, des virus, des parasites, des moisissures, des agents

biologiques tels que le prion responsable de l’encéphalopathie spongiforme bovine ou les amines biogènes,

pouvant induire chez un individu initialement en bonne santé des troubles de nature très diverse.

1.2. DANGERS CHIMIQUES

Les substances chimiques indésirables peuvent être divisées en deux catégories : les « contaminants »

introduits accidentellement, et les « résidus » de substances distribuées volontairement à l’animal vivant ou

dans le produit végétal.

1.2.1. LES CONTAMINANTS

Parmi les contaminants, les métaux lourds présentent, même à faible dose, une toxicité à long terme

pour l’homme. C’est le cas du cadmium, du mercure, du plomb et de l’arsenic, toxiques par accumulation,

dont les effets délétères sont observés après un temps de latence de plusieurs mois, voire plusieurs années

pour le cadmium. On dispose de peu de données concernant les effets à long terme d’autres métaux lourds

pouvant se retrouver à l’état de trace dans l’alimentation comme, par exemple, le chrome, l’étain, le nickel et

l’aluminium.

Certaines formes chimiques de l’arsenic, du cadmium, du chrome et du nickel ont toutefois des

propriétés génotoxiques avérées ou probables et pourraient donc être à l’origine de mutations voire de

cancers.

1.2.2. LES RESIDUS

On entend par résidu : « un résidu de substances ayant une action pharmacologique, de leurs produits

de transformation, ainsi que d’autres substances se transmettant aux produits animaux et susceptibles de nuire

à la santé humaine ».

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1.3. DANGERS PHYSIQUES

Le consommateur peut se blesser en avalant des aiguilles cassées ou des morceaux d’os dissimulés

dans les aliments, mais la principale conséquence de la présence de corps étrangers est, en général, un dégoût

du consommateur. C’est pour lui la preuve d’un manque d’hygiène lors des différentes étapes de production

des aliments avant qu’elles arrivent dans son assiette. Ces épisodes restent rares et n’ont, en général, qu’un

très faible impact sur la santé

GROUPES MICROBIENS DANS LA SECURITE ALIMENTAIRE

Les micro-organismes sont ubiquistes

On les trouve partout :

Dans l’environnement :

Dans l'air, le sol et l'eau.

Sur des ustensiles contaminés.

Sur des aliments contaminés.

Dans les eaux usées.

Dans les déchets et les résidus alimentaires

Chez les êtres humains et les animaux :

Sur peau humaine et animale.

Sur les plaies infectées.

DANGERS QUI PEUVENT ETRE PRESENTS DANS LES ALIMENTS

Dangers

biologiques

Dangers chimiques Dangers physiques

Bactéries

infectieuses

Toxines naturellement présentes Morceaux de métal,

Organismes

produisant des toxines

Additifs alimentaires Menus débris provenant des

machines

Moisissures Résidus de pesticides Morceaux de verre

Parasites Résidus de médicaments vétérinaires Bijoux

Virus Contaminants de l’environnement Pierres

Prions

Etc…

Contaminants chimiques provenant

des emballages

Éclats d’os

Etc….

Allergènes

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Sur les cheveux.

Sur les mains et les ongles.

Dans la salive humaine et animale.

Dans les fèces.

Types de contamination des aliments : Contamination primaire, directe et croisée

1. Contamination primaire :

Se produit dans la production alimentaire primaire. Exemple : récolte, abattage, traite, pêche. Un

exemple typique est la contamination des œufs par les excréments de la poule.

2. Contamination directe :

Les contaminants affectent la nourriture par la personne qui le gère.

Ce type de contamination est probablement la forme la plus simple et la plus courante de

contamination des aliments. Un exemple typique est lorsqu'une personne éternue sur la nourriture.

3. Contamination croisée :

La contamination est causée par la transmission d'un danger présent dans une nourriture à une autre

qui est saine, via des surfaces ou des ustensiles en contact avec les deux, sans le nettoyage et la

désinfection requis.

Les cas de contamination croisée les plus fréquents surviennent lorsque le gestionnaire permet à un

aliment cru d'entrer en contact avec un aliment prêt à être consommé, en utilisant les mêmes planches

à découper ou ustensiles de cuisine.

Un autre exemple de ce type de contamination : lorsque la viande est grillée et la même planche à

découper est utilisée pour la viande crue et cuite.

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MODES DE CONTAMINATION DE LA NOURRITURE

1. Vecteurs:

Il est essentiel d'avoir un programme de lutte antiparasitaire où les aliments sont manipulés ou

transformés. Les principaux vecteurs impliqués dans la contamination des aliments sont des oiseaux,

des mouches, des cafards, rats ou souris et fourmis. Ils portent des micro-organismes, qu'ils déposent

sur la nourriture.

2. Déchets:

Lorsque les aliments sont préparés ou stockés, les ordures est un milieu de culture idéal pour le

développement de micro-organismes et la présence de ravageurs.

A. CLASSIFICATION DES MICROORGANISMES

Les micro-organismes existent partout, dans tous les environnements, dans l'eau, dans l'air, dans le

sol et dans les aliments que nous mangeons.

Les micro-organismes sont généralement classés en cinq grandes catégories selon leur forme, leur

taille et leur forme de vie : bactéries, levures et moisissures, virus et protozoaires

Les bactéries

Les bactéries existent sous forme de cellules individuelles ou de groupes de cellules, toutes identiques

et interdépendantes en colonies. Ils existent sous différentes formes et appartiennent également à

plusieurs familles avec des traits différents. Ils peuvent parfois vivre et grandir dans des milieux

nutritifs pauvres, y compris l'eau. D'autres sont plus exigeants et ne grandissent que dans des

environnements riches, comme le lait, la viande, les aliments préparés, le sang et l'intestin animal ou

humain. Certaines bactéries sont utiles pour la transformation des aliments; ils provoquent la

fermentation comme avec le yaourt (bactéries lactiques). D’autres ont effets indésirables sur les

aliments, production de gaz, odeur désagréable, changement de saveur. D’autres encore dangereux

pour la santé des consommateurs et sont connus comme bactéries pathogènes.

Levures

Les levures sont constituées de cellules ovales ou rondes isolées de 3 à 10 micromètres de diamètre, et

donc plus de 10 fois la taille des bactéries. Ils se reproduisent essentiellement par bourgeonnement.

Les levures se développent à la surface ou à l'intérieur des aliments (environnements solides ou

liquides). Certaines levures sont cultivées industriellement et commercialisées pour leurs propriétés

spécifiques de fermentation des sucres et transformation partielle de ceux-ci en alcool et en gaz

(production de bière et autres fermentés boissons alcoolisées, production de pain à base de levure de

boulangerie). Les levures ne posent généralement pas de danger pour la santé, bien que certains

aliments souillés et les rendent impropres à la consommation.

Les moisissures

Les moisissures sont des microbes composés de plusieurs cellules. Ils sont appelés champignons

microscopiques ou mycètes. Leurs cellules constituantes sont liées les unes aux autres par de fins

filaments ramifiés appelés «mycélium». Le mycélium se fixe au milieu hôte (aliments, peaux, tissus,

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sols, murs, plantes, humains et animaux) peau) et sa partie aérienne produit des cellules reproductrices

spécialisées. Les moisissures ont besoin d'air pour se développer. Ils existent sous forme de taches de

tailles et de couleurs différentes.

Les moisissures sont utilisées dans l'industrie, notamment pour produire des antibiotiques. Mais

certains provoquent des maladies chez l'homme et les animaux par le biais des toxines (appelées

mycotoxines) qu'ils produisent et constituent donc un risque pour le santé publique. Un cas d'espèce

est l'aspergillose (Aspergillus flavus et souches proches) qui produit des mycotoxines appelées

aflatoxines. Les aflatoxines sont gravement hépatotoxiques et hépatocancérogènes (tumeurs

hépatiques ou cancer primitif du foie). Les moisissures sont malheureusement résistantes à la chaleur

et relativement insensible aux antiseptiques. Tout aliment contenant des moisissures peut être une

source de contamination, comme l'arachide et autres graines oléagineuses, maïs, lait liquide ou en

poudre et autres produits laitiers.

Virus

Les virus sont beaucoup plus petits que les bactéries. Ils sont des parasites intracellulaires obligatoires.

Les virus sont des parasites sur les animaux et les humains. Beaucoup provoquent des maladies

relativement graves telles que l'hépatite virale, la rougeole, la variole et la rage. Pour exemple, l'hépatite

A ou l'hépatite endémique se transmet par l'eau ou par des aliments qui ont subi un traitement

thermique superficiel (œuf à la coque, aliments congelés, séchés, insuffisamment cuits et

insuffisamment réchauffés).

Coquillages, mouches, mains sales et tout ce qui est entré en contact direct ou indirect avec les selles

sont également des canaux de transmission possibles. L'agent infectieux est un virus qui pénètre par

voie orale, pénètre dans le sang et s'installe dans le foie. La maladie peut être grave, surtout pendant la

grossesse. Après une éventuelle phase d'ictère, elle peut entraîner une cirrhose du foie.

Protozoaires

Les protozoaires sont des micro-organismes appartenant au règne animal. Ils ont une seule cellule et

sont capable de déplacement dans des environnements liquides. Beaucoup sont des parasites chez

l'homme et l'animal. Elles sont caractérisés par une capacité à se transformer en kystes ou autres formes

de résistance.

Les protozoaires sont responsables de certaines maladies très graves, notamment des maladies

intestinales comme la giardiase et l'amibiase. Dans le cas de l'amibiase, lorsque les kystes pénètrent

dans notre tube digestif par consommation de crudités, les amibes retrouvent leur activité et se

multiplient rapidement provoquant dysenterie, une affection caractérisée par le passage fréquent de

selles sanglantes. La giardiase est une infestation parasitaire très courante dans le monde, provoquant

une perte d'appétit, des crampes, ballonnements, passage de gaz, nausées et même vomissements.

L'agent responsable de la maladie est Giardia lambilia. Les épidémies proviennent normalement des

eaux de surface et des aliments le plus souvent infectés par ce parasite sont les salades de fruits, les

sandwichs, les légumes frais et le lait cru. La transmission est fécale ou orale.

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MALADIES À TRANSMISSION ALIMENTAIRE

Pathogène Signes et symptômes Période

d’incubation

Aliments impliqués

Anisakis simplex

(infection)

douleur abdominale,

vomissement, toux

12 heures à

plusieurs

jours

Poissons de mer

Bacillus cereus

(toxico-infection)

nausée, douleur abdominale,

diarrhée, vomissement

Jusqu’à 24

heures

Produits céréaliers, riz, crèmes et

sauces, pain de viande (meatloaf)

Campylobacter jejuni

(infection)

Diarrhée (parfois sanglante);

douleur abdominale sévère;

fièvre; anorexie; mal de tête ;

vomissement

2 à 5 jours Lait cru ; la volaille ; foie de bœuf ;

palourdes crues (huitres) ; eau

contaminée

Clostridium

botulinum

(intoxication)

Vertige; vision double;

difficulté à avaler, à parler et

à respirer; muscles faibles;

paralysie respiratoire.

Souvent mortelle

18 à 36

heures

Aliments peu acides en conserve à

la maison ; mélanges d'ail et

d’huile ; poisson emballé sous vide ;

œufs de poisson fermentés ;

poisson ; mammifères marins

Clostridium

perfringens

(toxico-infection)

Douleur abdominale,

diarrhée

8 à 22 heures viande cuite ; volaille ; viandes en

sauce ; sauces ; soupes

Cryptosporidium

(infection)

Diarrhée sévère ; faible-

fièvre et détresse intestinale

sévère

1 à 12 jours tout produit alimentaire qui entre

en contact avec une personne

contaminée ou de l'eau contaminée

Escherichia coli

O157:h7 (E.coli)

(toxico-infection)

Douleur abdominale sévère;

diarrhée (parfois sanglante);

nausée; vomissement; fièvre;

frissons; mal de tête;

douleurs musculaires; urine

sanglante

24 à 72

heures

Fromage à pâte molle non

pasteurisé ; eau contaminée ; tout

aliment d'origine animale

insuffisamment cuit, en particulier

le hamburger

Giardiasis lamblia

(infection)

Douleur abdominale;

diarrhée; fièvre; crampes

1 semaine Eau; légumes et fruits crus

Hepatitis A

(infection)

Fièvre ; anorexie; la nausée;

douleur abdominale;

jaunisse

15 à 50 jours Fruits de mer; eau contaminée;

toute nourriture contaminée par

les matières fécales, l'urine ou le

sang des personnes infectées

humains et autres primates

Listeria

monocytogenes

(infection)

Nausée; vomissement; des

crampes d'estomac;

diarrhée; mal de tête

constipation; fièvre

1 à 70 jours lait non pasteurisé; fromages à pâte

molle; volaille insuffisamment

cuite; viandes préparées; crudités

non lavées

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MALADIES À TRANSMISSION ALIMENTAIRE (SUITE)

Pathogène Signes et symptômes Période

d’incubation

Aliments impliqués

Norovirus (infection) Nausée ; vomissement ;

diarrhée ; douleur

abdominale

24 à 72

heures

Nourriture ou eau contaminées

surfaces en contact avec les

aliments

Salmonella (infection) douleur abdominale ;

diarrhée ; frissons ;

fièvre ; nausées et

vomissement

de 12 à 36

heures, mais

pourrait être

de 6 à 72

heures

Volaille ; produits de viande et ;

œufs et ovo produits ; autres

aliments contaminés par les

excréments d'humains infectés et

autres animaux

Shigella (infection) douleur abdominale ;

diarrhée (parfois

sanglante) ; frissons ;

fièvre ; déshydratation

12 à 50

heures

Aliments préparés humides, en

particulier les salades telles que les

salades de pommes de terre, de thon

et de macaroni ; fruits et légumes

crus ; lait non pasteurisé et les

produits laitiers ; la volaille

Staphylococcus

(intoxication)

nausée ; vomissement ;

douleur abdominale ;

diarrhée

2 à 4 heures jambon ; viande ; volaille ;

pâtisserie fourrée à la crème ;

mélanges alimentaires ; nourriture

non conserve

Trichinella (infection) Douleur abdominale ;

vomissement ; nausée ;

fièvre ; gonflement

autour des yeux ;

douleurs musculaires ;

frissons ;

respiration difficile

1 à 2 jours

symptômes

gastro-

intestinaux ;

2 à 4 semaines

autres

symptômes

porc ; viande d’ours ; chair de

morse

Yersinia (infection diarrhée liquide ;

vomissement ; douleur

abdominale ; fièvre ; mal

de tête ; gorge irritée ;

peut imiter

l’appendicite

24 à 48 heures viandes (surtout porc, bœuf et

agneau); Tofu ( fromage de lait de

soja); Huîtres; poisson; crème

glacée; lait en poudre; lait non

pasteurisé; légumes; fraiches

produits à base de soja

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AUTRES MALADIES À TRANSMISSION ALIMENTAIRE

Causes de la maladie Signes et symptômes Période

d’incubation

Aliments impliqués

Allergies Érythème, picotements cutanés ;

urticaire ; difficulté à respirer ;

choc anaphylactique, parfois

mortel

varie - peut être

instantané

Divers : les

allergènes courants,

comprennent, noix,

blé, soja, MSG

(MonoSodium

Glutamate), lait,

œufs, poisson /

crustacés, sulfites

Intolérances et sensibilités

alimentaires

Nausée ; vomissement ; diarrhée ;

ballonnements ; fatigue ;

faiblesse ; maux de tête

varie - peut être

instantané

Divers

Intoxication

paralytique/neurologique

par les mollusques

empoisonnés par les algues

rouges toxiques.

picotements ; brûlures ;

engourdissement autour des

lèvres et du bout des doigts ;

vertige ; discours incohérent ;

difficulté à se tenir debout ;

paralysie respiratoire

30 minutes à 2

heures

moules, palourdes et

autres mollusques

bivalves

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DIFFÉRENTES CAUSES DE CONTAMINATION ALIMENTAIRE

CONTROLE MICROBIOLOGIQUE DES ALIMENTS

(1) Pourquoi faire un contrôle microbiologique des aliments De la source à la denrée prête à la consommation, les voies de transmission des

microorganismes peuvent être directes ou indirectes. A titre d’exemples :

- Contamination d'une eau de boisson par infiltration d'eaux usées infectés par les

salmonelles excrétées dans les selles d'un porteur malade ou guéri - Préparation d'aliments qui ne sont pas soumis à un traitement thermique final (desserts

dans une cuisine collective, pâtisserie dans un laboratoire de boulangerie pâtisserie) - Par du personnel atteint d'une infection à staphylocoques des mains (panaris)

Viande essuyée avec des chiffons utilisés

pour nettoyer les surfaces de travail et

ustensiles de cuisine

Aliments contaminés

par un animal

errant

Aliments

accessibles

mouches

domestique

s

non

au

x

et

couverts

ravageur

s,

animau

x

Aliments

Pratiques non hygiéniques

pendant la préparation et la vente

d'aliments

Aliments manipulés par des

personnes malades ou

présentant des coupures ou des

blessures

Aliments crus et

aliments cuits restés

ensemble

Fruits et

légumes

cultivés sur sol

contaminé

Aliments tombés au sol

Marchés, étals

et ustensiles

sales

Aliments obtenus à

partir d’animaux

malades

Aliments lavés avec une

eau contaminée

Légumes à feuilles vertes

et légumes à racines

Mains sales pendant la

préparation ou la consommation

des aliments

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- Fabrication d'un fromage de lait cru à partir du lait de bétail atteint de mammite à

staphylocoques - Traitement thermique inapproprié d'une conserve (ménagère) de haricots verts

naturellement contaminés par Clostridium botulinum, les spores ne sont pas détruites

et les conditions de conservations anaérobies (absence d'oxygène) favorisent la

multiplication des bactéries et la production des toxines botuliques. Les aliments peuvent être contaminés par divers micro-organismes, principalement bactéries,

levures et moisissures que nous classons selon le schéma suivant :

- utiles (biotechnologies)

o Lactobacillus acidophilus ...

o Streptococcus thermophilus

o Acetobacter spp. o moisissures (P. roqueforti)

o Saccharomyces cerevisiae (levures)

- banales (inoffensives, altération) o germes aérobies mésophiles o levures

o moisissures (non toxinogènes)

- pathogènes (gastroentérites = toxi-infection)

o Escherichia coli

o Salmonella enteritidis ... o Clostridium perfringens

o Bacillus cereus o Campylobacter jejuni

o Yersinia enterocolitica

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- toxinogènes (intoxications)

o Clostridium botulinum

o Staphylococcus aureus

o moisissures (Aspergillus spp.) - pathogènes (graves -infections)

o Salmonella typhi

o Shigella sonnei ... o Brucella abortus ... o Listeria monocytogenes

o Vibrio cholerae

(2) Le contrôle microbiologique

Le contrôle microbiologique de la fabrication des produits destinés à la consommation

humaine et / ou animale fait partie d’un système de régulation, dont la fonction est de

détecter, le plutôt possible, toute anomalie de ce système de façon à permettre une

réaction préventive destinée à empêcher toute évolution défavorable de la qualité. L’utilisateur d'un aliment (le consommateur), s’attend à ce que soient satisfaites ses

besoins et ses exigences d’où la qualité d’un produit alimentaire revêt plusieurs aspects,

qui sont en nombre de 8 : o Les 4 S (Sécurité : hygiénique, Santé : nutritionnelle, Saveur : organoleptique et Service

: usage) o Les 2 R (Régularité et Rêve) ; o La T et la E (Technologique et Etique).

Les programmes de contrôle des aliments visent à satisfaire deux exigences principales,

technologique et hygiénique, L’exigence hygiénique vise à l’élimination du risque de maladies d'origine alimentaire de

diverses manières : par des techniques de transformation qui provoquent la destruction des agents

pathogènes

par la chaleur

par la formulation du produit (ajout d’additifs alimentaires) par les conditions de stockage (réfrigération de viandes périssables en conserve

pasteurisées périssables pour contrôler la croissance de C. botulinum) . Dans d'autres situations encore, le contrôle ultime est exercé par la personne qui

prépare les aliments (cuisson adéquate de la volaille pour éliminer les salmonelles et du

porc pour éliminer les trichinelles).

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La qualité hygiénique d’un produit alimentaire est l’absence de microorganismes pathogènes

ou leurs toxines susceptibles de nuire à la santé du consommateur. La présence de tels

microorganismes et de ses composés toxiques conduit à des maladies de type alimentaire.

Suivant la nature de microorganismes en cause, trois cas de maladie peuvent se présenter :

Le control doit être exercé sur trois catégories différentes de micro-organismes qui peuvent

être présents dans les aliments : Infections alimentaires, Toxi-infections alimentaires,

Intoxinations alimentaires. La deuxième exigence est la qualité technologique du produit (propriétés organoleptiques

souhaitables goût, odeur, corps et texture) des aliments fermentées qui résultent en partie des

activités d'une flore microbienne spécifique. Des procédures de contrôle microbiologique

approfondies sont nécessaires pour produire des "produits cultivés" de haute qualité et pour

garantir que les activités microbiennes sont guidées de telle manière que les produits finaux

aient les propriétés sensorielles souhaitables. Parallèlement à ces deux principales exigences, le control microbiologique des aliments permet

d’atteindre d’autres objectifs de qualité et pas des moindres : o Empêcher la saleté et d'autres substances étrangères de pénétrer dans les

aliments. Dans certains cas, les matières étrangères sont un problème de santé publique,

par exemple, les granules et les poils de rongeurs ; dans d'autres cas, la matière

étrangère a une importance esthétique plutôt que sanitaire, par exemple certains insectes

céréaliers. o Garantir que l'emballage, le stockage, la manutention, le transport, la présentation

et la vente des aliments se déroulent correctement. Les transformateurs et les

responsables de la réglementation peuvent exercer un contrôle sur un produit pendant

qu'il est emballé, stocké et préparé pour la distribution à partir de l'usine d'origine. o Assurer la traçabilité du produit. Ainsi la plupart des problèmes liés aux maladies

d'origine alimentaire et à la détérioration des aliments résultent d'événements qui se

produisent après que les aliments ont quitté l'usine de transformation - pendant le

transport, pendant les ventes au détail et, finalement, dans l'établissement de

restauration ou à la maison. a. .Niveaux de contrôle

On a trois niveaux de contrôle : avant, en cours et après la fabrication du produit. o Contrôle préventif : effectué, avant la fabrication, sur les matières premières et les

adjuvants. o Contrôle en cours de fabrication : effectué sur le produit mais aussi sur le matériel,

les locaux, et le personnel.

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o Contrôle sur les produits finis : effectué sur le produit fini afin de conclure sa conformité aux normes. b. Fréquence des contrôles

La fréquence de contrôle est établie sur la base de l’expérience et les moyens disponibles et en fonction de type de produit

(type de fabrication), même selon le type d’usine (unité de production). Un contrôle répété permet de déterminer les points

critiques.

c. Paramètres à contrôler Les microorganismes à contrôler varient suivant la technologie et les caractéristiques physicochimiques du produit en cours

de fabrication et du produit fini, (Microorganismes responsables d’une altération de la qualité hygiénique (pathogènes et

indicateurs de contamination fécale)). (Microorganismes responsables d’une altération de la qualité marchande : d. Méthodes de contrôle

Les méthodes de contrôles sont devisées en deux :

o Techniques microbiologiques de culture qui sont longues, couteuses, et demandent un délai de réponse très

important ; o Techniques microscopiques (état frais, coloration simple : de bleu de méthylène et double de Gram) qui sont

simples, rapides, et de faible cout. il est recommandé de faire, en parallèle, un contrôle par les techniques microbiologiques de culture dites classiques. Les techniques microbiologiques de culture peuvent, quelques fois, être efficacement remplacées par le contrôle de

paramètres physicochimiques liés à la présence de microorganismes à l’instar de : la teneur en eau (H%), la matière sèche

(MS%), le potentiel d’hydrogène (pH) et l’acidité. D’une façon générale, lors du contrôle microbiologique, les méthodes employées doivent être, simples, rapides, moins

couteuses et sensibles pour qu’une correction soit, éventuellement, possible dans la fabrication.

-mycotoxines

INTOXICATION PAR LES MYCOTOXINES

Les mycotoxines sont des produits du métabolisme secondaire des moisissures. Des moisissures

toxinogènes peuvent se développer sous tous les climats, sur tous les supports solides ou liquides, dès

l’instant qu’il y a des éléments nutritifs, de l’humidité (activité en eau Aw supérieure à 0,6), d’où la grande

variété des substrats alimentaires contaminés.

Ces denrées contaminées par les mycotoxines peuvent être classées en deux grands groupes :

- les aliments et produits d’origine végétale ;

- par transfert spécifique à certaines mycotoxines, ceux d’origine animale, lorsque des

métabolites élaborés par les animaux, ayant consommé des aliments contaminés, sont

retrouvés dans certaines de leurs productions, telles le lait ou les abats.

La toxicité de ces contaminants naturels peut être aiguë ou chronique vis-à-vis des organismes

consommant des denrées alimentaires contaminées. Certaines mycotoxines ont une toxicité aiguë très

marquée (exposition unique à une forte dose), être exposées à des doses toxiques en une seule ingestion

d’aliments contaminés, provoquant ainsi une « mycotoxicose » aiguë.

Les effets chroniques (exposition répétée à de faibles voire très faibles doses) sont les plus redoutés pour

certaines de ces toxines en raison de leur pouvoir cancérigène et des habitudes alimentaires. Leur capacité à

se lier aux protéines plasmatiques et leur lipophilie en font des toxiques capables de persister dans

l’organisme en cas d’expositions répétées et rapprochées.

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Ainsi, parmi plus de 300 de ces métabolites secondaires identifiés, seule une trentaine possède des

propriétés préoccupantes pour la santé du consommateur

Parmi les produits et aliments d’origine végétale, les céréales, les oléagineux et leurs produits dérivés

présentent un vecteur de risque, compte tenu de l’éventuelle occurrence de contamination et de leur

consommation importante, quel que soit le régime alimentaire. On distingue, parmi les groupes de

mycotoxines considérées comme importantes, celles d’intérêt pour les aliments de la filière

céréales/oléagineux destinés à la consommation humaine :

- les aflatoxines ;

- les ochratoxines et l’ochratoxine A, en particulier ;

- les trichothécènes et, tout spécialement, le déoxynivalénol ;

- les fumonisines ;

- la zéaralènone.

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Mycotoxines

Il est à noter que les mycotoxines sont généralement thermostables et ne sont pas détruites par les

procédés habituels de cuisson et de stérilisation. On peut aussi classer les mycotoxines selon leurs

principaux effets toxiques :

- pouvoir hépatotoxique (aflatoxines) ;

- oestrogéniques (zéaralènone) ;

- immuno/hématotoxiques (trichothécènes) ;

- fumonisines ;

- dermonécrosantes (trichothécènes) ;

- néphrotoxiques (ochratoxine A).

La plupart des mycotoxines qui inquiètent les toxicologues alimentaires sont thermostables : on peut les

retrouver dans un produit après cuisson.

En sécurité alimentaire, à côté des six familles de mycotoxines, aflatoxines, ochratoxines, fumonisines,

trichothécènes, patuline et zéaralénone qui, si elles sont présentes dans l’alimentation à des doses

suffisantes, peuvent faire courir des risques aux consommateurs en termes de santé publique, il y’a les

mycotoxines dites « émergentes » récemment identifiées et isolées dont les effets toxiques ne sont pas ou

peu connus, mais auxquelles il est indispensable de s’intéresser.

CONTAMINATION DE LA CHAINE ALIMENTAIRE DE L’HOMME.

L’entrée des mycotoxines dans l’alimentation humaine s’effectue soit directement par la consommation de

denrées végétales contaminées (arachides, pistaches, amandes…),soit indirectement par des produits

dérivés à partir desquels sont élaborés les produits finis, par exemple la farine de céréales. Les mycotoxines

peuvent également se transmettre dans la chaîne alimentaire de l’homme par l’ingestion de denrées

d’origine animale (laits, produits laitiers, abats, charcuterie…), si l’animal a été nourri des végétaux eux-

mêmes contaminés, c’est le cas de l’aflatoxine B1 et de l’ochratoxine A.

Si la ration alimentaire d’une vache laitière est enrichie en tourteaux de maïs ou d’arachide pollués par de

l’aflatoxine B1, le lait produit contiendra de l’aflatoxine M1. Il a été évalué que 0,5 à 4% de l’aflatoxine B1

présente dans des céréales, se retrouvait sous forme M1 dans le lait ainsi que dans les produits laitiers

élaborés à partir de ce lait contaminé. L’ochratoxine A est un contaminant des céréales qui entrent dans

l’alimentation des volailles et des porcs. Le transfert de cette mycotoxine dans les produits charcutiers a

lieu à partir de porcs ou de volailles nourris avec des grains contaminés. On retrouve de l’ochratoxine A

dans les abats et dans les préparations charcutières.

Chez le bétail, l’aflatoxine B1 absorbée avec des aliments contaminés est métabolisée au niveau du foie

en un dérivé 4-hydroxy - appelé aflatoxine M1 - qui est chez les animaux laitiers (notamment vaches,

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Cours TSMA-mycotoxines

brebis et chèvres) excrété dans le lait. Il existe de plus une relation linéaire entre la concentration de

AFM1 excrétée et la quantité de AFB1 ingérée.

Aflatoxine B1 Aflatoxine M

MYCOTOXINES ET RISQUES POUR LE CONSOMMATEUR.

La toxicité de ces contaminants naturels peut être directe ou indirecte vis à vis des organismes

consommant des denrées alimentaires contaminées. Certaines mycotoxines ont une toxicité aiguë très

marquée (exposition unique à une forte dose)

Historiquement, la mycotoxicose la plus anciennement connue est l’ergotisme. Elle est provoquée par les

toxines du champignon Claviceps , élaborées par l’ergot de seigle et se présente sous forme de délires,

prostrations, douleurs violentes, abcès, gangrènes des extrémités aboutissant à des infirmités graves et

incurables.

Les effets chroniques (exposition répétée à de faibles voire très faibles doses) sont les plus redoutés en

raison des habitudes alimentaires et du pouvoir de rémanence de ces toxines. La toxicité est variable.

Certaines toxines exercent un pouvoir hépatotoxique (aflatoxines), d’autres se révèlent ostrogéniques

(zéaralènone), immuno/hématotoxiques (patuline, trichothécènes, fumonisines),dermonécrosantes

(trichothécènes), néphrotoxiques (ochratoxine A) ou neurotoxiques (toxines trémorgènes).

Certaines mycotoxines sont reconnues ou suspectées d’être cancérogènes. En outre, plusieurs

mycotoxines peuvent être présentes dans le même produit ou la même ration alimentaire. Pour les

consommateurs humains, un autre type de risque est indirect car il est induit par la présence possible de

résidus dans les productions issues des animaux de rente exposés à une alimentation contaminée par les

mycotoxines.

18

Cours TSMA-mycotoxines

Ces résidus correspondent à la toxine elle-même et/ou à des métabolites bioformés conservant les

propriétés toxiques du composé parental. Les espèces d'élevage peuvent donc constituer un vecteur de ces

toxines ou de leurs métabolites dans des productions telles que la viande, le lait ou les œufs. C’est le cas

notamment de l’aflatoxine B1, dont le métabolite l’aflatoxine M1 est retrouvé dans le lait des mammifères

lorsque ceux-ci ont ingéré des aliments contaminés par l’aflatoxine B1.

PRINCIPALES MYCOTOXINES ET CONDITIONS D’APPARITION

Groupe de mycotoxines Mycotoxines Conditions d’apparition

Aflatoxines Aflatoxines B1, B2, G1 et G2 Climats tropicaux et subtropicaux

Ochratoxines Ochratoxines A, B, C et D Climats frais et tempérés

En cours de stockage

Zéaralénone Zéaralénone Moisissures que l'on retrouve

partout dans le monde

Trichothécènes Vomitoxine,Nivalenol,

Déoxinivalénol (DON),

Fusarenone X (Trichothécènes B)

Moisissures que l'on retrouve

partout dans le monde

T2 toxine, HT2 toxine,

Diacetoxyscirpenol (Tricho. A)

Fumonisines Fumonisines Climats tempérés et climats chauds

PRINCIPALES MYCOTOXINES RENCONTREES

Dans ce tableau on aperçoit les principales mycotoxines ainsi que les moisissures les produisant. On s’aperçoit

qu’on ne retrouve pas les mêmes moisissures selon la matière première utilisée.

Mycotoxines Moisissures Substrats

Aflatoxines Aspergillus parasiticus, Aspergillus flavus Arachide, maïs, sorgho

Ochratoxines Penicillium verrucoum, Aspergillus ochraceus Maïs, orge

Zéaralénone Fusarium Maïs, blé, sorgho

Trichothécènes Fusarium Maïs, orge, blé, avoine

Deoxynivalénol Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, Fusarium

roseum, ...

Maïs, orge, blé, avoine

Fumonisines Fusarium moniliforme, Fusarium proliferatum et

Fusarium sp.

Maïs, orge, blé, avoine

19

Cours TSMA-mycotoxines

RISQUES SANITAIRES DES MYCOTOXINES POUR L'HOMME ET L'ANIMAL

Mycotoxines Risques pour la santé

Aflatoxine

Effets cancérigènes, et autres effets dommageables pour l'homme, la volaille,

les porcins et le bétail

Deoxynivalénol

Toxicoses aiguës chez l'homme, troubles internes, inhibition de la croissance

chez les porcs et autres effets

Citrinine Affections rénales chez l'homme et le porc

Fumonisine

Soupçonné de provoquer chez l'homme le cancer de I'œsophage, maladies

chevalines, porcines et des poulets

Ochratoxine

Cancérigène, lésions rénales et autres effets dommageables chez le porc et la

volaille

Zearalénone Peut être cancérigène chez l'homme, incidences sur la production porcine

EFFETS IDENTIFIES OU SUSPECTES DES PRINCIPALES MYCOTOXINES ET MECANISMES D’ACTION

CELLULAIRES ET MOLECULAIRES IDENTIFIES EXPERIMENTALEMENT

Toxines Effets Mécanismes d’action moléculaire et cellulaire

Aflatoxine B1 + M1 - Hépatotoxicité

- Génotoxicité

- Cancérogénicité

- Immunomodulation

-Formation d’adduit à l’ADN

-Peroxydation lipidique

-Bioactivation par cytochromes P450

-Conjugaison aux GS-transférases

Ochratoxine A - Néphrotoxicité

- Génotoxicité

- Immunomodulation

-Impact sur la synthèse des protéines.

-Inhibition de la production d’ATP

-Détoxification par les peptidases

Patuline - Neurotoxicité

- Mutagenèse in vitro

Inhibition indirecte d’enzymes

Trichothécènes

(Toxine T-2, DON, …)

– Hématotoxicité

- Immunomodulation

- Toxicité cutanée

-Induction de l’apoptose sur progéniteur

hématopoïétique et cellules immunitaires

-Impact sur la synthèse des protéines

-Altération des immunoglobulines

Zéaralènone - Fertilité et

Reproduction

-Liaison aux récepteurs oestrogéniques

-Bioactivation par des réductases

-Conjugaison aux glucuronyltransférases

Fumonisine B1 - Lésion du système nerveux

central

- Hépatotoxicité

- Génotoxicité

- Immunomodulation

-Inhibition de la synthèse de céramide

-Altération du rapport sphinganine/sphingosine

-Altération du cycle cellulaire

5

20

TENEURS LIMITES EN MYCOTOXINES DANS

L’ALIMENTATION HUMAINE ET ANIMALE

TOXINE ALIMENT TENEURS LIMITES Alimentation humaine :

aflatoxine B1

céréales et dérivés 2 à 4 μg/kg

arachides, fruits 2 à 15 μg/kg

aflatoxine M1 épices 5 à 10 μg/kg

ochratoxine A lait 0,05 µg/kg

patuline céréales, fruits, vin 5 à 10 µg/kg

déoxynivalénol pommes et dérivés 10 à 50 µg/kg

fumonisines céréales et dérivés 200 à 1750 µg/kg

zéaralénol céréales et dérivés 200 à 2000 µg/kg

toxine T-2 céréales et dérivés 20 à 200 µg/kg

Alimentation animale :

aflatoxines

ergot de seigle

céréales,

autres céréales

5 à 50 µg/kg

1000 mg/kg

Toxicologie et Sécurité Microbiologique des Aliments/ Méthodes d’études

1. DÉFINITIONS ET CONCEPTS

Les toxicologues ont recours souvent à des essais sur différents modèles biologiques pour mesurer la

toxicité des substances.

Les principaux objectifs de ces essais de toxicité sont les suivants :

1.

Déceler la nature des effets produits suite à l’administration répétée de doses moyennes d’un xénobiotique afin de fournir les éléments nécessaires à la compréhension de l’action toxique

2. Examiner la possibilité que l’exposition répétée se traduise par des effets cumulatifs ou par l’accumulation du xénobiotique (ou d’un métabolite toxique)

3. Trouver les doses ou les concentrations qui produisent des effets toxiques en tenant compte du facteur temps

4. Reconnaitre les effets néfastes associés aux expositions répétées au cours de longues périodes et

5. Prédire l’éventualité que les effets néfastes apparaissent chez l’humain, en se basant sur des extrapolations des données de toxicité à long terme chez l’animal

2. QUELQUES DEFINITIONS

La toxicité d’une substance peut être définie comme sa capacité de produire des effets nocifs à un organisme vivant. Elle varie selon la dose, la fréquence, la durée d’exposition, et le temps d’apparition des signes cliniques. Toute substance destinée à être mise sur le marché que ce soit un médicament ou

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un produit chimique doit subir trois types d’essais de toxicité pour évaluer sa nocivité. On distingue cliniquement trois formes essentielles de toxicité : la toxicité aiguë, la toxicité à court terme ou subaiguë ou encore subchronique et la toxicité à long terme ou chronique.

Toxicité aigüe est la toxicité induite, dans un court laps de temps (ex 24 h), par l'administration d'une dose unique (éventuellement massive) ou de plusieurs doses acquises dans ce laps de temps d'un produit ou mélange toxique (naturel ou chimique), par opposition à la toxicité chronique.

L’évaluation de la toxicité aiguë est une étude qualitative et quantitative des phénomènes toxiques résultant d’une administration unique d’un xénobiotique. Cela comprend : (1) des études épidémiologiques qui comparent plusieurs groupes d’individus

(2) des études expérimentales in vivo qui utilisent des animaux (3) des études expérimentales in vitro effectuées sur des cultures de tissus ou des cellules (4) des études théoriques par modélisation (5) des études humaines (6) des études expérimentales in vivo.

Cette évaluation a pour but d’évaluer le risque potentiel d’une nouvelle substance. Les essais de TA

(toxicité aiguë) diffèrent selon la voie d’administration de la substance à tester.

Les essais de Toxicité Aigüe systémique

Ces essais ont pour but de déterminer la dose minimale mortelle (DMM) qui est la dose minimale d’une

substance capable de tuer un animal par administration intraveineuse lente. La dose létale 50 ou DL50

est un indicateur quantitatif de la toxicité d’une substance. Cet indicateur mesure la dose d’une substance

qui cause la mort de 50 % d’une population animale donnée (souvent des souris ou des rats) dans des

conditions d’expérimentation précises. Elle s’exprime en milligrammes de matière active par kilogramme

de poids de l’animal. Plus cette valeur est petite, plus la substance est toxique. Si l'on considère que l'effet

ultime se manifeste comme une réponse tout ou rien, ou une réponse quantique telle que la mort, et

22

Toxicologie et Sécurité Microbiologique des Aliments/ Méthodes d’études

qu'une concentration minimale ne produit pas effet, il doit y avoir une gamme de concentrations du

produit chimique qui donnera un effet gradué quelque part entre les deux extrêmes. La détermination

expérimentale de cette gamme de doses est la base de la relation dose-réponse. Les toxicologues

tentent de déterminer la relation de cause à effet entre un composé donné et un organisme pour établir

ce qui est considéré comme un niveau sûr pour les humains. Les données sur l'exposition humaine sont

généralement limitées ou non disponibles, et le toxicologue doit souvent utiliser des modèles animaux.

Calcul de la DL50 Méthode de Trévan (1927)

Le protocole opératoire consiste en l’administration de doses croissantes du produit à examiner à

tous les animaux du lot, ensuite, le pourcentage de mortalité est noté. Le pourcentage est ainsi

représenté graphiquement en fonction de la dose administrée, une courbe en sigmoïde est ainsi obtenue

: c’est la courbe de Trévan (figure 1).

Toxicité chronique regroupe l’ensemble des effets délétères qui touchent un organisme vivant

suite à une exposition ou à une administration réitérée d’un toxique à des doses multiples non létales. Ces doses, individuellement, sont insuffisantes pour provoquer un effet immédiat. L’exposition doit être répétée sur une longue période pour causer des effets néfastes. Les effets délétères sont dus, soit :

accumulation des doses (figure 2) Le toxique s’accumule dans l’organisme de manière à ce que la quantité éliminée soit inférieure à la quantité

absorbée. La concentration du toxique dans l’organisme augmente progressivement jusqu’à l’obtention d’une

quantité suffisante pour engendrer des manifestations cliniques. Exemple de toxiques cumulatifs : Les métaux :

Pb, Cd, les non-métaux : Arsenic, Fluore, l’insecticide organochloré (DDT)

23

Méthodes d’études

accumulation des effets. Le toxique ne se dépose pas et ne s’accumule pas dans l’organisme, cependant, les effets de l’exposition répétée à ce toxique s’additionnent de façon irréversible et indépendante de la dose.(figure 3)

L’évaluation de la toxicité, de même que la classification de la toxicité, peuvent être utilisées dans un but réglementaire. Il s’agit d’une classification arbitraire des doses ou des niveaux d’exposition («très toxique», «extrêmement toxique», «modérément toxique», etc.) à l’origine d’effets toxiques qui permet de répertorier les produits exerçant une toxicité aiguë. La classification de la toxicité permet de regrouper les produits chimiques dans des catégories générales selon leur effet toxique essentiel, par exemple les allergènes, les neurotoxiques, les cancérogènes, etc. Elle peut avoir une valeur administrative d’avertissement et d’information. La relation dose-effet est la relation entre la dose et l’effet à l’échelle de l’individu. L’augmentation de la dose peut accroître l’intensité ou la sévérité d’un effet. Une courbe dose-effet peut être tracée pour l’ensemble de l’organisme, la cellule ou la molécule cible. Certains effets toxiques, comme la mort ou le développement d’un cancer, n’ont pas un caractère progressif : ils représentent des effets «tout ou rien». La relation dose-réponse désigne la relation entre la dose et le pourcentage d’individus présentant un effet spécifique. Lorsque la dose augmente, un plus grand nombre d’individus sont affectés dans la population exposée. Une dose seuil est le niveau de dose en dessous duquel aucun effet observable ne survient. La valeur NOEL (NOAEL) (No Observed (Adverse) Effect Level) correspond à la dose à laquelle aucun effet (nocif) n’est observé, ou encore la plus forte dose n’entraînant aucun effet toxique. Pour établir une valeur NOEL, il faut disposer de nombreuses doses dans une population importante mais aussi d’autres informations pour s’assurer que l’absence de réponse n’est pas simplement le résultat d’un phénomène statistique. La valeur LOEL (Low Observed Effect Level) correspond à la dose efficace la plus faible sur une courbe dose-réponse, ou à la plus faible dose provoquant un effet.

24

-6

-4

). L’acceptabilité d’un risque est définie par les gestionnaires du risque sur le fondement des résultats

/ Méthodes d’études des toxines

3. TOXICOLOGIE ALIMENTAIRE

La toxicologie alimentaire est destinée à évaluer le risque toxicologique d'un aliment. Elle permet tout d'abord de déterminer dans quelle mesure un aliment est ou non dangereux pour la santé. Ce danger peut être de nature physique, chimique ou biologique (virus, parasites, pesticides, substances chimiques néfastes, etc.). De plus, la toxicologie alimentaire s'intéresse aux risques qu'il existe de développer un problème suite à l'ingestion d'un aliment donné.

L’évaluation du risque en toxicologie alimentaire présente des caractéristiques qui lui sont propres. La sécurité du consommateur doit pouvoir être assurée à partir de données issues exclusivement d’études réalisées sur l’animal (sauf pour les édulcorants) pour une consommation journalière pendant une vie entière. L’identification du danger se fait souvent de façon rétrospective, à la suite d’intoxication massive. L’étape de caractérisation du danger aboutit à la fixation d’une dose journalière admissible (DJA). Dans le cas des contaminants alimentaires comme les mycotoxines, la situation peut être très critique dans la mesure où on ne dispose pas toujours d’études toxicologiques de qualité et suffisantes pour identifier une dose sans effet. La dose journalière tolérable (DJT) est alors proposée sur des bases toxicologiques souvent peu solides. L’évaluation de l’exposition du consommateur se doit d’être réalisée de la façon la plus précise possible, pour être comparée à la DJT/DJA. L'approche diffère selon la nature de l'effet indésirable induit par la substance considérée. On parle de composé à effet déterministe lorsque qu'il est possible de définir un seuil en deçà duquel aucun effet biologique n'est observé. Dans ce cas, il est possible de définir une dose journalière admissible ou tolérable. En revanche, pour certains composés, on considère qu'il n’est pas possible, a priori, de définir une dose sans effet. L'effet est alors dit probabiliste ou stochastique, c'est le cas des cancérogènes génotoxiques, pour lesquels les gestionnaires des risques vont définir les niveaux de risque acceptables ou tolérables.

Dose journalière admissible (DJA)

La DJA exprimée en milligramme par kilogramme de poids corporel est l’estimation de la dose présente dans les aliments ou l’eau de boisson, exprimée en fonction du poids corporel, qui peut être ingérée tous les jours pendant toute la vie, sans risque appréciable pour la santé du consommateur, compte tenu de tous les facteurs connus au moment de l’évaluation. Généralement, cette DJA est obtenue à partir d'études à long terme chez l’animal, au cours desquelles on détermine la NOAEL . Cette valeur se verra ensuite affectée d'un facteur de sécurité, tenant compte à la fois des variabilités inter et intra espèces et de la qualité des expérimentations, pour aboutir à la DJA applicable à l'homme. Ce facteur de sécurité est généralement de 100. Il est important de souligner que la DJA ne représente pas un seuil de toxicité mais un niveau d'exposition jugé sans risque pour le consommateur pendant toute la durée de sa vie.

Dose journalière admissible temporaire

On peut fixer une DJA temporaire en attendant que des données complémentaires soient fournies dans un

délai déterminé. Cette mesure suppose que les données toxicologiques sont déjà suffisantes pour assurer la

sécurité d’emploi de l’additif pendant la période d’application de la DJA temporaire.

Niveau de risque acceptable

Pour les substances considérées comme n'ayant pas de seuil d'effet, la démarche utilisée est basée sur une modélisation mathématique dont le but est d'extrapoler les résultats obtenus expérimentalement à doses élevées vers des doses faibles. On considère, dans cette approche, que toute exposition, même la plus minime, se traduit par un excès de risque. Un modèle mathématique permet de calculer la dose d'exposition qui correspond à un niveau de risque préalablement défini comme acceptable (généralement situé entre 10 et 10 d’évaluations de risques et en prenant en compte d’autres critères tels qu’économiques, législatifs, culturels, et autres.(figure 4)

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Toxicologie et Sécurité Microbiologique des Aliments/ Méthodes d’études

Comment, calcul-t-on le seuil

maximal autorisé de

contamination par un

quelconque toxique dans les

Etude toxicologique

Seuil réglementaire

Toxicité aigüe (1 semaine)

Toxicité subchronique (1-2 mois)

Toxicité à long terme (2 ans)

Carcinogenicité Teratogenicité Habitude alimentaire

Facteur de sécurité

(A minima 100)

Dose Sans Effet

(DES)

Dose Journalière Tolérable

DJT( Homme)

Figure 4 : cadre logique pour l’élaboration des seuils règlementaire en toxicologie alimentaire

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