Frontières en pharmacologie

Introduction

L’expression contamination chimique est une indication claire de la présence de produits chimiques là où ils ne devraient pas être ou sont présents en une quantité supérieure à celle qui est attribuée comme sûre. Les risques chimiques sont l’une des principales causes de la contamination des aliments associée aux épidémies de maladies d’origine alimentaire (Faille et al., sous presse). Les origines des contaminants chimiques sont diverses du champ à l’assiette, à savoir le sol, l’environnement, les sous-produits de désinfection, les produits de soins personnels, l’air, l’eau et les matériaux d’emballage. Les contaminants chimiques sont présents dans presque tous les produits d’usage courant fabriqués en masse, tels que les désinfectants, les plastiques, les détergents, les désodorisants, les pesticides, etc. Même les aliments que l’on consomme et l’eau que l’on prend ne sont pas à l’abri de l’invasion de produits chimiques à des concentrations dangereuses. La contamination des aliments, qu’elle soit accidentelle ou intentionnelle, est un acte malheureux qui entraîne dans son sillage de nombreuses conséquences graves pour la santé humaine. La contamination des aliments a été enregistrée dans l’histoire il y a 8 000 ans déjà ; cependant, la croissance de l’agro-industrie et la mondialisation ont contribué à la propagation du problème sur toute la planète (Robertson et al., 2014). Le Centre américain de contrôle et de prévention des maladies a confirmé plus de 11 000 infections d’origine alimentaire au cours de l’année 2013 (Salter, 2014), plusieurs agents comme les virus, les bactéries, les toxines, les parasites, les métaux et autres produits chimiques étant à l’origine de la contamination des aliments (Callejón et al., 2015). Les symptômes de la maladie d’origine alimentaire due à une contamination chimique vont de la gastro-entérite légère aux cas mortels de syndromes hépatiques, rénaux et neurologiques. C’est dans ce contexte que la contamination alimentaire fait souvent la une des journaux en raison de ses conséquences néfastes. Au total, 1527 épidémies de maladies d’origine alimentaire ont été observées aux États-Unis entre 2009 et 2010, entraînant 29 444 cas de maladie et 23 décès (CDC, 2013). En outre, la contamination des aliments est devenue plus grave ces dernières années en raison du développement de l’industrie et de la pollution environnementale qui en résulte (Song et al., 2017). Outre cela, l’ingestion d’aliments contaminés par des pesticides et des métaux lourds pourrait provoquer des infections gastro-intestinales (Song et al., 2017). Par exemple, on estime que 400 à 500 enfants sont morts d’un empoisonnement aigu au plomb dû à l’ingestion d’aliments contaminés par de la terre et de la poussière contenant du plomb au Nigeria (Tirima et al., sous presse). En gardant de tels incidents à l’esprit et l’ensemble des implications nocives pour la santé au premier plan, cette revue examine les raisons et les types de contaminants chimiques dans les aliments ainsi que l’exposition des individus à ces aliments contaminés sur une base quotidienne et élabore davantage les impacts sur la santé de ces impuretés alimentaires.

Les raisons de la contamination des aliments

Les aliments sont un contributeur crucial au bien-être de la santé humaine et une source majeure de soucis, de plaisirs et de stress (Wilcock et al…, 2004), avec l’une des raisons derrière le stress et l’inquiétude, sont les maladies causées à la suite de la contamination des aliments. Les raisons de la contamination des aliments sont multiples (Ingelfinger, 2008). La préparation des aliments passe par une longue chaîne de transformation, où chaque étape est une source potentielle d’invasion des aliments par des contaminants chimiques. Le transport des aliments peut également être à l’origine de la contamination des aliments, en particulier dans de mauvaises conditions sanitaires (Unnevehr, 2000). De même, certains produits chimiques sont mélangés délibérément pendant le processus de préparation des aliments afin d’améliorer la durée de conservation d’un produit alimentaire. Les contaminants peuvent inclure des aliments impurs lorsqu’ils sont cuits dans la cuisine ; néanmoins, la transmission dépend principalement de l’efficacité de l’hygiène de la cuisine (Gorman et al., 2002). Les contaminants chimiques entrent dans la chaîne alimentaire naturellement aussi bien avec les agents pathogènes qui sont présents dans l’environnement et montrent un nombre élevé de bactéries sur certains aliments crus clés tels que la viande de volaille (Humphrey et al., 2007).

Types de contaminants alimentaires

Les contaminants alimentaires comprennent généralement les contaminants environnementaux, les contaminants de la transformation des aliments, les adultérants et les additifs alimentaires non approuvés, et les migrants des matériaux d’emballage (Mastovska, 2013). Les contaminants environnementaux sont des impuretés qui sont soit introduites par l’homme, soit présentes naturellement dans l’eau, l’air ou le sol. Les contaminants issus de la transformation des aliments comprennent les composés indésirables qui se forment dans les aliments pendant la cuisson, la torréfaction, la mise en conserve, le chauffage, la fermentation ou l’hydrolyse (Schrenk, 2004). Le contact direct des aliments avec les matériaux d’emballage peut entraîner une contamination chimique due à la migration de certaines substances nocives dans les aliments. De plus, l’utilisation d’additifs non approuvés ou erronés peut entraîner une contamination des aliments.

Contaminants d’origine naturelle dans les aliments

Plusieurs bactéries, virus et parasites habitent naturellement les surfaces des aliments crus. La contamination des aliments crus peut également être due aux eaux usées, au sol, aux surfaces externes, aux animaux vivants, aux organes internes des animaux de boucherie. Une source supplémentaire d’aliments contaminés est la nourriture provenant d’animaux malades, bien que les progrès de la santé aient presque éliminé cette source de contamination alimentaire (Marriott et Gravani, 2006). La contamination des aliments par des produits chimiques comprend le mélange accidentel de produits chimiques dans les aliments, les produits chimiques présents dans les aliments pour animaux ou les antibiotiques injectés aux volailles (Martin et Beutin, 2011). Plusieurs parasites sont également présents dans les aliments par des relations symbiotiques entre l’organisme et le parasite. Nombre d’entre eux sont à l’origine d’infections et d’épidémies d’origine alimentaire. Une large catégorisation de ces parasites est présentée dans le tableau 1A (Newell et al., 2010).

Tableau 1A. Parasites dans différents aliments (modifié et est utilisé avec la permission de Newell et al., 2010).

Les infections entériques dues aux parasites peuvent être transmises par la voie fécale-orale en consommant intrinsèquement les aliments contaminés ou par l’absorption de parasites vivant librement dans les environnements. La contamination des produits alimentaires tels que la viande, les légumes et les fruits est possible par l’introduction du parasite dans les eaux usées, l’eau d’irrigation, les matières fécales, le sol, la manipulation humaine ou un traitement incorrect de la viande infectée. Les animaux producteurs d’aliments peuvent eux-mêmes transférer les parasites, car ils sont eux-mêmes infectés (Pozio, 1998).

Contamination pendant les phases de production, de transformation, de stockage et de préparation des aliments

Les contaminants peuvent être présents dans les aliments à leur stade brut en raison de sources environnementales de contaminants. Pendant le transport des aliments, les sources courantes de contamination comprennent les gaz d’échappement des véhicules (diesel et essence) ou la contamination croisée dans le véhicule utilisé pour le transport des aliments. Les navires utilisés pour le transport sur de longues distances sont également souvent contaminés de manière croisée par des produits chimiques utilisés pour la désinfection ou d’autres sources (Nerín et al., 2007a). Les barrières élevées utilisées pour protéger les aliments en les emballant pendant le transport sur de longues distances ne sont pas toujours testées quant à leurs propriétés de barrière, ce qui en fait une cause de contamination. Lors de la phase de nettoyage de la production et de la préparation des aliments, les contaminants peuvent envahir en raison des résidus laissés par les désinfectants et les agents de nettoyage sur la surface des équipements de manipulation des aliments (Nageli et Kupper, 2006 ; Villanueva et al., 2017). Le traitement thermique dans le processus de production est une autre source de contaminants. L’utilisation d’une température de cuisson élevée dans les foyers et les industries est la méthode la plus utilisée pour le traitement des aliments. L’utilisation d’une température élevée pour la cuisson associée à des facteurs externes conduit potentiellement à la formation de composés toxiques qui laissent un impact sur la sécurité et la qualité des aliments. Les composés toxiques tels que les nitrosamines, les chloropropanols, l’acrylamide, les furanes ou les HAP sont formés pendant les méthodes de transformation des aliments comme le chauffage, le rôtissage, le grillage, la cuisson, la mise en conserve, la fermentation ou l’hydrolyse (Nerín et al., 2016). La friture est une source majeure de génération d’une série de composés toxiques dans les processus de préparation des aliments (Roccato et al., 2015). En outre, le chauffage par micro-ondes peut également donner naissance à des contaminants dans les aliments, car la caractéristique commune de la cuisson par micro-ondes est que les aliments sont cuits dans le récipient ou le film d’emballage (matériau d’emballage) dans le four à micro-ondes (Nerín et al., 2003). Les matériaux d’emballage micro-ondables comprennent le carton, les composites et les plastiques et, pendant la cuisson, les composants de ces matériaux peuvent passer de l’emballage à l’aliment, ce qui entraîne une baisse de la sécurité et de la qualité des aliments (Ehlert et al., 2008).

L’emballage des aliments comporte plusieurs avantages comme la protection physique et la protection accrue des aliments ; cependant, il peut toujours constituer une menace (Marsh et Bugusu, 2007). Les procédés d’emballage font appel à plusieurs additifs comme les stabilisants, les antioxydants, les plastifiants et les agents de glissement pour améliorer les propriétés des matériaux d’emballage. Néanmoins, tout contact direct ou indirect de l’aliment avec le matériau d’emballage peut entraîner le transfert de ces substances de l’emballage vers l’aliment. Un tel phénomène est appelé migration. Lorsque des boîtes métalliques sont utilisées pour l’emballage, la corrosion constitue une source de contamination des aliments en raison de la migration des ions métalliques vers les aliments (Buculei et al., 2012). Pour éviter cela, la face interne des boîtes est généralement recouverte de vernis comme les résines époxydes pour éviter la corrosion, mais même les sous-produits mineurs de la fabrication des résines époxydes comme le cyclo-di- BADGE, le bisphénol A ou l’éther diglycidylique du bisphénol A (BADGE) peuvent migrer vers les aliments. Ces composés sont connus comme des perturbateurs endocriniens (Cabado et al., 2008). Il existe également un risque que des substances ajoutées de manière non intentionnelle migrent du matériau d’emballage vers les aliments en produisant des effets indésirables (Nerin et al., 2013). Le stockage des aliments est une autre étape qui peut conduire à la présence de toxines dans les aliments. Parmi les facteurs de contamination, citons la lumière directe du soleil qui accélère la détérioration des aliments et des emballages et l’adsorption d’odeurs indésirables. Les aliments à longue durée de conservation contiennent des arômes et des couleurs qui compromettent la valeur nutritive des aliments. En outre, les aliments riches en matières grasses sont susceptibles d’être contaminés par des odeurs (Nerín et al., 2007a). La contamination des aliments due à l’ensemble des étapes de la transformation des aliments jusqu’à leur conditionnement est résumée dans la figure 1.

Figure 1. Contamination des aliments. (A) Contamination lors de la production et de la transformation des aliments. (B) Contamination due aux influences de l’environnement.

Contamination due aux influences de l’environnement

Le format de dosage par biocapteur permet de déterminer les nombreux polluants environnementaux à l’origine de la contamination des aliments (Baeumner, 2003). Plusieurs métaux, principalement les métaux lourds toxiques que sont le cadmium, le mercure, le plomb et le polychlorobiphényle (PCB), pénètrent dans l’environnement industriel pour contaminer les aliments. C’est le cas d’une zone industrielle de Huludao, dans le nord-est de la Chine, qui est gravement contaminée par des métaux lourds tels que le mercure, le plomb, le cadmium, le zinc et le cuivre, en raison de la fusion de métaux lourds dans la région (Zheng et al., 2007). Les plantes constituent la base de la chaîne alimentaire, et elles peuvent facilement absorber les substances toxiques du sol, contaminant non seulement les fruits et légumes mais aussi les fruits de mer (Peralta-Videa et al., 2009). L’environnement du sol est une autre source de contamination des aliments. Les métaux lourds provenant des zones industrielles peuvent s’infiltrer dans le sol et entrer dans la chaîne alimentaire pour infecter les sources brutes des aliments (Krishna et Govil, 2006). Les pesticides utilisés comme agents de protection des plantes pénètrent également dans la chaîne alimentaire et l’exposition humaine à ces produits chimiques entraîne un large éventail de problèmes de santé tels que la suppression du système immunitaire, la diminution de l’intelligence, la perturbation des hormones, le cancer et les anomalies de la reproduction (Abhilash et Singh, 2009). Environ 3 milliards de kg de pesticides sont appliqués chaque année dans le monde (Pimentel, 2005), ce qui constitue une menace sérieuse, car les produits chimiques contaminent les sources brutes de nourriture. Or, dans le cas des pesticides, la limite maximale de résidus (LMR) est un facteur déterminant du risque qu’ils représentent pour la santé humaine. Les niveaux de résidus de pesticides dans les aliments sont réglementés par la législation afin de minimiser l’exposition du consommateur (Nasreddine et Parent-Massin, 2002). Cependant, dans de nombreux pays sous-développés, une telle législation n’est pas en place ou est mal appliquée. Semblables aux pesticides sont les résidus de médicaments vétérinaires dans les animaux d’élevage qui peuvent rester dans la viande et menacer l’individu par l’exposition à ces résidus de médicaments, le transfert de la résistance aux antibiotiques, et le risque d’allergies (Reig et Toldrá, 2008).

Contaminants chimiques dans l’eau potable

La question de la consommation alimentaire a évolué d’une courte chaîne d’échange entre le producteur et le consommateur à une chaîne complexe de diverses parties (Pongratz et al., 2011). Tout comme les aliments, l’eau potable est également exposée à un risque de contaminants ayant de graves répercussions sur la santé, non seulement pour la vie humaine mais aussi pour la vie marine et les autres organismes qui consomment l’eau impure. Les sources de ces contaminants sont multiples : rejets industriels et municipaux, formations géologiques naturelles, ruissellement urbain et rural, processus de traitement de l’eau potable et matériaux de distribution de l’eau (Calderon, 2000). Les activités humaines telles que la fracturation hydraulique et le forage horizontal ont augmenté la production d’énergie, mais ont également augmenté l’incidence de la contamination de l’eau potable. L’eau potable provenant des eaux souterraines peut également être contaminée par des métaux lourds (par exemple, le nickel, le mercure, le cuivre et le chrome), ce qui pourrait entraîner une augmentation des cas de défauts de santé de nature cancérigène et non cancérigène (Wongsasuluk et al., 2013), y compris la contamination fécale (Kostyla et al., 2015). Une telle source de contamination de l’eau potable est particulièrement répandue dans les pays à revenu faible ou intermédiaire (Bain et al., 2014). Les sous-produits des produits pharmaceutiques sont également toxiques et constituent une autre source identifiée de contamination de l’eau par des produits chimiques (Shen et Andrews, 2011).

Les contaminants de l’eau potable comprennent plusieurs produits chimiques tels que l’arsenic, l’aluminium, le plomb, le fluorure, les sous-produits de désinfection, le radon et les pesticides (tableau 1B). Leurs effets sur la santé vont de nombreux cancers, maladies cardiovasculaires, résultats reproductifs indésirables et maladies neurologiques. Currie et al. (2013) ont également identifié que la consommation d’eau chimiquement contaminée par les mères, spécifiquement celles qui sont moins instruites, montrent des effets significatifs sur la gestation des nourrissons et le poids de naissance du bébé.

Tableau 1B. Contaminants chimiques courants dans l’eau potable rapportés dans la littérature récente.

Incidences sur la santé des contaminants alimentaires

Les maladies d’origine alimentaire comptent environ 48 millions de maladies par an aux États-Unis. (Gould et al., 2013) Les aliments chimiquement contaminés ont de graves implications sur la santé des individus. Les effets néfastes vont de problèmes gastriques mineurs à des décès majeurs pour la santé. Les contaminants chimiques sont fortement liés à des conséquences graves, à un manque de contrôle personnel et à des effets à long terme (Kher et al., 2011). La consommation alimentaire est la source la plus probable d’exposition humaine aux métaux. Les métaux tels que le cadmium et le plomb peuvent facilement entrer dans la chaîne alimentaire. Les métaux lourds peuvent sérieusement appauvrir l’organisme en nutriments spécifiques susceptibles de diminuer les défenses immunologiques, d’altérer les installations psychosociales et de provoquer un retard de croissance intra-utérin. La consommation de métaux lourds est également associée à la malnutrition et augmente les taux de maladies gastro-intestinales (Khan et al., 2008). Les contaminants alimentaires sont également une cause majeure de cancer (Abnet, 2007). L’exposition aux biphényles polychlorés (PCB) due à la contamination des aliments peut avoir des effets négatifs sur le développement neurologique et la réponse immunitaire des enfants (Schantz et al., 2004). Les pesticides présents dans les aliments en tant que contaminants ont également de graves répercussions sur la santé. Des niveaux excessifs de ces produits chimiques dans les aliments causent des dommages aux neurones et aux reins, des handicaps congénitaux, des problèmes de reproduction et peuvent s’avérer cancérigènes (Bassil et al., 2007). L’accumulation des pesticides dans les tissus de l’organisme peut également entraîner une dégradation métabolique (Androutsopoulos et al., 2013). Il existe également un risque de troubles du développement neurologique comme les troubles de l’attention, l’autisme, la paralysie cérébrale et le retard mental causés par des produits chimiques industriels comme l’arsenic, les PCB et le plomb présents dans les aliments et l’eau. L’exposition à de tels produits chimiques au cours des stades de développement du fœtus peut causer des lésions cérébrales et de tels handicaps à vie à des doses beaucoup plus faibles que celles qui peuvent affecter les fonctions cérébrales adultes (Grandjean et Landrigan, 2006).

Exposition individuelle aux contaminants alimentaires

La consommation alimentaire est une voie cruciale d’exposition aux contaminants provenant de diverses sources. L’exposition d’un individu à ces contaminants est élevée, ce qui explique le nombre élevé de cas d’hospitalisation et de maladies non seulement aux États-Unis mais aussi dans le monde entier. Les contaminants alimentaires sont présents dans presque tous les produits alimentaires, y compris les fruits, les produits de boulangerie, les légumes, la volaille, la viande et les produits laitiers (Kantiani et al., 2010). Il n’est pas rare qu’un seul produit alimentaire contienne des résidus de cinq ou plus de cinq toxines chimiques persistantes (Schafer, 2002). Une étude a examiné l’exposition alimentaire de 37 contaminants aux États-Unis et a révélé que 20 des contaminants étudiés présentaient des concentrations de référence pour le cancer. Ces concentrations de référence indiquaient que l’exposition quotidienne aux contaminants avait une probabilité de présenter des effets secondaires indésirables (Dougherty et al., 2000). Une autre étude a estimé l’exposition de nombreux contaminants alimentaires sur les enfants ; les résultats ont montré que le repère de cancer des contaminants dépassait chez tous les enfants pour la dieldrine, l’arsenic, le DDE et les dioxines (Vogt et al., 2012).

Les mesures préventives pour contrôler la contamination des aliments

Il existe une législation en place pour réglementer les niveaux de plusieurs produits chimiques dans les aliments. Les additifs malsains et les adultérants ne sont légalement pas autorisés à être utilisés. Cependant, des systèmes de surveillance et d’intervention efficaces sont nécessaires pour empêcher les risques chimiques de pénétrer dans l’approvisionnement alimentaire et de causer des dommages au public. La FDA prescrit les niveaux minimums de produits chimiques qui sont autorisés dans les aliments, par exemple la concentration de pesticides ne doit pas dépasser la limite fixée (Bajwa et Sandhu, 2011). Cependant, des erreurs peuvent toujours se produire dans le respect de la concentration déterminée et des directives. En particulier dans le cas des pays en développement et sous-développés, l’application de la législation est encore faible en ce qui concerne l’administration de la concentration de contaminants nocifs dans les aliments. Certains pays sont très dépendants de l’agriculture, ce qui entraîne des niveaux élevés de pesticides s’infiltrant dans les nappes phréatiques, contaminant à la fois les aliments et l’eau. Les produits chimiques non réglementés sont particulièrement préoccupants (Villanueva et al., 2013) et des recherches supplémentaires doivent être menées sur les contaminants qui échappent à la détection humaine. De plus, les préoccupations des consommateurs individuels sont essentielles car ils peuvent jouer un rôle fondamental dans la gestion de leur santé (Liang et Scammon, 2016). En outre, la popularité et l’utilisation généralisée d’internet permettent également aux consommateurs de rechercher des informations en ligne et de réduire les risques sanitaires liés aux incidents de contamination alimentaire. Les médias d’information et les journalistes jouent un rôle important dans la couverture des épidémies, de la menace et de sa cause, y compris les commentaires d’experts concernant les contaminants alimentaires chimiques. En outre, le public doit garder un sain degré de scepticisme à l’égard des produits alimentaires contaminés rapportés par les médias et éviter de consommer les produits alimentaires incriminés jusqu’à ce que des preuves scientifiques justifient une action immédiate. Plus important encore, les industries alimentaires doivent accepter la nécessité d’être plus honnêtes et plus directes dans la production de produits alimentaires commerciaux sûrs ainsi que dans la protection du public contre la contamination alimentaire.

Conclusion

La contamination chimique des aliments est apparue comme une préoccupation sérieuse avec des risques potentiels pour la santé dans leur sillage. La majorité de la contamination des aliments se produit par des toxines naturelles et des polluants environnementaux ou pendant la transformation, l’emballage, la préparation, le stockage et le transport des aliments. Avec les progrès technologiques, la détection de ces contaminants devient plus facile. Cependant, plusieurs contaminants sont encore inconnus et la recherche se poursuit à cet égard. Bien que le gouvernement ait pris des mesures adéquates pour minimiser l’exposition individuelle aux contaminants alimentaires, il y a encore des mesures à prendre pour réduire les risques pour la santé et les maladies qui viennent avec la contamination chimique des aliments.

Contributions des auteurs

IR a conçu, imaginé et rédigé le manuscrit. WK a aidé à la rédaction. WP et JL ont revu de manière critique, édité et finalisé le manuscrit pour le soumettre.

Funding

Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale de recherche de Corée (2013M3A9A504705 et 2017M3A9A5048999).

Déclaration de conflit d’intérêts

Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière qui pourrait être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.

L’examinateur AJ a déclaré une affiliation partagée, sans collaboration, avec l’un des auteurs, IR, à l’éditeur de traitement.

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