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 plus élevée que la quantité considérée comme sûre. Les dangers chimiques sont l’une des principales causes de contamination alimentaire associée aux éclosions de maladies d’origine alimentaire (Faille et al., sous presse). Les origines des contaminants chimiques varient 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 inhibent presque tous les produits d’usage quotidien fabriqués en série tels que les désinfectants, les plastiques, les détergents, les déodorants, les pesticides, etc. Même les aliments consommés et l’eau prélevée ne sont pas à l’abri de l’invasion de produits chimiques en concentrations dangereuses. La contamination des aliments, qu’elle soit accidentelle ou intentionnelle, est un acte malheureux qui entraîne dans son sillage de nombreuses implications graves sur la santé humaine. La contamination des aliments a été enregistrée dans l’histoire il y a déjà 8 000 ans; cependant, la croissance de l’agro-industrie et la mondialisation ont aidé le problème à se propager partout sur la planète (Robertson et al., 2014). Le Centre américain pour le contrôle et la prévention des maladies a confirmé plus de 11 000 infections d’origine alimentaire en 2013 (Salter, 2014), plusieurs agents tels que des virus, des bactéries, des toxines, des parasites, des métaux et d’autres produits chimiques causant 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. Un total de 1527 éclosions 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). De plus, 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). En outre, 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’une intoxication aiguë au plomb due à l’ingestion d’aliments contaminés par du sol et de la poussière contenant du plomb au Nigeria (Tirima et al., sous presse). En gardant à l’esprit ces incidents et les conséquences néfastes pour la santé en général, cette revue examine les raisons et les types de contaminants chimiques dans les aliments ainsi que l’exposition quotidienne des individus à de tels aliments contaminés et approfondit les impacts sur la santé de ces impuretés alimentaires.

Les raisons de la contamination des aliments

Les aliments sont un facteur crucial du bien-être de la santé humaine et une source majeure d’inquiétude, de plaisirs et de stress (Wilcock et al., 2004), avec l’une des raisons derrière le stress et l’inquiétude, sont les maladies causées par des aliments contaminés. 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 de contaminants chimiques des aliments. Le transport des aliments peut également jeter les bases 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 pour améliorer la durée de conservation d’un produit alimentaire. Les contaminants peuvent inclure des aliments impuretés 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 pénètrent naturellement dans la chaîne alimentaire ainsi que les agents pathogènes présents dans l’environnement et présentent 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 additifs alimentaires non approuvés et les migrants provenant des matériaux d’emballage (Mastovska, 2013). Les contaminants environnementaux sont des impuretés introduites par l’homme ou présentes naturellement dans l’eau, l’air ou le sol. Les contaminants 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 naturels dans les aliments

Plusieurs bactéries, virus et parasites habitent naturellement les surfaces des aliments crus. La contamination des aliments crus peut également se produire en raison des eaux usées, du sol, des surfaces externes, des animaux vivants, des organes internes des animaux à viande. Les aliments provenant d’animaux malades constituent une autre source d’aliments contaminés, bien que les progrès de la santé aient presque éliminé cette source de contamination (Marriott et Gravani, 2006). La contamination des aliments par des sources chimiques comprend le mélange accidentel de produits chimiques dans les aliments ou les produits chimiques contenus dans les aliments pour animaux ou les injections d’antibiotiques administrées aux volailles (Martin et Beutin, 2011). Plusieurs parasites sont également présents dans la nourriture par des relations symbiotiques entre l’organisme et le parasite. Plusieurs d’entre elles provoquent des infections et des épidémies d’origine alimentaire. Une catégorisation générale de ces parasites est présentée dans le tableau 1A (Newell et al., 2010).

Les infections entériques dues au parasite peuvent être transmises par voie fécale-orale en consommant intrinsèquement les aliments contaminés ou par l’absorption de parasites vivant librement dans l’environnement. 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 processus inapproprié 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, d’entreposage et de préparation des aliments

Des 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 du diesel et de l’essence ou la contamination croisée dans le véhicule utilisé pour le transport des aliments. Les navires de longue distance destinés au transport sont également souvent contaminés 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 enveloppant pendant le transport à longue distance ne sont pas toujours testées pour leurs propriétés de barrière, ce qui en fait une cause de contamination. Dans la phase de nettoyage de la production et de la préparation des aliments, des contaminants peuvent envahir en raison des résidus laissés par les désinfectants et les agents de nettoyage à la surface des équipements de manutention 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 de températures de cuisson élevées dans les maisons et les industries est la méthode largement utilisée pour le processus alimentaire. L’utilisation d’une température élevée pour la cuisson associée à des facteurs externes conduit potentiellement à la formation de composés toxiques qui ont un impact sur la sécurité et la qualité des aliments. Des composés toxiques tels que les nitrosamines, les chloropropanols, l’acrylamide, les furanes ou les HAP se forment au cours des procédés de transformation des aliments tels que le chauffage, la torréfaction, la cuisson au four, la mise en conserve, la fermentation ou l’hydrolyse (Nerín et al., 2016). La friture est l’une des principales sources de production d’une gamme de composés toxiques dans les processus de préparation des aliments (Roccato et al., 2015). De plus, le chauffage par micro-ondes peut également donner naissance à des contaminants dans les aliments, car la caractéristique commune de la cuisson au 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 du carton, des composites et des plastiques et pendant la cuisson, les composants de ces matériaux peuvent être transférés 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 une protection physique et une protection accrue des aliments; cependant, il peut toujours constituer une menace (Marsh et Bugusu, 2007). Les procédés d’emballage utilisent plusieurs additifs tels que des stabilisants, des antioxydants, des plastifiants et des agents glissants pour améliorer les propriétés du matériau d’emballage. Néanmoins, tout contact direct ou indirect avec l’aliment avec le matériau d’emballage peut entraîner le transfert de ces substances de l’emballage dans l’aliment. Un tel phénomène est appelé migration. Lorsque des boîtes métalliques sont utilisées dans des emballages, la corrosion est une source de contamination alimentaire due à la migration des ions métalliques vers les aliments (Buculei et al., 2012). Pour éviter cela, la face intérieure des boîtes est généralement recouverte de vernis tels que des résines époxy pour éviter la corrosion, mais même les sous-produits mineurs de la fabrication des résines époxy comme le cyclo-di-BADGE, le bisphénol A ou le diglycidyl éther de bisphénol A (BADGE) peuvent migrer vers les aliments. De tels composés sont connus sous le nom de perturbateurs endocriniens (Cabado et al., 2008). Il existe également un risque de migration de substances ajoutées non intentionnellement du matériau d’emballage vers les aliments produisant des effets néfastes (Nerin et al., 2013). Le stockage des aliments est une autre étape qui peut entraîner des toxines dans les aliments. Certains des facteurs de contamination comprennent la lumière directe du soleil qui accélère la détérioration des aliments et des emballages et l’adsorption des odeurs indésirables. Les aliments dont la durée de conservation est plus longue contiennent des saveurs et des couleurs qui compromettent la valeur nutritive des aliments. De plus, les aliments riches en gras sont sujets à la contamination par les odeurs (Nerín et al., 2007a). La contamination des aliments due à l’ensemble des étapes de la transformation des aliments jusqu’à l’emballage est résumée à la figure 1.

Contamination due aux influences environnementales

Le format d’analyse des biocapteurs permet de déterminer les nombreux polluants environnementaux responsables de la contamination des aliments (Baeumner, 2003). Plusieurs métaux, principalement des métaux lourds toxiques, le cadmium, le mercure, le plomb et le biphényle polychloré (PCB) pénètrent dans l’environnement industriel pour contaminer les aliments. L’exemple 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 des métaux lourds dans la région (Zheng et al., 2007). Les plantes forment la base de la chaîne alimentaire et peuvent facilement absorber les substances toxiques du sol, contaminant non seulement les fruits et légumes, mais également les fruits de mer (Peralta-Videa et al., 2009). L’environnement du sol est une autre source de contamination alimentaire. Les métaux lourds des zones industrielles peuvent s’infiltrer dans le sol et entrer dans la chaîne alimentaire pour infecter les sources brutes de nourriture (Krishna et Govil, 2006). Les pesticides utilisés comme agents de protection des plantes entrent également dans la chaîne alimentaire et l’exposition humaine à ces produits chimiques présente un large éventail de problèmes de santé tels que la suppression immunitaire, la diminution de l’intelligence, la perturbation hormonale, 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. Dans le cas des pesticides, cependant, la limite maximale de résidus (LMR) est un déterminant important du risque qu’elle représente pour la santé humaine. Les niveaux de résidus de pesticides dans les aliments sont réglementés par la législation afin de minimiser leur exposition au consommateur (Nasreddine et Parent-Massin, 2002). Cependant, dans de nombreux pays sous-développés, une telle législation n’est pas en place ou est mal promulguée. Comme les pesticides, les résidus de médicaments vétérinaires chez les animaux d’élevage 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 est passée d’une chaîne commerciale courte entre le producteur et le consommateur à une chaîne complexe de différentes parties (Pongratz et al., 2011). Tout comme les aliments, l’eau potable présente également un risque de contaminants ayant de graves conséquences sur la santé, non seulement pour la vie humaine, mais aussi pour la vie marine et d’autres organismes qui consomment l’eau impure. Les sources de ces contaminants sont multiples, notamment les rejets industriels et municipaux, les formations géologiques naturelles, le ruissellement urbain et rural, le processus de traitement de l’eau potable et les 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 (p. ex. nickel, mercure, cuivre et 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 et intermédiaire (Bain et al., 2014). Les sous-produits pharmaceutiques sont également toxiques et 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, effets néfastes sur la reproduction et maladies neurologiques. Currie et coll. (2013) ont également identifié que la consommation d’eau contaminée chimiquement par les mères, en particulier celles qui sont moins instruites, a des effets significatifs sur la gestation des nourrissons et le poids à la naissance du bébé.

Conséquences sur la santé des contaminants alimentaires

Les maladies d’origine alimentaire comptent environ 48 millions de maladies chaque année aux États-Unis. (Gould et coll., 2013) Les aliments contaminés chimiquement ont de graves conséquences sur la santé des individus. Les effets nocifs 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. Des métaux tels que le cadmium et le plomb peuvent facilement entrer dans la chaîne alimentaire. Les métaux lourds peuvent sérieusement épuiser des nutriments spécifiques dans le corps qui peuvent diminuer les défenses immunologiques, altérer les installations psychosociales et 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 l’une des principales causes de cancer (Abnet, 2007) L’exposition aux biphényles polychlorés (BPC) due à la contamination des aliments peut nuire au développement neurologique des enfants et à la réponse immunitaire (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 lésions neurales et rénales, des handicaps congénitaux, des problèmes de reproduction et peuvent s’avérer cancérigènes (Bassil et al., 2007). L’accumulation de pesticides dans les tissus du corps peut également entraîner une dégradation métabolique (Androutsopoulos et al., 2013). Il existe également un risque de troubles neurodéveloppementaux tels que les troubles déficitaires de l’attention, l’autisme, la paralysie cérébrale et le retard mental causés par des produits chimiques industriels tels que l’arsenic, les PCB et le plomb dans les aliments et l’eau. L’exposition à de tels produits chimiques aux stades de développement fœtal peut provoquer des lésions cérébrales et de telles incapacités à vie à des doses beaucoup plus faibles que celles qui peuvent affecter le fonctionnement du cerveau adulte (Grandjean et Landrigan, 2006).

Exposition individuelle aux contaminants alimentaires

La consommation alimentaire est une voie cruciale pour l’exposition aux contaminants provenant de diverses sources. L’exposition d’une personne à ces contaminants est élevée, ce qui explique le nombre élevé de cas hospitalisés 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 aliment contienne des résidus de cinq toxines chimiques persistantes ou plus (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 disponibles pour le cancer. Ces concentrations de référence indiquaient que l’exposition quotidienne des 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 chez les enfants; les résultats ont révélé que le seuil de référence du cancer des contaminants était dépassé 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

Une législation est en place pour réglementer les niveaux de plusieurs produits chimiques dans les aliments. Les additifs et les adultérants malsains ne sont légalement pas autorisés. Cependant, des systèmes de surveillance et d’intervention efficaces sont nécessaires pour empêcher les dangers chimiques de pénétrer dans l’approvisionnement alimentaire et de nuire au public. La FDA prescrit les niveaux minimaux de produits chimiques autorisés dans les aliments, tels que la concentration de pesticides ne doit pas dépasser la limite assignée (Bajwa et Sandhu, 2011). Cependant, des erreurs peuvent encore se produire en suivant la concentration et les directives déterminées. En particulier dans le cas des pays en développement et des pays sous-développés, l’application de la législation reste faible en ce qui concerne la gestion 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 eaux souterraines, contaminant à la fois les aliments et l’eau. Les produits chimiques non réglementés sont particulièrement préoccupants (Villanueva et al., 2013) et d’autres recherches doivent se concentrer sur les contaminants qui échappent à la détection humaine. En outre, les préoccupations individuelles des consommateurs sont essentielles car elles peuvent jouer un rôle fondamental dans la gestion de leur santé (Liang et Scammon, 2016). De plus, la popularité et l’utilisation généralisée d’Internet permettent également aux consommateurs de rechercher des informations en ligne et de réduire les risques pour la santé associés aux incidents de contamination des aliments. Les médias et les journalistes ont un rôle important à jouer dans les reportages sur les épidémies, la menace et sa cause, y compris les commentaires d’experts concernant les contaminants chimiques des aliments. En outre, le public doit garder un degré de scepticisme sain à l’égard des produits alimentaires contaminés rapportés dans les nouvelles et éviter de consommer les produits alimentaires accusés 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 des aliments.

Conclusion

La contamination chimique des aliments est apparue comme une grave préoccupation avec des dangers potentiels pour la santé dans leur sillage. La majorité de la contamination des aliments se produit par des toxines et des polluants environnementaux d’origine naturelle ou lors du traitement, de l’emballage, de la préparation, du stockage et du transport des aliments. À mesure que la technologie avance, la détection de tels contaminants devient plus facile. Cependant, plusieurs contaminants sont encore inconnus et les recherches se poursuivent à cet égard. Bien que le gouvernement ait pris des mesures adéquates pour minimiser l’exposition individuelle aux contaminants alimentaires, il reste encore des mesures à prendre pour réduire les risques pour la santé et les maladies associés à la contamination chimique des aliments.

Contributions de l’auteur

IR a conçu, conçu et écrit le manuscrit. WK a aidé par écrit. WP et JL ont examiné de manière critique, édité et finalisé le manuscrit pour soumission.

Financement

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

Déclaration de conflit d’intérêts

Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de relations commerciales ou financières pouvant être interprétées comme un conflit d’intérêts potentiel.

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