Les aflatoxines figurent parmi les mycotoxines naturelles les plus toxiques que l'on rencontre dans les aliments. La sécurité alimentaire est aujourd'hui au cœur des préoccupations globales, notamment à cause des contaminations fongiques telles que les aflatoxines. Ces mycotoxines dangereuses, produites principalement par Aspergillus flavus et Aspergillus parasiticus, constituent un risque majeur pour la santé humaine et animale. Leur identification précoce et fiable reste un enjeu de taille pour les professionnels agroalimentaires.
Que sont les Aflatoxines ?
Les aflatoxines sont des toxines produites par des moisissures (mycotoxines) appartenant essentiellement à deux espèces parmi les 10 espèces identifiées du genre Aspergillus (Aspergillus flavus et Aspergillus parasiticus), champignons pouvant se développer facilement dans les régions chaudes et humides. Les aflatoxines constituent un groupe de 18 composés de structures proches (1 molécule de coumarine et 3 de furannes).
Quatre aflatoxines (B1, B2, G1, G2) sont produites dans la nature. L'aflatoxine B1 est la plus fréquente et la plus toxique. Elle possède des propriétés génotoxiques et carcinogènes. Les aflatoxines les plus courantes rencontrées dans l'alimentation et qui font l'objet d'un contrôle qualité sont les aflatoxines B1, B2, M1, G1 et G2.
Les aflatoxines sont des métabolites toxiques (i.e. une substance chimique dangereuse, ce n'est pas un être vivant) qui sont produits par les champignons Aspergillus flavus et A. Elles se développent sur les réserves alimentaires, en particulier sur les produits agricoles conservés en atmosphère chaude et humide.
Mycotoxines et Aflatoxines: Quelle est la différence ?
Les mycotoxines sont des métabolites (i.e. une substance chimique) produits par certains types de champignons, qui se développent en général sur des produits conservés en atmosphère chaude et humide. Pour se développer ces moisissures (champignons) ont besoin d'une température entre 6 et 50 °C, d'éléments essentiels (carbone et azote) et d'eau activité supérieure à 80%. Sous certaines conditions physico-chimiques (stress oxydatif/production de radicaux libres, augmentation subite de température, forte humidité, contact avec certains acides gras), ces moisissures peuvent engendrer des métabolites secondaires : les aflatoxines.
Les aflatoxines constituent donc une certaine catégorie de mycotoxines, toxiques à la consommation : à hautes doses elles peuvent entraîner la mort en quelques jours. A dose plus faible et régulière les conséquences sanitaires sont plus diverses : diminution du métabolisme (et retard de croissance) effet cancérogène pouvant affecter l'ensemble des systèmes organiques (aflatoxines B1 notamment), effet mutagène et génotoxique (anomalies congénitales chez l'enfant) et immunodépresseur (source OMS 2018). Tous les animaux sont impactés.
Voies de Contamination et Produits Concernés
La voie d’exposition aux aflatoxines chez l’homme est leur absorption au niveau intestinal après ingestion de denrées alimentaires contaminées. Outre les cultures contaminées, l’aflatoxine peut également pénétrer dans la chaîne alimentaire par l’intermédiaire des produits d’origine animale. Chez les mammifères les aflatoxine B1 et B2 métabolisées produisent deux dérivés hydroxylés : les Aflatoxines M1 et M2. L’aflatoxine M1 est excrétée dans le lait provenant d’animaux ayant reçu des aliments contaminés par l’aflatoxine B1.
On peut les retrouver dans une grande variété de produits : blé, amandes, noix, pistache, cacao, café, soja, maïs (grain et ensilage), etc... Chaque année les aflatoxines impactent les récoltes planétaires : ¼ des récoltes sont touchées par ces substances.
Risques pour la Santé
Les aflatoxines sont des substances cancérogènes avérées pour l’homme. Ingérée régulièrement, cette substance crée des lésions au niveau du foie qui évoluent en cirrhose. L’aflatoxine B1 modifie de nombreuses fonctions métaboliques chez l’homme.
Les troubles liés à une intoxication chronique due à l’ingestion d’aliments faiblement contaminées pendant plusieurs semaines ou mois sont : diarrhées, vomissements et perte de poids. Une atteinte du foie qui reste l’organe cible des aflatoxines peut se produire.
La mutation associée à l’hépatocarcinome (HCC) correspond à une mutation somatique (transversion G:C->T:A de la 3ième base du codon 249 de la protéine p53) qui n’affecte que les cellules hépatiques. Des études épidémiologiques, effectuées à l’échelle mondiale, ont montré que cette mutation est retrouvée dans les pays dont la nourriture est contaminée par Aspergillus Flavus qui est responsable de l’excrétion de l’Aflatoxine B1. Ce taux élevé de cancers primitifs du foie dans les populations d’Afrique, d’Asie ou d’Inde est associée à une consommation d’aliments contaminés, en partie à cause des conditions de stockage.
Par ailleurs, la littérature scientifique montre que de nombreux hépatocarcinomes présentent à la fois une mutation du gène p53 (codon 249) spécifique de l’exposition à l’aflatoxine et une infection par le virus de l’hépatite B (HBV). Comme les cellules hépatiques, les cellules du système respiratoire sont capables de transformer l’aflatoxine B1 en différents métabolites. Des études de toxicité réalisées chez des animaux exposés aux aflatoxines par voie respiratoire rapportent des lésions et des cancers des voies respiratoires et du foie ainsi que des altérations du système immunitaire (Sabourin et al 2006).
Réglementation
Le règlement (CE) n°1881/2006 de la Commission européenne fixe le taux maximum d’aflatoxines à 4 µg/kg d’aflatoxines totales dans les produits destinés à l’alimentation humaine. En 2008, le Codex Alimentarius (Codex Alimentarius) a défini un taux maximal d’aflatoxines totales de 10 µg/kg dans les amandes, noisettes et pistaches prêtes à la consommation, ce qui représente un taux supérieur à celui actuellement en vigueur dans l’UE (4 µg/kg d’aflatoxines totales).
En juin 2009, la Commission européenne a demandé à l’EFSA d’évaluer les effets sur la santé publique d’une augmentation du taux maximal d’aflatoxines totales de 4 µg/kg à 10 µg/kg pour les fruits à coque autres que les amandes, noisettes et pistaches, comme par exemple les noix du Brésil et les noix de cajou. Cela faciliterait l’application des taux maximum, en particulier pour les mélanges de noix. Le groupe de travail a conclu que la santé publique ne serait pas affectée en augmentant les taux d’aflatoxines totales de 4 µg/kg à 8 ou 10 µg/kg pour ces trois noix.
Concernant l’alimentation animale, la directive 2002/32/CE fixe les taux maximum autorisés d’aflatoxines B1 dans les matières premières destinées aux animaux.
Détection et Prévention
Les techniques visant à analyser et détecter la présence et la teneur d'un produit en aflatoxines font l'objet de recherches actives. Les laboratoires officiels mettent en oeuvre la détection par CLHPSM (chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse). Des tests moins précis mais transportables pour les usines et les silos à grains sont également accessibles, utilisant notamment la méthode Elisa d'épreuve immunoenzymatique. A l'avenir d'autres procédés sont en développement : imagerie hyperspectrale, nez électroniques, polymères à empreintes moléculaires, pour n'en citer que quelques-uns. Il s'agit de fournir des solutions accessibles, robustes et transportables.
Comment se prémunir du risque aflatoxines ?
La réduction du risque aflatoxine doit se faire par une approche intégrée sur toute la chaîne alimentaire, du champ à la table du consommateur. En particulier lors de la phase post récolte la prévention passe par la maîtrise des paramètres physico-chimiques du produit (humidité, température) et la gestion des contaminations extérieures (menaces insectes, changements de taux d'humidité). Une solution simple qui se développe rapidement est la conservation des produits agricoles et agro-alimentaires sous atmosphère modifiée, qui inhibe l'activité enzymatique et le développement des aflatoxines.
Le Rôle du Machine Learning
Le Machine Learning, sous-catégorie de l’intelligence artificielle, exploite les données existantes afin de développer des modèles prédictifs capables de détecter la présence et le niveau des risques toxiniques. Les algorithmes ML les plus couramment utilisés pour la détection des aflatoxines incluent les réseaux neuronaux artificiels (ANN), les machines à vecteurs de support (SVM), les forêts aléatoires et l’apprentissage en profondeur (Deep Learning).
Le Machine Learning ne se limite pas à une détection passive. Son utilisation permet une modélisation prédictive à partir des données historiques et environnementales afin d’anticiper les infestations futures.
Le recours à l'intelligence artificielle et spécifiquement au Machine Learning apporte des solutions concrètes et efficaces pour la détection et la prévention des risques liés aux aflatoxines. Grâce aux avancées continues et aux recherches approfondies, ces technologies pourraient bientôt devenir un standard en matière de contrôle qualité et sécurité alimentaire.
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