Mycotoxin

Une mycotoxine (du grec μύκης mykes , « champignon » et τοξικός toxikos , « toxique ») est un métabolite secondaire toxique produit par des champignons et capable de provoquer des maladies et la mort chez les humains et d'autres animaux. Le terme « mycotoxine » est généralement réservé aux produits chimiques toxiques produits par les champignons qui colonisent facilement les cultures.

Les exemples de mycotoxines provoquant des maladies humaines et animales comprennent l'aflatoxine , la citrinine , les fumonisines , l'ochratoxine A , la patuline , les trichothécènes , la zéaralénone et les alcaloïdes de l'ergot tels que l'ergotamine .

Une espèce de moisissure peut produire de nombreuses mycotoxines différentes, et plusieurs espèces peuvent produire la même mycotoxine.

La plupart des champignons sont aérobies (utilisent de l'oxygène) et se trouvent presque partout en très petites quantités en raison de la petite taille de leurs spores . Ils consomment de la matière organique partout où l'humidité et la température sont suffisantes. Lorsque les conditions sont favorables, les champignons prolifèrent en colonies et les niveaux de mycotoxines deviennent élevés. La raison de la production de mycotoxines n'est pas encore connue ; elles ne sont pas nécessaires à la croissance ou au développement des champignons. Comme les mycotoxines affaiblissent l'hôte récepteur, elles peuvent améliorer l'environnement pour une prolifération fongique ultérieure. La production de toxines dépend des environnements intrinsèques et extrinsèques environnants et ces substances varient considérablement en termes de toxicité, en fonction de l'organisme infecté et de sa sensibilité, de son métabolisme et de ses mécanismes de défense.

Les aflatoxines sont un type de mycotoxine produite par les espèces de champignons Aspergillus , telles que A. flavus et A. parasiticus . Le terme générique aflatoxine fait référence à quatre types différents de mycotoxines produites, à savoir B1 _, B2 _, G1 _et G2 _. [ L'aflatoxine B1 _, la plus toxique, est un puissant cancérigène et a été directement corrélée à des effets néfastes sur la santé, tels que le cancer du foie , chez de nombreuses espèces animales. Les aflatoxines sont largement associées aux produits de base produits dans les régions tropicales et subtropicales , tels que le coton , les arachides , les épices , les pistaches et le maïs . Selon l'USDA, « ce sont probablement les mycotoxines les plus connues et les plus étudiées au monde. »

L'ochratoxine est une mycotoxine qui se présente sous trois formes de métabolites secondaires, A, B et C. Toutes sont produites par les espèces Penicillium et Aspergillus . Les trois formes diffèrent en ce que l'ochratoxine B (OTB) est une forme non chlorée de l'ochratoxine A (OTA) et que l'ochratoxine C (OTC) est une forme d'ester éthylique de l'ochratoxine A. Aspergillus ochraceus est présent comme contaminant d'une grande variété de produits, notamment des boissons telles que la bière et le vin. Aspergillus carbonarius est la principale espèce présente sur les fruits de la vigne, qui libère sa toxine pendant le processus de fabrication du jus. L'OTA a été qualifiée de cancérigène et de néphrotoxine, et a été associée à des tumeurs dans les voies urinaires humaines, bien que les recherches sur les humains soient limitées par des facteurs de confusion .

La citrinine est une toxine qui a été isolée pour la première fois à partir de Penicillium citrinum , mais qui a été identifiée dans plus d'une douzaine d'espèces de Penicillium et plusieurs espèces d' Aspergillus . Certaines de ces espèces sont utilisées pour produire des aliments destinés à l'homme tels que le fromage ( Penicillium camemberti ), le saké, le miso et la sauce soja ( Aspergillus oryzae ). La citrinine est associée à la maladie du riz jaunâtre au Japon et agit comme néphrotoxine chez toutes les espèces animales testées. Bien qu'elle soit associée à de nombreux aliments destinés à l'homme ( blé , riz , maïs , orge , avoine , seigle et aliments colorés avec du pigment Monascus ), son importance pour la santé humaine est inconnue. La citrinine peut également agir en synergie avec l'ochratoxine A pour réduire la synthèse d'ARN dans les reins murins.

Les alcaloïdes de l'ergot sont des composés produits sous forme d'un mélange toxique d'alcaloïdes dans les sclérotes des espèces de Claviceps , qui sont des agents pathogènes courants de diverses espèces de graminées. L'ingestion de sclérotes d'ergot provenant de céréales infectées, généralement sous forme de pain produit à partir de farine contaminée, provoque l'ergotisme , la maladie humaine historiquement connue sous le nom de feu de Saint-Antoine . Il existe deux formes d'ergotisme : gangréneux, affectant l'apport sanguin aux extrémités, et convulsif, affectant le système nerveux central . Les méthodes modernes de nettoyage des grains ont considérablement réduit l'ergotisme en tant que maladie humaine ; cependant, il s'agit toujours d'un problème vétérinaire important. Les alcaloïdes de l'ergot ont été utilisés en pharmacie.

La patuline est une toxine produite par les espèces fongiques P. expansum , Aspergillus , Penicillium et Paecilomyces . P. expansum est particulièrement associée à une gamme de fruits et légumes moisis , en particulier les pommes et les figues pourries. Elle est détruite par le processus de fermentation et ne se trouve donc pas dans les boissons à base de pomme, comme le cidre . Bien que la patuline ne soit pas cancérigène, il a été signalé qu'elle endommageait le système immunitaire chez les animaux. En 2004, la Communauté européenne a fixé des limites aux concentrations de patuline dans les produits alimentaires. Elles s'élèvent actuellement à 50 μg/kg dans toutes les concentrations de jus de fruits, à 25 μg/kg dans les produits à base de pomme solides destinés à la consommation directe et à 10 μg/kg pour les produits à base de pomme destinés aux enfants, y compris le jus de pomme.

Les toxines de Fusarium sont produites par plus de 50 espèces de Fusarium et ont pour habitude d'infecter les grains de céréales en développement comme le blé et le maïs . Elles comprennent une gamme de mycotoxines, telles que : les fumonisines , qui affectent le système nerveux des chevaux et peuvent provoquer le cancer chez les rongeurs ; les trichothécènes , qui sont les plus fortement associées à des effets toxiques chroniques et mortels chez les animaux et les humains ; et la zéaralénone , qui n'est corrélée à aucun effet toxique mortel chez les animaux ou les humains. Parmi les autres principaux types de toxines de Fusarium, on trouve : les enniatines telles que la beauvéricine , le buténolide , l'équisetine et les fusarines .

Bien que divers champignons sauvages contiennent un assortiment de poisons qui sont certainement des métabolites fongiques causant des problèmes de santé notables pour les humains, ils sont plutôt arbitrairement exclus des discussions sur la mycotoxicologie. Dans de tels cas, la distinction est basée sur la taille du champignon producteur et l'intention humaine. L'exposition aux mycotoxines est presque toujours accidentelle alors que dans le cas des champignons, une identification et une ingestion incorrectes provoquant une intoxication aux champignons sont généralement le cas. L'ingestion de champignons mal identifiés contenant des mycotoxines peut entraîner des hallucinations. L' Amanita phalloides , producteur de cyclopeptides, est bien connu pour son potentiel toxique et est responsable d'environ 90 % de tous les décès dus aux champignons. Les autres groupes de mycotoxines primaires trouvés dans les champignons comprennent : l'orellanine , la monométhylhydrazine , les indoles de type disulfirame, les indoles hallucinogènes, les muscariniques, l'isoxazole et les irritants gastro-intestinaux (GI) spécifiques. La majeure partie de cet article porte sur les mycotoxines que l’on trouve dans les microchampignons autres que les poisons provenant de champignons ou de champignons macroscopiques.

Les bâtiments sont une autre source de mycotoxines et les personnes vivant ou travaillant dans des zones où il y a des moisissures augmentent leurs risques d'effets néfastes sur la santé. Les moisissures qui se développent dans les bâtiments peuvent être divisées en trois groupes : les colonisateurs primaires, secondaires et tertiaires. Chaque groupe est catégorisé en fonction de sa capacité à se développer dans des conditions d'activité de l'eau données. Il est devenu difficile d'identifier la production de mycotoxines par les moisissures d'intérieur pour de nombreuses variables, telles que (i) elles peuvent être masquées en tant que dérivés, (ii) elles sont mal documentées et (iii) le fait qu'elles sont susceptibles de produire différents métabolites sur les matériaux de construction. Certaines des mycotoxines présentes dans l'environnement intérieur sont produites par Alternaria , Aspergillus (formes multiples), Penicillium et Stachybotrys . Stachybotrys chartarum contient un nombre plus élevé de mycotoxines que les autres moisissures cultivées dans l'environnement intérieur et a été associé à des allergies et à des inflammations respiratoires. L'infestation de S. chartarum dans les bâtiments contenant des plaques de plâtre, ainsi que sur les carreaux de plafond, est très courante et est récemment devenue un problème plus reconnu. Lorsque les plaques de plâtre ont été exposées à l'humidité à plusieurs reprises, S. chartarum se développe facilement sur leur face cellulosique. Cela souligne l'importance du contrôle de l'humidité et de la ventilation dans les maisons résidentielles et autres bâtiments. Les effets négatifs des mycotoxines sur la santé sont fonction de la concentration , de la durée de l'exposition et de la sensibilité du sujet. Les concentrations rencontrées dans une maison, un bureau ou une école normale sont souvent trop faibles pour déclencher une réaction sanitaire chez les occupants.

Dans les années 1990, les inquiétudes du public concernant les mycotoxines ont augmenté à la suite de règlements à l’amiable de plusieurs millions de dollars pour des moisissures toxiques . Les poursuites ont eu lieu après qu’une étude du Center for Disease Control (CDC) de Cleveland, dans l’Ohio , a signalé une association entre les mycotoxines des spores de Stachybotrys et l’hémorragie pulmonaire chez les nourrissons. Cependant, en 2000, sur la base d’examens internes et externes de leurs données, les CDC ont conclu qu’en raison de défauts dans leurs méthodes, l’association n’était pas prouvée. Des études sur les animaux ont montré que les spores de Stachybotrys provoquaient des hémorragies pulmonaires, mais seulement à des concentrations très élevées.

Une étude menée par le Centre de toxicologie intégrative de l'Université d'État du Michigan a examiné les causes de la maladie liée à l'humidité des bâtiments (DBRI). Ils ont découvert que Stachybotrys est peut-être un facteur contributif important de DBRI. Jusqu'à présent, les modèles animaux indiquent que l'exposition des voies respiratoires à S. chartarum peut provoquer une sensibilisation allergique, une inflammation et une cytotoxicité dans les voies respiratoires supérieures et inférieures. La toxicité des trichothécènes semble être une cause sous-jacente de bon nombre de ces effets indésirables. Des découvertes récentes indiquent que des doses plus faibles (les études impliquent généralement des doses élevées) peuvent provoquer ces symptômes.

Certains toxicologues ont utilisé la mesure de la concentration sans risque toxicologique (CoNTC) pour représenter la concentration atmosphérique de mycotoxines qui ne devraient pas présenter de danger pour les humains (exposés en continu tout au long d'une vie de 70 ans). Les données résultant de plusieurs études ont jusqu'à présent démontré que les expositions courantes aux mycotoxines en suspension dans l'air dans l'environnement intérieur bâti sont inférieures à la CoNTC, mais que les environnements agricoles ont le potentiel de produire des niveaux supérieurs à la CoNTC.

Les mycotoxines peuvent apparaître dans la chaîne alimentaire à la suite d’ une infection fongique des cultures , soit en étant consommées directement par les humains, soit en étant utilisées comme aliment pour le bétail.

En 2004, au Kenya, 125 personnes sont mortes et près de 200 autres ont dû être soignées après avoir consommé du maïs contaminé par l'aflatoxine . Les décès étaient principalement liés au maïs cultivé sur place qui n'avait pas été traité avec des fongicides ou séché correctement avant d'être stocké. En raison des pénuries alimentaires de l'époque, les agriculteurs ont peut-être récolté le maïs plus tôt que d'habitude pour éviter les vols dans leurs champs, de sorte que le grain n'était pas complètement mûr et était plus vulnérable à l'infection.

Les épices sont des substrats susceptibles de favoriser la croissance de champignons mycotoxigènes et la production de mycotoxines. Le piment rouge, le poivre noir et le gingembre sec se sont révélés être les épices les plus contaminées.

Les méthodes physiques pour empêcher la croissance des champignons producteurs de mycotoxines ou pour éliminer les toxines des aliments contaminés comprennent le contrôle de la température et de l'humidité, l'irradiation et le traitement photodynamique. Les mycotoxines peuvent également être éliminées chimiquement et biologiquement à l'aide d'agents antifongiques/anti-mycotoxines et de métabolites végétaux antifongiques .

Les champignons dimorphiques , qui comprennent Blastomyces dermatitidis et Paracoccidioides brasiliensis , sont des agents responsables connus de mycoses systémiques endémiques .

Des éclosions d’aliments pour chiens contenant de l’aflatoxine ont eu lieu en Amérique du Nord à la fin de 2005 et au début de 2006, et à nouveau à la fin de 2011.

Les mycotoxines présentes dans les aliments pour animaux, en particulier l'ensilage , peuvent diminuer les performances des animaux d'élevage et potentiellement les tuer. Plusieurs mycotoxines réduisent la production de lait lorsqu'elles sont ingérées par les vaches laitières .

La contamination des plantes médicinales par des mycotoxines peut contribuer à des problèmes de santé humaine néfastes et représente donc un danger particulier. De nombreuses occurrences naturelles de mycotoxines dans des plantes médicinales et des médicaments à base de plantes ont été signalées dans divers pays, dont l'Espagne, la Chine, l'Allemagne, l'Inde, la Turquie et le Moyen-Orient. Dans une analyse de 2015 des compléments alimentaires à base de plantes, les concentrations de mycotoxines les plus élevées ont été trouvées dans les compléments à base de chardon-Marie , jusqu'à 37 mg/kg.

Certains des effets sur la santé constatés chez les animaux et les humains comprennent la mort, des maladies ou des problèmes de santé identifiables, un système immunitaire affaibli sans spécificité pour une toxine et des allergènes ou des irritants. Certaines mycotoxines sont nocives pour d'autres micro-organismes tels que d'autres champignons ou même des bactéries ; la pénicilline en est un exemple. Il a été suggéré que les mycotoxines présentes dans les aliments pour animaux stockés sont la cause de rares changements phénotypiques de sexe chez les poules qui les font ressembler et agir comme des mâles. L'impact des mycotoxines sur la santé peut être « très dur » et peut être classé sous trois formes « comme mutagènes, cancérigènes et génotoxiques ».

La mycotoxicose est le terme utilisé pour désigner l'intoxication associée à l'exposition aux mycotoxines. Les mycotoxines peuvent avoir des effets aigus et chroniques sur la santé par ingestion, contact cutané, inhalation et pénétration dans la circulation sanguine et le système lymphatique. Elles inhibent la synthèse des protéines, endommagent les systèmes macrophages , inhibent l'élimination des particules des poumons et augmentent la sensibilité aux endotoxines bactériennes. Les tests de mycotoxicose peuvent être effectués à l'aide de colonnes d'immunoaffinité .

Les symptômes de la mycotoxicose dépendent du type de mycotoxine, de la concentration et de la durée de l'exposition, ainsi que de l'âge, de l'état de santé et du sexe de l'individu exposé. Les effets synergétiques associés à plusieurs autres facteurs tels que la génétique, le régime alimentaire et les interactions avec d'autres toxines ont été peu étudiés. Par conséquent, il est possible qu'une carence en vitamines, une privation calorique, une consommation excessive d'alcool et un état de santé infectieux puissent tous avoir des effets aggravés avec les mycotoxines.

Les mycotoxines résistent fortement à la décomposition ou à la dégradation lors de la digestion, de sorte qu'elles restent dans la chaîne alimentaire dans la viande et les produits laitiers. Même les traitements thermiques, tels que la cuisson et la congélation, ne détruisent pas certaines mycotoxines.

Dans l'industrie alimentaire et des aliments pour animaux, il est devenu courant d'ajouter des agents de liaison aux mycotoxines tels que la montmorillonite ou l'argile bentonite afin d'adsorber efficacement les mycotoxines. Pour inverser les effets néfastes des mycotoxines, les critères suivants sont utilisés pour évaluer la fonctionnalité de tout additif de liaison :

• Efficacité du principe actif vérifiée par des données scientifiques
• Un faible taux d’inclusion effectif
• Stabilité sur une large gamme de pH
• Grande capacité à absorber de fortes concentrations de mycotoxines
• Forte affinité pour absorber de faibles concentrations de mycotoxines
• Affirmation de l'interaction chimique entre la mycotoxine et l'adsorbant
• Données in vivo prouvées avec toutes les principales mycotoxines
• Composant non toxique et respectueux de l'environnement

Comme toutes les mycotoxines ne peuvent pas être liées à de tels agents, la dernière approche en matière de contrôle des mycotoxines est la désactivation des mycotoxines. Au moyen d'enzymes ( estérase , dé-époxydase), de levures ( Trichosporon mycotoxinvorans ) ou de souches bactériennes ( Eubacterium BBSH 797 développée par Biomin ), les mycotoxines peuvent être réduites lors de la contamination avant la récolte. D'autres méthodes d'élimination comprennent la séparation physique, le lavage, le broyage, la nixtamalisation , le traitement thermique, la radiation, l'extraction avec des solvants et l'utilisation d'agents chimiques ou biologiques. Les méthodes d'irradiation se sont avérées être un traitement efficace contre la croissance des moisissures et la production de toxines.

De nombreuses agences internationales tentent d'obtenir une normalisation universelle des limites réglementaires pour les mycotoxines. Actuellement, plus de 100 pays ont des réglementations concernant les mycotoxines dans l'industrie de l'alimentation animale, dans lesquelles 13 mycotoxines ou groupes de mycotoxines sont préoccupants. Le processus d'évaluation d'une mycotoxine réglementée implique un large éventail de tests en laboratoire qui incluent l'extraction, les colonnes de nettoyage, et les techniques de séparation. La plupart des réglementations officielles et des méthodes de contrôle sont basées sur des techniques liquides à haute performance (par exemple, HPLC ) par le biais d'organismes internationaux. Il est implicite que toute réglementation concernant ces toxines sera coordonnée avec tout autre pays avec lequel un accord commercial existe. De nombreuses normes pour l'analyse des performances des méthodes pour les mycotoxines sont définies par le Comité européen de normalisation (CEN). Cependant, il faut noter que l'évaluation scientifique des risques est généralement influencée par la culture et la politique, qui, à leur tour, affecteront la réglementation commerciale des mycotoxines.

Les mycotoxines alimentaires ont été étudiées de manière approfondie dans le monde entier tout au long du XXe siècle. En Europe, les niveaux réglementaires d'une gamme de mycotoxines autorisées dans les aliments et les aliments pour animaux sont fixés par une série de directives européennes et de réglementations de la CE . La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis réglemente et applique des limites de concentrations de mycotoxines dans les industries des aliments et des aliments pour animaux depuis 1985. C'est par le biais de divers programmes de conformité que la FDA surveille ces industries pour garantir que les mycotoxines sont maintenues à un niveau pratique. Ces programmes de conformité échantillonnent des produits alimentaires, notamment des arachides et des produits à base d'arachides, des fruits à coque, du maïs et des produits à base de maïs, des graines de coton et du lait. Il manque encore suffisamment de données de surveillance sur certaines mycotoxines présentes aux États-Unis