Que sont les additifs alimentaires ?

Les additifs alimentaires peuvent être classés selon leur utilité technologique, c’est-à-dire ce que l’on attend d’eux. Les principales classes technologiques sont les suivantes :

• Les colorants, qui donnent une certaine couleur au produit, ou sont utilisés comme base opacifiante pour uniformiser une autre couleur de surface;
• Les conservateurs, qui allongent la durée de vie d’un aliment, par exemple en limitant le développement de microorganismes;
• Les anti-oxydants, qui agissent contre l’altération des denrées alimentaires due à l’oxygène de l’air et à la lumière;
• Les épaississants et gélifiants, qui donnent une certaine texture aux aliments, comme les gommes;
• Les émulsifiants/stabilisateurs, qui évitent que les deux phases d’un mélange ne se séparent, dans le vinaigre par exemple),
• Les acidifiants comme l’acide citrique, E330),
• Les exhausteurs de goût et les édulcorants (en remplacement du sucre, mais qui confèrent une saveur sucrée plus puissante comme l’aspartame).

Une autre classe d’additifs est à mentionner, à savoir les anti-agglomérants. Ils font à la fois partie des additifs alimentaires et des auxiliaires technologiques. Le plus connu d’entre-eux est le dioxyde de silice (SiO₂, E551) : il s’agit de l’additif nanoparticulaire le plus utilisé dans l’industrie agro-alimentaire. Un auxiliaire technologique est une substance utilisée dans le traitement ou la transformation de denrées alimentaires ou d’ingrédients, pour répondre à un objectif technologique. Dans le cas des farines ou des poudres de laits infantiles, le SiO₂ est utilisé en tant que fluidifiant, mais contrairement aux additifs ajoutés à la recette du produit final et figurant parmi les ingrédients, il ne sera pas listé comme tel.

Quels additifs nanoparticulaires posent aujourd’hui question sur le plan sanitaire ?

Cinq additifs posent question concernant leur dimension nanoparticulaire (diamètre compris entre 1 et 100 nm) : le dioxyde de silice (SiO₂, E551), le dioxyde de titane (TiO₂, E171), l’or (Au, E175), l’argent (Ag, E174) et le carbonate de calcium (CaCO₃, E170).

Les cas de l’or et de l’argent sont encore plus emblématiques. Ce sont certes des nanomatériaux, mais l’exposition alimentaire est quasi-nulle. L’or est utilisé dans quelques chocolats et boissons très ciblés vers certains consommateurs, donc l’exposition est très ponctuelle et ne concerne pas la population générale. L’argent est un peu plus utilisé, mais l’exposition réelle alimentaire est très limitée également. Cependant, l’argent étant très utilisé comme revêtement de protection pour le stockage d’aliments, puis traité comme un déchet normal, on voit émerger des problématiques d’écotoxicologie, avec une accumulation potentielle au sein de la faune et des plantes. Il peut donc y avoir un retour potentiel vers l’Homme le long de la chaîne alimentaire via des produits qui au fur et à mesure de leur transformation jusqu’à leur conservation seraient contaminés.

D’un point de vue sanitaire, quel problème pose la nano-dimension des matériaux utilisés comme additifs ?

Les tests règlementaires de toxicité obéissent aux lignes directrices de l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE), mais ces lignes directrices ne tiennent pas compte de la dimension particulaire de la substance chimique. Dès lors, peut-on considérer, pour un additif alimentaire, que le danger provienne de la taille des particules ? Il est nécessaire de voir comment les particules se comportent en fonction de leur taille. Ainsi, concernant le TiO₂, on peut pour le moment donner un avis sur le matériau en lui-même, mais pas sur sa taille. En plus du danger lié au matériau, existe-t-il un danger nano-spécifique ? C’est la question à laquelle la recherche doit pouvoir répondre. À première vue, on peut imaginer que plus la particule est petite, plus cette particule sera facilement absorbée, ce qui est souvent vérifié chez l’animal de laboratoire ou sur des cultures de cellules humaines, et plus il sera facile pour cette particule d’exprimer sa toxicité dans divers tissus de l’organisme où elles ont tendance à s’accumuler.

A minima, on peut envisager que la petitesse de la particule est déterminante en vue de son accumulation dans l’organisme avec le temps et le niveau d’exposition. Au sein de notre équipe à Toulouse, nous regardons donc la bio-distribution des particules de TiO₂, pour savoir quelles sont leurs modalités d’absorption, la forme sous laquelle on les retrouve dans la circulation sanguine, et dans quels organes ces particules se déposent dans les tissus. En parallèle, nos travaux incluent également des études in vitro sur des tissus isolés et des modèles cellulaires, pour savoir si cette accumulation est associée ou non à un effet toxique.

Dans quels tissus le TiO₂peut-il s’accumuler ?

Le TiO₂ peut se déposer dans plusieurs tissus de l’organisme via la circulation sanguine. Le foie est un organe cible, comme l’ont montré des analyses post-mortem sur l’humain. Les modèles animaux (rat, souris) ont montré la présence de particules de TiO₂ dans le cerveau, la rate, les gonades, le placenta mais aussi le lait maternel. À l’échelle cellulaire, on retrouve des particules de TiO₂ dans le cytoplasme des cellules, et aussi dans le noyau. On ignore cependant comment le TiO₂ est pris en charge pour pouvoir se retrouver dans ce noyau.

Existe-t-il des données épidémiologiques sur les nanomatériaux ?

Pour le moment, il n’existe aucune étude épidémiologique sur les nanomatériaux, et par extension sur le TiO₂ ou le SiO₂ pour ne citer que les principaux ; mais cela fait partie des objectifs de recherche. Concernant l’exposition au TiO₂, on peut en mesurer les concentrations plasmatiques par spectrométrie de masse par plasma à couplage inductif (ICP-MS). On peut donc envisager une cohorte de plusieurs dizaines voire centaines de personnes, avec des taux circulants de TiO₂ qui pourraient être reliés à des risques de développer telle ou telle pathologie.

Néanmoins, il faut garder en tête que ce dosage par ICP-MS ne donne que la quantité globale de titane (Ti), non de la particule de TiO₂ qui requiert des méthodes de dosage très spécifiques : il faut coupler ce dosage à de la microscopie électronique si l’on souhaite avoir des détails sur la taille des particules, en particulier pour voir si le danger constaté peut être ou non spécifique à la dimension de ces particules insolubles. En effet, la microscopie électronique offre une résolution suffisante pour mesurer le diamètre des particules d’un matériau. C’est pour cette raison que les études épidémiologiques sont difficiles à mettre en place par rapport aux objectifs de recherche : on cherche en effet à déterminer le risque nano-spécifique, plus que le risque lié à la substance chimique dans son entier.

Par ailleurs, l’origine des particules de TiO₂ retrouvées dans l’organisme est multiple : il y a certes l’origine alimentaire, mais les poussières que nous inhalons au quotidien ainsi que les cosmétiques sont des sources non négligeables. Les données plasmatiques doivent donc être couplées aux données de consommation et de composition des aliments, pour être sûr que le TiO₂ dosé provient bien de l’alimentation. Finalement, toutes ces difficultés expliquent le recours dans un premier temps à l’expérimentation animale.

En quoi les découvertes sur le microbiote intestinal ont-elles changé la donne pour les additifs nanoparticulaires ?

Les additifs nanoparticulaires, comme le TiO₂, ont été autorisés sur la base qu’ils sont très faiblement absorbés, ce qui est vrai si l’on considère la substance chimique seule. Cependant, ce raisonnement est à moduler en fonction de la taille des particules qui la composent : le TiO₂ est absorbé à moins de 0,5% de la dose ingérée, mais in fine cela représente beaucoup de particules qui se distribuent dans l’organisme une fois passées dans la circulation sanguine. Aujourd’hui, il y a un consensus sur le fait que des millions, voire des milliards de particules de TiO₂ peuvent s’accumuler dans différents organes (foie et rate chez l’humain) malgré une absorption intestinale faible. Sans compter la chronicité de l’absorption. Indépendamment de ce danger nano-spécifique, on parle aujourd’hui beaucoup du microbiote intestinal, ces myriades de bactéries qui colonisent notre intestin. Le microbiote est associée au bon fonctionnement des fonctions immunitaires, cérébrales, à l’homéostasie énergétique, aux risques d’obésité… Par conséquent, si certains additifs sont peu absorbés, ils restent donc dans l’intestin et demeurent au contact de ce microbiote, ce qui conduit à une ré-évaluation nécessaire de ces additifs quant à leurs effets sur le bon équilibre de ces bactéries « amies ».

Le TiO₂ est réputé biocide en présence de lumière naturelle ; mais cette activité se manifeste aussi en son absence, si faible soit-elle, d’où l’incertitude concernant le microbiote intestinal. Il faut donc comprendre comment se comporte le TiO₂ vis-à-vis des bactéries du microbiote dans le cas d’une exposition chronique : peut-il altérer les populations de bactéries bénéfiques pour l’organisme ? Il faut à cela ajouter la nano-spécificité, c’est-à-dire savoir si ce comportement vis-à-vis du microbiote dépend ou non de la taille des particules. Le souci, c’est que la plupart des études ont été menées sur des particules modèles de TiO₂ qui ne sont pas des formes alimentaires. Il est donc impératif, pour pouvoir tirer des conclusions sur l’utilisation actuelle de l’additif E171, de travailler avec la forme autorisée de TiO₂ qui entre dans sa composition. De surcroît, il y a une grande variabilité entre les lots commerciaux concernant la taille moyenne des particules : il faut donc s’assurer que la forme du TiO₂ étudiée est bien représentative de celle qui est utilisée lors de la transformation des produits alimentaires.

Par ailleurs, la matrice dans laquelle est incorporé l’additif a son importance. Si le TiO₂ est par exemple très utilisé pour le revêtement des confiseries, il peut ainsi se mélanger avec la salive lors de la mastication, et être donc avalé en phase liquide en plus d’une phase solide. Il apparaît donc nécessaire d’étudier le devenir et les effets physiologiques des particules de TiO₂ lorsqu’elles sont ingérées dans ces deux conditions, matrice solide et liquide, ce qui change considérablement la donne en termes d’absorption donc de biodisponibilité pour l’organisme. C’est le même cas de figure pour le SiO₂ : comme tout additif alimentaire on recommande de l’étudier lorsqu’il est associé à une matrice alimentaire solide, alors que les poudres dans lesquelles il est présent sont reconstituées avec des liquides.

Les questions demeurent concernant la dangerosité du E171. Dès lors, la décision de la France de suspendre la mise sur le marché de denrées contenant cet additif est-elle pertinente ?

Dans son avis de 2019, l’Agence nationale de sécurité sanitaire (Anses) n’a pu conclure sur la dangerosité du TiO₂, par manque d’informations, mais a recommandé de mieux caractériser le danger donc d’apporter des données supplémentaires pour aider à l’évaluation du risque pour l’Homme. Ceci est lié aux éléments apportés par des études en laboratoire, notamment à Toulouse au Centre de Toxicologie Alimentaire de l’INRAE en 2017, dans laquelle des effets nouveaux du TiO₂ étaient avancés. Or, sans des preuves solides d’innocuité, on ne peut pas autoriser l’usage d’une substance. Par conséquent, au vu des dangers identifiés, l’arrêté du 17 avril 2019 portant suspension de la mise sur le marché des denrées contenant l’additif E171 est justifié. Précisons cependant que cette décision de la France correspond à une suspension d’un an, car cette décision est soumise à une décision européenne. Pour autant, les producteurs ont évité d’utiliser le TiO₂ depuis un certain temps. Dans le même temps, il faut aussi songer à laisser « respirer » les industriels. Beaucoup réclament le retrait des additifs de type TiO₂, mais des solutions de remplacement sans danger doivent aussi être trouvées. La situation rappelle celle sur le bisphénol-A, où l’on a également laissé du temps aux industriels en France et en Europe pour trouver des alternatives.

De ce fait, le document guide de l’Efsa concernant l’évaluation des risques a intégré, depuis 2018, une série de paramètres liés à la nano-dimension. Il faut désormais inclure de nouvelles données, comme les techniques analytiques ainsi que les impacts sur le microbiote intestinal. Dans la continuité, l’Efsa a également procédé à un appel à données (call of data), qui s’adresse à la fois aux laboratoires publics et privés. Potentiellement, les DJA seront à adapter en tenant compte de ces modalités.

Concernant le TiO2 et son potentiel cancérigène, la confusion est souvent faite concernant les voies d’exposition, orale et respiratoire. Qu’en est-il ?

L’effet cancérigène du TiO₂ est démontré par la voie respiratoire, et il est classé dans le groupe 2B après évaluation du Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) : il existe donc, dans le cadre professionnel, un potentiel de cancérogenèse.

Pour une autre voie d’exposition, comme la voie orale, le potentiel cancérigène doit pouvoir être vérifié. Pour l’exposition au TiO₂ alimentaire, les études n’ont pas exploré jusqu’à la formation de tumeurs, mais suggèrent que ce potentiel existe : il y a un effet initiateur et promoteur au niveau du côlon. Des études de long terme, supérieures à 2 ans, sont donc nécessaires pour apporter la preuve d’un effet promoteur du E171 sur la formation de tumeurs au niveau du côlon.