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Évaluation des risques liés à la présence de mycotoxines dans les chaînes alimentaires humaine et animale

Rapport final

Mars 2009

2

Coordination rédactionnelle

Jean Marc Fremy

Coordination éditoriale

Carole Thomann

3

PREAMBULE

L'Agence française de sécurité sanitaire des aliments (Afssa) s'est saisie de l'évaluation des risques

liés à la présence de mycotoxines dans la chaîne alimentaire humaine et animale.

En 1998, le Conseil Supérieur d'Hygiène Publique de France (CSHPF) avait rédigé un rapport qui

faisait le point sur les mycotoxines. De nombreuses questions venant des industriels et des

consommateurs mais également des scientifiques sont régulièrement soulevées sur la toxicité des

mycotoxines. Si pour certaines de ces mycotoxines, les propriétés toxicologiques commencent à être

bien connues, pour d'autres, leur impact toxique est contesté ou mal identifié. L'objectif de cette autosaisine de l'Afssa est de procéder à une revue des connaissances et d'approfondir plus particulièrement certains aspects, notamment l'impact des mycotoxines sur l'alimentation et la santé animales.

Un groupe de travail inter-comités a été chargé de cette revue, focalisée sur les mycotoxines ayant un

impact sur la santé humaine et/ou animale. En se fondant sur les données bibliographiques récentes

et les dernières évaluations réalisées par différentes instances internationales, ce rapport détaillé

présente pour chaque mycotoxine : les méthodes d'analyse, les facteurs favorisant leur production à

partir du développement des moisissures, leurs propriétés toxicologiques, leurs effets sur la santé

humaine et l'exposition de l'homme au travers des denrées végétales, animales et des produits finis,

leurs effets sur la santé animale l'exposition des animaux au travers de leur alimentation et le transfert

dans les produits animaux, les données de contamination des denrées humaines et animales

disponibles ainsi que la réglementation. Ce rapport détaillé inclut l'ensemble de la bibliographie

analysée.

En accord avec les Comités d'experts spécialisés "Résidus et contaminants chimiques et physiques"

et "Alimentation animale", il a été décidé de proposer une restitution de ce travail sur les mycotoxines

en deux temps : un rapport préliminaire synthétique paru fin 2006 présentant :

- un état actualisé des connaissances sur chaque mycotoxine étudiée incluant une estimation de

l'exposition alimentaire de la population française ; - des recommandations en termes de recherche destinées à améliorer nos connaissances sur les dangers de certaines de ces toxines et leur transfert dans les produits animaux ; - des recommandations, le cas échéant, sur le bien-fondé de mise en oeuvre de plans de surveillance et/ou de contrôle et la mise au point de techniques analytiques plus sensibles ;

ce rapport détaillé, dans lequel, outre tous les aspects du rapport préliminaire synthétique traités

mais cette fois de façon développée et actualisée, est présentée une évaluation de l'exposition des

animaux aux mycotoxines au travers de leur alimentation. 4

Composition du groupe de travail

Présidence :

Pierre GALTIER Laboratoire Pharmacologie-Toxicologie INRA - Toulouse Membres du Comité d'experts spécialisé "R

ESIDUS ET CONTAMINANTS CHIMIQUES ET PHYSIQUES"

Pierre GALTIER Laboratoire Pharmacologie-Toxicologie, INRA - Toulouse Bruno LE BIZEC LABERCA, Ecole Nationale Vétérinaire - Nantes Jean-Charles LEBLANC PASER - DERNS - AFSSA - Maisons-Alfort Isabelle OSWALD Laboratoire Pharmacologie-Toxicologie, INRA - Toulouse Membres du Comité d'experts spécialisé "A

LIMENTATION ANIMALE"

Christine BUREL Laboratoire d'Etudes et de Recherches Avicoles et Porcines

AFSSA - Ploufragan

Michel ETIENNE UMR Systèmes d'élevage, nutrition animale et humaine, INRA -

Saint-Gilles

François GROSJEAN Arvalis, Institut du Végétal - Paris Jean-Pierre JOUANY Unité de recherche sur les herbivores, INRA - Clermont-Ferrand Bernard-Marie PARAGON Ecole Nationale Vétérinaire - Maisons-Alfort

Autres experts

Sylviane DRAGACCI LERQAP - AFSSA - Maisons-Alfort Jean-Marc FREMY UERPC - DERNS - AFSSA - Maisons-Alfort Philippe GUERRE Ecole Nationale Vétérinaire - Toulouse Virginie HOSSEN LERQAP- Unité TOP - AFSSA - Maisons-Alfort

Françoise JANIN AFSSA - DS - Maisons-Alfort

Dominique PARENT-MASSIN Laboratoire de toxicologie alimentaire, Université de Bretagne occidentale - Brest Daniel THOUVENOT Ecole supérieure de microbiologie et sécurité alimentaire - Brest

Coordination scientifique

Jean-Marc FREMY UERPC - DERNS - AFSSA - Maisons-Alfort Sophie GALLOTTI UERPC - DERNS - AFSSA - Maisons-Alfort Alexandra TARD PASER - DERNS - AFSSA - Maisons-Alfort

Rédaction du produit de l'expertise

La rédaction des chapitres a été organisée en tâches transversales confiées à des rédacteurs pour

certains thèmes spécifiques* et la coordination a été confiée à certains membres dont les noms sont

mentionnés en début de chapitre.

*Christine BUREL (poissons), Sylviane DRAGACCI (méthodes analytiques), Michel ETIENNE (porcins), Jean-

Marc FREMY (effets des procédés, méthodes analytiques, réglementation), François GROSJEAN (alimentation

animale), Jean-Pierre JOUANY (ruminants), Pierre GALTIER (données toxicologiques), Philippe GUERRE

(volailles), Bruno LE BIZEC (méthodes analytiques), Jean-Charles LEBLANC (exposition humaine), Bernard-

Marie PARAGON (animaux de compagnie et de loisirs), Dominique PARENT-MASSIN (données toxicologiques),

Isabelle OSWALD (données toxicologiques), Daniel THOUVENOT (facteurs influençant la toxinogénèse),

Alexandra TARD (exposition animale).

5

Sigles

JECFA : Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives SCF : Scientific Committee of Food (Comité scientifique européen de l'alimentation humaine) AESA/EFSA : Autorité Européenne de Sécurité des Aliments/European Food Safety Authority AFSSA : Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments

CE : Commission Européenne

DHT : Dose Hebdomadaire Tolérable

DHTP : Dose Hebdomadaire Tolérable provisoire

DJT : Dose Journalière Tolérable

DMT : Dose Maximale Tolérable

LOAEL : Dose minimale avec un effet nocif observé (Lowest observed adverse effect level) NOAEL : Dose sans effet nocif observé (No observed adverse effect level) NOEL : Dose sans effet observé (No observed effect level) DL50 : Dose létale 50 : dose d'une substance qui entraîne la mort de 50 % des animaux CIRC : Centre International de Recherche sur le Cancer (acronyme anglais IARC)

Classement établi par le centre international de recherche sur le cancer (Préambule des monographies CIRC -

19 janvier 1999)

Groupe 1 : L'agent (le mélange) est cancérogène pour l'homme. Les circonstances d'exposition donnent

lieu à des expositions qui sont cancérogènes pour l'homme.

Groupe 2A : L'agent (le mélange) est probablement cancérogène pour l'homme. Les circonstances

d'exposition donnent lieu à des expositions qui sont probablement cancérogènes pour l'homme.

Groupe 2B : L'agent (le mélange) est peut-être cancérogène pour l'homme. Les circonstances d'exposition

donnent lieu à des expositions qui sont peut-être cancérogènes pour l'homme.

Groupe 3 : L'agent (le mélange, les circonstances d'exposition) ne peut être classé quant à sa

cancérogénicité pour l'homme (les études ne peuvent pas être interprétées en terme de

présence ou d'absence d'effet cancérogène en raison de limites qualitatives ou quantitatives

importantes, ou aucune donnée expérimentale de cancérogénicité n'est disponible). Groupe 4 : L'agent (le mélange) n'est probablement pas cancérogène pour l'homme. A w : activité de l'eau g : gramme ng : nanogramme

µg : microgramme

p.c. : poids corporel (homme, animal) p.v. : poids vif (animal) NEB : Néphropathie Endémique des Balkans (BEN en anglais)

ELISA : Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay

RIA : Radio Immuno Assay (dosage radio-immunologique) CPG ou GC : chromatographie en phase gazeuse (Gaz chromatography) SM ou MS : spectrométrie de masse (Mass spectrometry)

UV : ultra-violets

ECD : détecteur à capture d'électrons (electron capture detector)

CCM : chromatographie sur couche mince

CLHP ou LC : chromatographie liquide haute performance (Liquid chromatography)

CIA : chromatographie d'immuno affinité

LOQ : limite de quantification (limit of quantification)

LOD : limite de détection (limit of detection)

ADN : acide désoxyribonucléique

ARNt : acide ribonucléique de transfert

6

Sommaire

INTRODUCTION --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8

LES AFLATOXINES --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13

- Propriétés physico-chimiques ----------------------------------------------------------------------------------- 13

- Méthodes d'analyse ----------------------------------------------------------------------------------------------- 14

- Facteurs influençant la teneur en aflatoxines dans les denrées ---------------------------------------- 15

- Devenir et propriétés toxicologiques --------------------------------------------------------------------------- 17

- Exposition de l'homme aux aflatoxines par voie alimentaire --------------------------------------------- 23

- Exposition animale et transfert dans les produits animaux ----------------------------------------------- 24

- Réglementation ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 42

- Surveillance et contrôle ------------------------------------------------------------------------------------------- 43

- Conclusion et recommandations ------------------------------------------------------------------------------- 44

LES OCHRATOXINES------------------------------------------------------------------------------------------------------- 45

- Propriétés physico-chimiques ----------------------------------------------------------------------------------- 45

- Méthodes d'analyse ----------------------------------------------------------------------------------------------- 46

- Facteurs influençant la teneur en ochratoxine A dans les denrées ------------------------------------ 48

- Devenir et propriétés toxicologiques -------------------------------------------------------------------------- 51

- Exposition de l'homme à l'ochratoxine A par voie alimentaire ------------------------------------------- 59

- Exposition animale et transfert dans les produits animaux ----------------------------------------------- 62

- Réglementation ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 74

- Surveillance et contrôle ------------------------------------------------------------------------------------------- 75

- Conclusion et recommandations ------------------------------------------------------------------------------- 75

LES TRICHOTHECENES --------------------------------------------------------------------------------------------------- 77

- Propriétés physico-chimiques ----------------------------------------------------------------------------------- 77

- Méthodes d'analyse ----------------------------------------------------------------------------------------------- 79

- Facteurs influençant la teneur en trichothécènes dans les denrées ----------------------------------- 81

- Devenir et propriétés toxicologiques -------------------------------------------------------------------------- 84

- Exposition de l'homme aux trichothécènes par voie alimentaire---------------------------------------- 97

- Exposition animale et transfert dans les produits animaux ----------------------------------------------- 99

- Réglementation ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 122

- Surveillance et contrôle ------------------------------------------------------------------------------------------ 123

- Conclusion et recommandations ------------------------------------------------------------------------------ 124

LA ZEARALENONE -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 126

- Propriétés physico-chimiques ---------------------------------------------------------------------------------- 126

- Méthodes d'analyse ---------------------------------------------------------------------------------------------- 127

- Facteurs influençant la teneur en zéaralènone dans les denrées ------------------------------------- 128

- Devenir et propriétés toxicologiques ------------------------------------------------------------------------- 129

- Exposition de l'homme à la zéaralénone par voie alimentaire ----------------------------------------- 133

- Exposition animale et transfert dans les produits animaux ---------------------------------------------- 135

- Réglementation ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 145

- Surveillance et contrôle ------------------------------------------------------------------------------------------ 146

- Conclusion et recommandations ------------------------------------------------------------------------------ 146

LES FUMONISINES -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 148

- Propriétés physico-chimiques ---------------------------------------------------------------------------------- 148

- Méthodes d'analyse ---------------------------------------------------------------------------------------------- 149

- Facteurs influençant la teneur en fumonisines dans les denrées ------------------------------------- 150

- Devenir et propriétés toxicologiques ------------------------------------------------------------------------- 151

- Exposition de l'homme aux fumonisines par voie alimentaire ------------------------------------------ 159

7- Exposition animale et transfert dans les produits animaux ---------------------------------------------- 160

- Réglementation ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 174

- Surveillance et contrôle ------------------------------------------------------------------------------------------ 175

- Conclusion et recommandations ------------------------------------------------------------------------------ 175

LA PATULINE------------------------------------------------------------------------------------------------------178

- Propriétés physico-chimiques ---------------------------------------------------------------------------------- 178

- Méthodes d'analyse ---------------------------------------------------------------------------------------------- 178

- Facteurs influençant la teneur en patuline dans les denrées ------------------------------------------- 179

- Devenir et propriétés toxicologiques ------------------------------------------------------------------------- 181

- Exposition de l'homme à la patuline par voie alimentaire ----------------------------------------------- 186

- Exposition animale et transfert dans les produits animaux ---------------------------------------------- 187

- Réglementation ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 188

- Surveillance et contrôle ------------------------------------------------------------------------------------------ 189

- Conclusion et recommandations ------------------------------------------------------------------------------ 189

LES AUTRES MYCOTOXINES -------------------------------------------------------------------------------------------- 190

les toxines de Claviceps purpurea ---------------------------------------------------------------------------- 192

La citrinine ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 197

Les toxines d'Alternaria ------------------------------------------------------------------------------------------ 202

L'acide cyclopiazonique ------------------------------------------------------------------------------------------ 207

Les toxines trémorgènes d'Aspergillus et de Penicillium ------------------------------------------------ 212

Les sporidesmines ------------------------------------------------------------------------------------------------ 218

Les stachybotryotoxines ----------------------------------------------------------------------------------------- 221

Les toxines d'endophytes --------------------------------------------------------------------------------------- 225

Les phomopsines -------------------------------------------------------------------------------------------------- 230

CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS GENERALES ----------------------------------------------------------- 235

ANNEXE 1 Analyses des mycotoxines dans les aliments -------------------------------------------- 244

ANNEXE 2 Exposition animale : méthodologie de calcul --------------------------------------------- 261

8

Introduction

Les mycotoxines sont des produits du métabolisme secondaire de moisissures (champigons

microscopiques) pouvant se développer sur la plante au champ ou en cours de stockage et douées de

potentialités toxiques à l'égard de l'homme et des animaux. Plus de 300 métabolites secondaires ont

été identifiés mais seuls une trentaine possèdent de réelles propriétés toxiques préoccupantes. Ces

toxines se retrouvent à l'état de contaminants naturels de nombreuses denrées d'origine végétale,

notamment les céréales mais aussi les fruits, noix, amandes, grains, fourrages ainsi que les aliments

composés et manufacturés contenant ces matières premières destinés à l'alimentation humaine et

animale. Les mycotoxines sont produites par des moisissures appartenant notamment aux genres Aspergillus,

Penicillium et Fusarium (tableau 1).

Tableau 1 : Mycotoxines et moisissures productrices associées retrouvées en alimentation humaine et/ou animale

Mycotoxines Principales moisissures productrices

Mycotoxines

réglementées ou en cours de réglementation

Aflatoxines B1, B2, G1, G2

Ochratoxine A

Patuline

Fumonisines B1, B2, B3

Trichothécènes (groupes A et B)

Zéaralènone

Aspergillus flavus, A. parasiticus, A. nomius

Penicillium verrucosum, Aspergillus ochraceus, Aspergillus carbonarius

Penicillium expansum, Aspergillus clavatus

Byssochlamys nivea

Fusarium verticillioides, F. proliferatum

Fusarium langsethiae, F. sporotrichioides, F. poae,

F. graminearum, F. culmorumF. crookwellense, F.

tricinctum, F. acuminatum

Fusarium graminearum, F. culmorum

F. crookwellense.

Alcaloïdes d'ergot (dit ergot du seigle)

Claviceps purpurea, C. paspali, C. africana, C. fusiformis

Autres

mycotoxines Citrinine

Toxines d'Alternaria (alternariol,

alternariol méthyl éther...)

Acide cyclopiazonique

Stérigmatocystine

Sporidesmines

Stachybotryotoxines

Toxines d'endophytes

(ergovaline, lolitrème B)

Phomopsines

Toxines trémorgènes Aspergillus terreus, A. carneus, A. niveus

Penicillium verrucosum, P. citrinum, P. expansum

Alternaria alternata, Alternaria solani

Aspergillus flavus, A. versicolor, A. tamarii

Penicillium dont P. camemberti

Aspergillus nidulans, A. versicolor, A. flavus

Pithomyces chartarum

Strachybotrys chartarum

Neotyphodium coenophialum, N. lolii

Phomopsis leptostromiformis

Penicillium roquefortii, P. crustosum, P. puberrelum

Aspergillus clavatus, A. fumigatus

9Les moisissures toxinogènes

Deux groupes de champignons (ou moisissures) toxinogènes (producteurs de mycotoxines) peuvent

être distingués. Le premier groupe est constitué de champignons envahissant leur substrat et

produisant la ou les mycotoxine(s) sur les plantes au niveau du champ: il sera question de " toxines

de champs ». L'autre groupe rassemble ceux qui produisent les toxines après récolte ; on les

qualifiera de " toxines de stockage ». Ainsi, des champignons du sol ou des débris de plantes peuvent

disséminer leurs spores sur la plante ou les grains puis proliférer pendant le stockage si les conditions

le permettent. Des moisissures toxinogènes peuvent se développer sous tous les climats, sur tous les supports

solides ou liquides dès l'instant qu'il y a des éléments nutritifs, de l'humidité (activité en eau A

w

supérieure à 0,6), d'où la grande variété des substrats alimentaires pouvant être contaminés. Les

aliments concernés peuvent être classés en deux grands groupes : les aliments et produits d'origine

végétale, et par transfert ceux d'origine animale. Parmi les produits et aliments d'origine végétale, les

céréales et leurs produits dérivés (y compris les produits de fermentation tels que les bières)

présentent un facteur de risque compte tenu de la fréquence de contamination et de leur

consommation importante en Europe quel que soit le régime alimentaire. Les autres produits d'origine

végétale sont les fruits (y compris leur jus et leurs produits de fermentation tels que les vin et cidre et

leurs dérivés secs), les, les épices, le café et le cacao et les jus et produits de fermentation). Des

produits et aliments d'origine animaletels que le lait, le sang, les abats et tout ce qui en dérive doivent

retenir l'attention, du fait qu'ils peuvent contenir des traces de mycotoxines ou des métabolites des

mycotoxines contenues dans les aliments ingérés par les animaux d'élevage.

Plusieurs espèces fongiques sont utilisées depuis des siècles pour la préparation d'aliments en

occident et en extrême-orient dans l'élaboration de condiments ou de produits comme les fromages et

les salaisons et, de ce fait, doivent répondre à des critères stricts de sécurité.. De nouvelles

utilisations de micromycètes sont freinées par la crainte de présence de mycotoxines. Autrefois

sélectionnées sur la base de l'absence de toxicité observable, elles sont aujourd'hui passées au crible

pour détecter des gènes de toxinogenèse.

Les mycotoxines

Les mycotoxines peuvent être classées en polycétoacides, terpènes, cyclopeptides et métabolites

azotés selon leur origine biologique et leur structure. On peut aussi classer les mycotoxines plus

simplement selon leurs principaux effets toxiques. On distingue parmi les groupes de mycotoxines

considérées comme importantes du point de vue agro-alimentaire et sanitaire les aflatoxines, les

ochratoxines et l'ochratoxine A en particulier, la patuline, les fumonisines, la zéaralènone et les

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