Les Mycotoxines

Plan

 

Les consommateurs se gardent bien d’ingérer des aliments moisis. Mais la plupart du temps, ces microorganismes peuvent ne pas être facilement détectés : leur développement est non visible macroscopiquement, l’analyse mycologique pouvant seule les détecter.

Bien souvent aussi, les matières premières et les aliments finis subissent des traitements technologiques qui rendent indécelables cette contamination fongique, tout en laissant intactes les mycotoxines éventuellement présentes.

Parmi les milliers d’espèces fongiques saprophytes répertoriées dans les denrées alimentaires, environ une centaine présentent une fréquence et une abondance significative en alimentation. Selon la nature et l’origine des denrées, et surtout selon les conditions de conservation (humidité, température, aération, durée, …), un groupe fongique ou un autre se développera.

Il existe des moisissures “ bénéfiques ” (fabrication fromagère, production d’antibiotiques, …) ; mais celles-ci font l’objet de sélection et de culture par l’homme. Par contre, la mycoflore se développant spontanément dans les aliments comporte souvent des risques graves. Il en résulte que de nombreux secteurs d’activités techniques, économiques et hygiéniques, sont concernés par les problèmes liés aux moisissures et aux mycotoxines.

• La reconnaissance des mycotoxines est récente. En 1960, des élevages industriels de volailles de la région de Londres furent décimés (“turkey X disease” ou maladie de la dinde) à la suite de la consommation de tourteaux d’arachide en provenance du Brésil.

• Un an plus tard, la relation est faite entre cette intoxication et la présence d’Aspergillus flavus et on isole la première aflatoxine qui se révèle être la substance la plus cancérigène que l’on connaisse.

Les mycotoxines, métabolites secondaires de faible poids moléculaire, sont fixées au niveau des spores ou excrétées dans le milieu contaminé (aliments, eau).

Elles ont alors une toxicité potentielle ou réelle pour les hommes et les animaux par ingestion, inhalation, ou plus rarement par contact.

Absorbées sur des particules organiques ou les poussières, les mycotoxines inhalées sont en partie soluble dans l’eau pulmonaire des alvéoles et passent dans la circulation, entraînant des troubles généraux respiratoires et/ou spécifiques d’organes (milieux professionnels industriels et agricoles).

Mais les descriptions médicales ont trait essentiellement aux mycotoxicoses consécutives à l’ingestion (population générale).

Multiples relations entre les problèmes de moisissures/mycotoxines et différents secteurs d’activité.

Aspects écologiques

• Le développement des moisissures sur les denrées alimentaires peut conduire :
  • non seulement  à une dépréciation de leur valeur nutritionnelle et une altération de leurs caractères organoleptiques,
  • mais aussi à des risques pour le consommateur (animal ou homme) et le manipulateur : mycoses (Aspergillus fumigatus), allergies (foin moisi), mycotoxicoses.
• Les situations dans lesquelles les mycotoxines peuvent être rencontrées sont très diverses : processus de fermentation, de transformation, d’affinage, déstockage de denrées alimentaires, concentration de certaines mycotoxines dans la chaîne alimentaire, ...

• La contamination initiale des denrées alimentaires non soumises à stérilisation ou pasteurisation, par des spores de moisissures est inévitable.

• En effet, une des caractéristiques communes des espèces fongiques des denrées peu hydratées est leur grande faculté de sporulation et de dissémination.

• Le développement ultérieur de tel ou tel groupe mycologique est étroitement dépendant des conditions de l’environnement.

Le nombre de ces facteurs et de leurs interactions est considérable ; on peut sommairement les classer en facteurs physico-chimiques et biologiques.

- Facteurs physico-chimiques

- La disponibilité en eau

• Il est banal de dire que l’humidité favorise le développement des moisissures.
• Il convient de considérer deux aspects de ce paramètre :
  • tout d’abord, l’humidité relative de l’air ambiant va déterminer l’activité en eau (aw) dans cette spore ; au-delà d’une certaine valeur, cette spore pourra germer ;
  • dans un second temps, il est nécessaire que le mycélium trouve de l’“ eau disponible ” pour poursuivre sa croissance.
• La mesure de cette “ eau disponible ” se fait après établissement (dans des conditions expérimentales très précises) de la courbe de sorption de l’aliment concerné : celle-ci décrit la relation existant entre l’aw et la teneur en eau du produit.
• Une  telle  courbe  permet  schématiquement  de distinguer,  pour cet aliment, la fraction d’eau plus ou moins fixée au substrat et la fraction d’“ eau disponible ” en tant que réactif et solvant pour les réactions biologiques.
• En conséquence, en deçà du point d’apparition d’“ eau disponible ” (correspondant en général à un aw de 0,65, quelle que soit la nature de l’aliment), aucun microorganisme ne peut se développer.
• Au-delà de cette valeur, se développera tel ou tel groupe écologique en fonction de ses exigences en eau.
 

Relation entre teneur en eau, activité en eau et « eau disponible » dans un aliment

(courbe de sorption d’eau).

 

Situation respective de quelques moisissures en fonction de leur exigence en eau.

 

• Les différences de comportement des espèces fongiques selon la disponibilité en eau ont conduit à distinguer des espèces hygrophiles, mésophiles et xérophiles.

• L’influence de la disponibilité en eau est modulée par les autres facteurs de l’environnement ; ainsi l’aw limite est d’autant plus faible que la température est voisine de la température optimale ; l’aw la plus favorable dépend de la nature des espèces coexistants sur la denrée.

• Chaque type de denrée a sa propre courbe de sorption, ce qui explique que les teneurs en eau correspondant à l’aw à ne pas dépasser (0,65) pour assurer une bonne conservation sont différentes :  par  exemple,  13,5 % pour le blé, 7 à 8 % pour les oléagineux.

Courbes de sorption comparatives de céréales et d’oléagineux mettant en évidence les seuils de teneur en eau à ne pas dépasser pour éviter les altération fongiques.

 

 

- La température

• La température joue un rôle prépondérant sur la croissance, le développement et la physiologie des moisissures, et aussi sur la compétition entre les espèces.
• Compte tenu des températures habituellement rencontrées dans les denrées alimentaires, comprises généralement entre 0 et 35°C (jusqu’à 60-70°C dans le foin), et dans la mesure où les autres facteurs de l’environnement ne jouent pas de facteurs limitants, il existe, dans chaque cas, des moisissures susceptibles de se développer.
• Ainsi, par exemple, les Penicillium sont, en général, relativement favorisés par des températures fraîches, tandis qu’une domination des Aspergillus signera une conservation à une température supérieure ou un début d’échauffement.

- La composition gazeuse

• Les moisissures sont des organismes aérobies.
• Toutefois, un certain nombre d’entre elles tolèrent, à des degrés divers, une réduction de la pression partielle en oxygène, un accroissement de la concentration en gaz carbonique ou, situation la plus fréquemment rencontrée, la combinaison de ces deux principales variables de la composition gazeuse au sein des denrées alimentaires en conservation. Ces deux éléments agissent par leur rôle limitant et sélectif.
• Ainsi l’aptitude particulière au confinement de Penicillium roqueforti lui permet de se développer au sein des fromages bleus (Roquefort, etc.).
• Quelques rares espèces tolèrent l’absence totale d’oxygène, telles que Byssochlamys nivea, dont les ascospores sont relativement résistantes au choc thermique de la pasteurisation : il en résulte des risques réels pour la conservation de jus de fruits.

- Influence du substrat

• Le terme de substrat recouvre de nombreux facteurs de variations : physiques, physico-chimiques, chimiques et, éventuellement, biologiques (cas particulier des fruits).
• La rupture des défenses naturelles des grains, graines ou fruits, facilite la pénétration et le développement rapide des moisissures.
• La résistance mécanique au tassement détermine l’importance du volume d’air intergranulaire (céréales, ...).
• La faible conductivité thermique des denrées peu hydratées favorise les échauffements locaux ...
• La composition chimique est, quant à elle, sauf cas exceptionnel, généralement suffisante pour la plupart des moisissures ; elle joue cependant un rôle sélectif dans des cas extrêmes : ainsi, sur les pailles ne se développent que des espèces bien pourvues en enzymes cellulolytiques, comme Stachybotris atra.
• Enfin, dans le cas des légumes et des fruits, il y a une spécificité d’hôte pour les espèces parasites : Penicillium expansum sur la pomme, Penicillium digitatum sur le citron, Phytophthora infestans sur la pomme de terre, Trachysphaera fructigena sur la banane, ...

 

- Facteurs biologiques

• Les mycotoxines sont produites par un peu plus de 360 espèces de champignons, appartenant essentiellement aux genres Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Alternaria.
• D’autres genres renferment aussi des espèces toxinogènes : Stachybotrys, Trichoderma, Trichothecium, Cladosporium, Claviceps, ...
• Chaque espèce fongique manifeste une préférence et une tolérance particulière vis-à-vis des facteurs physico-chimiques évoqués précédemment.
• Sa dissémination dépend de son potentiel infectieux, notamment de l’intensité de la sporulation et de la longévité des spores ; cette dissémination s’effectue préférentiellement par l’air (xérospores des Aspergillus, Penicillium, ...) ou par l’eau (myxospores).
• Enfin, l’extension locale de la moisissure dépend de la vitesse de croissance linéaire, qui peut être d’une fraction de millimètre à 55 millimètres par jour pour Rhyzopus nigricans.
• Au niveau de la réserve d’éléments nutritifs au sein de la denrée alimentaire (par exemple, dans les céréales), une espèce fongique se trouve confrontée à d’autres microorganismes, comme :
  • d’autres moisissures plus ou moins compétitives : ainsi, Trichoderma viride est une espèce exclusive ne permettant pas l’installation d’autres espèces,
  • des bactéries, dont la vitesse de multiplication est plus rapide dans la mesure où les conditions physico-chimiques, notamment l’activité en eau, leur sont favorables,
  • des acariens et des insectes, qui favorisent la dissémination et altèrent les défenses naturelles de la denrée alimentaire par les lésions qu’ils provoquent.

- Adaptation et évolution de la flore fongique des denrées alimentaires

• La mycoflore évolue au cours de la conservation des denrées en fonction de l’ensemble des éléments définis précédemment.

• Les champignons ont un remarquable pouvoir d’adaptation et un changement dans un procédé technologique peut entraîner une modification qualitative et quantitative de la mycoflore.

• Compte tenu de l’ensemble des caractéristiques écologiques évoquées ci-dessus et toxicologiques (voir plus loin) propres à chaque espèce fongique, il est possible  de reconstituer partiellement l’histoire d’une    denrée    et    de   prévoir   les   risques éventuels.

Deux types très différents d’évolution de la mycoflore au cours de la conservation.

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