L'aflatoxine est une mycotoxine produite par certains champignons proliférant notamment sur des graines conservées en atmosphère chaude et humide (dans ce cas souvent produites par le microchampignon Aspergillus flavus).
Les aflatoxines constituent un groupe de 18 composés structurellement proches, ce sont des bis-furanocoumarines (un assemblage d'une coumarine et de ) ; certaines sont toxiques pour l'humain ou pour d'autres animaux ; elles peuvent à hautes doses entraîner la mort en quelques heures à quelques jours selon la dose et la sensibilité de l'animal.
À doses plus faibles, elles inhibent le métabolisme (et donc la croissance) et possèdent un pouvoir cancérigène élevé.
De très nombreux produits alimentaires destinés à l’humain ou à d'autres animaux peuvent en contenir, en quantité parfois importante : graines d’arachides, maïs (en grain, ensilageLewis L (2005) Aflatoxin contamination of commercial maize products during an outbreak of acute aflatoxicosis in eastern and central Kenya. Environ. Health Perspect. 113, 1763–1767. (), …), blé, céréales diverses, amandes, noisettes, noix, pistaches, figues, dattes, cacao, café, manioc, soja, riz etc. Les aflatoxines dites B1 et B2 (AFB1 et AFB2) sont les plus couramment rencontrées dans les aliments.
Histoire et enjeux L'aflatoxinea fut découverte en 1960 en Angleterre.
À l'interface critique « agriculture-santé » (notamment dans les pays en développementWild CP (2007) Aflatoxin exposure in developing countries: the critical interface of agriculture and health| Food Nutr. Bull. 28, S372–SS80|(), la présence de mycotoxines dans les aliments pose des problèmes importants d'hygiène publique et de santé animale (peut-être sous-estimésWild CP & Gong YY (2010) Mycotoxins and human disease: a largely ignored global health issue. Carcinogenesis 31, 71–82. ()), mais aussi socioéconomiques car outre des effets sanitaires délétères, certaines aflatoxines intoxiquent les animaux de ferme consommant des aliments infectés, causant des pertes agricoles qui ont été estimées à 270 millions de dollars par an rien que pour les États-Unis.
Le coût en est beaucoup plus élevé dans les pays en développement dont en Afrique, et dans les pays d'Afrique francophone, où la santé infantile est directement affectéeMatacic C (2016) Fungal toxins are poisoning Africa’s children, says new report | 18 février 2016. Des organismes du sol jouant un rôle écologique important, tels que les collemboles peuvent aussi être affectés par les aflatoxinesStaaden S, Milcu A, Rohlfs M & Scheu S (2010) Fungal toxins affect the fitness and stable isotope fractionation of Collembola. Soil Biol. Biochem. 42, 1766–1773. ().
L'AFB1 est considérée comme la plus toxique des aflatoxines.
Origine et condition d'apparition des aflatoxines Ces toxines sont produites par plusieurs champignons du genre aspergillus : Aspergillus flavus (qui produit aussi de l'aflatrem, de l’acide cyclopiazonique, de l’acide aspergillique), Aspergillus parasiticus et Aspergillus nomius.
Ces micro-organismes relativement ubiquitairesManabe M & Tsuruta O (1978) Geographical distribution of aflatoxin producing fungi inhabiting in Southeast Asia. Jpn Agric. Res. Quart. 12, 224–227 ont peu d’exigences de croissance : une température comprise entre 6 et , une source de carbone et d’azote et une activité de l’eau supérieure à 80 %. Dans certaines conditions (stress oxydatif/production de radicaux libresJayashree T, Subramanyam C (2000) Oxidative stress as a prerequisite for aflatoxin production by Aspergillus parasiticus. Free Radical Biol. Med. 29, 981–985. (), agression physique (mécanique) du champignon, température comprise entre 13 et , humidité importante, présence de certains acides gras), ils peuvent alors produire des métabolites secondaires toxiques : les aflatoxines (qui sont donc des mycotoxines). Parmi les aflatoxines les plus courantes, on trouve l'AFB1, l'AFB2, l'AFM1, l'AFG1 et l'AFG2.
+ Structures chimiques des principales aflatoxines right|200px|thumb|AFB1 right|200px|thumb|AFG1 right|200px|thumb|AFM1 right|200px|thumb|AFB2 right|200px|thumb|AFG2 right|200px|thumb|AFM2
Interactions durables entre variants « aflatoxigènes » du champignon et certains insectes Une étude récente (publiée fin 2017) a montréMilton T (2017) Balancing selection for aflatoxin in Aspergillus flavus is maintained through interference competition with, and fungivory by insects | Procceedings Biological sciences society |publié le 20 décembre 2017 | que certains insectes stimulent la production d'aflatoxine par la moisissure A. flavus (ce qui évoque des possibilités nouvelles de protéger une partie du stock alimentaire mondial contre cette peste agricole)Dengler R (2017)Bugs may be causing a common crop mold to produce a deadly toxin | Science news |19 décembre 2017. Produire cette toxine a probablement un coût énergétique (et en nutriments) pour ce champignon mais comme plus des deux tiers des A. Flavus étudiés produisent de l'aflatoxine, on suppose que cette toxine doit aussi présenter des avantages adaptatif pour le champignon. La drosophile et ces champignons utilisent les mêmes plantes-hôtes les mêmes aires de reproduction et consomment les mêmes aliments. Les larves de ces mouches consomment aussi occasionnellement ce champignon. Mickey Drott phytopathologiste de l'Université Cornell et son équipe se sont demandé si cet insecte pourrait induire chez la moisissure une production d'aflatoxine visant à la protéger (elle-même et son substrat alimentaire) contre les insectes. Leurs premières expériences ont confirmé que oui : l'ajout d'aflatoxine à la nourriture des larves de mouches des fruits les tue, tout en favorisant la croissance du champignon. La production d'aflatoxine triple quand le champignon était endommagé mécaniquement, et elle augmente (en moyenne de 1,5 fois) en présence d'une seule larve de drosophile… mais les auteurs constatent aussi que la croissance du champignon ne démarre que si et quand les larves de mouches sont présentes à proximité. Les « versions mycotoxiques » se développent en outre plus (et sécrètent effectivement plus de toxines) quand les insectes sont présents à proximité. On ignore encore si ceci vaut pour d'autres insectes, comme la chenille de l'épi du maïs. Certains organismes (ex : Helicoverpa zea) ont des capacités de détoxification vis-à-vis de cette toxineNiu G, Wen Z, Sanjeewa G, Rupasinghe GZ, Berenbaum MR, Schuler MA (2008) Aflatoxin B1 detoxification by CYP321A1 in Helicoverpa zea. Arch. Insect Biochem. Physiol. 69, 32–45. ().
Une stratégie actuelle de lutte biologique contre cette toxine est d'introduire sur les plantes cultivées la version non pathogène du champignon ; l'étude récente de Drott montre qu'il faudra probablement aussi mieux prendre en compte les insectes présents sur les plantes cultivées.
Effets généraux des aflatoxines L’intoxication aiguë Elle se traduit généralement par la mort, en quelques heures parfois, souvent précédée de symptômes de dépression, anorexie, diarrhée, ictère ou anémie.
Les lésions essentiellement hépatiques (nécroses, cirrhose) évoluent à long terme en hépatome ou cancer via un carcinome.
Intoxications chroniques Elles se manifestent par une baisse de croissance pour les animaux d’élevage, une anémie, un ictère léger, et une évolution cancéreuse à terme.
Métabolisation Métabolisées par diverses enzymes microsomiales, les aflatoxines sont éliminées sous formes glucurono- et sulfo-conjuguées par voie urinaire, par le lait ou la bile.
La métabolisation des aflatoxines est majoritairement hépatique.
Lors de la métabolisation de ces toxines, certains dérivés époxydés hautement réactifs peuvent apparaître. Fortement électrophiles, ils réagissent avec les groupements nucléophiles de l'ADN en s'intercalant entre les bases ou des protéines. Les aflatoxines ont de ce fait un fort effet tératogène.
Elles ont par ailleurs un rôle sur les phosphorylations et la lipogenèse, ainsi que des propriétés immunosuppressives. Enfin, les aflatoxines sont reconnues comme étant les plus puissants cancérigènes naturels, en formant des adduits à l'ADN.
Toxicologie
+ Tableau 1. Dose létale médiane par voie orale de l’aflatoxine B1 Espèces animales DL50 (mg/kg) Lapin 0,3 Chat 0,6 Chien 0,5-1,0 Cochon 0,6 Babouin 2,0 Rat (mâle) 5,5 Rat (femelle) 17,9 Singe Macaque 7,8 Souris 9,0 Hamster 10,2 Humain 5,0*
Le DL50 pour les humains provient d’une extrapolation d’une étude moléculaire et biologique. Elle provient d’un cas d’épidémie par empoisonnement en 1975 en Inde. Sur 1000 personnes qui avaient été contaminées par des aflatoxines dans du maïs, 10 % en sont mortes. Toutefois, les cas d’empoisonnement aux aflatoxines sont rares. La toxicité chronique des aflatoxines est en revanche préoccupante, au vu de leurs effets cancérogènes. L'évaluation de la quantité de ces toxines dans la nourriture est donc l'objet d'études internationales depuis plusieurs décenniesMoss, M.O., Risk assessment for aflatoxins in foodstuffs, International Biodeterioration & Biodegradation, 50, (2002), p. 137 – 142..
Les aflatoxines dans le lait
Chez le bétail, l’aflatoxine B1 absorbée avec des aliments contaminés est métabolisée au niveau du foie en un dérivé 4-hydroxy - appelé aflatoxine M1 - qui est chez les animaux laitiers (notamment vaches, brebis et chèvres) excrété dans le lait. Il existe de plus une relation linéaire entre la concentration de AFM1 excrétée et la quantité de AFB1 ingérée. Ainsi, il fut montré, chez la vache laitière, que 0,5 à 4 % de l’aflatoxine B1 ingérée se retrouve sous forme d’aflatoxine M1 dans le lait. Cette mycotoxine conserve - à un moindre degré certes - les importantes propriétés cancérigènes de l’aflatoxine B1. Aussi, l’effet cumulatif lié à l’ingestion régulière et itérative de telles toxines fait courir de grands risques aux enfants et aux nourrissons grands consommateurs de laits et de produits laitiers. Ce risque est d’autant plus important que l’aflatoxine M1 résiste aux traitements usuels de conservation et de transformation des produits laitiers (chaleur, froid, lyophilisation...). On retrouve la presque totalité de l’aflatoxine M1 dans le lait écrémé, et dans les produits obtenus par précipitation lactique (yaourts, fromages blancs, crèmes lactées...), alors que l’on en retrouve très peu dans le beurre. Ceci est lié à la présence d’interactions hydrophobes entre l’aflatoxine M1 et les caséines, et de fait il est fréquent de constater un enrichissement des fromages initialement contaminés en aflatoxine M1 au cours de l’égouttage (les AFM1 se lient aux protéines du lait et sont donc plus concentrées dans le caillé que dans le lait frais et le petit lait). Actuellement, le taux maximal d'AFM1 autorisé dans le lait est de 50 ng/kg. Pour limiter la concentration des aflatoxines dans le lait, différentes mesures peuvent être prises en amont de la production des aliments destinés aux animaux laitiers : Un système de rotation des cultures assez long pour permettre l'assainissement des cultures ; Une utilisation de variétés de maïs moins sensibles à la contamination fongique ou plus précoces ; Un système de récolte qui évite de rompre les grains ;