Allergies alimentaires : évaluation de l’innocuité des nouveaux aliments, notamment transgéniques

Dossier : Environnement et santé publiqueMagazine N°546 Juin/Juillet 1999Par : Jean-Michel WAL, directeur du laboratoire INRA-CEA d'immuno-allergie alimentaire

Des risques en croissance rapide

L’in­ci­dence des aller­gies ali­men­taires est en con­stante et rapi­de crois­sance. Des études récentes l’é­val­u­ent à plus de 3 % de la pop­u­la­tion générale. Ce chiffre peut paraître faible au regard du nom­bre d’al­lergènes poten­tiels, mais c’est une frac­tion non nég­lige­able de la pop­u­la­tion qui est ain­si touchée. Il con­stitue un groupe à risque impor­tant, d’au­tant que la grav­ité des acci­dents observés est elle-même en augmentation.

Les “ali­ments nou­veaux” appa­rais­sent donc comme des allergènes poten­tiels ; de nou­velles tech­niques de pro­duc­tion, ou de trans­for­ma­tion, notam­ment la pro­duc­tion de pro­téines recom­bi­nantes par trans­fert de gènes, peu­vent faire appa­raître ou ren­dre biodisponibles des struc­tures immunoréac­tives ou entraîn­er des sur­ex­po­si­tions à des sub­stances déjà réactives.

Le nom­bre de chocs ana­phy­lac­tiques réper­toriés comme étant con­sé­cu­tifs à une allergie ali­men­taire a été mul­ti­plié par cinq en dix ans. Beau­coup d’en­tre eux sont main­tenant mor­tels, notam­ment ceux provo­qués par l’inges­tion de pro­duits dérivés de l’arachide. L’al­lergie ali­men­taire est dev­enue un des aspects les plus graves et préoc­cu­pants de la tox­i­colo­gie alimentaire.

Le nom­bre d’al­i­ments incrim­inés est lui aus­si en aug­men­ta­tion, cer­taine­ment en liai­son avec la diver­si­fi­ca­tion des habi­tudes ali­men­taires et avec le développe­ment des aller­gies res­pi­ra­toires dues aux pol­lens. Des phénomènes de réac­tiv­ité croisée entre allergènes de dif­férentes orig­ines appa­rais­sent, dus à des frag­ments de molécules présen­tant des pro­priétés immunologiques et des car­ac­téris­tiques de struc­ture voisines.

Deux phases distinctes successives

Les allergènes ali­men­taires sont en règle générale des pro­téines solubles.

Lors d’un pre­mier con­tact, l’al­lergène ingéré est plus ou moins com­plète­ment dégradé par les enzymes diges­tives avant d’être absorbé à tra­vers la muqueuse intesti­nale, puis remanié par les cel­lules com­pé­tentes qui le présen­tent au sys­tème immunitaire.

La réac­tion allergique est en fait la résul­tante d’in­ter­ac­tions com­plex­es entre un ter­rain prédis­posé (allergique), un ali­ment et des fac­teurs envi­ron­nemen­taux qui peu­vent jouer le rôle d’adjuvants.

Chez les indi­vidus géné­tique­ment prédis­posés, dits atopiques, la réponse immu­ni­taire est alors dérégulée vers une pro­duc­tion exces­sive d’une classe d’an­ti­corps par­ti­c­ulière : les IgE. Un con­tact ultérieur avec le même allergène, ou avec d’autres ali­ments qui parta­gent avec lui des struc­tures immunoréac­tives com­munes, déclenche la réac­tion allergique et les man­i­fes­ta­tions clin­iques provo­quées par la libéra­tion de médi­a­teurs phar­ma­cologiques act­ifs, notam­ment l’histamine.

L’al­lergénic­ité peut se définir comme l’ap­ti­tude pour un com­posé à induire la syn­thèse d’IgE spé­ci­fiques et à être recon­nu par ces IgE. Les symp­tômes de l’al­lergie ali­men­taire se man­i­fes­tent le plus sou­vent au niveau cutané ou res­pi­ra­toire. La médi­a­tion d’IgE la dis­tingue des aver­sions ali­men­taires (psy­chologiques), des intolérances dues à un déficit enzy­ma­tique, ou des pseu­do-aller­gies non immunologiques. À l’in­verse des empoi­son­nements par une sub­stance tox­ique, il n’y a pas de rela­tion bien établie entre la “dose” et l’effet.

Difficulté d’évaluation du risque allergénique d’un nouvel aliment

L’im­por­tance du dan­ger jus­ti­fie une éval­u­a­tion préal­able à la mise sur le marché d’un ali­ment nou­veau obtenu par l’in­tro­duc­tion ou la mod­i­fi­ca­tion d’une pro­téine, qu’elle soit issue d’un pro­duit exis­tant ou obtenue par trans­génèse. Mais cette “pré­dic­tion”, per­me­t­tant éventuelle­ment d’ar­rêter le développe­ment et la com­mer­cial­i­sa­tion ou de prévenir les con­som­ma­teurs, présente des dif­fi­cultés considérables.

L’al­lergénic­ité d’un ali­ment com­plexe est rarement due à une seule pro­téine, mais à un grand nom­bre, pou­vant elles-mêmes présen­ter de nom­breuses iso­formes. L’al­lergénic­ité est d’o­rig­ine multi­génique. Cet ensem­ble con­stitue le “réper­toire” des allergènes pou­vant être recon­nus par les IgE d’in­di­vidus sensibles.

Chaque indi­vidu sen­si­ble réa­gi­ra à une par­tie, plus ou moins impor­tante, de cet ensem­ble. Si plus de 50 % de cette pop­u­la­tion réag­it, on par­le d’al­lergènes majeurs, d’al­lergènes mineurs si la fréquence de recon­nais­sance est plus faible. Ces dénom­i­na­tions n’ont rien à voir avec la grav­ité des symptômes.

D’autre part, pour une molécule don­née, les déter­mi­nants, struc­tures ou régions qui peu­vent être impliqués présen­tent une grande diver­sité ; cer­tains indi­vidus réagis­sent à un frag­ment, cer­tains à d’autres.

Selon la plu­part des instances inter­na­tionales, huit groupes d’al­i­ments (les “big eight”) sont impliqués dans 90 % des cas recon­nus d’al­lergie ali­men­taire : arachides, soja, noix/noisettes, lait, œufs, pois­sons, crus­tacés et blé.

Mais d’autres ali­ments peu­vent égale­ment être des allergènes impor­tants pour des frac­tions nota­bles de la pop­u­la­tion. Cer­tains sont rarement évo­qués. L’ab­sence de descrip­tion de cas d’al­lergie ne con­stitue pas une preuve d’innocuité.

On ne dis­pose pas actuelle­ment de test uni­versel fiable et per­ti­nent et il faut donc faire appel à dif­férentes approches selon les cas. L’o­rig­ine de la pro­téine étrangère ou du trans­gène intro­duit est un élé­ment impor­tant de la stratégie d’évaluation.

Introduction ou expression d’une protéine issue d’un aliment reconnu comme allergène

On peut alors recruter des patients sen­si­bles à cet ali­ment et réalis­er des tests in vit­ro sur leur sérum.

C’est ain­si que des études réal­isées sur un sub­sti­tut de matière grasse obtenu à par­tir de pro­téines de lac­tosérum micropar­tic­ulées ont mon­tré une allergénic­ité com­pa­ra­ble à celle des pro­téines du lait qui avaient servi à sa pré­pa­ra­tion. Une men­tion a été portée sur l’é­ti­quette afin d’aver­tir de ce risque les con­som­ma­teurs allergiques au lait.

Il n’y a vraisem­blable­ment pas de dif­férence d’al­lergénic­ité entre une pro­téine recom­bi­nante et la pro­téine con­ven­tion­nelle cor­re­spon­dante qui lui est équivalente.

Dans le cas des plantes trans­géniques, si le trans­gène code un allergène con­nu il est tout à fait prob­a­ble que la plante va exprimer la pro­téine exogène (recom­bi­nante) avec son poten­tiel allergénique. Par exem­ple le soja dans lequel on a inté­gré un gène codant l’al­bu­mine 2S de la noix du Brésil, pour rééquili­br­er la com­po­si­tion pro­téique et aug­menter la valeur biologique du soja pour l’al­i­men­ta­tion ani­male, a provo­qué une réac­tion allergique chez les patients sen­si­bles à la noix du Brésil.

La β‑lactoglobuline recom­bi­nante, exprimée dans E. coli, à des fins de recherche, pos­sède les mêmes car­ac­téris­tiques immunologiques que la β‑lactoglobuline bovine, allergène majeur du lait de vache, recon­nu par plus de 60 % des patients allergiques et naturelle­ment présente dans le lactosérum.

Introduction ou expression d’une protéine issue d’un aliment non reconnu pour son allergénicité

Il faut utilis­er des méth­odes indi­rectes qui doivent faire l’ob­jet d’une appli­ca­tion et d’une éval­u­a­tion cri­tique, au cas par cas.

C’est la sit­u­a­tion la plus fréquente. Dans le cas des ali­ments issus d’or­gan­ismes géné­tique­ment mod­i­fiés (OGM), il s’ag­it sou­vent de pro­téines d’o­rig­ine bac­téri­enne dont l’al­lergénic­ité n’est pas, ou peu, doc­u­men­tée et mal établie. Peu de don­nées his­toriques clin­iques ou épidémi­ologiques sont générale­ment disponibles, les cas d’al­lergie sont peu ou pas réper­toriés et les sérums de patients sen­si­bil­isés sont rares, voire inexistants.

Les modèles animaux

On observe chez l’an­i­mal d’im­por­tantes vari­a­tions de la réponse anti­corps en fonc­tion de l’e­spèce, de l’in­di­vidu, du mode de sen­si­bil­i­sa­tion expéri­men­tale, de la nature de l’al­lergène… Elle ne cor­re­spond pas aux car­ac­téris­tiques d’une sen­si­bil­i­sa­tion “naturelle” des patients allergiques. La réponse IgE humaine est elle-même très diverse, liée à la vari­abil­ité géné­tique de la population.

De nom­breuses recherch­es visent à dévelop­per des mod­èles ani­maux appro­priés, mais l’ex­péri­men­ta­tion ani­male ne per­met pas de fournir, pour l’in­stant, des mod­èles per­ti­nents extrap­o­lables à l’homme.

Analyse de la structure de la protéine

Une approche com­plé­men­taire se fonde sur l’analyse des homolo­gies de séquences entre la pro­téine intro­duite dans l’al­i­ment et les allergènes con­nus, notam­ment les allergènes majeurs des ali­ments, des pol­lens, des acariens, des moi­sis­sures… respon­s­ables d’al­ler­gies ali­men­taires ou res­pi­ra­toires, dont la struc­ture est con­nue et réper­toriée dans des ban­ques de don­nées acces­si­bles sur Inter­net. Des pro­grammes de com­para­i­son de séquences per­me­t­tent d’i­den­ti­fi­er des frag­ments ana­logues, plus ou moins longs.

L’ex­is­tence de frag­ments com­por­tant une suc­ces­sion d’au moins huit résidus d’acides aminés iden­tiques ou chim­ique­ment sim­i­laires est con­sid­érée comme une pré­somp­tion d’al­lergénic­ité. A con­trario, l’ab­sence de telles struc­tures homo­logues témoign­erait de l’ab­sence de risque allergénique. On con­state ain­si que les ali­ments con­sti­tués ou issus d’OGM actuelle­ment sur le marché ne con­ti­en­nent pas de pro­téines étrangères nou­velles ayant la moin­dre cor­re­spon­dance avec des allergènes con­nus et ne présen­teraient donc pas de risque d’allergénicité.

Cette approche per­met d’élim­in­er rapi­de­ment des con­struc­tions à risque poten­tiel. Mais, elle ne con­stitue pas une garantie formelle d’in­nocuité — seule une petite frac­tion des allergènes est réper­toriée dans les ban­ques de don­nées — des séquences plus cour­tes peu­vent se rap­procher lors du ” repliement ” de la molécule et par­ticiper à la for­ma­tion d’épi­topes, c’est-à-dire de struc­tures immunoréac­tives, con­for­ma­tion­nels sim­i­laires respon­s­ables d’une réac­tiv­ité immunologique. Un grand nom­bre d’al­lergènes très puis­sants font ain­si par­tie de familles de pro­téines présen­tant des car­ac­téris­tiques com­munes de struc­ture tertiaire.

Structure tertiaire de la p-Iactoglobuline (P-lg)Struc­ture ter­ti­aire de la p‑Iactoglobuline (P‑lg), pro­téine du lac­tosérum et allergène majeur du lait de vache, établie avec une réso­lu­tion de 1,8 N par Brown­low et al. (1997).

la p‑lg appar­tient à la famille des lipoca­lines, pro­téines de trans­port de lig­ands hydrophobes (rétino1, acides gras … ) dont la struc­ture spa­tiale est très con­servée. Cette struc­ture dite en “bar­ril p” est car­ac­térisée par la présence de 8–10 feuil­lets P antiparallèles.

Out­re la p‑lg, cette famille regroupe un grand nom­bre d’al­lergènes comme les allergènes majeurs des phanères de vache et de cheval, les allergènes majeurs présents dans l’urine et la salive de souris et de rat. l’al­lergène majeur de la blatte.

Les régions col­orées fig­urent les épi­topes allergéniques, c’est-à-dire les struc­tures molécu­laires capa­bles de se lier aux IgE spé­ci­fiques et donc respon­s­ables de l’al­lergénic­ité, qui sont les plus fréquem­ment et les plus inten­sé­ment recon­nus par une pop­u­la­tion de patients allergiques au lait de vache et tout par­ti­c­ulière­ment à la B‑lg (Sélo et al. 1999).

Analyse des propriétés physicochimiques de la protéine

Il n’ex­iste pas de lien étroit actuelle­ment bien établi entre la struc­ture ou la fonc­tion d’une pro­téine et son car­ac­tère allergène éventuel. Cepen­dant les allergènes, en tant qu’en­tité chim­ique, pour­raient se car­ac­téris­er par un cer­tain nom­bre de pro­priétés physi­co-chim­iques comme la sta­bil­ité à la tem­péra­ture, aux pH acides, plus générale­ment la résis­tance aux traite­ments subis lors des procédés tech­nologiques indus­triels et à la dégra­da­tion par les enzymes digestives.

L’idée sous-jacente est que l’al­lergénic­ité serait essen­tielle­ment le fait de la molécule pro­téique intacte et que sa résis­tance à l’hy­drol­yse lors de la diges­tion aug­mente ses chances d’être absorbée et présen­tée au sys­tème immu­ni­taire intacte. En effet, un test de digestibil­ité in vit­ro a fait appa­raître une cer­taine cor­réla­tion entre sta­bil­ité et pou­voir allergène.

Mais ces critères sont loin d’être abso­lus ; ain­si la caséine du lait, rapi­de­ment et com­plète­ment dégradée lors de la diges­tion, se révèle un allergène aus­si puis­sant que la β‑lactoglobuline, résis­tante aux protéases.

De plus, il est main­tenant bien démon­tré que des frag­ments pep­tidiques, même de rel­a­tive­ment courte longueur, con­ser­vent une par­tie non nég­lige­able de l’al­lergénic­ité de la molécule entière ; il n’est donc pas indis­pens­able qu’une frac­tion impor­tante de la pro­téine fran­chisse la bar­rière intesti­nale sous sa forme native, intacte, pour qu’il y ait man­i­fes­ta­tion allergique.

Teneur dans l’aliment

Les allergènes majeurs con­nus représen­tent une part impor­tante dans la com­po­si­tion de l’al­i­ment. On peut penser que la teneur dans l’al­i­ment d’une pro­téine “étrangère” est un fac­teur impor­tant con­di­tion­nant la man­i­fes­ta­tion d’une activ­ité allergène. Il a été sug­géré qu’en dessous d’un seuil de 1 % du con­tenu en pro­téines il n’y aurait pas matière à prise en compte d’un éventuel risque allergique.

C’est en par­ti­c­uli­er le cas dans les ali­ments con­sti­tués ou issus d’OGM où la “pro­téine d’in­térêt” qui est exprimée représente générale­ment de l’or­dre de 0,01 à 0,4 % du con­tenu en pro­téines. Mais on peut citer des excep­tions : par exem­ple l’al­lergène majeur de la pomme ne représente que 0,3 à 1,5 % des pro­téines du fruit.

D’autre part les futures généra­tions d’al­i­ments issus d’OGM dévelop­pés à des fins nutri­tion­nelles ou comme “ali­ment-san­té” auront une teneur en pro­téines ajoutées ou exprimées bien supérieure à celles actuelle­ment présentes dans les OGM à visée technologique.

Interactions potentielles

Dans le cas d’al­i­ments con­sti­tués ou issus d’OGM il peut y avoir une inci­dence indi­recte sur la san­té des con­som­ma­teurs du fait de l’o­rig­ine multi­génique des allergènes ali­men­taires. En effet, le point d’in­ser­tion du trans­gène dans le génome de la plante est aléa­toire. Il faut tenir compte d’in­ter­ac­tions poten­tielles sur le fonc­tion­nement d’autres gènes, par exem­ple ceux codant les allergènes naturels endogènes dont le niveau d’ex­pres­sion peut être ain­si modifié.

L’al­lergénic­ité serait alors aug­men­tée (ou du moins dif­férente) com­parée aux lignées tra­di­tion­nelles cor­re­spon­dantes. Dans le cas par­ti­c­uli­er du soja mod­i­fié, il a pu être mon­tré qu’un tel phénomène ne se man­i­fes­tait pas, mais on ne peut en déduire une règle générale.

Conclusions

On ne con­naît pas encore les mécan­ismes qui trans­for­ment une pro­téine a pri­ori banale en un allergène puis­sant. Les méth­odes d’é­val­u­a­tion des risques poten­tiels, et a for­tiori de pré­dic­tion, n’é­tant pas encore totale­ment fiables et validées, une éval­u­a­tion des ali­ments nou­veaux au cas par cas est nécessaire.

Pour les ali­ments con­sti­tués ou issus d’OGM, surtout si l’on a mod­i­fié les car­ac­téris­tiques nutri­tion­nelles, la mise sur le marché est con­di­tion­née par une assur­ance d’in­nocuité et doit faire l’ob­jet d’une étude spé­ci­fique com­bi­nant les méth­odes disponibles d’é­val­u­a­tion de la sécu­rité ali­men­taire et de la valeur nutritionnelle.

L’au­tori­sa­tion devrait oblig­a­toire­ment s’ac­com­pa­g­n­er de la mise en place de mesures et de réseaux de sur­veil­lance de l’im­pact éventuel à long terme sur la san­té publique et en par­ti­c­uli­er sur l’ap­pari­tion d’al­ler­gies nou­velles. Cette sur­veil­lance, d’ailleurs prévue par la régle­men­ta­tion com­mu­nau­taire, ne peut s’ap­puy­er que sur l’or­gan­i­sa­tion de procé­dures de traça­bil­ité rigoureuse de ces pro­duits tout au long de la fil­ière agroal­i­men­taire, qui devrait s’in­té­gr­er dans une démarche glob­ale d’as­sur­ance qualité.

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