OXYDE D'ÉTHYLÈNE

OXYDE D'ÉTHYLÈNE

OXYDE D'ETHYLENE

L’histoire de l’Oxyde d’éthylène débute avec celle du développement de la Chimie organique au milieu du XIXe siècle. C’est le chimiste français Charles Wurtz, qui en 1859, prépara l’Oxyde d’éthylène et constata sa très forte réactivité. Celle-ci sera rapidement mise en application dans de nombreuses synthèses importantes (éthylène-glycol, éthers de glycol, détergents, polymères…).
Parfois il fut utilisé pour la préparation du Gaz moutarde, aussi dénommé Ypérite, gaz de combat aux effets dévastateurs pendant la guerre de 14-18… et dont il existe encore à travers le monde (Libye…) des stocks illicites !
Pendant des décennies, les principaux dangers de l’Oxyde d’éthylène mis en avant, ont été sa très grande inflammabilité et sa facilité à exploser. Sa toxicité aigüe modérée, surtout de par son pouvoir irritant, rend l’Oxyde d’éthylène, en faible concentration, légèrement agressif. Par contre à forte concentration, c’est un irritant pour le tractus respiratoire et c'est de plus un allergisant et un neurotoxique.

 Ce sont des équipes de chercheurs suédois, qui les premières à partir de 1968, entreprirent plusieurs études épidémiologiques, concernant l’impact de l’Oxyde d’éthylène sur la santé des travailleurs. Ces études, très documentées, portaient sur des usines de production, mais surtout sur des lieux d’utilisation de l’Oxyde d’éthylène, en particulier dans les hôpitaux où il était couramment utilisé comme agent de stérilisation des instruments chirurgicaux.

Après neuf ans de suivi, les équipes des professeurs Hogstedt et Ehrenberg (Stockholm) conclurent que l’Oxyde d’éthylène est un agent cancérogène chez l’Homme, entraînant par rapport à une population témoin, des leucémies et dans quelques cas des cancers de l’estomac.

Ultérieurement ces résultats furent critiqués, à cause de la présence d’autres composés toxiques dans les atmosphères de travail.

Les résultats de l’expérimentation animale et les données sur la forte réactivité in vivo de l’Oxyde d’éthylène, vis-à-vis des Protéines cellulaires (Hémoglobine…) et de l’ADN (ce qui peut entrainer des effets mutagènes), ont conduit en 1994, le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC de Lyon) à classer l’Oxyde

Un bref historique oxyde déthylène Fotolia 73893245 XS d’éthylène dans le groupe 1 des agents cancérogènes chez l’Homme.
Par ailleurs, les chercheurs suédois (Ehrenberg …) ont mis en évidence, une bonne corrélation entre le niveau d’exposition à l’Oxyde d’éthylène et la formation d’un adduit N-Hydroxyéthylvaline-Hémoglobine (qui est donc un adduit proteïque sur la fonction amine de la Valine), ce qui peut servir à la surveillance biologique en milieu de travail, des ouvriers exposés à l’Oxyde d’éthylène.

 

L’Oxyde d’éthylène, continue d’être un modèle de cancérogène direct et plusieurs équipes internationales s’évertuent à faire progresser nos connaissances sur cette petite molécule, si agressive pour les êtres vivants.

 

 

 

BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE

  • Hogstedt C, Roheen O., Berndtsson B.S., Axeeson O., Ehrenberg L. (1979). A cohort study of mortality and cancer incidence in Ethylene oxide production workers. Brit.Ind.Medecine. (36), 276-280.
  • Hogstedt C., Aringer L., Gustavsson A. (1986) Epidemiologic support for Ethylene oxide as a cancer-causing agent. JAMA. 255(12), 1575-1578.
  • ATSDR (1990). Toxicological Profile for Ethylene oxide. U.S. Public Health Service. Agency for Toxic Substances and Disease Registry.
  • IPCS (1999). International Programme on Chemical Safety. Ethylene oxide. Environnemental Health Criteria n° 55. World Health Organization, Geneva.
  • CICAD (2003). Ethylene oxide. Concise International Chemical Assessment Document n° 54. World Health Organization, Geneva.
  • INRS (2006). Oxyde d’éthylène. Fiche toxicologique n° 70. INRS, Paris.
  • Picot A et Montandon F. (2012). L’Ethylène. Chapitre V : les Alcènes. Tec & Doc, Lavoisier-Record, Paris. Tome : Ecotoxicochimie : L’Exemple des Hydrocarbures. Parution : 1er trimestre 2012. p 229-238.

 

L'Oxyde d'éthylène est un gaz produit par oxydation de l’éthylène, soit de façon naturelle par la flore microbienne, soit de façon industrielle par catalyse en présence d’argent. Ce gaz sert à la synthèse de composés comme l’acrylonitrile ou le polyoxyéthylène, ou comme agent de stérilisation de matériel médical.

 

Toxicité
Il s’agit d’un époxyde très électrophile qui va donc réagir avec les macromolécules cellulaires nucléophiles (protéines et acides nucléiques). Il s’agit d’une substance à toxicité directe sans métabolisation préalable. C’est d’ailleurs la très forte réactivité de l’oxyde d’éthylène sur les protéines et l’ADN qui lui donne son efficacité comme destructeur de bactéries et de virus. Les effets toxicologiques vont donc être liés à son mécanisme d’action.
Adduits aux protéines : Les protéines sont donc modifiées (haptènes) et peuvent induire des effets allergiques, neurotoxiques (céphalées, vomissements…) ainsi que de troubles ostéo-articulaires. Un marqueur d’exposition chez l’Homme est la mesure des adduits à l’hémoglobine ; Les effets sont réversibles après arrêt de l’exposition dans une période dépendant du turn over des protéines modifiées (en général plusieurs semaines).
Adduits à l’ADN : Les risques sanitaires liés à l’altération de l’ADN sont l’apparition de cancers à terme. Le marqueur d’exposition chez l’Homme est la mesure des adduits sur l’ADN des lymphocytes. Cependant les atteintes de l’ADN peuvent être rapidement réparées par les systèmes de réparation dans un temps moyen de 48h. Par contre certaines atteintes peuvent persister et entraîner des mutations fixées. C’est ce type d’altération qui peut constituer la première étape des processus de cancérogenèse. Ce sont en général les cellules a fort taux de division qui sont les plus sensibles aux mutagènes (réparation SOS) et donc certains tissus comme le sang, ou les enfants dans leur phase rapide de croissance (période post natale). Dans les cohortes de travailleurs exposés en milieu hospitalier ce sont d’ailleurs des leucémies et des lymphomes non hodgkiniens qui ont été observés.
Il faut signaler que des systèmes de protection efficace existent dans la cellule via les systèmes de métabolisation classiques des époxydes, essentiellement l’époxyde-hydrolase (EH) et la glutathion-transférase (GST).

 

Cas des expositions à de très faibles doses pendant un temps court
Dans la cellule humaine la probabilité d’adduits aux protéines est très supérieure à celle des adduits à l’ADN, à la fois

 

Oxyde déthylène Fotolia 103426015 XS                                                                  

Propos recueillis par Guillaume Malaurie et Fabrice Nicoline (Le Nouvel Observateur, "Ces bébés qu'on empoisonne" Article du 17 novembre 2011) :

 

Pour André Picot, ancien directeur de recherche au CNRS, l'interdiction de l'oxyde d'éthylène est un impératif catégorique de sécurité sanitaire.

André Picot est toxicochimiste. Il a été le premier Directeur de Recherche de l’Unité de Prévention du Risque Chimique au CNRS. Il est aujourd’hui Président de l’Association Toxicologie-Chimie (ATC) et Expert honoraire auprès de l'Union européenne pour la fixation des normes des produits chimiques en milieu de travail à Luxembourg.

 

  • Que vous inspire le fait que l’on puisse continuer à stériliser des biberons à l’oxyde d’éthylène ?

C’est un total non sens ! Enfin, comment peut-on prendre le risque de mettre dans la bouche des bébés une tétine qui recèle des résidus de substances mutagènes ultra agressives ! C’est en 1994 que le Centre International contre le Cancer de Lyon (OMS) a classé cette molécule dans le groupe 1 des agents cancérogènes chez l’homme1.

Agent de stérilistation Oxyde déthylène Fotolia 57231500 XSLes principaux synonymes de l’Oxyde d’éthylène sont : l'Oxiranne, le Dihydroxyrène, l'Oxyde de diméthylène, l'Oxyde d'éthène ...
L’Oxyde d’éthylène est un agent très utilisé pour la stérilisation des biberons et en particulier des biberons destinés à la première semaine de la vie : les nourettes.

 

Les caractéristiques physicochimiques de l’Oxyde d’éthylène sont les suivantes :

  • Gaz inflammable
  • Explosif : à température ambiante, en présence de Dioxygène et d’un point chaud.
  • Température d'ébullition : +10,7°C
  • Température de fusion : -111,3 °C.
    Il est préconisé comme agent de stérilisation de nombreux produits et matériaux. La stérilisation des biberons ne représente pas plus de 4 % de l’Oxyde d’éthylène utilisé.

 

L’Oxyde d’éthylène, est un gaz très toxique. En France, le Ministère de la Santé Publique a fait paraître dans le « Journal Officiel de la République Française du 10 janvier 1980 », une « Circulaire n° 93 relative à l'utilisation de l’Oxyde d’éthylène pour la stérilisation ». En voici les extraits les plus significatifs :
« .... La présente circulaire a pour but essentiel de limiter et d'organiser l'utilisation de l'Oxyde d'éthylène comme moyen de stérilisation compte tenu, d'une part, des risques qu'elle comporte et, d'autre part, de l'existence d'autres procédés aussi fiables (par exemple, la vapeur d'eau sous pression)… »

Pr. Jean François NARBONNE,

Docteur ès Sciences (Toxicologie), Professeur honoraire de l’Université de Bordeaux, ancien Directeur du groupe de Toxicologie de l’UMR CNRS 5255, Ancien expert auprès de l’ANSES, du Conseil de l’Europe et de l’UNEP/OMS, 24 rue des vignes 33320 Eysines

1. L’alerte :

A la fin du mois d’aout 2020, la Belgique puis l’Allemagne ont effectué un signalement auprès du réseau d’alerte rapide européen pour l’alimentation humaine et animale (RASFF) sur la présence d’oxyde d’éthylène (EO) dans des graines de sésame. Des analyses complémentaires réalisées au mois d’octobre ont montré une contamination étendue des graines de sésame, en particulier celles provenant d’Inde. Les concentrations étaient généralement de l’ordre de 0,5 à 10 mg/kg. Les signalements de contaminations concernent au moins de 3000 tonnes de sésame sur les 60 000 tonnes de graines de sésame importées d’Inde chaque année par l’UE, dont la moitié sont bio. Ces signalements ont déclenché une cascade de rappel de produits tels que : farines, fromage, graines, houmous et tartinables, plats préparés, pains, purées de sésame, céréales, burgers, confiseries, épices, biscottes. Depuis plusieurs années, les produits en provenance d’Inde font l’objet de demandes pressantes de la Commission européenne en matière d’hygiène. En cause, des contaminations par des salmonelles, des résidus de matières non sensés se trouver dans les graines, etc. mis en évidence dans les 5 ou 6 dernières années. L’UE a donc fait pression pour que l’Inde respecte mieux les exigences sanitaires. Les opérateurs locaux ont alors vraisemblablement eu recours au traitement par l'ETO qui a également été détecté dans des graines de sésame en provenance de Bolivie et d'Ethiopie, ainsi que dans des épices et aromates de Turquie, de Tanzanie, du Sri Lanka, d'lndonésie, d'Egypte, du Maroc et des Pays-Bas. Les conséquences médiatiques dans un contexte de pandémie mondiale ont suscité des craintes irraisonnées chez les consommateurs : « Alimentation, présence d’un pesticide : 7000 références retirées des rayons » ; « Sésame contaminé : Pourquoi le bio est touché ». Pour comprendre cette crise il faut connaître les données scientifiques et techniques du problème.

2. Les traitements de désinfection :

Les techniques classiques de décontamination des denrées alimentaires par la chaleur ont leurs limites puisque certains germes présentent une résistance au système de stérilisation classique. Leur élimination nécessite l'utilisation de conditions spéciales (chauffage à 120°C, hautes pressions) car les spores résistent par la synthèse d'une protéine qui leur permettent de survivre dans une eau bouillante. Du fait de la sensibilité des poudres alimentaires à la chaleur, les procédés de décontamination athermiques chimiques (fumigations) et physiques (irradiation, UV, hautes pressions, lumière pulsée...) semblent plus appropriés car ils permettent d’éviter les dégradations thermiques des qualités organoleptiques et des propriétés nutritionnelles. Très longtemps utilisée, la fumigation consiste à appliquer, sur les poudres, des gaz tels que l’oxyde d’éthylène, l’oxyde de propylène, le phosphure d’hydrogène et le bromure de méthyle qui sont des composés engendrant des réactions d’alkylation et provoquant ainsi la destruction ou l’inactivation des micro-organismes. Utilisée jusqu’en 1980, la fumigation des poudres alimentaires présentait de nombreux inconvénients, notamment la production de composés nouveaux (néoformés), ayant une toxicité inférieure à celle des agents primaires (éthylène glycol, chloro-2 éthanol, épichlorhydrine...).

3. Oxyde d’Ethylène et 2-chloroéthanol – Informations Générales

Il s’agit d’un gaz produit par oxydation de l’éthylène, de façon naturelle par la flore microbienne, soit de façon industrielle par catalyse en présence d’argent. Ce gaz sert à la synthèse de composés comme l’éthylène glycol, certains gaz propulseurs, additifs de carburants, formulations de pesticides, matières plastiques. Il est ou a été utilisé dans la synthèse ou comme intermédiaire de synthèse de nombreux produits …. L’oxyde d’éthylène (EO) a été utilisé comme agent de stérilisation de matériel médical et comme insecticide pendant une quarantaine d’années. Cet usage est maintenant interdit dans l’UE. Comme fumigant, il reste en usage dans différents pays hors UE pour son rôle de biocide dans le stockage des denrées, essentiellement des farines, des amendes, des fruits secs et des confiseries en Europe et aux USA. L’EO est aussi utilisé pour la stérilisation et comme traitement antifongique et antibactérien dans certains produits comme les épices, la poudre de curry et des noix de coco déshydratées. La stérilisation nécessite des doses plus élevées que les traitements insecticides mais concerne des aliments peu consommés en quantité. Techniquement, l’EO est utilisé en mélange avec du CO2 dans des installations dédiées et sécurisées. Le principal produit de dégradation de l’EO est le 2-chloroéthanol (2-CE) ou éthylène chlorohydrine, qui se forme quand l’EO réagit avec le chlore (Na Cl) qui se trouve dans les matrices alimentaires traitées.

4. Problème du cadre législatif et réglementaire

Si l’EO est un puissant toxique pour les travailleurs exposés, la toxicité pour les produits traités doit être considérée sous un aspect très différent. Dans le cas de stérilisation de matériel médical par exemple, l’exposition du consommateur peut venir d’un certain relargage au moment de l’utilisation, d’EO adsorbé sur les matériaux plus ou moins poreux (en plastique par exemple). Ceci peut en particulier concerner du matériel jetable à usage unique, conservé sous emballage étanche et qui pourrait induire une courte exposition au moment de l’ouverture pour utilisation. Dans le cas de stérilisation de produits alimentaires secs, comme des graines ou des épices, le problème est différent car si le but est aussi d’éliminer de graves dangers biologiques (bactéries et virus) fréquents dans les pays producteurs (Inde Pakistan, Egypte, Afrique…), l’EO a pu être faiblement adsorbé sur les matrices. Cependant ayant un point d’ébullition de 10,4°C, l’EO s’évapore au cours des phases de stockage, de dilution et de chauffage éventuels dans le cadre des processus de fabrication des produits finis. Ainsi on ne détecte plus d’EO dans les produits bruts traités ou dans les produits finis mais on trouve le produit néoformé, le 2-CE, dont la toxicité n’a plus rien à voir avec celle de l’EO. Si on veut trouver une comparaison pertinente, on peut se référer au traitement de stérilisation des denrées par ionisation. Dans ce cas l’agent biocide est le radical hydroxy OH., généré par radiolyse de l’eau présente dans la matrice. Cette entité extrêmement réactive de l’oxygène, est aussi hautement cancérigène par réaction avec l’ADN des cellules vivantes (donc aussi pour les opérateurs non protégés). Dans les matrices alimentaires ce radical induit la formation de composés néoformés issus essentiellement de la radiolyse des lipides (aldéhydes, oxycholestérol…) qui entrent dans l’évaluation des risques pour les consommateurs et dans l’estimation de la balance bénéfices /risques. Dans ce cas la toxicité propre du rayonnement ionisant n’entre pas en ligne de compte dans cette évaluation. Dans le cas du traitement par l’EO, la forme active de l’oxygène est l’époxyde porté par l’éthylène qui du fait de sa réactivité sur les entités biologiques vivantes, a son effet biocide mais induit sur les matrices alimentaires « inertes » la formation du 2-CE qui est le composé néoformé majeur. On pourrait aussi faire un parallèle avec les traitements thermiques de pasteurisation ou stérilisation où on considère la toxicité éventuelle des composés néoformés ingérés par le consommateur (produits de Maillard, lipides oxydés, acrylamide, furanes…). Il semble donc que le cadre réglementaire lié au classement de l’EO comme pesticide paraît à première vue, comme un peu décalé par rapport à un procédé de décontamination des denrées alimentaires. Pour comprendre ce décalage, il faut rappeler les contextes réglementaire et toxicologique.

4.1. Réglementation

D’un point de vue légal, les résidus d’EO sont considérés comme des pesticides. En effet, la Directive 2009/128/CE a instauré un cadre communautaire d’action pour parvenir à une utilisation des pesticides compatible avec le développement durable. Les pesticides sont : *D’une part les produits phytopharmaceutiques au sens du règlement (CE) n° 1107/2009 ; *D’autre part les produits biocides au sens du règlement (CE) 528/2012. -Les produits biocides sont destinés à détruire, repousser ou rendre inoffensifs les organismes nuisibles, à en prévenir l’action ou à les combattre de toute autre manière par une action autre qu’une simple action physique ou mécanique. Exemples : désinfectants, produits de protection, produits de lutte (insecticides, rodenticides), peintures antisalissure sur les bateaux, etc. -Les produits phytopharmaceutiques permettent de protéger les végétaux en détruisant ou éloignant les organismes nuisibles indésirables ou en exerçant une action sur les processus vitaux des végétaux. Exemples : insecticides, fongicides, herbicides, acaricides... Ainsi, les deux catégories de pesticides, biocides et produits phytopharmaceutiques, sont définies par leurs usages et non leurs formulations chimiques.

Dans le cadre du traitement de désinfection des denrées alimentaires, l’EO est donc classée comme un biocide figurant sur la liste de l’ECHA comme PT2 (désinfectant). Cependant en Europe, l’utilisation pour la désinfection des denrées alimentaires n’est pas autorisée (ECHA, 2020). La réglementation pesticide (EC) No 396/2005 précise que les limites maximales applicables aux résidus de pesticides (LMR) présents dans ou sur les denrées alimentaires et les aliments pour animaux d’origine végétale et animale sont exprimées comme la somme de la matière active et de ses métabolites. Pour l’EO la LMR concerne donc la somme EO + son métabolite le 2-CE, exprimés en équivalent EO. La LMR est de 0,02 mg/kg valeur de la LOQ.
Si on prend la réglementation dans son expression, on voit qu’elle concerne les résidus présents « dans ou sur les denrées alimentaires ». Or l’expérience issue des cas historiques de contamination par l’EO (des milliers de dosages depuis le « début de la crise » en 2019) montre que dans les résultats analytiques exprimés en EO + 2-CE, l’EO est inférieur à la LOQ, la seule présence détectée est celle du 2-CE. Ceci s’explique très simplement par la volatilité de l’EO à température ambiante et donc à son dégagement rapide au cours du stockage des denrées et de leur transformation, surtout si le process comporte une phase de chauffage du fait de son point d’ébullition de 10,4°C alors que celui du 2-CE est de 129°C. Dans le produit fini, seul le composé néoformé par réaction de l’EO avec le Cl présent dans les matrices alimentaires est détectable. Ainsi la réglementation « pesticide » base l’évaluation des risques sanitaires (ERS) sur une substance l’EO, à laquelle le consommateur n’est pas exposé ! L’ERS devrait logiquement être basée sur le 2-CE, substance néoformée réellement présente.
La réglementation sur les biocides paraît pertinente quand le produit de traitement reste présent dans ou sur la denrée alimentaire, par-contre elle ne l’est plus quand le produit de traitement disparait rapidement et que ne persistent que les produits néoformés.
De même si la toxicité des métabolites est inconnue ou peu documentée, l’assimilation de leur toxicité à celle de la substance parente est pertinente (par précaution), elle n’est plus dans le cas inverse. Or il existe une réglementation qui tient compte de la disparition de la substance de traitement au cours d’un procédé : C’est celle qui différencie les auxiliaires technologiques des additifs. En effet leur définition précise que : « Les auxiliaires technologiques sont des substances, non consommées comme ingrédients alimentaires en soi, mais utilisées lors du traitement ou de la transformation de matières premières, de denrées alimentaires ou de leurs ingrédients afin de répondre à un objectif technologique donné ». En fait la France est l'un des seuls pays européens à préciser les conditions d'évaluation, d'autorisation et d'utilisation de ces auxiliaires via le décret n° 2011-509 du 10 mai 2011 et l'arrêté du 7 mars 2011.
On voit donc que les autorités Françaises sont capables d’adapter les règlements quand la législation Européenne ne prend pas en compte des contextes spécifiques.
Cependant si un auxiliaire technologique « disparaît » au cours d’un traitement technologique il induit la formation de composés néoformés qui peuvent avoir leur propre toxicité. Dans ce cas, le cadre réglementaire le plus adapté est celui appliqué pour l’évaluation des effets des traitements technologiques sur les matrices alimentaires couvert par le règlement (CE) n° 258/97 (catégorie 6/f) concernant les « novel foods ». Il s’agit en effet les « aliments et ingrédients alimentaires auxquels a été appliqué un nouveau procédé de production qui n’est pas couramment utilisé, lorsque ce procédé entraîne dans la composition ou la structure des aliments ou des ingrédients alimentaires des modifications significatives de leur valeur nutritive, de leur métabolisme, ou de leur teneur en substances indésirables ». Dans le cadre, de nouveaux procédés de décontamination (comme la lumière pulsée ou les hautes pressions), les questions instruites par les agences nationales sont les suivantes : - Evaluation de l'efficacité du traitement pour la décontamination de surface des produits ; - Evaluation de l’impact du procédé sur la qualité sanitaire et les caractéristiques nutritionnelles des produits.
C’est ce contexte réglementaire qui semble le plus approprié dans le cadre du traitement des aliments secs par l’EO.

4.2. Toxicologie

Oxyde d’éthylène :

Il s’agit d’un époxyde très électrophile qui va réagir avec les macromolécules cellulaires nucléophiles (protéines et acides nucléiques), c’est donc une substance à toxicité directe sans métabolisation préalable. C’est d’ailleurs la très forte réactivité de l’oxyde d’éthylène sur les protéines et l’ADN qui lui donne son efficacité comme destructeur de bactéries et de virus (biocide). Les effets toxicologiques vont donc être liés à ce mécanisme d’action. L’EO est classée comme substance mutagène et cancérigène par voie respiratoire mais les données disponibles relative à la toxicité par voie orale sont limitées. Un faible effet cancérigène de l’EO sur l’estomac est observé chez le rat qui serait lié (au moins partiellement) à l’irritation locale de l’épithélium gastrique. Cet effet cancérigène est donc retenu pour l’évaluation des risques dans une approche protectrice. Sur la base de cette étude, un potentiel cancérigène (Slope Factor CSF) de 0,55 par mg/kg/j pour une exposition orale vie entière est retenu. Par ailleurs, l’EFSA à partir de la même étude chez le rat, propose une Benchmark Dose (BMDL10) de 0,37 mg/kg/j. Ainsi l’EO est classé par le CIRC en catégorie 1 (cancérogène avéré pour l'Homme) et comme CMR par l’UE.

Chloroéthanol :

Il s’agit donc d’un éthanol portant un atome de chlore. On va donc retrouver le mécanisme d’action de l’éthanol, modifié par la présence d’un Cl. Le 2-CE ingéré est oxydé par l'alcool déshydrogénase en 2-chloro-acétaldehyde, et finalement en acide 2-chloroacétique, deux composés détoxifiés par conjugaison au GSH.
Dans les études animales les organes cibles généralement décrits pour le 2-CE sont le foie, les reins, le pancréas la thyroïde, le cœur et les poumons.
Le pouvoir cancérigène du 2-CE fait l’objet de controverse scientifique entre experts. En fait, le 2-CE est considéré comme un faible mutagène et la chloroacétaldéhyde (classée comme cancérigène de catégorie 2 par l’ECHA) serait responsable de l’activité génotoxique. En conclusion, le 2-CE ne serait ni initiateur, ni promoteur et est considéré comme faible génotoxique et cancérogène potentiel.
En 2012, l’EPA se référait à une NOAEL de 45 mg/kg/j et en avait dérivé une RfD subchronique de 0,20 mg/kg/j (FS de 300). En 2020, l’EPA dérivait des études expérimentales une dose chronique ajustée (cPAD) estimée à 0,824 mg/kg/j considérée comme sans risques (FS de 100), pour une population humaine avec un temps limité d’ingestion. Cette cPDA est utilisée aux USA et au Canada pour les ERS relatives à la présence de 2-CE dans les aliments.
Si on compare les POD par voie orale (point de départ pour la fixation des VTRs), on voit que celle du 2-CE (NOAEL) est 120 fois plus élevée que celle de l’EO (BMDL). Dans ces conditions, le 2-CE est donc plus de 100 fois moins toxique que l’EO.


5. ERS comparées

5.1. Expression des résultats analytiques :

L’évaluation des risques se base sur les résultats des analyses dans les denrées alimentaires qui sont exprimés en somme EO + 2-CE, équivalent à de EO. Les valeurs spécifiques pour l’EO ou le 2-CE ne sont pas connues. L’expérience issue des cas historiques de contamination des denrées sèches montre que l’EO n’est pas quantifiable (<LOQ) seul le 2-CE est quantifié. Ceci s’explique très simplement par la volatilité de l’EO à température ambiante et donc à son dégagement rapide au cours des denrées au cours de leur transformation, surtout si le process comporte une phase de chauffage. En effet le point d’ébullition de l’EO est à 10,4°C alors que celui du 2-CE est de 129°C. Dans le produit fini, seul le produit néoformé par réaction de l’EO avec le Cl présent dans les matrices alimentaires est détectable. Cependant son expression en équivalant EO ne donne pas le chiffre de contamination spécifique par le 2-CE dont le poids moléculaire est presque le double de celui de l’EO (EO= 44,05 g/mol, 2-CE= 80,51 g/mol). A partir des résultats exprimés en  EO+2-CE on peut ainsi calculer une teneur en 2-CE en utilisant un facteur correctif de 1,83.

5.2. Méthodologies de l’évaluation des risques :

L’évaluation des risques sanitaires (ERS) pour une substance donnée, différentes valeurs toxicologiques de référence (VTR) sont extrapolées des tests animaux et exprimées en mg/kg de poids corporel et par jour. La comparaison de la dose d’exposition estimée (DJE) à une VTR permet de quantifier le niveau du risque pour la santé. Pour une substance non génotoxique, les VTRs (DJA, RfD…) sont dérivées du seuil sanitaire expérimental (NOAEL par défaut) ou depuis 2005 la Benchmark Dose, limite inférieure de l’intervalle de confiance au seuil statistique P 95 pour 10% d’incidence de tumeurs (BMDL10). Ces seuils sanitaires (POD) sont affectés de facteurs de sécurité (FS) de 50 à 1000 (en général 100). On peut alors faire une ERS exprimée en quotient de danger ; QD=DJE / VTR, ou en marge de sécurité ; MOS=VTR / DJE.
Pour les substances génotoxiques et cancérigènes, on considère qu’il n’y a pas de seuil de risque (substances dites sans seuil). Dans ce cas, l’évaluation quantitative du risque est basée sur la pente de la relation dose-effet (cancer slope factor, CSF) mesurée dans les tests de cancérogénèse permettant de calculer un excès de risques individuel (ERI), c’est-à-dire l’excès de risque de cancer pour un individu exposé par voie orale pendant sa vie entière (70 ans) à une substance cancérigène, selon la formule ERI=DJE x CSF (AJE est l’apport journalier chronique estimé en mg/kg/j). L’ERI est alors comparé à la grille des niveaux de risques négligeables, acceptables ou inacceptables (10-6, 10-5, 10-4 respectivement).
Cette approche dont la compréhension peut être difficile pour les consommateurs a été substituée depuis 2005 par l’approche adoptée par l’EFSA dite des marges de sécurité (MOE). Il s’agit de la marge existante entre la DJE et le POD (POD / DJE). Une MOE égale ou supérieure à 10000 indique un faible niveau de préoccupation pour un génotoxique. Cette démarche est aujourd’hui étendue aux substances avec seuil, une MOE minimale de 100 correspondant à une situation d’innocuité.

5.3. Application aux problèmes de traitement des denrées par l’EO

Pour donner un aperçu des écarts importants dans les ERS en fonction des méthodologies appliquées nous avons pris comme exemple les ERS que nous avons effectuées récemment sur plusieurs produits alimentaires contenant des ingrédients traités à l’EO. Nous avons appliqué la méthodologie découlant du règlement Biocides, prenant en compte l’équivalent EO résultant des analyses de conformité. Dans ce cas nous avons appliqué la méthode relative aux génotoxiques « sans seuil » suivant la démarche ancienne des ERI et la nouvelle (depuis 2005) basée sur le calcul des MOE.
Considérant que la seule substance exposant le consommateur est le 2-CE, nous avons recalculé la concentration réelle dans les produits (facteur de conversion de 1,83) et appliqué le calcul ERS propre aux substances avec seuil selon l’approche MOE (par rapport au POD) ou l’approche MOS (par rapport à la VTR) comme décrit dans le paragraphe sur évaluation des risques. En termes de dose d’exposition (DJE) nous avons pris volontairement le scénario « pire des cas » pour la population adulte (exposition long terme). Les résultats sont présentés dans le tableau 1.

Tableau 1 : Evaluation des risques selon les différentes méthodologies d’approche « sans seuil » pour l’EO et « avec seuil » pour le 2-CE. Les doses d’exposition alimentaire découlent de l’ingestion des aliments incriminés selon le critère d’expression des résultats analytiques en ∑EO ou 2-CE pour la population adulte avec un poids corporel moyen de 70 kg.

 

Denrée traitée  Produit fini  Présence  EO  2-CE 
ERI  MOE MOE MOS
Sésame

Graines

Farine

Produits de panification

2%

9%

 5.10-4

1,2.10-3

 

 435

172

 28 662

11 842

5227

216

Gomme guar

Crèmes végétales

Glaces

0,3%

0,3%

0,9.10-5

0,8.10-5

20 588

23 333

 1,4.106

1,5.106

 26 580

28 333

Piment de Cayenne  Pâtisseries salés 0,017% 1.10-8 2.107 1,3.109 2,5.107

 ERI : Excès de risques individuel, MOE : Marge d'exposition par rapport au POD (NOAEL ou BMDL, MOS : Marge de sécurité par rapport à la VTR.


5.4. Commentaires

Le tableau 1 montre très clairement les différences d’ERS suivant les substances prises en compte et les méthodologies appliquées. Si on prend les résultats de l’EO pour les produits de panification, on voit que les risques calculés selon l’ancienne méthode des ERI se situent à des niveaux des risques inacceptables de 10-4 et 10-3 selon le pourcentage d’ingrédient traité présent dans le produit fini. Le calcul actuel basé sur les MOE donne un résultat semblable puisque toutes largement inférieures au seuil minimum de 10 000. On comprend ici que cette démarche ait suscité des inquiétudes chez les consommateurs et justifié des actions de gestion lourdes de rappel des produits. Par-contre pour les aliments ayant des teneurs en ingrédients traités inférieures à 0,3% comme les glaces, les ERI sont de l’ordre de 10-5 considéré comme seuil de risques acceptable, les MOE sont 2 fois supérieures au minimum de 10 000. Dans ce cas des opérations de rappel sont non pertinentes, même par précaution. Enfin, pour les produits contenant moins de 0,1% d’ingrédients traités on voit que l’ERI sont 100 fois inférieure au premier seuil de préoccupation de10-6 et que la MOE est de 20 millions. Dans ce cas des opérations de rappel ou même de retrait sont totalement injustifiées.
On voit que les ERS basées sur la réalité des expositions au 2-CE, sont très différentes de celles basées sur les équivalents EO. Ici aussi on constate une augmentation du niveau de risque en fonction du niveau d’incorporation de l’ingrédient traité mais dans aucun cas il y a un dépassement du seuil sanitaire, les MOE étant très largement supérieures au minimum de 100 (même pour les produits de panification.). Pour les facteurs de dilution de 0,3% les MOE sont supérieures à 1 million, elles atteignent même 1 milliard pour les pâtisseries salées. On se demande alors ce qui peut justifier des mesures de gestion impliquant des pertes économiques démesurées et un gaspillage alimentaire important. De plus les opérations de communication vers les consommateurs parlent de contamination par un pesticide CMR, même dans des produits Bio ou Végans, ce qui induit une peur irraisonnée pour une substance qui n’est même pas présente dans ces produits.

6. Conclusion

Il ne s’agit donc pas d’une crise sanitaire pouvant affecter les consommateurs mais simplement d’un problème de conformité réglementaire d’utilisation d’un procédé non autorisé en Europe qui doit se réglé par des mesures administratives au niveau des importations. De plus les ERS ne doivent pas se faire selon la réglementation actuelle qui n’est pas adaptée au cas particulier du traitement des denrées sèches par l’EO. On a vu qu’en son temps, l’administration Française avait su adapter la réglementation au cas particulier des auxiliaires technologiques. La réglementation la plus pertinente est celle de l’évaluation des procédés technologiques introduite en 1997 dans le cadre de la directive « Novel Foods ». On ne voit pas pourquoi les procédés plus anciens ne seraient pas évalués sur les mêmes critères.
Il est étonnant que devant un tel décalage entre la perception et la réalité des risques, les opérateurs des filières alimentaires, les assureurs des lourdes opérations de rappel, les experts des agences et des organismes de recherche, les journalistes spécialisés ou même les hommes politiques conscients, n’aient pas alertés les administrations en charge de l’application des règlements.

Eysines le 23/06/2021