Particules Alimentaires: Inflammation, Pathologies Intestinales et Tolérance Orale – PAIPITO

Des modèles animaux (rongeurs) et in vitro (cellules en culture) sont utilisés pour répondre à ces questions. Il s’agit soit de modèles non modifiés, représentant la population générale, soit de modèles génétiquement modifiés, qui reflètent des personnes ayant une prédisposition à développer une maladie inflammatoire chronique de l’intestin telle que la maladie de Crohn ou la rectocolite hémorragique.
Ces modèles sont exposés aux additifs E171 et E551 pendant 20 à 100 jours, à des doses reflétant celles auxquelles des populations sont quotidiennement exposées via leur alimentation. Ces additifs proviennent soit de sites marchands, soit d’un partenariat avec un industriel qui nous les fournit. Après exposition, la fonctionnalité du système digestif est évaluée et comparée à celle des animaux non exposés. En particulier sont recherchés une inflammation de l’intestin, ainsi que des modifications de la perméabilité intestinale, de la sécrétion de mucus, de la diversité du microbiote etc.
Si des effets sont observés, les mécanismes moléculaires et cellulaires conduisant à ces effets sont décryptés par des approches in vitro, sur des cellules en culture qui sont des modèles i) des cellules immunitaires que l’on retrouve localement dans l’intestin et ii) des cellules qui constituent la paroi intestinale (entérocytes et cellules à mucus). Des approches ciblées (recherche de voies métabolique expliquant les effets observés) et des approches sans a priori, telles que la protéomique, sont utilisées.

Alors que les résultats préliminaires au projet ont montré une déstabilisation de l’immunité intestinale et un effet cancérigène potentiel de l’additif E171 (Bettini et al., Scientific Reports, 2017), des effets très modérés sont observés in vitro, sur des modèles de barrière intestinale (Dorier et al., Nanotoxicology, 2017). A présent, les travaux se concentrent sur les effets inflammatoires de l’additif E551, in vivo et in vitro.

Grâce à ce projet, nous espérons générer de nouvelles données de toxicité pour les additifs alimentaires E171 et E551, qui viendront en appui à celles qui ont déjà été publiées, et qui aideront au processus de réévaluation des additifs alimentaires. Ces données seront également utiles aux producteurs et aux acteurs des industries agro-alimentaires pour les orienter vers les additifs les plus sûrs.

Une série de 3 articles évalue les effets toxiques de l’additif E171 sur des cellules intestinales en culture : son effet sur la survie cellulaire, son effet oxydatif et les dommages à l’ADN qu’il induit, ainsi que son effet sur la fonction de barrière de l’intestin. Deux de ces articles relatent des expériences dans lesquelles les cellules ont été exposées pendant 21 jours à cet additif (exposition chronique, mimant une ingestion quotidienne de l’additif, pendant un mois), dans le troisième il s’agit d’une exposition de courte durée (24 h).
un 4ème article décrit les effets de nanoparticules de silice sur des macrophages, qui sont des cellules immunitaires.

Certains additifs alimentaires actuellement autorisés sont des particules minérales. Ces particules sont introduites dans des produits alimentaires ingérés quotidiennement par les populations. Les plus produites, dans cette application, sont les particules de dioxyde de titane (TiO2, E171en Europe) et la silice synthétique amorphe (SiO2 ou SAS, E551 en Europe). Ces deux additifs ont obtenu une autorisation d’utilisation dans les années 1960, mais sont actuellement réévaluées par la Commission Européenne. Leur utilisation répandue, ainsi que le tonnage auquel elles sont produites, pose la question de leur impact sanitaire.
PAIPITO vise à évaluer l’existence d’un lien entre l’ingestion chronique de ces additifs et l’incidence accrue des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) et/ou de l’intolérance orale (IO) que l’on observe depuis les années 60 dans les populations exposées. Il vise également à caractériser l’influence de la présence de nanoparticules (NPs) dans ces additifs sur leur effet toxicologique. A cet effet, des modèles in vivo et in vitro non modifiés, ainsi que des modèles de prédisposition à ces maladies seront exposés chroniquement au E171, au E551 ou à des NPs de TiO2 ou de SiO2 possédant des caractéristiques physico-chimiques proches. Dans le but de rester dans des conditions d’exposition réalistes, nous utiliserons des produits commerciaux, achetés sur des sites web marchands, ou des produits fournis par notre partenaire industriel, Solvay Silica. La concentration de particules au moment de l’exposition sera calée sur les estimations de l’exposition des populations qui sont publiées. La physico-chimie des particules et NPs sera finement caractérisée. Leur impact sur l’immunité des animaux exposés chroniquement per os sera identifié, localement dans les plaques de Peyer, et à l’échelle systémique, i.e. dans la rate. Leur impact potentiel sur l’établissement de la tolérance orale sera évalué en observant la réponse d’animaux exposés chroniquement aux additifs à l’ovalbumine, un antigène oral répandu. Puis ex vivo et in vivo les mécanismes expliquant ces effets immunitaires seront identifiés par des approches phénotypiques et protéomiques. En ce qui concerne le potentiel d’induction ou d’aggravation des MICI, des souris seront exposées chroniquement, par voie orale, depuis l’embryogenèse jusqu’à l’âge adulte. En effet, il est reconnu que l’inflammation chronique à l’âge adulte résulte souvent d’une altération de l’homéostasie intestinale à l’époque périnatale. L’initiation des MICI sera investiguée par évaluation, in vivo, de la sécrétion de mucus intestinal, de la production de peptides antimicrobiens et de la modification du microbiote et de la perméabilité intestinale. La sévérité des symptômes sera scorée. Le même schéma expérimental sera alors appliqué à des souris présentant un gène de susceptibilité aux MICI, auxquelles sera également appliqué un facteur psychologique tel qu’un stress néonatal par éloignement de la mère. Les mécanismes expliquant l’impact observé seront alors identifiés in vitro, par exploration de la réponse pro-inflammatoire et plus généralement de l’altération de la fonction de barrière dans des entérocytes et des cellules à mucus, normales ou présentant un gène de susceptibilité aux MICI, chroniquement exposées à ces additifs alimentaires.
Finalement, PAIPITO fournira des données toxicologiques qui pourront aider les parties prenantes dans le processus de réévaluation des additifs alimentaires particulaires. Il fournira également des données fiables aux partenaires industriels leur permettant de guider leurs choix de formulations d’additifs alimentaires dans le but de maximiser la sécurité des personnes exposées et l’acceptation sociale de leurs produits.