CE21 - Alimentation et systèmes alimentaires

Des outils de screening haut-débit pour une surveillance renforcée de la sécurité chimique des aliments – SENTINEL

SENTINEL: Des outils de screening haut-débit pour une surveillance renforcée de la sécurité chimique des aliments

Le Parlement Européen a appelé les états membres à renforcer avant 2019 leurs dispositifs de sécurité sanitaire des aliments. L’état français lançait ainsi en Juillet 2018 la plateforme de SCA pour renforcer la surveillance sanitaire des aliments. Pour que cette plateforme soit opérationnelle, l’industrie et les autorités sanitaires doivent pouvoir s’appuyer davantage sur des méthodes de screening haut-débit, sensibles et peu coûteuses pour renforcer le suivi des contaminants prioritaires.

Trois options complémentaires pour la détection rapide et à coût maîtrisé des contaminants chimiques

Pour pallier les limites et renforcer le système de surveillance existant, INRAE développe avec d’autres acteurs nationaux (IFIP, CNRS, CEA, ONIRIS, INRIA, Université de Perpignan) trois options complémentaires pour la détection rapide et à coût maîtrisé des contaminants chimiques (objectif 1) : 1) L’option «sample pooling». Il s’agit de compenser le coût et la lourdeur des méthodes de quantification des contaminants en les utilisant non plus sur un échantillon mais sur un mélange de n échantillons ; 2) L’option «biosenseurs». Couplés à des méthodes d’extraction ad hoc, ils remplacent les méthodes de contrôle classiques par des technologies de terrain ; 3) L’option «marqueurs d’exposition». Plutôt que le contaminant lui-même, il s’agit de détecter des marqueurs d’exposition plus facilement détectables et donc accessibles à des senseurs rapides et moins couteux (ex : nez électronique). Chacune des trois options fait l’objet d’une analyse coût-bénéfice multicritères et multi-acteurs pour en évaluer la pertinence (objectif 2).

En prenant la surveillance des polychlorobiphényles (PCBs) dans les viandes comme modèle, le premier objectif de SENTINEL est de développer un panel de 3 outils complémentaires (Objectif 1) : outil 1) le couplage de la spectrométrie de masse haute sensibilité avec des stratégies de multi-échantillonnage, outil 2) le couplage de biosenseurs de contaminants avec des méthodes d’extraction rapides, et outil 3) le design de senseurs ciblés sur la détection de marqueurs d’exposition animale découverts par des approches omiques.
Afin d’améliorer le transfert des outils vers l’industrie et les pouvoirs publics (Objectif 2), l’approche s’articule en 2 étapes : 1) les conditions de mise en œuvre des outils SENTINEL seront définies sur la base de scenarios d’évolution probable de la filière viande ; 2) une analyse coût-bénéfice de ces scenarios prenant en compte les aspects économiques, réglementaires, sociaux et sanitaires sera réalisée pour aider les futures décisions de renforcement de la surveillance sanitaire.

Les 18 premiers mois du projet ont d’ores et déjà permis de montrer l'intérêt de l'option sample pooling (outil 1) en s'appuyant sur une double approche visant, d'une part à montrer la faisabilité technique de réaliser de manière reproductible des mélanges homogènes de 2 à 200 échantillons, et d'autre part à étudier par simulation numérique les gains correspondant au dimensionnement n des mélanges en termes de nombre d'analyses. Ils ont également permis au consortium de valider la faisabilité de réaliser et d’évaluer les aptasenseurs de PCBs les plus prometteurs (outil 2) proposés par la littérature. Enfin, une expérimentation animale a permis de produire des échantillons de tissus et fluides animaux contaminés par différents types de PCBs (DL ou NDL) à différentes doses. Le volatolome et le protéome du foie des animaux ont pu être analysés, respectivement par GC-MS et LC-MS/MS, en vue de la recherche de marqueurs d'exposition aux PCBs. En parallèle de ces travaux sur les outils, une analyse de l'état actuel de la filière porcine française et du système de surveillance sanitaire a été réalisée. Six scenarios de devenir de la filière ont été proposés.

Les prochains mois devront permettre d'affiner et de valoriser rapidement la preuve de concept «sample pooling« et d’en élargir la portée à d’autres couples contaminants / aliments dans le cadre du projet H2020 SAFFI. Les développements d’aptasenseurs des PCBs seront poursuivis en prenant en compte leur compatibilité avec les procédures envisageables pour permettre leur extraction dans la matrice viande. Ces prochains mois permettront également i) d’élargir le périmètre de la recherche de marqueurs d’exposition à de nouvelles techniques omiques (métabolomique par RMN), à de nouvelles matrices (plasma, caeca) et à un cadre in vitro (expérimentation cas/témoin sur des cultures d’hépatocytes de poulet), ii) d’intégrer l’ensemble des résultats par des approches statistiques multitableaux et par des approches bioinformatiques et iii) de développer et/ou de valider des technologies de senseurs (nez-électroniques notamment) pour mesurer ces marqueurs. Enfin, les prochains mois permettront aussi de sélectionner les deux scénarios les plus plausibles de devenir de la filière porcine afin de réaliser une analyse coût-bénéfice multi-acteurs de l'implémentation des 3 outils proposés par le projet.

Les premiers faits marquants du projet sont en cours de valorisation avec un article soumis sur la construction de scenarios, plusieurs conférences dans des congrès nationaux (2) et internationaux (3), des actions de vulgarisations (30).

Le Parlement Européen a appelé les états membres à renforcer leurs dispositifs de sécurité sanitaire des aliments d’ici 2019. En Juillet 2018, l’état français a lancé officiellement une plateforme pour renforcer l’efficacité de la surveillance sanitaire des aliments. Ceci implique notamment que l’industrie comme les autorités sanitaires s’appuient davantage sur des méthodes de screening haut-débit, sensibles et peu coûteuses afin de renforcer le suivi des dangers alimentaires prioritaires. D’énormes avancées en sécurité microbiologique ont été réalisées ces dernières années grâce aux progrès de la biologie moléculaire. Les techniques haut-débit et peu coûteuses ont pu renforcer les dispositifs de contrôle réglementaire tout en fournissant aux industriels des moyens d’autocontrôle efficaces. En matière de sécurité chimique, cette transition technique et sociétale n’a pas encore eu lieu. Le système français repose sur deux approches 1/ des plans de surveillance et de contrôle utilisés pour détecter d’éventuelles non-conformités (dépassement de la teneur maximale TM en contaminants dans un aliment) ; 2/ des études de l’alimentation totale plus ponctuelles évaluant le risque global lié à l’exposition alimentaire chronique à des teneurs plus faibles (infra-TM). Les TMs ciblées étant souvent très basses, les deux approches s’appuient essentiellement sur des méthodes très sensibles mais malheureusement très coûteuses et bas débit limitant à la fois l’étendue de la surveillance réglementaire et les possibilités d’autocontrôles industriels.

En prenant la surveillance des polychlorobiphényles (PCBs) dans les viandes comme modèle, le premier objectif de SENTINEL est de développer un panel de 3 outils complémentaires à la fois haut-débit, sensibles et à faible coût pour 1/ renforcer la détection de non conformités, mais aussi 2/ permettre un suivi infra-TM de ces contaminants. Lorsque des échantillons non-conformes seront détectés, des analyses confirmatoires par des techniques de référence seront réalisées avant d’éventuelles actions correctives alors que des détections au-delà de niveaux supra-TM fixés pourront entraîner des actions préventives au niveau industriel. Avec pour finalité de mieux maitriser l’exposition des consommateurs aux principaux dangers chimiques alimentaires, l’utilisation de ces outils permettrait d’augmenter l’efficacité et la portée des contrôles réglementaires (approche descendante) tout en donnant aux industriels les moyens de démultiplier les possibilités d’autocontrôle (approche ascendante). Trois stratégies prometteuses seront explorées : 1) le couplage de spectromètres de masse haute sensibilité avec des stratégies de multi-échantillonnage, 2) le couplage de biosenseurs de contaminants avec des méthodes d’extraction rapides et 3) le design de senseurs ciblés sur la détection de marqueurs d’exposition animale découverts par des approches omiques.

Le second objectif est de définir des conditions plausibles de mise en œuvre de ces nouveaux outils et d’en anticiper les principaux coûts et bénéfices. Afin d’améliorer le transfert des outils vers l’industrie et les pouvoirs publics, l’approche s’articule en 2 étapes : 1) définition des conditions de mise en œuvre des outils SENTINEL sur la base de scenarios d’évolution probable de la filière viande ; 2) analyse coût-bénéfice de ces scenarios prenant en compte les aspects économiques, réglementaires, sociaux et sanitaires sera réalisée pour aider les futures décisions de renforcement de la surveillance sanitaire.

Pluridisciplinaire, SENTINEL devrait permettre des développements en chimie des résidus, biosenseurs, nez électroniques, omiques, chimiométrie, bioinformatique, sciences sociales, sciences du consommateur, économie et ingénierie des connaissances. Le projet implique 11 partenaires de 4 instituts de recherche (INRA, CNRS, INRIA, IRSTEA), 2 établissements d’enseignement et de recherche (Université de Perpignan, ONIRIS) et 1 institut technique (IFIP).

Coordinateur du projet

Monsieur Erwan Engel (Qualité des Produits Animaux)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IFIP IFIP- INSTITUT DU PORC
INRIA GraphIK UMR IATE - Equipe GraphIK
MIA INRA UMR0518 MIA Mathématiques et Informatique Appliquées
BAE Biocapteurs-Analyse-Environnement
BOA Biologie des Oiseaux et Aviculture
SyMMES Systèmes Moléculaires et nano Matériaux pour l'Energie et la Santé (SyMMES)
StatSC Oniris, Unité de Statistique Sensométrie et Chimiométrie
Alimentation et Sciences Sociales
IRSTEA Institut National de Recherche en Sciences et Technologies pour l'Environnement et l'AgricultureS AGRICOLES
QuaPA Qualité des Produits Animaux
INRA TOXALIM - AXIOM Institut National de la Recherche Agronomique Centre Toulouse - Occitanie

Aide de l'ANR 596 875 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2020 - 48 Mois

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