Acrylamides

L’acrylamide (ou 2-propènamide, ou éthylène carboxamide) se présente sous forme d’inoffensives paillettes blanches, inodores, mais dont la tension de vapeur passe de moins de 5 Pa à 25 °C à 270 Pa à 87 °C. Stable à température ambiante, sa polymérisation est violente au-dessus de sa température de fusion (85 °C), produisant ammoniac (cf. Ammoniac) et dihydrogène (cf. Hydrogène).

Produit industriel, très soluble dans l’eau et peu absorbé par les sédiments, on le retrouvera dans les milieux aquatiques, où il sera dégradé en une dizaine de jours. Il est modérément toxique pour la faune aquatique. Dans l’eau potable traitée par du gel de polyacrylamide, la concentration en acrylamide libre est en moyenne inférieure à 5 μg/L.
Dans l’air de villes industrielles, près d’usines fabriquant de l’acrylamide, la concentration est inférieure à 0,2 μg/m³.

L’exposition accidentelle à de fortes concentrations d’acrylamide a montré que c’était un neurotoxique, provoquant des lésions sévères au niveau des tissus nerveux. Chez l’animal, de fortes doses provoquent le cancer et affectent la reproduction, sans qu’un tel effet ait été démontré chez l’homme. L’acrylamide, lui-même non mutagène, serait carcinogène par le biais de son métabolite, le glycidamide, transformation qui se ferait moins bien chez l’homme que chez les rongeurs.

Pourquoi un tel intérêt pour une substance qui ne semble pas se trouver en grande quantité dans l’eau ou l’air ambiant ? Au cours de la dernière décennie, de nombreuses équipes ont décelé la présence ubiquiste d’acrylamide dans nos aliments, déclenchant une inflation de publications, scientifiques ou non… L’acrylamide fait ainsi partie des résidus recherchés dans l’alimentation humaine par l’ANSES (rapport d’expertise EAT2) : elle a été retrouvée dans 11% des échantillons testés, mais l’exposition apparaît, chez les enfants comme chez les adultes, en diminution au cours de ces dernières années.

L’acrylamide se trouve, pour l’essentiel, dans les pommes de terre sautées, les frites et surtout les chips et les beignets de pomme de terre. En termes de résidus trouvés dans nos assiettes, ces aliments comptent, en France, pour 45 % chez les adultes et 61 % chez les enfants, dans le café pour 30 % chez les adultes et dans les biscuits pour 19 % chez les enfants.
Des études récentes (2008) de l’Office Fédéral de la Santé Publique suisse montrent, cependant, que la teneur en glycidamide, de 0,3 µg/kg dans les pommes frites et 1,5 µg/kg dans les chips, constitue un risque sanitaire négligeable.

L’acrylamide est un composé néoformé apparaissant au cours de la cuisson de composés, surtout végétaux, au-delà de 120 °C. Lors du brunissement ou de la caramélisation se produit la réaction découverte par Louis Camille Maillard en 1911 (alors qu’il cherchait à synthétiser des polypeptides). Il montre la formation de « mélanoïdines », polymères bruns, assimilés à des acides humiques. Il faudra attendre 1946, et même au-delà, pour que cette réaction, dite de Maillard, devienne un objet d’études dont l’intérêt ne se dément pas, qu’il s’agisse de son mécanisme encore mal connu, de l’industrie agroalimentaire ou de santé publique (cf. Arômes).

La réaction entre des aminoacides (comme les protéines) et des sucres réducteurs (comme la cellulose, l’amidon, etc.) ne concerne pas uniquement le brunissement des aliments et des boissons, mais également l’industrie du papier, des textiles, des procédés biopharmaceutiques.
Elle n’est pas seulement observée dans l’industrie mais intervient tout autant dans la cuisine familiale.

La réaction de Maillard influe sur les qualités nutritionnelles des aliments, par exemple en dégradant certains composés essentiels comme la lysine ; elle dégrade l’acide ascorbique (cf. Vitamine C), et les polymères engendrés peuvent piéger des oligo-éléments essentiels. Par contre, elle peut accroître les propriétés anti-oxydantes du café et de diverses céréales. Dans l’industrie biopharmaceutique, la réaction de Maillard joue un rôle parfois sous-estimé, en agissant sur la qualité des anticorps produits en culture cellulaire, celle des protéines à usage thérapeutique, ou celle de certains excipients…

La réaction de Maillard intervient aussi {in vivo. En effet, le glucose (cf. Glucose) est le principal sucre libre dans le corps, et la glycation (qui désigne la réaction de couplage non enzymatique du glucose avec un groupe amino) des protéines est la première étape de cette réaction. La glycation de l’hémoglobine (cf. Hémoglobine) et plus généralement l’analyse par MS-MS des produits de glycation des protéines (le protéome) pourraient constituer une nouvelle approche de la pathogénicité et de son évolution dans de nombreuses maladies chroniques, y compris dans le vieillissement normal et pathologique.

Tout indique que la toxicité de l’acrylamide et du glycidamide est liée à la formation d’adduits de ce dernier avec les molécules d’ADN (cf. ADN), à l’origine notamment de mutations chez des souris néonatales. Mais on ne sait pas encore, malgré le nombre de travaux sur le sujet, comment évolue exactement cet adduit, car la chaîne d’événements paraît très complexe.

L’acrylamide, facilement polymérisable, est le monomère d’une série de polymères dont une des propriétés principales est la capacité à retenir jusqu’à 400 fois leur volume en eau. Ces polyacrylamides, ou PAM, existent sous des conditionnements variés : gel, cristaux, etc. Ce sont souvent des copolymères à qui la dénomination PAM est toujours attribuée.

Ils peuvent éventuellement retenir de faibles quantités -au regard des apports dus à l’alimentation- de monomère, ce qui peut poser question quand ils sont utilisés comme emballages (carton, revêtements époxydiques alimentaires), la réglementation limitant la concentration de monomère à 2g/kg.

On trouve des PAM comme base hydratante dans les produits cosmétiques, les crèmes pour les mains et les fonds de teint, dans les produits paramédicaux comme les crèmes de soin tel Mustela®, les démaquillants, dans les produits formulés sous forme de gélules. Ils sont la base des couches-culottes, des protections individuelles, etc. ; la teneur en acrylamide résiduelle ne doit pas, au Canada, dépasser 5 ppm.

Leurs propriétés comme floculant ont fait des PAM un réactif de choix dans le traitement des eaux potables et des eaux usées, y compris des eaux très denses et contaminées comme dans les stations d’équarrissage et les boues de forage. Pour ces dernières, des chercheurs pékinois ont tout récemment mis au point des PAM nano-modifiés pour réaliser des séparations solide-liquide. Des PAM amphotères sont largement utilisés au Japon dans l’industrie papetière comme déshydratant et renforçateur du papier. On s’en sert aussi comme adhésif, comme structurant, comme liant dans de nombreuses applications en génie civil…

Les PAM sont également utilisés en agriculture, par exemple dans la composition de terreaux ou en champ dans les sols pour une utilisation rationnelle de l’eau (cristaux de PAM produits par Dow Chemicals) et aussi dans la lutte contre l’érosion.

Mais une de ses utilisations les plus remarquables reste son emploi en biologie pour l’analyse de protéines et de fragments d’ADN et même d’ARN (cf. ARN). En effet, le caractère électrophile du groupement vinyle de l’acrylamide lui permet d’interagir, par une réaction de type Michael, avec les macromolécules biologiques.

Le principe des gels utilisés, et souvent préparés au laboratoire en fonction de caractéristiques souhaitées, est la séparation, par électrophorèse, des constituants d’un mélange en fonction de la taille, de la charge et/ou de la structure de ses constituants. C’est l’étape initiale dans des procédures analytiques cruciales, comme la Western Blotting (séparation de protéines), la Southern Blotting (détection d’ADN) et la Northern Blotting (détection d’ARN)

Après son déversement malheureux dans un lac suédois en 2002, suivi de la mort des poissons et les problèmes, sérieux, de santé des vaches s’y désaltérant, l’acrylamide a fait l’objet de l’attention des scientifiques, des politiques et des média, attention renforcée par la découverte de ce composé néoformé dans les cuisines bourgeoises et industrielles. Si les études toxicologiques montrent son effet cancérogène lors d’intoxication chronique chez les rongeurs, la transposition chez l’homme de cet effet n’a pas été démontrée. Cependant, et à juste titre, le CIRC a préféré lui attribuer la mention « potentiellement cancérogène chez l’homme », sachant que des effets neurotoxiques sont observés lors d’intoxications aiguës. Si la concentration en acrylamide dans l’alimentation est justement surveillée, en Europe comme en Amérique du Nord, et des normes sévères édictées, il ne faudrait pas oublier la dangerosité d’autres composés néoformés : les aliments carnés, dorés à la poêle, au grill ou au barbecue, sont par exemple producteurs de nitrosamines, autrement plus toxiques que l’acrylamide.

Quant aux toxines (cf. Les délices de la Nature, venins et toxines) comme l’aflatoxine, la toxine botulique (cf. {Botox & Biotox), et autres ergots de seigle, quoique naturelles, elles sont redoutables : n’oublions pas les crises alimentaires comme celles de la vache folle et de la maladie de Kreutzfeld-Jacob dues au prion, ou la récente diarrhée hémorragique (cf. E. coli, amie et ennemie)…

En effet, les avantages de la cuisson sont largement supérieurs à ses dangers : destruction de la plupart des toxines, digestibilité, libération de nombreux nutriments nécessaires à notre santé, exaltation du goût et de la saveur : que tout cela ne vous empêche pas de déguster une bonne poutine québécoise !

Pensée du jour :
« Étudiez comme si vous deviez vivre toujours. Vivez comme si vous deviez mourir demain » disait Saint Isidore de Séville. »

Sources :
– http://atctoxicologie.free.fr/archi/bibli/Acrylamide.pdf
– www.ec.gc.ca/substances/ese/fre/challenge/batch5/batch5_79-06-1_rm.cfm
– Etude de l’alimentation totale française 2 (EAT2), Avis de l’ANSES, Rapport d’expertise, juin 2011
– www.anses.fr/Documents/NUT2007sa0095Ra.pdf
– www.academie-stanislas.org/pdf04-05/Rivail.pdf
– http://biochim-agro.univ-lille1.fr/brunissement/co/ch1_III.html
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Réaction_de_Maillard
– La Chimie et l’Alimentation, EDP Sciences et {L’Actualité Chimique Livres, 2010
– www.bag.admin.ch/themen/lebensmittel/04861/05319/index.html?lang=fr
– http://biochim-agro.univ-lille1.fr/brunissement/co/ch1_III.html
– http://blog.photographies-naturelles.fr/wiki-Pomme_de_terre.html
– www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2642649/
– http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ijc.24165/abstract
– http://carcin.oxfordjournals.org/content/28/3/519.abstract
– www.scirp.org/journal/aces
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Poly(N-isopropylacrylamide)

Pour en savoir plus :
– Ammoniac
– Hydrogène
– Arômes
– Vitamine C
– Glucose
– Hémoglobine
– ADN
– ARN
– Les délices de la Nature, venins et toxines
– Botox & Biotox
– E. coli, amie et ennemie