Produit naturel (vs substance synthétique) est-il synonyme de bon pour la santé ?

Sur de nombreux sites internets ou des groupes Facebook, on peut trouver des « aliments sans produits chimiques », des commentaires « c’est plein à craquer de produits chimiques », « c’est naturel, c’est mieux pour la santé ». Est-il possible d’avoir une vie sans produits chimiques ?
NON, tout d’abord, cette idée n’as pas de sens. Les « substances chimiques » désignent des éléments chimiques, des molécules et leurs composés tels à l’état naturel ou obtenus par procédé de production. Par conséquent, les produits chimiques sont présents partout.

Quelle est la différence entre une substance naturelle, artificielle et synthétique ?

• Une substance est naturelle si elle existe dans la nature sans intervention de l’Homme. Ex : l’acide ascorbique (Vitamine C) ou le radon (gaz radioactif)
• Une substance est synthétique si elle est fabriquée par l’Homme. Ex : la synthèse de l’arôme de la vanille : la vanilline
• Une substance est artificielle si elle est fabriquée par l’Homme et qu’elle n’existe pas dans la nature. Ex : le polyéthylène (plastique). Une substance artificielle est synthétique.

Les produits synthétiques sont plus toxiques que les substances naturelles ?

Il y a souvent une perception du risque déformée rien qu’en entendant le nom d’une substance chimique. Le sucre blanc, le saccharose ou l’alpha-D-glucopyranosyl-(1à2)-beta-D-fructofuranoside désignent la même chose. C’est la même chose pour les vitamines C (acide ascorbique) ou E (tocophérols) par exemple.

Si on s’intéresse aux substances classées cancérigènes par l’Agence Internationale de Recherche contre le Cancer (IARC) dans le groupe 1, on retrouve de nombreuses substances :

• naturelle : la noix d’arec (de Betel), les rayons ionisants et les UV, la poussière de cuir et de bois, le radon (gaz), les aflatoxines (des moisissures), la poussière de silice, le formaldéhyde, le benzène etc…
• synthétique : l’alcool, la fumée de Diesel, les huiles minérales (MOHs – Mineral Oils Hydrocarbons), les PCB, la charcuterie, le tabac, les pesticides lindane et DDT etc…

L’activité biologique et la toxicité d’une substance est fonction de sa structure chimique et non pas de son origine (sa source naturelle ou crée par l’Homme) !! Par ailleurs, les substances les plus toxiques sont des espèces chimiques naturelles : la toxine botulique et le tétanospamine. Il suffit d’une centaine de nanogramme pour tuer un adulte.

Une substance naturelle peut avoir plusieurs sources

Les substances naturelles peuvent avoir plusieurs sources. Par exemple, le resvératrol peut être obtenu à partir de baies, de raisins, de prune  alors qu’une substance artificielle n’a souvent qu’une seule source (une voie de synthèse).

La vanilline est une substance qui se développe naturellement dans les gousses de vanille lors de la préparation de celles-ci comme épice. Elle est parmi les composants multiples de l’arôme naturel de vanille. Cet arôme coûte très cher puisque les gousses de vanille peuvent uniquement être obtenues à partir d’orchidées à fleurs pollinisées à la main dans une poignée de zones tropicales, ce qui en fait des denrées précieuses.

Cet arôme peut également être synthétisé à partir d’extraits de guaïacol ou de lignine, qui peuvent être isolés à partir de pâte de bois. La vanilline synthétique est identique en tous points à la vanilline naturelle extraite. La différence de qualité organoleptique provient de la complexité et de la richesse de l’arôme naturel de vanille qui contient de nombreux autres composants, alors que la vanilline obtenue par synthèse est chimiquement pure. La castoréum (l’acétanisol) est une molécule très proche en terme de structure à la vanilline d’où un arôme très similaire. Celui-ci est extrait de sécrétions des glandes anales et des poches de castor du castor, qui l’utilise pour marquer ses revendications territoriales.

L’ethyl-vanilline est un arôme synthétique artificiel qui présente un pouvoir aromatique environ 3 à 4 fois supérieur à celui de la vanilline. Il coûte 2 fois moins cher. Son statut d’arôme artificiel pourrait changer comme on en a découvert récemment dans une vanille tahitienne.

Pesticides naturels vs synthétiques

Quand on parle de substances chimiques, on pense souvent aux pesticides synthétiques vs naturels. Dans les deux cas, le but d’un pesticide est d’éliminer un nuisible. Voici quelques exemples de pesticides « naturels » qui présentent des propriétés toxiques.

La roténone est une substance naturelle extraite de racines de plantes tropicales et utilisées comme insecticide. Dès la fin du XVIe siècle, les propriétés insecticides de la roténone, extraite de plusieurs espèces végétales (le Derris originaire d’Asie du Sud-Est et le Lonchocarpus originaire d’Amazonie),  étaient connues. La roténone est un insecticide à spectre large,  qui,  administré  à  faibles  doses de façon répétée dans le temps,  induit  chez  les  rats  les  symptômes de la maladie de Parkinson. Une étude dans l’AHS Agricultural Health Srtudy a comparé 110 personnes atteintes de maladies de Parkinson avec 358 témoins, personnes non malades.  L’exposition à la roténone était associé avec un rapport de chance accru de 2.5 avec la maladie de Parkinson. Celle-ci a été interdite pour sa neurotoxicité.

L’autorité Européenne de Sécurité Alimentaire (EFSA) avait mis des inquiétudes envers le cuivre utilisé comme fongicide naturel dans un rapport de 2018.

Les pyréthrinoïdes sont des pyréthrines synthétiques, créées pour pallier la grande sensibilité des pyréthrines – qui se décomposent facilement lorsque exposées à l’air, la lumière ou la chaleur (Casida 1980). Du côté des contaminants, de nombreux consommateurs, davantage préoccupés par les contaminants synthétiques présents dans l’alimentation. Et pourtant, l’insécurité alimentaire guette aussi dans la nature… Exemple tout simple, il ne faut mieux pas boire de l’eau naturelle du lac mais l’eau traitée industriellement dans les stations d’épuration est beaucoup plus sécurisée en termes microbiologiques.

Quelques exemples de substances naturelles toxiques dans les aliments courants

Dans les pommes de terre verdies (qu’il ne faut pas consommer) ou les tiges et feuilles des tomates, on peut retrouver des glycoalcaloïdes (la solanine ou la chaconine) qui sont toxiques au-delà de 200 mg/kg de poids frais (INRA). Ceux-ci inhibent la cholinestéras, une enzyme impliqué dans les messagers nerveux. Par ailleurs, le pesticide malathion a le même mode d’action que la solanine.

L’amygdaline est présente dans les pépins de pomme (à ne pas consommer) entre 1-4 mg/g de pépins. C’est un glycoside qui peut être transformé en cyanure d’hydrogène. On retrouve 0.007-0.4 mg/mL de jus de pomme pressé d’amygdaline (Bolarinwa 2015), d’où le risque inexistant de s’intoxiquer par cette substance.

Dans la poire, on peut retrouver 60 mg de formaldéhyde (cancérigène) pour 1kg de poire (gov.hk). La dose létale DL50 (pour tuer la moitié d’une population de rat par voie orale) est de 100-800 mg/kg pc (INCHEM). Dans 1 poire, vous avez environ 7,2mg de formaldéhyde. Dans un vaccin contre l’hépatite A, vous en avez 12,5 µg soit 576 fois moins que dans une poire. On met du formaldéhyde pour inactiver le virus de l’hépatite A dans le vaccin (OMS).

Dans les concombres, vous pouvez trouver de la cucurbitacine E, une substance très irritante et amère (300mg/kg poids frais) (ACS). Dans la pastèque, la teneur est à 480 mg/kg poids frais.

La plupart des aliments contiennent des substances chimiques toxiques naturelles. Mais ils sont présents en petite dose, ce qui limite le risque voire le rend nul.

En conclusion, en terme de toxicité, de propriétés physico-chimiques, y compris le goût comme nous venons de le voire, il faut s’intéresser à la structure et à la dose et non pas à son origine.

On tend à classer à les produits chimiques en deux catégories : ceux qui sont toxiques et ceux qui sont inoffensifs. Or, cela ne représente pas la réalité, car tout produit chimique peut causer une intoxication si une dose suffisante pénètre dans l’organisme.

En d’autres termes, tous les produits chimiques peuvent être toxiques. C’est la quantité ou la dose qui est prise par l’organisme qui détermine s’ils causeront ou non des effets toxiques. Donc, l’intoxication n’est pas seulement causée par l’exposition à un produit chimique donné, mais par l’exposition à une trop grande quantité de ce produit.

La DL₅₀ est la quantité d’une matière, administrée en une seule fois, qui cause la mort de 50 % (la moitié) d’un groupe d’animaux d’essai. Comme les produits chimiques différents causent des effets toxiques différents, il est difficile de comparer la toxicité d’un produit avec celle d’un autre. Pour comparer l’intensité toxique de différents produits chimiques, les chercheurs doivent mesurer le même effet. Une façon de procéder est de faire des essais de létalité avec la DL50, un essai de toxicité aigüe. En général, plus la DL₅₀ est petite, plus le produit chimique est toxique.

Les composés toxiques végétaux naturels

Les plantes contiennent également parfois des substances naturelles toxiques. Ce sont souvent des moyens de défense contre les envahisseurs. Par exemple, les baies de muguet contiennent des saponosides ( des substances irritantes) et des hétérosides cardiotoxiques (convallatoxine, convallatoxol, convalloside, les plus importants). Ces substances ont un effet sur le muscle cardiaque et la circulation sanguine, comparable à l’action de la digitale pourpre (digitalis purpurea).

L’ingestion de muguet induit rapidement des vomissements ce qui limite la résorption des substances toxiques. Les symptômes les plus fréquents sont: vomissement, diarrhée et douleur abdominale. En principe, l’ingestion de grandes quantités de plante peut avoir des effets cardiovasculaires et provoquer une faiblesse, une hypotension et une bradycardie (ralentissement du rythme cardiaque).

Ces composés proviennent du métabolisme secondaire (à différencier du métabolisme primaire du carbone avec la photosynthèse et la respiration) qui joue un rôle clé dans les interactions plantes-insectes. Le métabolisme secondaire n’est pas impliqué dans des processus physiologiques indispensables d’un organisme pour sa survie et sa reproduction. Ces composés peuvent agir comme répulsifs, inhibiteurs de croissance ou causer la mort. À leur tour, les insectes ont mis au point diverses stratégies pour lutter contre les toxines végétales, telles que l’évitement, l’excrétion, la séquestration et la dégradation de la toxine. C’est la co-évolution toxines végétale et animaux.

Par exemple, le papillon monarque a développé une résistance face à l’asclépiade, une plante qui produit des composés toxiques, des glycosides cardiaque qui perturbent les pompes moléculaires dans les cellules (contrôles les flux d’ions). Des chercheurs (Karageorgi 2019) ont identifiés 3 mutations récurrentes sur des papillons qui étaient résistants à ces glycosides. Ils ont introduit cette mutation dans une mouche avec Crispr-cas9 qui est devenue résistante à son tour à cette toxine de plante.

Voici un autre exemple intéressant : le phlox paniculé une fleur qui émet un composé volatile, le linalol, qui fait fuir Lasius niger (fourmi noire des jardins) (Juncker 2011).

Il est intéressant de constater qu’il existe une variété de mode d’action des toxines et qu’on en trouve dans toutes espèces (mammifères, bactéries, oiseaux…)

Les toxines défensives couvrent un large éventail de catégories chimiques et d’activités physiologiques, notamment les neurotoxines bloquant les canaux, les alcaloïdes perturbant la signalisation neuronale, les terpènes et les quinones irritant les membranes membranaires, les inhibiteurs de protéase empêchant la digestion et divers composés provoquant une agression plus ou moins grave de l’organisme. Les toxines et poisons sont ingérés et rencontrés de façon passive. Une toxine a un mode d’action et un site de liaison spécifique (Brodie 2009).

Ces composés naturels toxiques sont également utiles pour développer de nouveaux médicaments. En conclusion, trois idées à retenir sur l’opposition substances naturelles vs artificielles :

• l’activité biologique d’une substance est fonction de sa structure chimique et non pas de son origine (sa source)
• Le risque d’une substance dépend de la sa toxicité intrinsèque (structure) et de comment la substance est utilisée et consommée (l’exposition)
• Les risques perçus ne sont pas toujours en accord avec les risques réels

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