Biomarqueurs

La traçabilité ne peut être résolue sans identification de marqueurs d’origine géographique. Nous avons choisi d’étudier les marqueurs d’origine biologique que nous appellerons communément biomarqueurs. Nous avons émis l’hypothèse en début de thèse que les biomarqueurs sont en effet liés aux régions de production et aux systèmes de production des aliments. De plus, ils sont liés directement à la sûreté des denrées alimentaires au cours de leur production ou de leur consommation.

I.7.4.1. Définitions des biomarqueurs

Il existe de nombreuses définitions des biomarqueurs :

- Une réponse biologique à un produit chimique issu de l'environnement (Walker, 1997) ;

- Un caractère biochimique, physiologique ou histologique qui change ou une aberration dans un organisme qui peut être utilisé pour estimer l'exposition aux produits chimiques ou les effets qui en résultent (Hugget et al., 1992) ;

- Un changement dans une réaction biologique qui peut être lié à une exposition ou à un effet toxique d'un produit chimique de l'environnement (Peakall, 1999) ; - Des mesures fonctionnelles liées à l'exposition à des stress environnementaux,

qui sont généralement exprimés au niveau sub-organismal (Adams, 2002) ; - En médecine et pharmacie, il existe également de nombreuses définitions,

comme «une mesure pharmacologique ou physiologique qui est utilisée pour

prédire un événement toxique chez un animal» ou «un caractère biochimique

spécifique dans le corps, qui a une caractéristique moléculaire particulière qui le rend utile pour mesurer les progrès de la maladie ou les effets du traitement» (http://www.hyperdictionary.com/medical/biomarkers).

I.7.4.2. Intérêts des biomarqueurs

L'idée d'utiliser des biomarqueurs d'exposition est qu'ils pourraient fournir, dans certains cas, une méthode plus précise pour évaluer l'exposition et, en définitive, le risque (Schulte et Waters, 1999). Bien que l'utilisation de biomarqueurs puisse réduire les erreurs de classification, il est également possible que l'erreur de mesure, pour un biomarqueur particulier, puisse induire une erreur sur l’origine du produit (White, 1997 ; Saracci, 1997). Cependant, de bonnes pratiques de laboratoire peuvent réduire ce problème au minimum. La validité des marqueurs biologiques est la force de conduite ultime de leur applicabilité (Raspor, 2004).

Les pratiques actuelles d’élaboration de nouveaux aliments nous obligent à développer de nouveaux systèmes analytiques rapides et peu coûteux. Leur développement serait un bénéfice énorme pour l'industrie alimentaire moderne et pour la santé des consommateurs. Des identificateurs primaires de produits alimentaires, basés sur des marqueurs biologiques, pourraient être des facteurs anatomiques, physiologiques, biochimiques, ou des paramètres moléculaires qui permettraient d’assurer une traçabilité complète tout au long de la chaîne alimentaire.

L'éventail des caractéristiques que devraient avoir les biomarqueurs :

¾ La dose de biomarqueurs devraient être indépendante du temps pour permettre des corrélations et des comparaisons ;

¾ Les biomarqueurs devraient être sensibles à des concentrations pertinentes ; ¾ La dose de biomarqueurs devraient être indépendante des facteurs

environnementaux ;

¾ Les biomarqueurs devraient être adaptés à la surveillance post-commercialisation afin de confirmer la validité de l'origine des produits alimentaires.

I.7.4.3. Méthodes analytiques permettant de mesurer les biomarqueurs

Il faut imaginer des méthodes analytiques qui prennent en compte des éléments de l’environnement de l’aliment que l’on pourrait retrouver dans l’aliment final. Nous devons faire avec les possibilités des différentes techniques et méthodes disponibles:

1. Techniques mettant en œuvre l'ADN ; 2. Techniques enzymatiques ;

3. Techniques d'immunoaffinité ;

4. Technologie d'absorption dans le proche infra-rouge ;

5. Spectroscopie RMN appliquée à l'authentification des aliments ; 6. Spectrométrie de masse de rapport isotopique (IRMS) ;

7. Techniques spectrophotométriques ;

8. Chromatographie en phase gazeuse (CPG) ; 9. Chromatographie liquide haute pression (HPLC).

I.7.4.4. Techniques mettant en œuvre l'ADN

Jusqu’à présent, l’identification biologique des individus était basée sur des caractères non visibles de l’expression de gènes identifiables (typage des groupes sanguins, analyse du profil électrophorétique de certaines protéines ou enzymes) dont la transmission au cours des générations peut être facilement analysée. Néanmoins, ces marqueurs phénotypiques sont souvent peu polymorphes et, dans les populations dont le taux de consanguinité est plus ou moins élevé, ils peuvent se montrer inadéquats pour les tests d’identité ou de parenté. Par ailleurs, ils ne peuvent être mis en évidence qu’à partir de tissus dans lesquels ils sont exprimés, et

En raison de la dégénérescence du code génétique (à un acide aminé correspondent plusieurs codons), le polymorphisme présent au niveau de l’ADN constituant les gènes est toujours plus élevé que celui observable au niveau du produit des gènes (les protéines). C’est pourquoi la méthode d’empreintes génétiques est basée sur la mise en évidence des polymorphismes au niveau de l’ADN. Cet ADN, source des marqueurs génotypiques, constitue donc le meilleur matériel d’étude pour différencier les êtres vivants (Portetelle et al., 2000).

Les techniques de génétique moléculaire offrent des perspectives d’identification et de traçabilité des individus et de leurs produits sous formes d’« empreintes génétiques » (DNA fingerprinting). L’analyse des microsatellites de l’ADN permet d’obtenir une empreinte génétique fournissant une information quasi infaillible quant à l’identité et la parenté des individus. Les microsatellites sont des séquences courtes répétées en tandem et caractérisées par un grand nombre d’allèles (une dizaine) qui diffèrent par le nombre des répétitions. Cette information peut être obtenue à partir de très peu de matériel biologique. Cette méthode s’avère être à l’heure actuelle une méthode fiable, pratique, de coût raisonnable pour identifier et certifier les produits alimentaires transformés ou non. Elle peut être appliquée dans certains cas où les aliments sont génétiquement adaptés à leur environnement (cas du poisson) et à l’authentification de l’origine (China et al., 2004).

Récemment, des études de métagénomique, c'est-à-dire permettant d’analyser l’ADN d’une façon plus globale ont vu le jour. Ces méthodes ont un certain nombre d'avantages par rapport aux approches traditionnelles (1) l'ADN ou des fragments d'ADN peuvent subsister aux traitements thermiques (supérieur à 120°C), (2) Les séquences d'ADN sont uniques pour un organisme donné; (3) Des méthodes basées sur l'ADN sont quantitative en plus d’être qualitative (Burns et al., 2004 ;. Woolfe, 2007).

En théorie, des échantillons d'ADN peuvent être recueillis dans tous les tissus biologiques. En pratique, l’échantillonnage d'ADN doit être obtenu à faible coût, doit être facile à réaliser et produire des échantillons dans un format adapté à l'analyse de laboratoire. Un certain nombre d'innovations ont vu le jour dans le domaine de l'utilisation de l'ADN, notamment dans l'identification des animaux vivants comme par exemple la proposition d’insérer une fraction d’ADN de l’animal dans des marqueurs

développement qui permettront l'analyse de l'ADN en ligne à des vitesses élevées rencontrées dans les usines d'abattage (Loftus, 2005).

Dans une autre étude, en réponse à la crise de confiance des consommateurs et à leur régulière désaffection pour la viande bovine Sancristobal-Gaudy (2000) et son équipe sont parvenus à proposer et à valider une méthode d'identification individuelle des viandes bovines à l'aide de marqueurs moléculaires de type microsatellite. Plusieurs prélèvements ont été effectués sur des jeunes bovins de domaines expérimentaux INRA, in vivo et post mortem. La détermination des génotypes aux 11 loci, puis la comparaison deux à deux de ces génotypes à l'aide d'une méthode statistique adéquate prenant en compte les particularités des microsatellites a permis de recommander d'une part que le typage soit réalisé sur au moins huit marqueurs pour assurer une traçabilité parfaite, et d'autre part que des précautions indispensables soient prises concernant la qualité des prélèvements et la gestion des échantillons lors d'une mise en œuvre à grande échelle. Cette approche devrait permettre de sécuriser et de renforcer la nouvelle réglementation sur l'étiquetage des viandes de l'étable à l'étal.

I.7.4.5. Profil microbiologique

Les méthodes qui emploient l'analyse globale de la flore microbienne sont basées sur le principe que l'environnement a un effet sur la communauté microbienne de l’aliment et que cette communauté serait retrouvée conservée dans l’aliment. Les populations bactériennes pourraient constituer des « marqueurs microbiologiques » permettant d’identifier l’origine de tous types de produits alimentaires en utilisant la diversité ou les communautés microbiennes présentes dans ces produits. Généralement, le but de l’analyse microbiologique des produits alimentaires est d’évaluer la présence possible de bactéries ou d’organismes pouvant avoir des conséquences sur la santé du consommateur et de donner une idée de la qualité hygiénique des aliments en relation avec l’application des bonnes pratiques de fabrication comme le respect de la chaîne du froid, l’hygiène des personnels et des équipements au cours de la manutention et des procédés de fabrication (Huss, 1995). Pour établir la traçabilité des fruits, les analyses microbiologiques à mettre en œuvre doivent permettre de dresser un inventaire aussi fidèle que possible des microorganismes présents sur les fruits pour relier leur

de mesurer le niveau des populations microbiennes mais plutôt de relier la communauté microbienne (levures, moisissures) à l’origine géographique des fruits (El Sheikha et al., 2009a ; El Sheikha et Montet, 2010 ; El Sheikha et Montet, 2010 ; El Sheikha, 2010 ; El Sheikha et al., 2010 ; El Sheikha et al., 2010a,b,c).

I.8. Méthodes d’analyse de la biodiversité microbienne