Les produits des réactions de Maillard issus de la cuisson ont-ils des effets biologiques ?

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Les produits de Maillard formés durant la cuisson industrielle ou domestique des aliments sont essentiellement identifiés comme des molécules aromatiques qui confèrent aux aliments grillés et frits leur saveur caractéristique très appréciée. Tous les jours, nous assistons sans nous en douter à de très nombreuses réactions de Maillard. Depuis le grillé du rôti jusqu'au bon goût du pain, celles-ci sont en effet présentes dans presque toutes les préparations culinaires, en particulier dans les viandes cuites.

« Les produits des réactions de Maillard issus de la cuisson ont-ils des effets biologiques ? » - Crédit photo : © shadowvincent - Fotolia.com Cependant, depuis une cinquantaine d’années environ, certains des composés formés par cette réaction sont apparus comme potentiellement cancérigènes ; c’est le cas des amines hétérocycliques qui apparaissent notamment au niveau de la croûte grillée. Plus récemment, deux autres composés ont été identifiés comme potentiellement toxiques, l’acrylamide en 2002 et le furane en 2004. Ces composés sont présents au sein d’une large palette d’aliments que nous consommons quotidiennement et le risque possible pour la santé d’une exposition chronique des populations a suscité de très nombreuses recherches depuis 5 années. Par ailleurs, la Commission européenne a édité deux recommandations incitant chaque pays membre à évaluer régulièrement le niveau de ces contaminants dans des aliments cibles.

De manière plus générale, la faible connaissance que nous avons aujourd’hui de l’ensemble complexe des molécules formées au cours de la réaction de Maillard, et le manque de données toxicologiques amènent à la prudence. Les craintes sont d’autant plus fondées que des molécules similaires que celles produites par la cuisson des aliments, sont formées in vivo dans le cadre du diabète ou de l’insuffisance rénale, et semblent jouer un rôle clé dans les processus dégénératifs de type athérosclérose, maladies neurodégénératives, oculaires et articulaires. La question qui se pose en premier lieu est celle de la biodisponibilité des composés de Maillard alimentaires.

Dès les années 1998, l’équipe de Helen Vlassara utilisait le terme de « glycotoxines alimentaires » pour rendre compte de l’aggravation des pathologies inflammatoires du système cardiovasculaire chez des modèles animaux lorsque ceux-ci ingéraient des concentrations importantes de produits de Maillard, du fait d’une cuisson à température élevée de leurs aliments. Ces complications dégénératives sont associées à la production de radicaux libres et à une micro-inflammation qui résultent de l’augmentation de la concentration circulante d’AGEs (Advanced Glycation End products ou produits de Maillard d’origine biologique), ainsi que de l’activation proportionnelle des récepteurs RAGE, impliqués dans la production de cytokines pro-inflammatoires. De nombreux essais animaux révèlent en effet que l’exposition de rats et de souris à des produits de Maillard alimentaires en forte concentration accélère le développement des complications cardiovasculaires lors d’un diabète ou d’une insuffisance rénale provoqués. De plus, les souriceaux nés de mères nourris avec des doses élevées de produits de Maillard, développent un diabète insulino-dépendent. A l’inverse, la baisse de l’apport en produits de Maillard dans la diète diminue chez ces animaux le niveau de micro- inflammation et ralentit le développement de la plaque d’athérome.

Chez l’homme, seuls deux essais cliniques ont été conduits sur des sujets diabétiques par deux groupes de recherche indépendants. Ces deux études ont confirmé l’augmentation du pool circulant d’AGEs et la production de cytokines après consommation d’un régime à teneur élevée en produits de Maillard par rapport à un régime vapeur.

La question se posait donc de savoir si les produits de Maillard alimentaires que nous ingérons chaque jour au travers des aliments cuits à haute température, grillés et frits, peuvent également générer des perturbations inflammatoires et métaboliques chez le sujet sain. Afin de répondre à cette question, le projet européen ICARE a été construit visant notamment à évaluer les conséquences sur la santé d’une ingestion de produits de Maillard à niveaux nutritionnels.

L’étude ICARE (coordonnée par l’ACTIA, coordination scientifique : Inès BIRLOUEZ-ARAGON) est un projet de recherche collective regroupant 5 associations nationales d’industries alimentaires, dont l’ANIA, 6 organismes de recherche de 5 pays, 3 centres techniques français de l’ACTIA, 10 PME alimentaires et 3 PME, constructeurs d’équipement. Au delà des enjeux santé liés à l’ingestion de produits de Maillard alimentaires, le projet ICARE vise également à mieux comprendre les réactions responsables de la formation des contaminants néoformés dans les aliments transformés par réaction de Maillard et évalue l’intérêt de nouvelles technologies comme le chauffage ohmique et la cuisson microonde. De plus, un outil analytique simple et rapide a été conçu pour permettre aux industriels de contrôler ces contaminants tout au long de la fabrication des aliments.

Deux études cliniques ont été conduites, l’une comparant chez le sujet jeune et sain les effets métaboliques d’un régime vapeur par rapport à un régime standard naturellement riche en produits de Maillard, et l’autre étudiant l’impact comparé d’une alimentation infantile à base soit de lait de femme, pauvre en produits de Maillard, soit de formules infantiles connues pour contenir des teneurs variables en ces composés.

Intérêt de la cuisson vapeur étude chez le sujet jeune et sain

Etude clinique réalisée à LaSalle Beauvais sous la responsabilité d’Inès Birlouez-Aragon et de Philippe Pouillart, en collaboration avec le Service de Nutrition de l’Institut Pasteur de Lille (Dr JM Lecerf) et les partenaires d’ICARE. Cette étude a porté sur 62 volontaires sains, non fumeurs, soumis successivement (cross over) pendant un mois à deux régimes contrastés quant à leur niveau de contamination en composés néoformés, tout en étant équivalent sur le plan nutritionnel :

  • Un régime standard proposant des produits grillés et frits, du café, des biscuits secs et des corn flakes riches en composés de Maillard, y compris en contaminants néoformés ;
  • Un régime vapeur, équivalent sur le plan nutritionnel, mais dont tous les aliments ont subi des transformations douces, comme la cuisson vapeur. Ce mode de cuisson est censé limiter la production des contaminants néoformés.

Les deux régimes duraient 4 semaines et les menus, différents chaque jour de la semaine, était proposés à l’identique chaque semaine. Le niveau d’ingestion de chaque aliment a été mesuré précisément par double pesée pendant une semaine type, alors que le contenu en nutriments et en contaminants néoformés a été dosé dans un broyat de l’ensemble des produits ingérés dans la journée et dans quelques aliments cibles.

A l’issue des deux régimes, les contaminants néoformés ont été mesurés dans les plateaux repas et dans les milieux biologiques pour s’assurer de leur biodisponibilité. Des indicateurs du stress oxydant, du métabolisme du glucose et des lipides ainsi que de l’état inflammatoire ont été dosés.

L’analyse individuelle des apports nutritionnels et caloriques a révélé que, malgré un équilibrage précis des rations des deux régimes, le comportement spontané des volontaires a entraîné une consommation calorique significativement plus élevée (+ 10%, p<0,01) au cours du régime standard, du fait d’une augmentation de l’ingestion des lipides et glucides. De plus, bien que la ration de légumes cuits ait été doublée dans le régime standard afin de compenser les pertes de vitamine C à la cuisson, les volontaires ont consommé 30% de vitamine C en moins au cours de ce régime.

Les résultats peuvent être résumés comme suit :

  • Une diminution importante du taux de contaminants néoformés a été obtenue suite à l’application de méthodes douces de cuisson, de 3 fois environ pour les produits de Maillard les plus communs tels que la carboxyméthyllysine, à 5 fois pour l’acrylamide et 45 fois pour l’hydroxyméthylfurfural. Une absorption faible mais significative des produits de Maillard a été mise en évidence. Le niveau de contamination des milieux biologiques a baissé significativement après le régime vapeur, de 10 à 30%. Malgré une excrétion urinaire rapide, une concentration significativement plus élevée de produits de Maillard a été observée à jeun, suggérant qu’une part de ces composés tend à s’accumuler.

  • En réponse à une exposition accrue des volontaires aux produits de Maillard par l’ingestion d’une alimentation standard, l’insulinémie augmente de 15%, alors que la glycémie s’élève non significativement, expliquant que l’indice de résistance de l’insuline (HOMA) augmente de 17%.

  • Parallèlement, les triglycérides plasmatiques s’élèvent de 10%. Le cholestérol total est plus élevé, mais essentiellement du fait d’une augmentation du cholestérol HDL. Alors que le profil lipidique des deux régimes était identique, notamment le rapport oméga-6 / oméga-3, les taux plasmatiques d’acide gras oméga 3 totaux, et plus particulièrement d’acides gras à longue chaîne, ont diminué, suggérant une baisse d’activité des élongases et désaturases. Enfin, la vitamine E et la vitamine C plasmatiques diminuaient également, indiquant une moins bonne protection des lipoprotéines. Néanmoins, aucune trace de peroxydation lipidique n’a été mise en évidence dans le régime standard. Notons cependant une augmentation de la synthèse hépatique d’ubiquinol, puissant antioxydant lipidique, qui vient, comme déjà décrit dans le contexte d’un syndrome métabolique, corriger le plus fort stress oxydant mis en évidence dans le contexte du régime standard.

  • Des études de corrélations montrent que ni le plus fort apport calorique, ni le plus faible apport en vitamince C associés à la consommation du régime standard ne semblent impliqués dans ces changements. A l’inverse, les teneurs plasmatiques de produits de Maillard sont significativement corrélées aux changement métaboliques, suggérant un rôle de ces molécules.

En conclusion, on peut donc affirmer que remplacer les cuissons conventionnelles à haute température par des cuissons douces comme la cuisson vapeur induit en un seul mois chez le sujet jeune et sain des effets favorables sur de nombreux paramètres métaboliques qui peuvent jouer un rôle préventif vis à vis du risque cardiovasculaire et diabétique.

Comparaison de l’impact des laits infantiles et du lait de mère sur des indicateurs métaboliques des nourrissons

Etude clinique réalisée à la faculté de médecine de Bratislava (Slovaquie) sous la responsabilité de Katka Sebekova, en collaboration avec des pédiatres locaux et les partenaires d’ICARE. 34 nourrissons allaités et 25 autres nourris avec 14 types de formules infantiles en poudre (la moitié recevant des formules à protéines hydrolysées) ont été inclus dans l’étude à l’âge de 6 mois. Le lait de la mère et les formules infantiles ont été analysées, révélant que seules des traces de produits de Maillard sont contenues dans les premières, alors qu’une concentration variable, de 28 à 400 fois plus élevée que dans le lait de femme, a été quantifiée dans les formules.

L’absorption intestinale de ces composés est démontrée par la présence quasi exclusive de carboxyméthyllysine dans les urines des bébés nourris avec les formules. En revanche, les plasmas des deux groupes de bébés contenaient de la carboxyméthyllysine, mais en concentration significativement plus élevée de 45% dans le cas d’une alimentation par formules.

De nombreux paramètres métaboliques ont été analysés, révélant des différences significatives entre les deux groupes. Signalons une augmentation du facteur de résistance à l’insuline chez les bébés nourris par les formules comparés aux bébés nourris au sein, une augmentation de l’excrétion des bases oxydées de l’ADN (8-OH-dG), ainsi que l’urée, et une élévation de quelques marqueurs de l’inflammation, tels que la CRP, l’ICAM1 et les leucocytes. En revanche, les taux de rétinoïdes et ß-carotène plasmatiques étaient significativement plus élevés chez les bébés nourris aux formules infantiles, vraisemblablement en raison des hautes concentrations de vitamines rajoutées dans ces laits. Cette augmentation de nutriments antioxydants plasmatiques a permis d’abaisser significativement le taux de MDA ainsi que le pouvoir antioxydant total du plasma des bébés nourris avec les formules, mais elle ne semble cependant pas suffire pour empêcher l’oxydation des bases d’ADN.

Les différences entre le lait de femme et les formules infantiles sont telles qu’il est difficile d’attribuer les changements observés aux seuls produits de Maillard contenus dans les formules. Des études de corrélation doivent encore être réalisées sur un échantillon de taille supérieure pour évaluer le rôle possible de ces composés de Maillard.

En conclusion, ces deux études révèlent clairement que les produits de Maillard formés dans les aliments par réaction à la chaleur entre d’une part les sucres, les vitamines et les lipides oxydés et, d’autre part, les protéines, sont absorbés et tendent à s’accumuler dans l’organisme. Ces molécules semblent provoquer des perturbations du métabolisme du glucose, notamment une diminution de la sensibilité à l’insuline, et du métabolisme des lipides, ainsi qu’un risque de stress oxydant et de microinflammation. La question des conséquences à long terme des microchangements observés ici sur quelques mois est fondamentale.

Des études récentes montrent que des teneurs en glucose, d’insuline et de triglycérides situées dans le quartle le plus élevé des valeurs normales constituent déjà un risque accru de diabète et de maladies cardiovasculaires. Dans ce contexte, une diminution de ces teneurs grâce à une baisse de l’exposition aux produits de Maillard alimentaires pourrait permettre de diminuer le risque de ces pathologies. La cuisson vapeur et l’introduction de technologies alternatives plus douces de cuisson et de stérilisation, comme le chauffage ohmique, sont un moyen efficace de diminuer notre exposition quotidienne aux produits de Maillard.

Pour de plus amples informations, consulter www.lc-maillard.org

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(G. SAAVEDRA, L. AIT-AMEUR, F. TESSIER, P. POUILLART, I. BIRLOUEZ-ARAGON, Institut Polytechnique LaSalle Beauvais, Unité SPECTRAL, FRANCE - J.M. LECERF, Institut Pasteur de Lille, FRANCE - K. SEBEKOVA, Slovak Medical University, Bratislava, SLOVAKIA - - Xème Entretiens de Nutrition de l’Institut Pasteur de Lille, 6 juin 2008)

SOURCE : Institut Pasteur de Lille

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