Le Dioxyde de titane en alimentation : caractérisation, devenir dans les fluides digestifs et impact sur le microbiote intestinal humain

Titanium dioxide particles in food : characterization, fate in digestive fluids and impact on human gut microbiota

• Auteur / Autrice : William Dudefoi
• Direction : Marie-Hélène Ropers, Bernard Humbert, Hélène Terrisse-Viallis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques et écologiques
• Date : Soutenance le 30/03/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biopolymères, Interactions, Assemblages BIA (Unité de recherche INRA - Université de Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Agnès Granier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Dupont, Nicolas Feltin, Christophe Pagnout
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paul Westerhoff, Muriel Bonin
• DOI : 10.70675/b2254944z014cz442bza1c7z4c45a33d556b

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxyde de titane

Enrobages comestibles

Nanoparticules

Flore intestinale

Mots clés libres

E171

Résumé

Le dioxyde de titane (TiO2) est un oxyde métallique utilisé en tant que pigment blanc, par exemple dans les enrobages de confiseries. Sachant que la forme alimentaire (E171/IN171) contient des nanoparticules (NPs), et que ces dernières sont classifiées comme potentiellement dangereuses par inhalation, nos travaux ont eu pour but de déterminer le devenir et l’impact des particules de E171 après ingestion. Plusieurs lots de poudre E171 ont été caractérisés et comparés à un lot de poudre P25, variété de référence de TiO2 en toxicologie (100% NPs). Nos résultats ont confirmé que la forme E171 contient des NPs, cependant à en quantité inférieure au seuil définissant l’étiquetage des nanomatériaux (50%). Comme les mêmes particules de E171 sont retrouvées intactes dans les extraits d’enrobage de plusieurs confiseries et que les propriétés physicochimiques des deux formes E171 et P25 sont très différentes, la forme E171 pourrait ainsi être préférée à l’actuel modèle P25 pour les études portant sur l’impact du TiO2 par ingestion. Le suivi des particules des variétés E171 et P25 au cours d’une digestion in vitro a montré leur forte agglomération, due à l’adsorption d’ions et de protéines composant les fluides digestifs. Cette forte agglomération (jusqu’à 90 μm dans l’intestin) explique le faible taux d’absorption du TiO2 observé in vivo. Au contact d’une flore intestinale humaine reconstituée, aucune des formes E171 ou P25 n’a eu d’effet sur la viabilité et la richesse écologique du microbiote après exposition à une dose singulière de TiO2 équivalente à l’ingestion d’une confiserie. Ces résultats doivent être à l’avenir confirmés dans le cadre d’une consommation régulière.

Titanium dioxide (TiO2) is a white metal oxide commonly used as a coloring agent in food products, constituting for example the coating of confectionary. Considering that food-grade TiO2 (E171/INS171) contains nanoparticles (NPs) and that TiO2 NPs are classified as potentially harmful for humans by inhalation, we aimed to determine the fate and impact of TiO2 particles via ingestion. The physicochemical characterization of E171 samples confirmed that E171 contains NPs, however below the threshold defining the labelling of nanomaterial (50%). Moreover, they resemble TiO2 extracted from the coating of several confectioneries, indicating that they can be used directly as models of ingested particles. Furthermore, the physicochemical properties of E171 were proved to be very different from those of P25, a kind of TiO2 used as a reference in toxicology (100% NPs). Food grade E171 TiO2 may be thus preferred to the currently used model P25 for further studies on the impact of TiO2 via ingestion. Monitoring food grade TiO2 at each step of an in vitro digestion showed that, due to interactions with both ions and proteins composing the digestive fluids, TiO2 particles agglomerated all along the digestion and formed large agglomerates (up to 90μm in the intestinal phase), explaining the low absorption rate of TiO2 after ingestion observed in vivo. Finally, the impact of TiO2 on the human gut microbiota was assessed. No impact on the human gut microbiota viability and ecological richness was observed after a single dose of TiO2 equivalent to the ingestion of one piece of candy. These results are still to be confirmed for a chronic ingestion.