Quelles sont les applications pratiques des nano-aliments ?

La nanotechnologie est la science des très, très petits. Mesurées en milliardièmes de mètre, les nanoparticules ont la même échelle que les virus, les protéines et les anticorps. Vous pourriez insérer des milliers de nanoparticules à l’intérieur d’un seul de vos globules rouges, ce qui vous laisserait amplement d’espace.

Manipuler des aliments à cette échelle pourrait aider à développer des aliments à faible teneur en gras qui ont encore bon goût, ou permettre aux fabricants d’emballer plus de nutriments dans des aliments sans vitamines. Cette technologie ne devrait pas nécessairement être alarmante, car le corps humain est déjà habitué à traiter des aliments à l’échelle nanométrique. Nos intestins décomposent ce que nous mangeons en morceaux nanométriques afin que le corps puisse absorber les nutriments dans l’intestin, par exemple.

La nanotechnologie est également prête à créer de meilleurs emballages alimentaires. Il pourrait réduire la quantité de plastique utilisée, par exemple, ou rendre les contenants plus intelligents en intégrant des capteurs qui nous indiqueraient si les aliments à l’intérieur sont encore frais.

L’industrie alimentaire utilise involontairement la nanotechnologie depuis des années. La mayonnaise est une émulsion de minuscules particules, où l’huile et l’eau sont forcées de se mélanger sans se séparer. Mais les chercheurs mettent actuellement au point des techniques qui permettent d’adapter précisément ces minuscules gouttelettes pour leur donner des goûts ou des textures spécifiques. La mayonnaise reste épaisse et crémeuse parce qu'”il y a tellement de gouttelettes de graisse qu’elles divisent l’eau en poches”, dit Kathy Groves, une microscopiste de la société de recherche sous contrat Leatherhead Food Research, au Royaume-Uni. Cela signifie qu’il est généralement composé de 70 % de matières grasses – ce qui est loin d’être idéal si vous suivez un régime.

Une façon de réduire la teneur en matières grasses à moins de 40 % est d’ajouter plus d’eau et un peu d’amidon pour éviter que la mayonnaise ne devienne trop liquide. Mais une approche tout à fait plus savoureuse consiste à manipuler la structure des gouttelettes à l’échelle nanométrique. Groves et ses collègues mettent au point des techniques pour remplacer l’intérieur des gouttelettes de graisse par de l’eau, créant ainsi une émulsion qui a la même texture, mais moins de graisse que la vraie chose.

Les chercheurs mettent également au point des grains de sel de l’ordre du nanomètre, environ mille fois plus petits que le sel de table normal. La découpe d’un grain de sel en ces particules plus petites augmente sa surface d’un million de fois, ce qui signifie que votre nourriture a besoin de beaucoup moins de sel pour donner à vos papilles gustatives le même goût salé. Cela pourrait être une aubaine pour ceux qui, préoccupés par l’hypertension artérielle, tentent de réduire leur consommation de sel.

En ce qui concerne l’emballage, la nanotechnologie est déjà utilisée aux États-Unis pour empêcher les bières de s’aplatir. Les bouteilles de bière en plastique utilisées par le brasseur SABMiller contiennent des nanoparticules d’argile en paillettes, qui remplissent beaucoup plus d’espace dans les parois de la bouteille que les molécules de plastique. Il est donc beaucoup plus difficile pour le dioxyde de carbone pétillant de s’échapper de la bière – ou pour l’oxygène, qui peut gâcher la saveur de la bière, d’y entrer. À l’avenir, un nano-emballage intelligent pourrait être capable de changer de couleur s’il détecte les gaz dégagés par la détérioration des aliments, ce qui permettrait aux consommateurs de prendre des décisions éclairées sur ce qui est sécuritaire pour la consommation.

Pourquoi je mangerais des nano-aliments ?

Diverses nanotechnologies destinées à être utilisées dans l’alimentation sont en cours de développement, et quelques produits ont été mis sur le marché. Mais les experts affirment que l’industrie alimentaire traditionnellement conservatrice n’adoptera probablement pas la nanotechnologie à grande échelle à moins qu’elle ne présente des avantages convaincants pour leur entreprise ou leurs clients.

L’une des principales utilisations pourrait être de fournir plus de vitamines et de minéraux par l’intermédiaire des aliments que nous mangeons. Les nanoparticules pourraient encapsuler des suppléments vitaminiques, qui pourraient être ajoutés à des aliments de tous les jours comme le pain.

Les minéraux essentiels pourraient recevoir le même traitement. “Nous nous efforçons de fabriquer des suppléments de fer à base de nanoparticules qui sont sûrs et sans effets secondaires “, déclare Jonathan Powell, directeur de la recherche sur les produits biominéraux au centre de recherche en nutrition humaine du Medical Research Council à Cambridge, au Royaume-Uni.

Il est de plus en plus prouvé que le corps stocke le fer sous forme de nanoparticules solides et insolubles qui ne sont décomposées en atomes utiles que lorsqu’elles pénètrent dans nos cellules. Les suppléments contenant du fer sous forme soluble peuvent être toxiques à très fortes doses, car ils endommagent l’intestin. Powell veut introduire le fer directement dans les cellules sous leur forme insoluble de nanoparticules – en s’appuyant sur la voie naturelle de l’organisme – pour en faire un complément plus efficace.

M. Powell a également étudié les effets sur la santé des nanoparticules étrangères à l’organisme. Les nanoparticules de dioxyde de titane sont couramment utilisées dans les crèmes solaires, où elles éliminent les rayons ultraviolets nocifs. Powell a découvert que si les nanoparticules de dioxyde de titane pénètrent à l’intérieur du corps, elles peuvent s’accumuler dans certaines parties de l’intestin grêle utilisées par notre système immunitaire. Bien que les conséquences de cette accumulation sur la santé ne soient pas bien comprises, M. Powell pense que les fabricants devraient éviter d’utiliser des additifs à base de nanoparticules qui n’ont pas d’avantages clairs.

Où les nanoparticules finissent-elles si l’organisme ne peut pas les décomposer ?

Les chercheurs commencent à peine à répondre à cette question. La Food Safety Authority (FSA) du Royaume-Uni a mené deux projets qui examinent spécifiquement ce qui se passe lorsque les nanoparticules sont ingérées et les résultats sont attendus dans les prochains mois.

Sandy Lawrie, chef des aliments nouveaux à la FSA, espère que la recherche aidera les entreprises qui prévoient utiliser la nanotechnologie à tester la sécurité de leurs produits.

En dehors de ces études, il existe relativement peu de données toxicologiques sur les nanoparticules ingérées, bien que cela ne signifie pas nécessairement que les nanoparticules sont dangereuses, dit Lawrie.

Qui fabrique les nano-aliments ?

Essayez de découvrir les détails de ce que les entreprises alimentaires font avec la nanotechnologie, et vous risquez d’en tirer un blanc. “L’application des nanotechnologies dans l’industrie alimentaire n’en est qu’à ses débuts et, à notre connaissance, l’industrie britannique de l’alimentation et des boissons n’utilise pas actuellement de nanomatériaux manufacturés dans les produits alimentaires, leur transformation ou leur emballage. C’est ce qu’affirme la Food and Drink Federation du Royaume-Uni, qui représente les fabricants de produits alimentaires.

Nestlé affirme qu’elle surveille de près les développements dans le domaine des nanotechnologies alimentaires, mais qu’elle ne fait aucune de ses propres recherches. Heinz adopte la même ligne de conduite, affirmant qu’il surveille le terrain mais qu’il ne participe pas activement.

En 2005, Mark Bünger, analyste industriel et directeur de recherche chez Lux Research à San Francisco, en Californie, a assisté à la World Food Technology and Innovation Conference à Dublin, en Irlande, ce qui était une toute autre histoire. Dans un rapport de la réunion, il a écrit : “Nous avons parlé avec des entreprises allant d’Unilever à la start-up Derevo des applications de la nanotechnologie dans l’industrie alimentaire à chaque étape de la chaîne de valeur de la nanotechnologie.

Pourquoi les entreprises sont-elles devenues si timides depuis ? M. Bünger suggère qu’il pourrait s’agir d’un véritable déclin de l’intérêt, peut-être en raison de défis réglementaires. Il s’attend à ce que les nanotechnologies utilisées pour fournir des compléments alimentaires, par exemple, fassent d’abord leur entrée dans les applications médicales, un domaine où les nouveaux produits sont soumis à des tests plus rigoureux.

Ces chiffres sont corroborés par les chiffres du Projet sur les nanotechnologies émergentes du Woodrow Wilson International Center for Scholars à Washington, DC. Dans son inventaire de plus de 1 000 produits commerciaux contenant des nanoparticules, seulement cinq figurent dans la catégorie des aliments.

Mais David Carlander, directeur de la défense des intérêts de la Nanotechnology Industries Association (NIA), basée à Lisbonne, au Portugal, soupçonne que les entreprises font peut-être plus de travail sur la nanotechnologie qu’elles ne sont disposées à l’admettre. Je pense que c’est ainsi que plusieurs grandes sociétés agissent, et que la quantité de ” surveillance ” qu’elles font peut être assez importante dans la pratique “, dit M. Carlander.

En 2010, la commission de la science et de la technologie de la Chambre des Lords a mené une enquête approfondie sur les nano-aliments, et son rapport critique l’industrie alimentaire pour son secret à ce sujet. Et l’an dernier, l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture a publié un rapport sur l’alimentation et la nanotechnologie qui soulevait des préoccupations similaires quant au manque de transparence de ce que l’industrie alimentaire faisait avec la nanotechnologie.

Sandy Lawrie, responsable des aliments nouveaux à la Food Standards Agency du Royaume-Uni, affirme qu’ils encouragent les entreprises à leur fournir des informations sur ce qu’elles ont développé, mais jusqu’à présent, il n’y a eu qu’un “petit nombre de demandes” de la part des entreprises développant de nouveaux aliments utilisant la nanotechnologie. Malgré toutes les promesses des nano-aliments, ajoute-t-il, ” on en parle beaucoup, mais très peu de produits en sont la preuve “.

D’où viennent les nano-aliments ?

Certaines nanostructures sont naturellement présentes dans les aliments ; d’autres peuvent être ajoutées par les fabricants d’aliments. Mais il y a une autre façon pour la nanotechnologie d’entrer dans la chaîne alimentaire – à partir de la base. À l’Université de Clemson en Caroline du Sud, le biologiste alimentaire Jeremy Tzeng utilise la nanotechnologie pour s’attaquer aux problèmes qui peuvent être causés par l’administration d’antibiotiques aux animaux. L’utilisation systématique d’antibiotiques dans l’alimentation animale est interdite en Europe, car les microbes sont de plus en plus résistants à ces médicaments essentiels. Cela peut, à son tour, rendre les infections humaines plus difficiles à traiter.

Tzeng développe des nanoparticules qui pourraient remplacer ces antibiotiques chez les poulets. Les particules se lient aux bactéries et s’agglutinent ensuite les unes aux autres, passant à travers le poulet avec d’autres matières fécales. Jusqu’à présent, les particules à base de polystyrène qu’il utilise ne semblent pas causer de détresse ou de perte de poids chez les poulets, mais il y a encore des problèmes importants à régler. “Ce qui nous préoccupe, c’est l’impact des nanomatériaux sur l’environnement “, explique M. Tzeng.

Ce n’est pas la seule façon d’utiliser la nanotechnologie à la ferme. “Les nanotechnologies sont utilisées pour fabriquer divers pesticides”, explique Kai Savolainen, directeur du Centre de recherche sur la nanosécurité de l’Institut finlandais de la santé au travail à Helsinki, avec toute une série de bénéfices. “Ils ont une meilleure capacité à coller là où ils sont censés le faire – aux racines, aux feuilles ou aux mauvaises herbes “, dit-il.

Les engrais peuvent être livrés sous forme de nanoparticules qui fournissent les nutriments essentiels plus efficacement. Selon Maria DeRosa, chercheuse en nanotechnologie de l’Université Carleton d’Ottowa, au Canada, plus de la moitié de l’azote contenu dans les engrais classiques qui sont appliqués dans un champ s’infiltre dans le sol ou est perdu dans l’air. Non seulement les cultures ne mangent pas leur nourriture, mais cela augmente aussi la pollution azotée qui peut provoquer des proliférations d’algues indésirables dans les cours d’eau. L’utilisation d’engrais sous forme de nanoparticules pourrait faciliter l’absorption par les plantes, ce qui réduirait considérablement la quantité que les agriculteurs doivent mettre dans leurs champs. Cela pourrait avoir d’autres retombées positives – environ 1 % de la production mondiale d’énergie est actuellement utilisée pour fabriquer des engrais, ce qui permettrait de réduire les émissions de gaz à effet de serre produites par le procédé.

L’ajout de nanoparticules de dioxyde de titane aux engrais pourrait aider à décomposer les bactéries indésirables, tandis que d’autres nanoparticules ont été utilisées pour libérer lentement des composés chimiques qui régulent la croissance des plantes, ajoute DeRosa.

C’est sans danger ?

En Europe, l’arrivée des aliments génétiquement modifiés (OGM) dans les années 1990 a provoqué un désastre en matière de relations publiques qui a entraîné la fermeture de l’industrie. Les défenseurs des nanotechnologies veulent désespérément éviter d’être asphyxiés par le même problème.

“Les parallèles sont indéniables “, déclare Kathy Jo Wetter, qui travaille sur les questions de nanotechnologie au sein du groupe ETC, une organisation qui s’intéresse à l’impact de la technologie sur la santé et l’environnement. “Les produits ont été mis sur le marché sans évaluation adéquate et pratiquement sans discussion publique.”

Mais même si elles le voulaient, les entreprises alimentaires ne sont pas autorisées à utiliser de nouvelles nanotechnologies intelligentes dans leurs produits sans autorisation réglementaire. “Malgré certaines préoccupations antérieures selon lesquelles l’utilisation des nanomatériaux dans les aliments était essentiellement non réglementée, il est clair que les nanotechnologies dans les aliments sont réglementées “, affirme Diana Bowman, spécialiste des risques et de la santé publique à l’Université du Michigan.

Tous les aliments qui contiennent des nanomatériaux ou qui sont transformés au moyen de la nanotechnologie sont assujettis aux mêmes règlements que les aliments conventionnels. Le prochain défi, qui, selon M. Bowman, n’a pas encore été relevé, consiste à déterminer dans quelle mesure les cadres réglementaires existants sont efficaces pour examiner tout nouvel effet associé aux nanotechnologies. “Il s’agit d’une question encore ouverte et très débattue “, dit M. Bowman.

Jusqu’à récemment, l’industrie n’était pas tenue d’étiqueter les produits contenant des nanomatériaux. Mais cela est en train de changer. L’Union européenne a récemment introduit de nouvelles réglementations pour les cosmétiques et l’étiquetage des aliments, déclare M. Bowman. À partir de la fin de 2014, il deviendra obligatoire d’étiqueter clairement les produits alimentaires contenant des nanomatériaux – bien que la réglementation ne couvre pas les procédés de fabrication.

C’est un pas dans la bonne direction, déclare Kai Savolainen, directeur du Centre de recherche en nanosécurité de l’Institut finlandais de santé au travail. Il se dit préoccupé par le fait qu’à l’heure actuelle, les producteurs d’aliments n’ont pas à déclarer spécifiquement s’ils utilisent la nanotechnologie. “Je pense que je devrais avoir le droit de savoir ce que je me mets dans la bouche “, dit-il.

M. Savolainen affirme que, même s’il ne prévoit pas de risques majeurs liés aux nano-aliments, d’autres études de sécurité portant spécifiquement sur l’ingestion de nanoparticules sont nécessaires. “Il existe des milliers d’études sur la nanosécurité, mais très peu d’entre elles peuvent être utilisées pour l’évaluation des risques “, dit-il.

Les régulateurs européens s’efforcent également de faire en sorte que les nanotechnologies ne deviennent pas le prochain GM. Les prochains règlements sur la surveillance des aliments nouveaux sont en cours de réécriture afin d’y intégrer les freins et contrepoids de la nanotechnologie.

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M. Bowman affirme qu’il est essentiel d’étudier et de débattre de l’utilisation des nanotechnologies dans l’alimentation dès maintenant, plutôt que d’attendre qu’il y ait une réaction défavorable des consommateurs. “Des pays comme les États-Unis, le Royaume-Uni, l’Union européenne en général, l’Australie et la Nouvelle-Zélande ont été extrêmement proactifs dans l’examen de l’efficacité de leurs cadres réglementaires en matière de nanotechnologies, dit-elle.