Toxicologie
L’aspartame (E951) est un édulcorant synthétique, dipeptide, intense, qui est presque 180-200 fois plus sucré que le saccharose, avec une valeur calorifique respective faible. L’aspartame est largement utilisé dans plus de 6000 produits dans le monde entier, avec un énorme résultat commercial sous de nombreuses marques.1 L’aspartame est très populaire en raison de ses coûts réduits, de son faible apport calorique, de ses publicités attrayantes et de son assurance de contribuer à la gestion du poids. La popularité de l’aspartame parmi les consommateurs est due aux problèmes associés à la consommation de saccharose.2 Chez les personnes diabétiques, la difficulté à réguler leur taux de sucre dans le sang limite la consommation de sucre normal. Cela est dû au fait que les diabétiques n’ont pas des niveaux suffisants d’insuline, une hormone qui contrôle l’absorption du sucre dans la circulation sanguine. L’aspartame permet de limiter la consommation de saccharose en se substituant au sucre et en libérant respectivement une très faible quantité d’énergie. Il est métabolisé plus lentement que le saccharose, ce qui permet aux taux de sucre dans le sang de rester plus stables dans le temps. Les personnes souffrant d’hypoglycémie réactive produisent un excès d’insuline après avoir absorbé rapidement le glucose dans le sang.3 Cela fait chuter leur glycémie en dessous de la quantité nécessaire au fonctionnement physiologique. Comme les diabétiques, l’évitement des aliments à fort indice glycémique oblige souvent à choisir des édulcorants artificiels comme alternative. Le saccharose favorise la carie dentaire car les bactéries naturellement présentes dans la cavité buccale humaine sont capables d’utiliser efficacement le saccharose comme source de nourriture, libérant des déchets qui dégradent l’émail. Contrairement au saccharose, la microflore présente dans la plaque dentaire n’utilise pas l’aspartame. En raison de cette propriété, l’utilisation de l’aspartame est recommandée sous forme de prescription de médicaments sans sucre lorsque cela est possible.4,5 Pour ces raisons, l’aspartame de plus en plus introduit dans les aliments de consommation courante tels que les sodas light, les céréales et les desserts sans sucre, les yaourts, les chewing-gums, les sirops, les bains de bouche, les bonbons, les boissons diététiques, les compléments alimentaires et sont recommandés pour la perte de poids et pour les personnes souffrant d’intolérance au glucose et de diabète sucré de type 2.6
Informations chimiques relatives à l’aspartame
Découverte : En 1965, un chimiste nommé James Schlatter travaillant dans les laboratoires de recherche de G. D. Searle a accidentellement été découvert l’aspartame. Au cours d’une réaction intermédiaire de la préparation d’un inhibiteur de la gastrine, une partie de la solution s’est accidentellement répandue sur sa main. Indépendamment de toutes les mesures de sécurité, il a léché son doigt pour ramasser le morceau de papier et a pris connaissance du goût sucré intense du produit chimique.7 En 1970, Cloninger et Baldwin ont publié un rapport dans Sciencepour proposer son utilisation comme édulcorant artificiel8.
Synthèse
Bien que la synthèse de l’aspartame soit légèrement compliquée une Incubation directe de l’acide L- aspartique et de l’ester méthylique de la phényl- alanine avec certains micro-organismes donnent également de l’aspartame au niveau commercial. La synthèse chimique de l’aspartame fait appel à deux processus chimiques majeurs, le processus Z et le processus F. Le processus Z implique principalement la désagrégation de l’acide L-aspartique. Le procédé Z implique principalement la déshydratation de l’acide benzyloxycarbonyl-L-aspartique avec de l’anhydride acétique. L’anhydride est ensuite couplé avec l’ester méthylique de la L- phénylalanine dans le toluène pour donner un mélange de benzyloxycarbonyle α-et β aspartames. Les groupes protecteurs sont éliminés par hydrogénolyse. Après cristallisation, le mélange des isomères α et β aspartame donne l’aspartame.9 Le procédé F implique la protection du groupe amino de l’acide aspartique par un groupe formyle, suivie d’une déshydratation naturelle pour former un anhydride. L’anhydride est ensuite couplé soit avec la L-phynylalanine soit avec son ester méthylique et le groupe formyle est éliminé par hydrolyse acide.10 Le mélange résultant d’aspartame α et β traité par un traitement au méthanol aqueux, une cristallisation et une neutralisation fournit finalement l’aspartame commercial.
Propriétés chimiques et physiques
L’aspartame est composé de deux acides aminés : l’acide L-aspartique et la L-phénylalanine. C’est une poudre blanche cristalline, inodore et intensément sucrée qui a la formule moléculaire (Figure 1) C14H18N2O5 ainsi que la masse molaire 294,31 g mol-1. La densité de l’Aspartame est de 1,347g/cm3 avec un point de fusion élevé, entre 246-247°C. Dans des conditions fortement alcalines et acides, l’aspartame s’hydrolyse. En solution aqueuse, la relation entre le pH et la stabilité de l’aspartame est une courbe en forme de cloche avec une stabilité maximale à pH 4,3. La solubilité de l’aspartame change en fonction des changements de pH et de température. L’aspartame est également légèrement soluble dans l’alcool. L’aspartame est plus soluble dans les solutions acides à température élevée. La solubilité de l’aspartame dans l’eau est d’environ 0,03gm/ml dans une solution acide de pH 3 à température ambiante. L’aspartame étant un dipeptide, il a certaines limites. Il est censé perdre son intégrité pendant le chauffage, il ne peut donc pas être utilisé en pâtisserie, en cuisine ou en stockage prolongé dans des liquides.11,12
Biochimie de l’aspartame
Hydrolyse : Une fois ingéré bientôt l’aspartame subit à l’hydrolyse dans la lumière intestinale et se convertit en trois produits hydrolytiques nommés comme la phénylalanine (50%), l’acide aspartique (40%) et le méthanol (10%).13
Métabolisme : L’aspartame largement utilisé pour sucrer une variété d’aliments et de boissons de régime à calories faibles ou réduites. Une fois ingéré au cours du métabolisme, l’aspartame se décompose dans la lumière intestinale. En dehors de ses acides aminés constitutifs, l’acide aspartique, la phénylalanine et le méthanol, il se décompose encore pour former du formaldéhyde, de l’acide formique, de la dicétopipérazine, qui sont ensuite métabolisés in vivo.14,15 La production de phénylalanine, un acide aminé essentiel, est un danger pour la santé des personnes nées avec une phénylcétonurie (PCU), une maladie héréditaire rare. Cependant la production de méthanol n’est pas très élevée au cours du métabolisme de l’aspartame mais elle contribue tout de même aux toxicités.16
Mode d’action possiblement responsable de l’effet indésirable
Un produit du métabolisme de l’aspartame La phénylalanine joue un rôle important dans la régulation des neurotransmetteurs.17 L’acide aspartique a un rôle important en tant que neurotransmetteur excitateur dans le système nerveux central avec le glutamate. Le glutamate, l’asparagine et la glutamine sont formés à partir de leur précurseur, l’acide aspartique. Le méthanol est transformé dans l’organisme en formiate, qui peut soit être excrété, soit donner naissance au formaldéhyde et à la dicétopipérazine (un agent cancérigène) et à un certain nombre d’autres dérivés hautement toxiques. Les dommages causés aux mitochondries par l’aspartame favorisent l’apoptose des cellules, ce qui entraîne la production de GABA. Ensuite, la paroi cellulaire est perturbée et les cellules deviennent plus perméables. Ce phénomène crée des dommages à l’endothélium cellulaire des capillaires. Il donne lieu à un stress oxydatif qui entraîne une neurodégénérescence. Les effets secondaires neurologiques directs et indirects liés à la consommation d’aspartame ont également un impact négatif sur l’apprentissage et le fonctionnement émotionnel. Le métabolisme de l’aspartame modifie les concentrations de norépinéphrine, d’épinéphrine et de dopamine. Le manque de sommeil, les crises, la dépression et les maux de tête sont les effets secondaires possibles de l’altération des concentrations cérébrales régionales de catécholamines.13
Milieu historique de la controverse sur l’aspartame
La procédure d’évaluation de la sécurité dans le cas de l’aspartame et d’autres additifs alimentaires synthétiques subit diverses procédures de contrôle. La sécurité de l’aspartame a été évaluée par divers organismes de réglementation. La Food and Drug Administration (FDA) et d’autres autorités réglementaires considèrent l’aspartame comme un exhausteur de goût et un édulcorant sûrs, mais le statut de l’aspartame est toujours controversé, en raison de la disponibilité d’une grande quantité de littérature sur l’impact négatif sur la santé et les effets néfastes de la consommation d’aspartame17,18. La toute première controverse liée à l’utilisation de l’aspartame a été soulevée près de deux décennies et demie après la découverte de l’aspartame, lorsqu’en 1996, Ralph G. Walton, un psychologue de la faculté de médecine de l’université Northeastern Ohio, a publié lui-même une analyse de l’aspartame et a conclu pour la toute première fois que les études financées par l’industrie n’avaient révélé aucun problème de sécurité alors que 84 des 92 études indépendantes (sous la forme d’études non financées par l’industrie, de lettres aux éditeurs, de rapports de cas, de revues, d’articles ou de chapitres de livres) avaient identifié des problèmes de sécurité.19 Cette question est devenue populaire après avoir été mise en lumière par l’émission télévisée 60 minutes et a fait l’objet de nombreux débats. Dans une réfutation des déclarations de Walton, le Service d’information sur l’aspartame (un service fourni par Ajinomoto, l’un des principaux producteurs et fournisseurs d’aspartame) exprime son désaccord.20 En 2005, John Briffa a mentionné que presque 100 % des études financées par l’industrie (en totalité ou en partie) ont conclu que l’aspartame est sûr, alors que 92 % des études financées de manière indépendante ont trouvé que l’aspartame pouvait avoir des effets indésirables.21 Cette information était assez inattendue et surprenante pour la société. L’aspartame est utilisé dans l’alimentation depuis plus de trois décennies. Son innocuité a été évaluée de temps à autre par divers organismes de réglementation. Il a suggéré un fort besoin de réévaluation des évaluations de la sécurité afin de prendre de nouvelles décisions actualisées au fil du temps.22 Depuis que le premier effet indésirable de l’aspartame a été révélé par l’expérimentation, l’aspartame reste un produit chimique intéressant pour les chercheurs. Une évaluation remarquable du statut de sécurité de l’aspartame en tant qu’édulcorant non nutritif a été une étude critique réalisée par un panel indépendant d’experts reconnus sous la direction du Dr William Waddell. La sélection du panel était basée sur une représentation internationale de divers domaines de la toxicologie concernant l’aspartame, notamment la toxicocinétique, le métabolisme, la pathologie, la toxicologie alimentaire, la biostatistique, l’épidémiologie et la toxicologie générale. La littérature scientifique sur l’absorption, le métabolisme, la toxicologie et les études épidémiologiques ainsi que les niveaux de consommation actuels de l’aspartame dans le monde ont été étudiés par le groupe.23,24
Possible associated health concerns
Le nombre de personnes souffrant de diabète, d’obésité, d’hypertension et de maladies cardiaques, etc. augmente chaque année. Les quantités croissantes de sucres dans les aliments, les bonbons, les boissons gazeuses, etc. ont suscité des inquiétudes quant à leurs effets sur la santé. Cependant, les édulcorants artificiels font aujourd’hui l’objet d’une grande attention. Mais il est très important de surveiller leur sécurité. On a constaté que l’aspartame était associé à la progression de nombreux troubles cliniques, notamment l’hépatotoxicité, la néphrotoxicité, le déséquilibre des neurotransmetteurs et les anomalies cognitives. On a observé que les hommes étaient plus sensibles que les femmes dans de nombreux cas.25-28 Un niveau élevé de phénylalanine, un acide aminé essentiel naturel, constitue un danger pour la santé des personnes nées avec une phénylcétonurie (PCU), une maladie héréditaire rare. Les patients atteints de phénylcétonurie ne doivent donc pas consommer d’aspartame.28 L’aspartame pourrait être une cause majeure d’altérations comportementales, notamment un comportement impulsif, un manque de patience, une diminution de l’activité locomotrice et de la coordination neuromusculaire.29 La consommation d’aspartame pendant la gestation pourrait être préjudiciable au fœtus. La réduction du poids moyen du placenta et de la mère et du fœtus, de la longueur du cordon ombilical et de la majorité des paramètres kariométriques des hépatocytes du fœtus ont également été bien documentés après un traitement à l’aspartame chez le rat6. L’exposition in utero à l’aspartame peut affecter la cognition spatiale et l’homéostasie du glucose chez les souris, en particulier chez les mâles.25 Une augmentation du poids corporel, des augmentations transitoires de la pression sanguine et des valeurs plasmatiques du glucose et des triglycérides, ainsi qu’une réduction transitoire de l’urée plasmatique ont également été signalées après la consommation d’aspartame.8 L’altération de l’homéostasie du glucose par l’ingestion d’aspartame a également été bien documentée dix ans auparavant.25 L’aspartame avait la capacité d’altérer le pool normal d’enzymes antioxydantes dans de nombreux organes comme le foie et les reins.30 Même une consommation d’aspartame à long terme pouvait conduire à un stress oxydatif dans les érythrocytes et les cellules sanguines également.31 Le traitement à l’aspartame a également été trouvé comme une cause principale de stress oxydatif dans les organes immunitaires comme la rate, le thymus, les ganglions lymphatiques et la moelle osseuse de rats traités à l’aspartame déficients en folates. La production de radicaux libres dans ces organes sensibles pourrait contribuer à une faible immunité et rendre l’organe sensible aux infections.32 On a également découvert que l’aspartame était un carcinogène potentiel pour certains modèles animaux. Cependant, aucune preuve significative n’a été fournie par une évaluation épidémiologique.33 L’aspartame s’est avéré être un coupable de l’induction de carcinome hépatocellulaire et de carcinome bronchique chez les souris mâles lorsqu’il a été introduit avant la naissance et tout au long de la vie par l’alimentation.27 Les glandes salivaires sont également sensibles à l’exposition à l’aspartame. Des changements dégénératifs dans l’architecture des tissus des glandes salivaires parotides ont été signalés dans un modèle de rongeur, ainsi qu’un hyperchromatisme, un pléomorphisme et une mitose anormale dans la glande submandibulaire.34 L’aspartame pourrait également être responsable d’une réduction du nombre de globules rouges, du volume globulaire, de la concentration d’hémoglobine, du nombre de globules blancs, du nombre de plaquettes et de l’hormone testostérone, suivie d’une diminution de l’activité de l’enzyme acétylcholinestérase.29 L’administration consécutive d’aspartame par voie orale a entraîné une augmentation significative de la production cérébrale d’interleukine-1 IL-β (IL-β) et de facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α), accompagnée d’une diminution significative du facteur neurotrope dérivé du cerveau (BDNF) et des niveaux de sérotonine.35 La consommation d’aspartame a entraîné une quantité détectable de méthanol dans le sang. Il est supposé que les métabolites de l’aspartame, y compris le méthanol, pourraient être responsables de la génération d’un stress oxydatif dans les régions du cerveau.36 Une étude histologique au microscope optique et électronique a révélé que l’administration orale d’aspartame (même à faible dose comme 250 mg/kg/jour pendant six semaines) pouvait entraîner une affection marquée du cortex frontal.37
Législations
Selon la législation européenne et irlandaise, tous les produits alimentaires contenant de l’aspartame ou du sel d’aspartame-acésulfame, désignés dans la liste des ingrédients par leur nom spécifique, doivent être clairement étiquetés avec la mention « contient une source de phénylalanine », sur l’étiquette. Si l’aspartame (E 951) ou le sel d’aspartame-acésulfame (E 962) est désigné dans la liste des ingrédients, alors l’étiquette doit porter la mention « Contient de l’aspartame (une source de phénylalanine) ».38
Perspective
Bien que les résultats des recherches sur les rongeurs aient démontré de nombreux effets négatifs de l’aspartame, le statut de l’aspartame est toujours discutable. En dehors de toute controverse, l’aspartame est largement disponible sur le marché pour un usage illimité sans aucun avertissement imprimé de consommation limitée. Deux raisons majeures expliquent ce jeu de vente et d’achat : le manque de sensibilisation à la chimie qui se cache derrière le goût sucré artificiel et la faible capacité de corrélation des individus de la société entre la trace de la consommation et les problèmes de santé associés. Toutes les données de recherche expérimentale disponibles dans la littérature semblent encore insuffisantes pour prouver la sécurité totale de l’utilisation de l’aspartame. De nombreuses études de recherche financées affirment l’innocuité de l’aspartame alors que de nombreuses expériences de recherche indépendantes établissent une corrélation entre de nombreux effets indésirables et la consommation d’aspartame. D’autres expériences de recherche sont nécessaires pour récapituler les faits disponibles sur l’aspartame d’une manière impartiale. Il est maintenant temps de mettre fin à la controverse en réalisant les expériences appropriées requises pour évaluer l’impact de l’aspartame et de ses métabolites sur l’environnement in-vivo. La contribution de l’aspartame à la progression de différents troubles cliniques devrait également être étudiée. Les femmes devraient également éviter de consommer de l’aspartame, en particulier pendant la grossesse, la gestation et l’allaitement. L’aspartame est également très populaire dans d’autres classes de la société en raison de sa faible teneur en calories. L’aspartame est incorporé comme substitut du sucre de table pour faciliter la perte de poids.39 Les gens doivent éviter de consommer des produits de régime qui contiennent de l’aspartame comme agent édulcorant. Au lieu de consommer de tels produits sucrés, ils devraient préférer les substances diététiques, qui ont un goût neutre et une faible teneur en sucre naturel. La consommation d’aspartame par les nourrissons et les enfants sous forme de chewing-gums disponibles dans le commerce, de caramels, de produits sucrés sans sucre, de compléments alimentaires en poudre et de boissons froides diététiques doit être fortement déconseillée par les parents avec prudence. Même parfois, les très jeunes bébés et les enfants en bas âge entrent facilement en contact avec l’aspartame sous forme de bonbons, de caramels, d’en-cas hypocaloriques, de biscuits, de coca light et de rafraîchisseurs de bouche. Une exposition continue à l’aspartame à un âge aussi précoce peut entraîner de graves perturbations métaboliques.40 Il existe de nombreuses preuves disponibles sous forme de littérature, qui établissent une corrélation entre l’utilisation de l’aspartame et les perturbations de la santé. Bien que l’aspartame soit considéré comme sûr pour les adultes, il n’est toujours pas recommandé pour les enfants. Bien que l’aspartame soit une douce aubaine pour les personnes diabétiques qui ne sont pas en mesure de consommer du sucre de façon régulière en raison de leurs problèmes de santé liés à la consommation de sucre, une surveillance stricte est nécessaire. Les auteurs recommandent que la consommation d’aspartame soit également surveillée par les consommateurs diabétiques, car il n’est pas nécessaire d’utiliser un édulcorant artificiel à chaque repas. Il s’agit plutôt d’une perception du goût. Chacun doit se rappeler qu’aucune molécule synthétique ne s’adapte au corps humain comme le font les substances naturelles, végétales et non toxiques. De nouvelles études cliniques sont recommandées pour combler les lacunes de la recherche existante. L’utilisation de l’aspartame est acceptable dans les limites prédéterminées. L’aspartame n’est qu’une molécule qui imite le goût sucré pour les papilles gustatives de la langue ; ce n’est pas une forme naturelle de sucre. Il ne pourrait pas être bénéfique et sûr, lorsqu’il est consommé de manière incontrôlée.