La réactivité inattendue de la silice soulève des questions sur la sécurité des additifs alimentaires


Les particules de silice pure – que l’on pensait inertes et largement utilisées dans l’alimentation et les cosmétiques – peuvent faciliter l’oxydation des molécules de thiol antioxydantes protectrices des cellules en les convertissant en disulfures. Bien que l’étude n’ait pas étudié la réaction in vivo, l’équipe suggère que ses résultats sont préoccupants et recommande d’autres études pour déterminer leur sécurité.

«Les composés contenant du thiol, tels que le glutathion, sont biologiquement importants en tant qu’antioxydants.» Si l’épuisement des thiols par la silice se produit dans le corps humain, cela pourrait entraîner une toxicité, des maladies et le vieillissement», explique Yangjie Li, qui a dirigé l’étude dans le laboratoire de Richard Zare à l’université de Stanford aux États-Unis.

La Food and Drug Administration des États-Unis autorise l’ajout de particules de silice, également appelées dioxyde de silicium, aux aliments jusqu’à 2 % en poids. Parallèlement, l’UE autorise jusqu’à 1 % en poids d’additifs en poudre séchée dans les aliments. Il est principalement utilisé comme antiagglomérant dans les produits secs tels que les farines, les épices et les poudres.

Diverses applications médicales utilisant des nanoparticules de silice mésoporeuses sont également en développement. «Certaines personnes proposent que les médicaments soient chargés dans les pores de particules de silice et injectés dans le corps humain. Notre travail soulève la question de savoir si cela est sûr», dit Li.

Les travaux antérieurs de Li avaient montré que les particules de verre pouvaient agir comme une base hétérogène. Elle a donc commencé à rechercher si la silice, qui a une structure similaire, se comportait de manière comparable. Ce n’est pas le cas, mais au cours du processus, Li a remarqué que la silice pouvait réagir avec les thiols.

Pour comprendre le phénomène, Li et ses collègues ont testé la réactivité de la silice en incubant des solutions contenant un thiol – y compris le glutathion antioxydant – et des particules de silice pure, poreuses et non poreuses. Ces solutions ont ensuite été laissées à l’obscurité pendant une journée à température ambiante.

L’équipe a découvert que l’oxydation des thiols en disulfures augmentait considérablement, jusqu’à deux ordres de grandeur, lorsqu’ils étaient incubés avec des particules de silice poreuses ou non poreuses. L’oxydation a augmenté dans les particules ayant des surfaces plus grandes.

«L’eau s’est avérée nécessaire pour générer des radicaux silyoxyles sur les surfaces de silice, ce que nous pensons être la clé du mécanisme de formation des liaisons disulfure», explique Li. Sur la base des calculs de la théorie fonctionnelle de la densité, les chercheurs émettent l’hypothèse que les thiols transfèrent des atomes d’hydrogène à ces radicaux silyoxyle, ce qui donne lieu à des radicaux thiol qui se recombinent pour former des disulfures.

«Les auteurs soulignent à juste titre que cette découverte pourrait avoir des implications importantes lorsque la silice est utilisée conjointement avec des molécules contenant des thiols», déclare Christopher Welch, chimiste analytique et directeur exécutif du Consortium de l’Indiana pour la science et l’ingénierie analytiques aux États-Unis. Cependant, il pense que le phénomène mérite un examen plus approfondi afin d’exclure d’autres causes possibles de formation de disulfure, notamment la contamination par les métaux. « Les métaux sont des contaminants connus dans la production de gel de silice, et les ions métalliques sont connus pour favoriser l’oxydation des thiols en disulfures. »

Claudia Fruijtier-Pölloth, toxicologue chez CATS Consultants à Dietmannsried, en Allemagne, reste convaincue que le risque est réel. «Les résultats manquent d’interprétation quant à leur pertinence in vivo. Le système du glutathion réduit et oxydé est l’un des plus abondants dans le corps, avec des concentrations élevées présentes dans les cellules pour de nombreuses raisons, notamment la détoxification des espèces radicalaires», dit-elle.

Cependant, Li remarque que l’étude s’est concentrée sur la surprenante réactivité chimique de la silice, qui pourrait potentiellement présenter des risques pour la santé. «Il ne s’agit bien entendu en aucun cas d’une étude in vivo», dit-elle. « Mais nous encourageons de nouvelles évaluations sur la manière dont des composés clés tels que le glutathion pourraient être épuisés dans le corps lors d’une exposition à la silice. »

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