# Nouvelles sources protéiques et nouveaux allergènes : sensibilisation de novo et réactivité croisée

S. Hazebrouck, Y. Awad, H. Bernard

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S. Hazebrouck, Y. Awad, H. Bernard. Nouvelles sources protéiques et nouveaux allergènes : sensibilisation de novo et réactivité croisée. Revue Française d'Allergologie, 2025, 65 (3), pp.104203. 10.1016/j.reval.2024.104203. hal-05140978

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# Nouvelles sources protéiques et nouveaux allergènes : sensibilisation de novo et réactivité croisée

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## Novel food sources and novel allergens: De novo sensitization and cross-reactivity

S. Hazebrouck*, Y. Awad, H. Bernard

CEA, INRAE, DMTS/laboratoire d'immuno-allergie alimentaire, université Paris Saclay, Gif-sur-Yvette, France

## ARTICLE INFO

**Article history:**
Received 31 October 2024
Accepted 6 December 2024
Available online 15 février 2025

**Mots clés:**
Allergène
Anaphylaxie
Réactivité croisée
Sensibilisation de novo
Nouvel aliment
Évaluation du risque

**Keywords:**
Allergen
Anaphylaxis
Cross-reactivity
De novo sensitization
Novel food
Risk assessment

## RÉSUMÉ

Face aux changements climatiques et à la diversité des tendances alimentaires, la production de nouvelles sources protéiques en alternative aux protéines d'origine animale, et la consommation de nouveaux ingrédients et compléments alimentaires sont en forte augmentation. Dans ce cadre, il est nécessaire d'évaluer le risque allergénique de ces nouveaux aliments. En l'absence de méthodologie de référence, cette évaluation repose sur une approche des éléments de preuve afin de déterminer le risque de sensibilisation de novo ainsi que le risque de réaction croisée contre un nouvel antigène alimentaire chez des patients déjà sensibilisés à des allergènes connus. Toutefois, l'évolution de nos régimes alimentaires va inévitablement induire l'augmentation de la fréquence de certaines allergies alimentaires comme cela est déjà observé pour les protéines d'insectes ou de légumineuses. Ainsi, en parallèle du développement de modèles expérimentaux in silico et in vitro afin de mieux appréhender le potentiel allergénique des aliments, les registres de cas d'anaphylaxie demeurent un outil essentiel pour surveiller et alerter sur les allergènes émergents.

© 2024 Les Auteurs. Published by Elsevier Masson SAS au nom de Société française d'allergologie. Cet article est publié en Open Access sous licence CC BY (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

## ABSTRACT

In response to climate change and new dietary trends, the sustainable production of novel protein sources, as alternative to those of animal origin, and the use of novel food ingredients and complements are increasing. In this context, the allergenic risk of these novel foods needs to be assessed. Current guidance for allergenicity risk assessment relies on a weight-of-evidence approach to determine the risk of *de novo* sensitization and the risk of cross-reactivity to novel food antigens in patients already sensitized to known allergens. Nevertheless, the evolution of our dietary habits will inevitably increase the frequency of certain food allergies, as already observed for insect or legume proteins. Therefore, alongside the development of *in silico* and *in vitro* experimental models to better apprehend the allergenic potential of foods, anaphylaxis registries remain a critical tool for monitoring and warning of emerging allergens.

© 2024 The Authors. Published by Elsevier Masson SAS on behalf of Société française d'allergologie.

This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

## 1. Introduction

Subvenir aux besoins nutritionnels de la population mondiale à l'aide d'un agrosystème durable est un défi majeur qui nécessite d'identifier de nouvelles sources protéiques afin de remplacer, au moins partiellement, les protéines d'origine animale. Face à une

inquiétude grandissante vis-à-vis des changements climatiques mais aussi dans l'attente de potentiels bénéfices pour la santé, la demande globale de produits alimentaires innovants ne cesse d'augmenter pour répondre à de nouvelles tendances alimentaires : régimes végétarien et végétalien, consommation de substituts (viande, poisson ou œuf) et de compléments alimentaires [1]. Le développement de ces produits inclut non seulement l'introduction de nouvelles sources protéiques qui ne sont que peu ou pas consommées mais également de nouvelles utilisations de sources protéiques plus traditionnelles [2]. Ce changement plus ou moins

<footnote>* Auteur correspondant. CEA de Saclay, bât. 136, RTE DP 36, 91191 Gif-sur-Yvette cedex, France.</footnote>

<footnote>E-mail address: stephane.hazebrouck@cea.fr (S. Hazebrouck).</footnote>
rapide de nos habitudes alimentaires et l'exposition croissante à des ingrédients transformés vont inévitablement favoriser l'émergence de nouveaux allergènes alimentaires comme cela est déjà rapporté par le Réseau d'Allergo-Vigilance® en France [3]. Dans cette mise au point, nous abordons certains développements récents pour évaluer les risques allergéniques des aliments, illustrés par des études portant sur les protéines d'insectes et de légumineuses.

## 2. Les allergènes prioritaires et l'évaluation des risques allergéniques

Les allergies alimentaires (AA) sont une réaction indésirable aux aliments qui survient chez des individus génétiquement prédisposés, qui développent une sensibilisation à des protéines normalement inoffensives [4]. Cette sensibilisation via la production d'immunoglobulines de type E (IgE) peut être mise en évidence par des tests cutanés et des analyses sanguines pour mesurer les niveaux sériques d'IgE spécifiques à un aliment ou une protéine [5]. Les symptômes cliniques surviennent généralement moins de 2 h après l'ingestion de l'allergène, l'anaphylaxie représentant les réactions allergiques les plus sévères. La prévalence des AA varie considérablement à travers le monde, affectant environ 8 % des enfants et 10 % des adultes dans les pays développés [6]. Les aliments mis en cause dans les AA varient également selon les habitudes alimentaires du pays. Les principales sources allergéniques sont alors incluses dans des listes d'allergènes prioritaires, avec un étiquetage obligatoire afin de protéger les patients allergiques. La plupart de ces listes incluent le lait, l'œuf, l'arachide, le soja, les fruits à coque, les crustacés, le poisson et les céréales tenant du gluten, mais d'autres allergènes prioritaires peuvent être ajoutés tels que les mollusques, la moutarde, le céleri, le sésame ou le lupin [7]. Les experts de la FAO/OMS ont aussi établi une liste de surveillance de certaines sources protéiques qui, en raison de leur utilisation croissante, pourraient induire de nouveaux cas d'anaphylaxie. Cette liste inclut en particulier différentes légumineuses (concentré protéique de pois, lentille et pois chiche), différentes graines (tournesol, pavot et coton), le kiwi et le sarrasin [7]. Outre ces aliments déjà couramment consommés, le risque allergénique des nouveaux aliments ou « novel foods » (NF) tels que certains fruits et légumes exotiques, insectes, algues ou microorganismes, doit être évalué [2]. En l'absence de méthodologie de référence, les recommandations actuelles pour l'évaluation des risques allergéniques reposent sur une approche des éléments de preuve qui doit répondre à deux questions : existe-t-il un risque de réaction croisée chez des patients déjà sensibilisés contre des allergènes connus et la consommation de ces nouveaux aliments peut-elle induire une sensibilisation de novo ?

## 3. Le risque de réactivité croisée

La réactivité croisée IgE entre allergènes reflète la capacité d'une IgE, initialement spécifique d'un épitope présent sur une protéine, à reconnaître des protéines homologues présentant des épitopes structuralement similaires [8]. L'évaluation du risque de réactivité croisée repose dans un premier temps sur l'établissement des relations phylogénétiques et des homologies de séquences entre les protéines des nouveaux aliments et celles de sources allergéniques déjà connues. Ces homologies structurales sont ensuite confirmées expérimentalement par des tests de liaison aux IgE à l'aide de sérum s de patients allergiques [2]. Certains modèles in silico de prédiction du risque de réactivité croisée incluent désormais la propension des complexes majeurs d'histocompatibilité de classe II (CMH II) à présenter des peptides issus de la digestion des protéines par les cellules présentatrices d'antigènes. Ils peuvent aussi intégrer des données sur la conformation 3D des allergènes [9–11].

D'autres approches proposent également une méthode de classement du potentiel allergénique associée à la pertinence clinique des allergènes alimentaires [12]. À terme, ces développements devraient permettre d'améliorer la prédiction et la classification des allergènes potentiellement présents dans les NF. Toutefois, ces modèles sont basés sur la séquence primaire des protéines alimentaires, qui peut être inconnue pour les NF véritablement nouveaux. Par ailleurs, les modèles in silico permettent souvent de confirmer ou d'infirmer le potentiel allergénique d'une protéine, mais ils ne fournissent aucune indication sur la sévérité potentielle des réactions allergiques qu'elle pourrait induire [9,11]. Le criblage in silico d'un génome complet ou du protéome d'une source NF doit également être optimisé car certaines approches trop conservatrices, telles que le seuil de 35 % d'identité de séquence sur une fenêtre de 80 acides aminés, peuvent conduire à une estimation des allergènes potentiels [10,13].

L'identification de protéines plus ou moins homologues n'est cependant pas suffisante pour établir le risque allergénique. La concentration d'allergènes dans la source protéique, ou dans l'ingrédient transformé, est également un paramètre important qui peut moduler le potentiel allergénique. Bien que la corrélation entre l'abondance, la stabilité et l'allergénicité d'une protéine n'est pas nécessairement une relation linéaire [14], la quantification des allergènes dans les produits alimentaires pourrait permettre d'exclure les protéines dont la concentration serait inférieure aux seuils théoriques d'exposition préoccupants pour déclencher une réaction allergique ou induire une sensibilisation de novo. Toutefois, ces seuils doivent encore être précisément établis [15]. De plus, l'évaluation du risque allergénique est souvent limitée à quelques protéines purifiées sans prendre en compte l'impact de la matrice alimentaire et l'effet des procédés technologiques. La fermentation microbienne, les traitements thermiques, l'extrusion, les traitements par ultrasons et par haute pression, peuvent être appliqués sur les extraits protéiques, par exemple pour la production de substituts de viande ultra-transformés. L'ajout d'additifs alimentaires y est fortement suspecté d'avoir un effet délétère sur la santé humaine [16] mais ces procédés technologiques peuvent aussi modifier drastiquement l'immunoréactivité IgE des protéines transformées [17–20]. Enfin, l'impact de la matrice alimentaire et des procédés de transformation sur la résistance à la digestion des allergènes, tant au niveau du tractus digestif qu'au niveau de l'apprétement des antigènes au niveau des cellules dendritiques dans l'initiation de la réponse immune, sont aussi des paramètres qui peuvent moduler significativement le potentiel allergénique des protéines alimentaires [21].

## 4. Le risque de sensibilisation de novo

Ce risque est bien plus difficile à évaluer en l'absence de stratégie et de méthode de référence. Certains modèles animaux ont parfois été utilisés pour évaluer le potentiel sensibilisant de protéines alimentaires [22]. Nous avons par exemple développé un modèle murin de sensibilisation orale aux protéines de graines de tournesol afin d'isoler de nouveaux allergènes potentiels. Nous avons ainsi montré la forte allergénicité des albumines 2S Hel a 15 et Hel a 16, qui ont ensuite été identifiées comme des marqueurs potentiels de sévérité clinique chez des patients allergiques aux graines de tournesol [23,24]. Cependant, l'utilisation de modèles animaux soulève des questions éthiques quant à leur utilité au-delà de l'étude des mécanismes immunitaires impliqués dans le développement des AA. Actuellement, aucun modèle animal n'est suffisamment robuste et fiable pour prédire le risque allergénique chez l'Homme ou pour classer les antigènes selon leur potentiel allergisant [22]. Le développement de tests cellulaires in vitro, par exemple pour évaluer le transport des allergènes à travers
la barrière intestinale ou la capture des allergènes par les cellules dendritiques fait l'objet de nombreuses recherches [25]. Ces approches pourraient certainement bénéficier des modèles *in vitro* utilisés pour la prédiction de l'immunogénicité des protéines [26]. Cependant, pour l'allergénicité des protéines, le développement de modèles *in vitro* suffisamment prédictifs doit aussi prendre en compte les mécanismes immunitaires qui conduisent seulement certains individus à devenir allergiques à quelques aliments [12].

## 5. Les allergènes d'insectes comestibles

Les protéines impliquées dans les réactions croisées ne sont pas nécessairement celles qui induisent une sensibilisation de novo [27]. Cette différence peut être illustrée par l'évaluation de l'allergénicité des protéines du ténébrion meunier (*Tenebrio molitor*, Tm) [28-31]. Les insectes et les crustacés appartenant au phylum des Arthropodes, il a été établi que la majorité des patients allergiques aux crevettes, et donc sensibilisés aux pan-allergènes de crustacés tels que la tropomyosine ou l'arginine kinase, était aussi allergique au Tm [29]. Les patients allergiques aux crevettes sont également sensibilisés à une grande variété d'insectes, y compris le ver de farine géant, le petit ténébrion, la fausse teigne, le grillon et la sauterelle [30]. Scala et al. ont récemment étudié la sensibilisation IgE aux protéines du ver de farine (Tm), de la sauterelle (*Locusta migratoria*) et du grillon (*Acheta domesticus*) chez des individus allergiques mais n'ayant jamais consommé volontairement d'insectes. Parmi les 2014 participants, 195 participants étaient sensibilisés à au moins un de ces 3 insectes et 34 % d'entre eux étaient sensibilisés à la tropomyosine [32]. En conséquence, la présence des protéines d'insectes récemment autorisées dans l'UE doit être indiquée sur l'étiquette des produits qui en contiennent, en particulier à destination des patients qui sont allergiques aux crustacés, aux acariens et aux mollusques [33-36].

Toutefois, la sensibilisation de novo aux protéines du Tm chez des individus sans AA préexistante aboutit à un profil de sensibilisation différent. Dans l'étude de Broekman et al., les IgE reconnaissent ainsi de manière prédominante des protéines de la cuticule de larve (A1A et A2B), tandis que les réponses IgE contre la tropomyosine ou l'arginine kinase, restent très faibles [28]. D'autres allergènes sensibilisants tels que l'α-amylase ou la protéine CAL ont été rapportés [37,38]. Enfin, Scala et al. rapportent que plus de la moitié des individus sensibilisés aux protéines d'insectes ne présentent pas d'IgE détectable contre les pan-allergènes de crustacés et de mollusques [32]. Il est important de noter que la voie d'exposition pourrait avoir été déterminante pour cette sensibilisation de novo, puisque les éleveurs d'insectes, par exemple, sont simultanément exposés à ces protéines par voie orale, cutanée et respiratoire, chacune de ces voies étant potentiellement sensibilisante [28,39].

## 6. Les allergènes de légumineuses

Parce qu'elles sont riches en protéines et qu'elles sont considérées comme plus respectueuses pour l'environnement, le niveau de consommation des protéines de légumineuses augmente, en particulier sous la forme d'isolats protéiques inclus dans des produits végétaux (ultra)transformés [40,41]. Actuellement, l'arachide, le lupin et le soja sont les seules légumineuses dont l'étiquetage est obligatoire dans l'UE, mais les cas d'allergies à d'autres légumineuses, telles que le pois, la lentille et le pois chiche, sont en augmentation [17,42]. Jusqu'à présent, les allergies aux légumineuses ont surtout été étudiées chez des patients allergiques à l'arachide. Pour rappel, l'allergie à l'arachide est généralement due à une sensibilisation contre les protéines de stockage, en particulier contre les albumines 2S [43]. Les globulines 7S (type viciline) et 11S (type légumine) sont également des

allergènes majeurs de l'arachide mais leur potentiel allergénique est souvent bien inférieur à celui des albumines 2S [27]. La sensibilisation croisée entre légumineuses est fréquemment observée et elle est principalement attribuée à la réactivité croisée IgE avec les globulines 7S et 11S, qui sont généralement bien identifiées et caractérisées dans les légumineuses [44-46]. En revanche, la présence d'albumines 2S dans les légumineuses et leur potentiel allergénique, lorsqu'elles sont effectivement détectées, semblent beaucoup moins importants que dans le cas de l'arachide. Dans l'étude de Smits et al., les patients allergiques à l'arachide ne sont ainsi pas systématiquement sensibilisés aux autres légumineuses et les co-allergies ne sont observées que chez 17 % de ces patients [45]. De même, dans l'étude de Muller et al. sur une cohorte de 195 enfants allergiques à l'arachide, 64 % sont sensibilisés à une autre légumineuse, principalement au fenugrec (66 %), à la lentille (42 %), au soja (40 %) et au lupin (34 %), mais la pertinence clinique de ces sensibilisations croisées est beaucoup plus faible puisqu'une co-allergie à une autre légumineuse n'a été confirmée que chez 17,4 % des patients [44]. À l'inverse, les patients allergiques au pois, au lupin, à la lentille ou aux haricots sont majoritairement (> 64 %) co-allergiques à l'arachide [45] et la moitié des réactions allergiques aux légumineuses autres que l'arachide sont sévères [44]. Les études menées dans les pays où les légumineuses sont plus couramment consommées permettent également de mieux appréhender leur potentiel allergénique. Dans une étude sur 87 enfants turcs allergiques aux légumineuses [46], l'allergie la plus fréquente est celle à la lentille (66 %), suivie par celle à l'arachide (61 %), puis au pois chiche (28 %) et au pois (24 %). Les anaphylaxies sont aussi plus fréquemment causées par la lentille (6,4 %) et l'arachide (6,2 %). Dans cette étude, on remarquera plus particulièrement que 9 enfants sont allergiques à la lentille sans l'être à aucune autre légumineuse et que 34 enfants sont allergiques à la lentille, pois ou pois chiche sans l'être à l'arachide. En comparant les niveaux de consommation de l'arachide et de la lentille, l'arachide présente toujours le potentiel allergénique le plus élevé. Cependant, cette étude confirme que les autres légumineuses ont aussi la capacité d'induire une sensibilisation de novo [46]. Il serait donc particulièrement intéressant de déterminer si la sensibilisation de novo aux lentilles peut entraîner un profil particulier de sensibilisation IgE comme observé chez les patients sensibilisés de novo aux protéines d'insectes.

## 7. Les allergènes alimentaires émergents

Sur le principe de la pharmacovigilance, il est d'une importance cruciale de pouvoir recenser les nouveaux cas d'AA afin non seulement d'identifier les allergènes alimentaires émergents mais aussi de pouvoir valider les outils d'évaluation du risque allergénique qui sont en cours de développement [2]. Les études globales visant à comparer le nombre d'anaphylaxies déclenchées par des aliments spécifiques entre différentes zones géographiques restent rares [47]. Néanmoins, les registres locaux d'anaphylaxie peuvent fournir des données très utiles pour suivre l'émergence des allergènes alimentaires. La majorité des anaphylaxies enregistrées par le Réseau d'Allergo-Vigilance® français a été induite par des aliments déjà présents sur la liste des allergènes à déclaration obligatoire de l'UE. Toutefois, le sarrasin (2,7 %), le kiwi (1,6 %), le pois et les lentilles (1,47 %) et le pignon de pin (1,45 %) ont été signalés comme des allergènes émergents, puisqu'ils représentent plus de 1 % des cas d'anaphylaxie enregistrés [3]. Le nombre d'anaphylaxies causées par le sarrasin, de plus en plus consommé comme alternative sans gluten à d'autres céréales, est déjà supérieur au nombre d'anaphylaxies causées par la moutarde ou le lupin [3,48]. Les données du registre européen des anaphylaxies (NORA) indiquent aussi
que les cas d'anaphylaxie au sarrasin sont plus nombreux que ceux au lupin [49].

Concernant l'identification des allergènes issus des NF, les études se limitent souvent à la description de quelques cas de réactions allergiques et à des analyses *in silico*. Ces dernières sont réalisées sur le génome de la source alimentaire et/ou sur la caractérisation du protéome par spectrométrie de masse [10]. Ainsi, des analyses récentes de sources alimentaires telles que certaines algues, certains champignons ou la spiruline ont conduit à l'identification d'allergènes potentiels dont la reconnaissance par les IgE de patients allergiques nécessite le plus souvent d'être encore confirmée [50].

## 8. Conclusion

Avec l'évolution de nos pratiques alimentaires, nous devons anticiper l'émergence de nouvelles AA. L'absence de méthodologie de référence ne permet pas encore une prédiction fiable du potentiel allergénique des nouveaux aliments ou des ingrédients transformés. En conséquence, nous devons renforcer notre capacité à détecter et à alerter sur l'émergence des allergènes alimentaires, en favorisant la collaboration entre les allergologues, les consommateurs, les associations de patients et les autorités de sécurité alimentaire. À cet égard, une réflexion est aussi nécessaire pour définir un niveau acceptable de risque allergénique qui puisse conilier la sécurité des personnes allergiques avec la possibilité de développer et de commercialiser des produits innovants répondant aux exigences d'un système agroalimentaire plus durable.

## Déclaration de liens d'intérêts

Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d'intérêts.

## Financement

Yara Awad bénéficie du soutien financier du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne dans le cadre de l'accord de subvention n° 101059632 du projet GIANT LEAPS.

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