Le sélénium inorganique contenu dans les séléno-yéastes est-il plus abondant qu'on ne le pensait ?

Article publié dans All About Feed | Volume 30, n° 2, 2022

Depuis de nombreuses années, l'efficacité des sources de sélénium organique (Se) et des des levures enrichies en sélénium (SY) en particulier, a été associée à la teneur en sélénométhionine (SeMet), ce qui rend l’évaluation de la teneur en sélénium et de sa forme cruciale pour garantir leur bioefficacité. La composition et le cahier des charges du produit revêtant une importance capitale, les séléno-levures sont soumises à une teneur minimale réglementaire de 97 à 99 % du sélénium total sous forme de sélénium organique, ainsi qu’à une teneur minimale de 63 % du sélénium total sous forme de SeMet. De récentes améliorations analytiques ont permis de mesurer une forme de sélénium inorganique, à savoir le sélénium élémentaire (^Seo ), qui n'avait pas encore été caractérisé dans les produits. Lorsqu'il est appliqué aux des levures au sélénium, il permet de mieux différencier le sélénium inorganique et organique et, par conséquent, le^Seo devrait désormais être pris en compte pour obtenir une évaluation précise de la composition variable des  seléno-levures. De nouvelles questions pourraient également se poser concernant la classification de ces formes de sélénium et leur importance nutritionnelle.

Le sélénium est un oligo-élément essentiel à l'alimentation animale, principalement en raison de son rôle clé dans les processus de défense antioxydante, d'immunité et de régulation inflammatoire. Étant donné que la plupart des ingrédients alimentaires pour animaux à travers le monde sont carencés en sélénium, la supplémentation alimentaire en sélénium est une pratique commerciale courante. Le sélénium est incorporé dans les prémélanges pour le bétail soit sous des formes inorganiques (principalement le sélénite de sodium), connues pour leur très faible bioefficacité, soit sous des formes organiques, telles que les seléno-levures ou sous des formes pures synthétisées chimiquement (SeMet, hydroxy-sélénométhionine : OH-SeMet), qui sont connues pour avoir une bioefficacité plus élevée.

On sait bien que la teneur en SeMet de des levures enrichies en sélénium  varie considérablement d'un fournisseur à l'autre, ainsi que d'un lot de production à l'autre (Fagan et al. 2015). Le processus de fabrication des séléno-levures consiste à nourrir une levure en croissance, principalement Saccharomyces cerevisiae, avec du sélénium inorganique, puis à laisser la levure synthétiser certaines quantités de SeMet et l'incorporer de manière non spécifique dans les protéines de la levure sous forme de SeMet. On sait que les technologie de production des est assez complexe, et que l'efficacité de la synthèse du SeMet et de son incorporation dans la levure dépend de nombreux facteurs (les conditions de fermentation, la souche de levure, le protocole d'ajout de sélénium, le milieu de base, les sources d'énergie (mélasse), le pH, la température, la vitesse d'agitation, l'aération, la taille de l'inoculum, le temps d'incubation et la concentration en sélénium inorganique, qui est hautement toxique).

La gestion de tous ces facteurs est difficile à uniformiser, ce qui explique la grande variabilité de l'efficacité du processus. Cette variabilité entraîne d'importantes fluctuations de la teneur en SeMet, principal facteur déterminant de la bioefficacité du sélénium chez les animaux d'élevage (De Marco et al. 2021). La composition en sélénium de 13 souches commerciales fraîches séléno-levures  provenant de différents lots (CNCM I-3060, CNCM I-3399, NCYC R397, NCYC R645 et NCYC R646) a récemment fait l’objet d’une étude à l’aide de nouvelles méthodes d’analyse de pointe.

Ces levures séléniées  sont autorisées en tant que compléments alimentaires pour animaux, avec une spécification technique exigeant qu’au moins 97 % du sélénium total se présente sous forme de sélénium organique et qu’au moins 63 % du sélénium total se présente sous forme de sélénium-métionine.

La teneur en sélénométhionine des levures enrichies en sélénium présente encore une grande variabilité

La grande variabilité de la proportion de SeMet dans les levures séléniées est connue depuis un certain temps. En effet, plusieurs études évaluées par des pairs, ainsi que des avis d'autorisation, ont fait état de fourchettes de variabilité différentes (de 50 à 75 % ; Surai et al. 2018).

Cette nouvelle analyse de produits fraîchement récoltés confirme la variabilité susmentionnée de la proportion de SeMet, bien que les concentrations totales en sélénium des séléno-levures  correspondaient parfaitement aux indications figurant sur l'étiquette (figure 1).

On a constaté que la teneur en SeMet variait entre 19 % et 72 %, tandis que les spécifications des levures au sélénium indiquent un minimum de 63 %. Parmi les 13 seléno-levurestestées, 8 contenaient moins de 63 % du sélénium total sous forme de SeMet et ne répondaient pas aux spécifications du produit, et seules 5 dépassaient ce niveau minimum de SeMet. Les différents facteurs mentionnés ci-dessus expliquent cette variabilité.

Figure 1: Répartition du sélénium par rapport au sélénium total (%) dans divers produits commerciaux frais à base de levure enrichie en sélénium (SY)

Les concentrations de sélénométhionine (SeMet), de sélénocystéine (SeCys), de sélénium élémentaire (Se0), de sélénite (Se-IV) et de sélénate (Se-VI), ainsi que d'autres espèces de sélénium, sont exprimées en pourcentage du sélénium total. L'analyse a été réalisée à l'aide de la technique HPLC-ICP-MS pour toutes les espèces de sélénium et de la technique ICP-AES pour le sélénium total. La ligne pointillée représente les seuils en % de SeMet dans SY tels qu'indiqués dans la fiche technique du produit.

La sélénocystéine est-elle présente dans les levures enrichies en sélénium ?

Le sélénium est un élément non essentiel pour les levures, car, contrairement à d'autres organismes supérieurs, celles-ci ne possèdent aucun gène codant pour les sélénoprotéines, les formes biologiquement fonctionnelles du sélénium qui se caractérisent par la présence d'un acide aminé appelé sélénocystéine (SeCys). On a récemment découvert qu'une partie du SeMet présent dans les levures séléno-résistantes  pourrait également être orientée de manière non spécifique vers la voie de la transsulfuration, entraînant ainsi une incorporation non spécifique de SeCys dans les protéines de levure.

Cependant, ces SeCys, lorsqu’elles sont administrées aux animaux, ne peuvent pas être stockées de la même manière que les SeMet ni utilisées directement lors de la synthèse des sélénoprotéines, en raison du mécanisme obligatoire de synthèse in situ des sélénoprotéines. En effet, il a été démontré que les SeCys alimentaires présentaient une bioefficacité similaire à celle du sélénite de sodium chez les animaux (De Marco et al. 2021). De plus, la proportion de SeCys se situerait généralement entre 10 et 22 % dans les les levures séléniées  , bien que les dernières mesures effectuées aient montré la présence de seulement 1,2 à 6,6 % de SeCys (Figure 1).

Il existe par ailleurs de nombreuses autres espèces de Se organiques dans les levures de sélénium disponibles dans le commerce 

Les caractéristiques techniques des levures séléniées actuellement disponibles sur le marché sont composées de 97 à 99 % de sélénium organique, principalement sous forme de SeMet (63 %), les autres espèces de sélénium organique étant généralement classées en quantités variables de SeCys, de métabolites du sélénium hydrosolubles et d’espèces de sélénium inconnues. Bon nombre de ces autres composés de sélénium organique ont été signalés et caractérisés, dans différentes levures séléniées .

On pense aujourd'hui que les levures séléno-riches pourraient représenter plus de 100 espèces de sélénium caractérisées sur le plan qualitatif. Cependant, malgré la disponibilité de technologies analytiques de pointe, le bilan massique entre les espèces organiques de sélénium identifiées et le sélénium organique total supposé n'a pas encore été établi. Par conséquent, ces autres espèces de sélénium nécessitent des études supplémentaires de quantification et de caractérisation.

Des techniques d'analyse avancées ont révélé que les levures de sélénium contiennent des concentrations de sélénium inorganique plus élevées qu'on ne le pensait initialement

Quantification des espèces inorganiques classiques du sélénium dans les levures séléniées

Il est généralement admis que les produits à base de levures enrichies en sélénium  ne contiennent que des concentrations résiduelles de sélénium inorganique sous forme de sélénite (Se-IV) ou de sélénate (Se-VI), ce qui a été confirmé par la présente étude portant sur 13 échantillons de seléno-levures  (figure 1). Jusqu’à présent, seuls le sélénium total, le SeMet et le les proportions de sélénium inorganique (Se-IV et Se-VI) dans les séléno-levures . Cependant, ces proportions de sélénium inorganique ont récemment été remises en question, grâce à la mise au point de nouvelles méthodes d'analyse de pointe.

Le sélénium élémentaire, une nouvelle espèce inorganique de sélénium récemment mise en évidence dans les levures séléniées, explique en partie l’existence des « espèces de sélénium inconnues »

Dans les levures au sélénium, le sélénium organique a toujours été considéré comme la différence entre le sélénium total et sélénium inorganique, où le sélénium inorganique, comme mentionné précédemment, se limite au sélénium IV et au sélénium VI. Cependant, grâce aux progrès des méthodes d’analyse, la détection et la quantification précise du sélénium élémentaire (^Se0) dans des levures séléno-résistantes  ont récemment été rapportées. Ce Seo nouvellement identifié ^Seo  représente une forme inorganique du sélénium. Vacchina et al. (2021) ont récemment mis au point une méthode précise pour quantifier le^Seo  dans le SY. Les auteurs ont constaté que la proportion de ^Seo présent dans 7 seléno-levures représentait en moyenne 10 à 15 % du sélénium total et pouvait même atteindre 40 %.  ^Seo  a récemment été mesuré dans 13 SY , en utilisant la même méthode, et il a été démontré que la proportion de ^Seo  variait entre 3,6 % et 51,8 % (tableau 1).

Tableau 1 : Teneur en sélénium élémentaire (^Se0) de divers produits commerciaux à base de levure enrichie en sélénium (SY) 

En tenant compte de la somme des sélénium inorganique (Se-IV, Se-VI et Se-0), la proportion de sélénium organique dans tous les produits était bien inférieure à la spécification de 97 % (figure 2). Si l’on tient compte du mélange de fermentation complexe utilisé dans les processus de production des et le fait que le sélénite de sodium (source de Se dans les production de séléno-levures ), on constate que le sélénium organique peut être réduit en ^SeO par divers agents réducteurs, la précipitation du Se sous forme de ^SeO est une réaction qui a de fortes chances de se produire. Par conséquent, le concentration en^SeO peut désormais être mesurée à l'aide des techniques d'analyse de pointe, et déclarée par les fabricants de levures au sélénium  afin d’améliorer la transparence concernant les formes de sélénium contenues dans ces produits.

De plus, il a été démontré que les sources de sélénium purement biologiques, notamment le SeMet, le Zn-SeMet et l'OH-SeMet, ne présentent aucun effet détectable ^Seo. En effet, ces formes pures ne fournissent du sélénium que sous forme de SeMet, ce qui constitue une étape importante dans la constitution des réserves de sélénium dans l'organisme ; cela peut ainsi contribuer à atténuer l'impact des conditions de stress rencontrées en exploitation, à améliorer la capacité d'adaptation des animaux d'élevage et à préserver leur santé, ce qui favorise leur productivité et leurs performances reproductives.

Figure 2 : Teneur en sélénium organique et inorganique par rapport au sélénium total (%) dans divers produits commerciaux frais à base de levure enrichie en sélénium (SY) 

Conclusion

Les progrès récents en matière de méthodologies analytiques ont permis une détermination de plus en plus précise, fiable et exhaustive de la composition des seléno-levures. Ces analyses révèlent la présence de inorganique ^Seo , ce qui explique en grande partie les espèces de sélénium jusque-là inconnues.

Ces résultats montrent que les produits à base de levure séléniéeutilisés dans l'alimentation animale contiennent bien moins de 97 % du sélénium total sous forme organique. Il convient donc de revoir la proportion de sélénium inorganique dans ces produits et, par conséquent, de procéder à une caractérisation complète du inorganique Se devrait également être effectuée. D'après ces résultats, la caractérisation des séléno-levures  en tant que forme entièrement organique du sélénium peut désormais être remise en question et, par conséquent, les utilisateurs finaux et l'industrie auront désormais la possibilité de faire un choix plus éclairé lorsqu'il s'agira de décider du montant à investir dans une forme organique de sélénium.

Mohammed Amine HACHEMI, docteur en médecine vétérinaire
Responsable de projet R&D en nutrition animale chez Adisseo
amine.hachemi@adisseo.com

Mickaël BRIENS, docteur
Responsable R&D Solutions antioxydantes chez Adisseo
mickael.briens@adisseo.com

Michele DE MARCO, docteur
Responsable mondial de la catégorie Solutions antioxydantes chez Adisseo
michele.demarco@adisseo.com

Références

• Surai, F. Peter ; I. Kochish, Ivan ; I. Fisinin, Vladimir ; A. Velichko, Oksana (2018) Le sélénium dans l'alimentation des volailles. Du sélénite de sodium aux sources de sélénium organique. Dans : The Journal of Poultry Science, publication anticipée. DOI : 10.2141/jpsa.0170132.
• Fagan, Sheena ; Owens, Rebecca ; Ward, Patrick ; Connolly, Cathal ; Doyle, Sean ; Murphy, Richard (2015) Comparaison biochimique de préparations commerciales à base de levure enrichie en sélénium. Dans : Biological trace element research, à paraître. DOI : 10.1007/s12011-015-0242-6.
• De Marco, Michele ; Conjat, Anne-Sophie ; Briens, Mickaël ; Hachemi, Mohammed Amine ; Geraert, Pierre-André (2021) Bioefficacité des composés de sélénium organique chez les poulets de chair. Dans : Italian Journal of Animal Science, vol. 20, n° 1, p. 514–525. DOI : 10.1080/1828051X.2021.1894994.
• Vacchina, Véronique ; Foix, Dominique ; Menta, Mathieu ; Martinez, Hervé ; Séby, Fabienne (2021) Optimisation de la détermination du sélénium élémentaire (Se(0)) dans les levures par HPLC-ICP-MS à échange d'anions (7).

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