Le sélénium, du sol à la santé humaine : analogue du soufre à marge étroite
Le séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire occupe une place singulière et paradoxale dans le règne du vivant. Bien qu'il soit reconnu comme un métalloïde essentiel pour la santé humaine et animale (Pecoraro et al., 2022), son rôle en tant qu'élément bénéfique pour les plantes supérieures est documenté, bien que sa nécessité absolue demeure débattue (Li et al., 2023). Cette dichotomie biologique place le sol au cœur d'un enjeu de santé publique majeur : la qualité nutritionnelle de nos aliments dépend directement de la capacité des écosystèmes édaphiques à fournir du sélénium sous une forme assimilable (Bañuelos et al., 2023).
Un enjeu de santé mondiale et de géochimie
L'importance du sélénium pour l'organisme humain réside dans son intégration au sein des sélénoprotéines, véritables sentinelles impliquées dans la protection antioxydante, la régulation thyroïdienne et la réponse immunitaire (Genchi et al., 2023). Cependant, sa distribution à la surface du globe est extrêmement hétérogène. Des sols naturellement pauvres en sélénium, courants en Europe et dans certaines régions de Chine, contrastent avec des zones sélénifères où les concentrations peuvent atteindre des seuils toxiques (Kieliszek et al., 2021). Cette variabilité géographique définit une fenêtre thérapeutiqueIntervalle de dose ou de concentration d'une substance compris entre la dose minimale efficace (produisant l'effet attendu) et la dose toxique (déclenchant des effets indésirables) (Sarzacq, 2016). En nutrition ou en pharmacologie, le maintien de la concentration dans cette zone est crucial pour garantir l'efficacité tout en évitant la toxicité (Tamargo et al., 2015; Velghe, 2013). → Vocabulaire étroite chez l'humain, où la carence et la toxicité sont séparées par une marge particulièrement ténue (Genchi et al., 2023).
Les nouvelles menaces climatiques
Au-delà des facteurs géologiques hérités, le cycle du sélénium est aujourd'hui confronté aux perturbations du changement climatique. Les recherches les plus récentes, s'appuyant sur des modèles d'apprentissage automatique, prédisent une diminution significative des stocks de sélénium dans les sols européens d'ici la fin du XXIe siècle (Jones et al., 2024). L'aridificationTendance climatique de long terme, progressive et souvent irréversible, caractérisée par un déficit hydrique croissant dû à la hausse des températures et à la baisse des précipitations (Blanco & Doyle, 2024; Park et al., 2017). Ce processus se mesure par l'amenuisement du rapport entre pluie et évapotranspiration (indice d'aridité) et entraîne une perte de productivité biologique ainsi qu'une dégradation des écosystèmes (Qasim, 2017; Rochard, 2023) → Vocabulaire croissante et la modification des cycles de la matière organique menacent de réduire la bioaccessibilité de cet élément, faisant peser un risque accru de carence nutritionnelle sur les populations dépendantes de l'agriculture locale (Feinberg et al., 2021).
Vers une gestion intégrée « One Health »
Face à ces défis, il devient impératif de comprendre les mécanismes de transfert du séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire à travers le continuum sol-plante-humain. Ce document se propose d'analyser la dynamique du sélénium sous trois angles complémentaires :
- Sa réactivité biochimique dans le sol, influencée par le potentiel redox et l'activité microbienne (Siegenthaler et al., 2026 ; Jiang et al., 2024) ;
- Les processus moléculaires de son absorption par les végétaux, fondés sur un mimétisme avec le soufre et le phosphore (Wen et al., 2024) ;
- L'efficacité des nouvelles stratégies de biofortification, notamment par l'usage de nanoparticules, pour sécuriser les apports nutritionnels dans une approche de durabilité et de santé globale.
Résumé
Le sélénium est un élément trace dont la dynamique illustre parfaitement le concept de « Une seule santé », liant la qualité minérale des sols à la sécurité nutritionnelle humaine. Ce document démontre que la biodisponibilité du sélénium est dictée par une interaction complexe entre la spéciationProcessus évolutif de divergence par lequel de nouvelles espèces se forment à partir d'une population ancestrale (Ciminera, 2017; Molinier, 2013). Elle implique souvent un isolement reproductif, qu'il soit géographique (spéciation allopatrique) ou génétique, empêchant le croisement des populations différenciées (Anonyme, 1995) → Vocabulaire chimique et l'activité microbiologique (Jiang et al., 2024).
Dans le sol, le sélénium alterne entre des formes hautement mobiles (sélénate) et adsorbées (sélénite), sous l'influence directe du pH et du potentiel redox (Imran et al., 2023). Or, les recherches récentes par machine learning alertent sur une déplétion mondiale des stocks de sélénium, illustrée par une perte similaire dans les sols européens d'ici la fin du siècle, exacerbée par l'aridification et la baisse des dépôts atmosphériques (Jones et al., 2024).
L'entrée du sélénium dans la chaîne trophique repose sur un mimétisme moléculaire : les plantes absorbent le sélénate via les transporteurs de sulfate (famille SULTR) et le sélénite via les transporteurs de phosphate inorganique et les aquaporines (Mejía-Ramírez et al., 2023). Bien que bénéfique pour la plante en stimulant ses défenses antioxydantes (Li et al., 2023), le sélénium est strictement essentiel pour l'être humain, qui l'intègre dans 25 sélénoprotéines vitales (Alexander & Olsen, 2023). La fenêtre thérapeutique est cependant étroite : l'apport optimal doit viser la saturation des sélénoprotéines (environ 110 µg/L de plasma) sans dépasser le seuil de toxicité de 400 µg/jour (Alexander & Olsen, 2023 ; Little et al., 2024). Les données actuelles suggèrent par ailleurs que les taux élevés observés dans le diabète de type 2 pourraient être une conséquence métabolique plutôt qu'une cause directe (Steinbrenner et al., 2022).
Pour pallier l'appauvrissement des sols et les carences alimentaires, la biofortification agronomique émerge comme la stratégie la plus résiliente (Bhardwaj et al., 2022). L'application foliaire de sélénium et, plus particulièrement, l'utilisation de nanoparticules biogéniques, permettent d'augmenter drastiquement la teneur en sélénométhionine des grains (jusqu'à 32 fois pour le blé) tout en minimisant l'impact environnemental (Wang et al., 2025). Cette approche intégrée constitue un levier indispensable pour maintenir la santé humaine face aux défis climatiques et agronomiques du XXIe siècle (Bhardwaj et al., 2022).
Le sélénium dans le sol : formes, redox et disponibilité
La dynamique du sélénium dans l'environnement édaphique est régie par des facteurs physico-chimiques et biologiques qui déterminent sa fraction transférable à la chaîne trophique. Au-delà de la concentration totale, les recherches récentes soulignent l'importance de la spéciationProcessus évolutif de divergence par lequel de nouvelles espèces se forment à partir d'une population ancestrale (Ciminera, 2017; Molinier, 2013). Elle implique souvent un isolement reproductif, qu'il soit géographique (spéciation allopatrique) ou génétique, empêchant le croisement des populations différenciées (Anonyme, 1995) → Vocabulaire et de l'interaction avec la matière organique pour définir la bioaccessibilité réelle (Siegenthaler et al., 2026).
Spéciation chimique et contrôle redox
La spéciationProcessus évolutif de divergence par lequel de nouvelles espèces se forment à partir d'une population ancestrale (Ciminera, 2017; Molinier, 2013). Elle implique souvent un isolement reproductif, qu'il soit géographique (spéciation allopatrique) ou génétique, empêchant le croisement des populations différenciées (Anonyme, 1995) → Vocabulaire du sélénium est strictement contrôlée par le potentiel d'oxydoréduction (Eh), le pH et, de manière cruciale, l'activité microbienne et l'usage des sols (Jiang et al., 2024 ; Siegenthaler et al., 2026).
- Contrôle par le pH et le Redox : Le sélénate (SeO₄²−, +VI) prédomine en conditions oxiques et alcalines (Gebreeyessus & Zewge, 2018). Dans la rhizosphère, le Se a tendance à s'oxyder en sélénate, ce qui augmente sa mobilité dans le sol (Linam et al., 2024). À l'inverse, le sélénite (SeO₃²−, +IV) s'adsorbe fortement sur les oxydes de fer, limitant sa disponibilité (Fordyce, 2007).
- Influence de la Matière Organique et de l'Usage des Sols : Des études récentes sur les sols européens montrent que la spéciation du Se varie selon l'occupation des sols : les terres agricoles présentent des proportions plus élevées d'oxyanions (sélénate/sélénite), tandis que les sols forestiers et de prairies contiennent davantage de formes organiques aromatiques liées à une MO peu décomposée (Siegenthaler et al., 2026). L'extractibilité du Se par NaOH diminue avec l'augmentation du pH du sol, ce qui pourrait être dû à une stabilisation plus forte de la MO (Siegenthaler et al., 2026).
- Rôle des Micro-organismes : Les micro-organismes du sol (par exemple : Pseudomonas, Bacillus) sont des acteurs majeurs du cycle du Se, facilitant sa réduction en nanoparticules de sélénium élémentaire ou sa méthylation (Jiang et al., 2024). Ces processus biogéniques influencent directement la persistance du sélénium et sa stabilité à long terme dans l'écosystème (Jiang et al., 2024).
Impact du changement climatique sur la déplétion du sélénium
L'évolution des stocks de séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire est désormais modélisée avec précision, révélant une menace significative de déplétion induite par le climat (Jones et al., 2017 ; Jones et al., 2024).
- Prédictions de Pertes Mondiales et Européennes : Les modèles d'apprentissage automatique prédisent une perte médiane de sélénium dans les sols européens de l'ordre de 4 % d'ici la fin du XXIe siècle sous un scénario climatique extrême (Jones et al., 2024). Ces pertes résultent principalement de la réduction du carbone organique du sol et de l'augmentation de l'aridité (Jones et al., 2024).
- Mécanisme de Lessivage et Aridification : L'aridification croissante déplace la spéciation du Se vers des formes plus oxydées qui sont plus faiblement liées au sol et donc plus facilement lessivables lors d'épisodes de précipitations intenses (Feinberg et al., 2021). De plus, les modifications de la température et du régime des pluies accélèrent le renouvellement de la matière organique, ce qui mobilise davantage le Se et favorise sa perte par lessivage dans les zones humides (Gil-Díaz et al., 2021).
- Réduction des Apports Atmosphériques : La baisse des dépôts atmosphériques de soufre et de sélénium, modélisée par des systèmes comme SOCOL-AER, aggrave le risque de carence des sols agricoles (Feinberg et al., 2021). En France, la teneur en Se des sols forestiers est particulièrement influencée par le type d'essence forestière et le climat (montagnard et continental) (Pisarek et al., 2021), soulignant la vulnérabilité différentielle des écosystèmes face au changement global.
Ces données confirment que la biofortification et la gestion microbiologique des sols (par exemple via des bactéries sélénoréductrices ou des champignons mycorhiziens) deviennent des stratégies de résilience indispensables pour maintenir la sécurité nutritionnelle humaine dans les zones à risque (Naz et al., 2022 ; Jiang et al., 2024).
Une absorption calquée sur celle du soufre et du phosphore
L'absorption du sélénium par les racines n'emprunte pas de voies dédiées, mais repose sur un détournement de transporteursProtéines intégrales de membrane facilitant le mouvement sélectif de molécules spécifiques (ions, métabolites, sucres) à travers les bicouches lipidiques (Ludewig & Frommer, 2002). La diversité et l'activité de ces protéines sont régulées en fonction des besoins physiologiques de la cellule et des variations de l'environnement externe (Ludewig & Frommer, 2002; Upadhyay et al., 2022) → Vocabulaire essentiels pour d'autres nutriments. Ce mimétisme moléculaire est dicté par l'analogie chimique entre les oxyanions du sélénium, du soufre (S), du phosphore (P) et du silicium (Mushtaq et al., 2022 ; Zheng et al., 2023).
Le sélénate : mimétisme du sulfate et rôle de la famille SULTR
Le sélénate (SeO₄²−) est la forme la plus biodisponible dans les sols oxiques en raison de sa grande solubilité dans l'eau (Huang et al., 2025). Son absorption est un processus actif piloté par les transporteursProtéines intégrales de membrane facilitant le mouvement sélectif de molécules spécifiques (ions, métabolites, sucres) à travers les bicouches lipidiques (Ludewig & Frommer, 2002). La diversité et l'activité de ces protéines sont régulées en fonction des besoins physiologiques de la cellule et des variations de l'environnement externe (Ludewig & Frommer, 2002; Upadhyay et al., 2022) → Vocabulaire de sulfate (Mkumbwa et al., 2025).
- Transporteurs SULTR : Chez le riz (Oryza sativa) et l'arabette (Arabidopsis thaliana), des transporteurs de haute affinité médient l'entrée du sélénate, notamment OsSultr1;1, OsSultr1;2 et OsSultr1;3 (Zhang & Chu, 2022 ; Zheng et al., 2023). Ces protéines assurent un co-transport avec des protons (H⁺) pour franchir la membrane des cellules racinaires (symport H⁺/SULTR).
- Intégration métabolique : Une fois absorbé, le sélénate suit la voie d'assimilation du soufre, où il entre en compétition directe avec le sulfate, ce qui explique qu'un excès de soufre peut inhiber l'accumulation de Se dans les tissus végétaux (Khan et al., 2022).
Le sélénite : des voies actives impliquant le phosphate et le silicium
Contrairement au sélénateForme minérale oxygénée du sélénium (SeO₄²−) présente dans les extraits de sol et chimiquement analogue au sulfate (Tolu et al., 2022). Son accumulation et sa biodisponibilité dans la rhizosphère sont souvent étudiées parallèlement à celles du soufre et de l'arsenic, car ces éléments partagent des comportements biogéochimiques et des voies de transport similaires chez les végétaux (Gigolashvili & Kopřiva, 2014; Tolu et al., 2022) → Vocabulaire, le sélénite (SeO₃²−) pénètre dans la plante par des systèmes de transport dédiés au phosphate et au silicium, et les recherches actuelles confirment la prédominance de mécanismes actifs (Zheng et al., 2023).
- Voie du Phosphate : L'absorption du sélénite est partiellement médiée par des transporteurs de phosphate, tels que OsPHT1;2 et OsPHT1;8 identifiés chez le riz. Cette voie est sensible à la concentration de phosphore dans le milieu, une forte disponibilité en P pouvant réduire l'entrée du sélénite (Zhang & Chu, 2022).
- Voie du Silicium : Un canal d'entrée majeur pour le sélénite est le transporteur de silicium OsNIP2;1 (ou OsLSi1) (Pavlović et al., 2021). Des études sur des mutants ont montré que l'absence de ce transporteur réduit drastiquement la concentration de Se dans le xylème et les pousses (Pavlović et al., 2021).
- Rôle de la plaque ferrique : Dans les sols de rizières, la "plaque ferrique" (dépôt d'oxydes de fer sur les racines) joue un rôle complexe. Le sélénium n'est pas significativement enrichi dans la plaque ferrique, contrairement à l'arsenic (Linam et al., 2024).
Dynamique et validation par traceurs isotopiques
L'utilisation d'isotopes stables du séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire (par exemple : ⁷⁷Se, ⁸²Se) permet aujourd'hui de modéliser le devenir du sélénium de la solution du sol jusqu'au grain (Ahmad et al., 2021 ; Gil-Díaz et al., 2021).
- Distinction Sol et Fertilisant : Les traceurs comme le ⁷⁷Se permettent de différencier la fraction de sélénium natif du sol de celle apportée par la biofortification, validant ainsi l'efficacité des apports exogènes même dans des sols calcaires complexes (Ahmad et al., 2021).
- Fractionnement Isotopique : Les plantes opèrent une sélection isotopique naturelle lors de l'absorption. On observe un enrichissement en isotopes lourds (fractionnement de +1,2 à +3,5 ‰ pour le ⁸²Se/⁷⁶Se), un phénomène qui sert de signature pour comprendre les processus de translocation interne (Bacon et al., 2022).
- Suivi Métabolique : Les nouvelles techniques de couplage HPLC-ICP-MS permettent de suivre en temps réel la transformation métabolique des espèces de sélénium marquées, offrant une vue exhaustive de la synthèse des sélénoprotéines végétales (Moreno-Martín et al., 2025).
Cette compréhension approfondie des voies d'entrée souligne l'importance de l'équilibre minéral du sol (S, P, Si) pour optimiser la teneur en sélénium des cultures destinées à la consommation humaine.
Un statut contrasté : de la plante à l'humain
Le passage du séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire de la matrice minérale à la sphère biologique repose sur une transformation chimique complexe au sein des tissus végétaux, laquelle conditionne son efficacité nutritionnelle ultérieure.
Métabolisme végétal : de l'inorganique à l'organique
Une fois absorbé sous forme de sélénateForme minérale oxygénée du sélénium (SeO₄²−) présente dans les extraits de sol et chimiquement analogue au sulfate (Tolu et al., 2022). Son accumulation et sa biodisponibilité dans la rhizosphère sont souvent étudiées parallèlement à celles du soufre et de l'arsenic, car ces éléments partagent des comportements biogéochimiques et des voies de transport similaires chez les végétaux (Gigolashvili & Kopřiva, 2014; Tolu et al., 2022) → Vocabulaire, cet élément est rapidement métabolisé par la plante en suivant la voie de l'assimilation du soufre (S) (Wen et al., 2024).
- Voie métabolique et réduction : Le sélénate est réduit en sélénite par l'ATP sulfurylase et l'APS réductase, puis en séléniure par la sulfite réductase (Wang et al., 2024). Ce séléniure est ensuite couplé à l'O-acétylsérine pour former la sélénocystéine, qui peut être convertie en sélénométhionine.
- Incorporation protéique : Chez les espèces non-accumulatrices (céréales, légumes), la SeMet remplace aléatoirement la méthionine dans les protéines végétales, ce qui constitue le principal vecteur de sélénium organique pour l'être humain (Tangjaidee et al., 2023 ; Alexander & Olsen, 2023).
- Détoxification par méthylation : Pour éviter la toxicité liée à l'incorporation de Se dans les protéines (qui peut altérer leur structure), certaines plantes activent des mécanismes de méthylation, produisant du diméthylséléniure volatil ou de la Se-méthylsélénocystéine, qui sont des formes souvent plus sûres et hautement biodisponibles (Irish et al., 2022 ; Jagot et al., 2025).
Non-essentialité pour la plante versus essentialité humaine
Une disparité biologique majeure existe entre les deux règnes, créant un risque de « carence invisible ».
- Le séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire pour la plante : Bien que son essentialité pour les plantes supérieures ne soit pas encore formellement démontrée, le Se est reconnu comme un élément bénéfique (Li et al., 2023). À faibles doses, il stimule les systèmes antioxydants, améliorant la tolérance aux stress abiotiques (sécheresse, froid, métaux lourds) (Liu et al., 2022).
- L'indispensable humain : Chez l'humain, le Se est strictement essentiel à la synthèse d'une trentaine de sélénoprotéines (par exemple : glutathion peroxydase, iodothyronine déiodinases) impliquées dans l'immunité, la fonction thyroïdienne et la protection contre les dommages oxydatifs (Bai et al., 2024).
- Le paradoxe de la carence : Cette différence de statut signifie que des cultures peuvent présenter une croissance vigoureuse et un aspect sain tout en possédant des teneurs en Se insuffisantes pour couvrir les besoins nutritionnels humains (environ 55 µg/jour), nécessitant une surveillance analytique spécifique (Daud et al., 2023 ; Li et al., 2023).
Bioaccessibilité et transfert vers l'humain
L'efficacité d'un aliment enrichi ne dépend pas de sa teneur totale, mais de la fraction qui atteint réellement la circulation systémique (Rodrigues et al., 2022).
- Bioaccessibilité : Elle correspond à la fraction du séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire libéré de la matrice alimentaire lors de la digestion gastro-intestinale (Renna et al., 2022). Dans le cas du blé, la bioaccessibilité peut être relativement faible (6 à 38 % selon le taux d'extraction de la farine) (Wang et al., 2022), alors qu'elle atteint des niveaux significatifs pour des légumes comme la laitue (Abdalla et al., 2021).
- Biodisponibilité : Elle désigne la fraction bioaccessible qui traverse la barrière intestinale (Bawiec et al., 2023). Les formes organiques présentent une biodisponibilité supérieure car elles utilisent les transporteurs d'acides aminés (Alexander & Olsen, 2023).
- Impact du traitement et de la forme initiale : Le mode de cuisson peut influencer la rétention du Se, certains traitements thermiques réduisant la bioaccessibilité par dénaturation des protéines porteuses (Rashid et al., 2025). Il convient de noter que les plantes enrichies en sélénite peuvent parfois offrir une bonne biodisponibilité cellulaire, car le sélénite est biotransformé en formes organiques assimilables au sein de la plante (Ren et al., 2023).
L'utilisation de traceurs isotopiques (⁷⁷Se) reste la norme pour valider ces taux de transfert, permettant de confirmer que la biofortification atteint les cibles métaboliques humaines sans les dépasser (Mathers et al., 2017).
Sélénium et santé : sélénoprotéines et marge étroite
Le sélénium exerce ses fonctions biologiques principalement par son intégration dans les sélénoprotéines, un groupe de protéines où il est présent sous forme de sélénocystéineAcide aminé contenant du sélénium, considéré comme le 21e acide aminé (Labunskyy et al., 2014). Il est incorporé de manière cotraductionnelle dans les sélénoprotéines au niveau d'un codon UGA spécifique, grâce à une machinerie de décodage incluant la séquence SECIS (Hatfield et al., 2014; Labunskyy et al., 2014). Présente au site actif des enzymes, elle leur confère des propriétés d'oxydoréductase essentielles à la santé cellulaire (Gladyshev & Hatfield, 1999; Schoenmakers et al., 2010). → Vocabulaire (Shahidin et al., 2025). Son impact sur la santé humaine est caractérisé par l'une des marges thérapeutiques les plus étroites parmi les oligo-éléments essentiels (Sun et al., 2023).
Le rôle central des sélénoprotéines et seuils de saturation
L'organisme humain compte environ 25 sélénoprotéines identifiées, essentielles à la défense antioxydante, à la régulation thyroïdienne et à l'immunité (Genchi et al., 2023 ; Shahidin et al., 2025).
- Acteurs clés : Les glutathion peroxydases constituent la première ligne de défense contre le stress oxydatif (Jomová et al., 2024), tandis que les iodothyronine désiodases régulent l'activation des hormones thyroïdiennes (Milanović et al., 2024).
- La Sélénoprotéine P comme biomarqueur : Produite par le foie, la SELENOP est le principal transporteur de séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire dans le plasma (Schwarz et al., 2023). Elle est aujourd'hui considérée comme le biomarqueur le plus informatif pour évaluer le statut nutritionnel (Alexander & Olsen, 2023).
- Seuils de saturation : L'expression des sélénoprotéines n'est pas linéaire par rapport à l'apport. La concentration plasmatique de SELENOP atteint un plateau de saturation lorsque la concentration plasmatique totale de sélénium se situe entre 90 et 130 µg/L (moyenne de 110 µg/L) (Alexander & Olsen, 2023). Une fois ce plateau atteint, un apport supplémentaire n'augmente plus l'activité enzymatique des sélénoprotéines fonctionnelles, mais accroît le risque de toxicité (Genchi et al., 2023).
Une fenêtre thérapeutique critique
La distinction entre dose nutritionnelle et dose toxique est ténue, exigeant une gestion rigoureuse des apports.
- Carence (< 40-55 µg/jour) : Un statut faible est associé à une baisse de l'immunité, au déclin cognitif et à des pathologies spécifiques comme la maladie de Keshan (cardiomyopathie juvénile) (Gelen et al., 2023).
- Apport optimal (55 - 200 µg/jour) : La recommandation standard de 55 µg/jour est calculée pour maximiser l'activité de la GPX plasmatique (Pyrzyńska & Sentkowska, 2023).
- ToxicitéCapacité d'une substance (xénobiotique, métal lourd, pesticide) à provoquer des effets néfastes sur un organisme vivant (Gervillier, 2008; Temgoua, 2020). Elle est évaluée par des paramètres comme la dose journalière admissible ou la concentration sans effet prévisible et peut être qualifiée d'aiguë, subchronique ou chronique selon la durée d'exposition (Mamy et al., 2008; Temgoua, 2020) → Vocabulaire / Sélénose (> 400 µg/jour) : Dépasser la limite supérieure de sécurité de 400 µg/jour peut entraîner des dommages cutanés, la chute des cheveux et des ongles, ainsi que des troubles neurologiques graves (Little et al., 2024). La toxicité dépend également de la forme chimique : les formes inorganiques ont une marge de sécurité plus faible que les formes organiques (Sun et al., 2023).
Diabète de type 2 : une relation complexe et nuancée
L'un des débats les plus actifs en santé publique concerne le lien entre le séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire et le diabète de type 2.
- L'observation paradoxale : De nombreuses études transversales montrent une corrélation positive entre des taux élevés de sélénium sérique et une prévalence accrue de DT2 (Alharithy & Alafif, 2023). Ce lien semble souvent suivre une courbe non linéaire ou en forme de U (Zhang et al., 2023).
- Conséquence plutôt que cause : Les recherches récentes suggèrent que cette corrélation pourrait être trompeuse. L'hyperglycémie et l'insulinorésistance semblent provoquer une surrégulation hépatique de la synthèse de SELENOP (Steinbrenner et al., 2022). Ainsi, un taux élevé de sélénium chez les patients diabétiques serait une conséquence de la maladie plutôt qu'un facteur causal.
- Absence de causalité par supplémentation : Les essais cliniques randomisés à grande échelle n'ont pas confirmé d'augmentation significative du risque de diabète suite à une supplémentation modérée en sélénium par rapport à un placebo (Steinbrenner et al., 2022). Il convient toutefois de rester prudent quant aux apports supranutritionnels (dépassant largement les besoins de saturation).
En résumé, l'optimisation du statut en sélénium doit viser le seuil de saturation des sélénoprotéines (environ 110 µg/L plasmatique) sans chercher à le dépasser, afin de profiter de leurs effets protecteurs tout en évitant les risques métaboliques potentiels.
Gérer un élément à marge étroite : biofortification et géographie
Face à la variabilité naturelle et à la déplétion induite des sols, la biofortificationProcessus visant à accroître la densité en vitamines et minéraux essentiels (fer, zinc, vitamine A) des parties comestibles des cultures de base via la sélection végétale conventionnelle, les méthodes agronomiques (fertilisants spécifiques) ou la modification génétique (Khoshgoftarmanesh et al., 2009; Virk et al., 2021). Contrairement à la fortification industrielle, elle améliore la qualité nutritionnelle de la plante elle-même durant sa croissance, offrant une solution durable pour lutter contre la "faim cachée" (Avnee et al., 2023; Rampilla, 2026) → Vocabulaire s'impose comme une solution de santé publique (Bhardwaj et al., 2022). Les recherches récentes privilégient désormais les approches foliaires et nanotechnologiques pour leur efficacité (Wang et al., 2025).
Efficacité et rigueur quantitative de la biofortification foliaire
L'application foliaire est aujourd'hui reconnue comme étant plus efficace que l'application au sol, car elle contourne les processus d'immobilisation et d'adsorption par la matrice minérale (Wang et al., 2022).
- Rendement et concentration : L'utilisation de nanofertilisants à base de séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire en pulvérisation foliaire sur le blé peut augmenter le rendement de 27,13% et multiplier par 32 la concentration en sélénium des grains (Wang et al., 2025). Chez le riz, l'application de nanofertilisants à base de sélénium peut couvrir jusqu'à 100 % des apports journaliers recommandés sans atteindre des seuils toxiques (Freire et al., 2024).
- Efficience d'utilisation : Les sélénonanoparticules de grande taille (d'environ 210 nm) affichent une efficience d'utilisation du fertilisant de 59%, surpassant les formes ioniques traditionnelles grâce à une libération contrôlée des ions Se (Wang et al., 2025).
- Qualité organique : Le sélénium accumulé dans les grains après traitement foliaire est majoritairement présent sous forme de sélénométhionine, garantissant une haute valeur nutritionnelle pour le consommateur final (Pei et al., 2025).
Nanoparticules de sélénium biogéniques : une alternative sécurisée
La synthèse biologique (ou « verte ») de nanoparticules de séléniumOligo-élément essentiel pour les animaux et les humains, jouant un rôle clé dans les systèmes antioxydants, mais dont la fenêtre entre carence et toxicité est étroite (Kushwaha et al., 2021; Winkel et al., 2015). Dans le sol, sa biodisponibilité est régie par son état d'oxydation (sélénate, sélénite, sélénium élémentaire, séléniure), influencé par le pH et le potentiel redox (Wadgaonkar et al., 2018). Les micro-organismes du sol pilotent son cycle par des processus de réduction (formant des nanoparticules de SeNPs), d'oxydation et de méthylation, ce qui affecte son absorption par les plantes (Jiang et al., 2024; Winkel et al., 2011) → Vocabulaire par des micro-organismes (bactéries, champignons) apparaît comme une alternative durable et moins toxique que la synthèse chimique (Mahakalkar et al., 2026).
- Réduction de la toxicité : Les SeNPs biogéniques présentent une biocompatibilité supérieure et une toxicité environnementale réduite par rapport au sélénite ou au sélénate (Nie et al., 2023 ; Puri et al., 2024). De plus, les études par SP-ICP-MS confirment que le Se s'accumule sous forme ionique ou organique dans le grain et non directement sous forme de nanoparticules, éliminant le risque d'ingestion directe de nanomatériaux chez l'humain (Wang et al., 2025).
- Résilience aux stress : Ces nanoparticules activent les systèmes de défense antioxydante des plantes, augmentant leur tolérance à la sécheresse, à la salinité et aux températures extrêmes (Arivalagan & Das, 2026 ; Omar et al., 2023).
- Stabilité colloïdale : Les protéines membranaires microbiennes servent d'agents de coiffage (capping), assurant la stabilité et l'uniformité structurelle des SeNPs, ce qui facilite leur application à grande échelle (Medina-Cruz et al., 2023 ; Mohamed & El-Zahed, 2024).
Justification face à la déplétion des sols induite par le climat
La biofortificationProcessus visant à accroître la densité en vitamines et minéraux essentiels (fer, zinc, vitamine A) des parties comestibles des cultures de base via la sélection végétale conventionnelle, les méthodes agronomiques (fertilisants spécifiques) ou la modification génétique (Khoshgoftarmanesh et al., 2009; Virk et al., 2021). Contrairement à la fortification industrielle, elle améliore la qualité nutritionnelle de la plante elle-même durant sa croissance, offrant une solution durable pour lutter contre la "faim cachée" (Avnee et al., 2023; Rampilla, 2026) → Vocabulaire n'est plus seulement une option nutritionnelle, mais une stratégie de résilience nécessaire face à l'érosion des stocks naturels de sélénium (Estarriaga-Navarro et al., 2025).
- Urgence climatique : Les modèles de machine learning (apprentissage automatique) prévoient une perte médiane de 4 % du sélénium dans les sols européens d'ici la fin du siècle, principalement en raison de l'aridification et de la perte de carbone organique (Jones et al., 2024). Dans ce contexte, la biofortification permet d'améliorer la densité nutritionnelle des cultures et de renforcer leur résilience face aux contraintes environnementales (Mandal et al., 2024).
- Approche « One Health » : Intégrer la biofortification dans les pratiques agricoles soutient un cycle vertueux, améliorant la santé des sols, la vigueur des plantes et la protection des populations humaines contre les carences en sélénium (Estarriaga-Navarro et al., 2025).
- Durabilité économique : Comparativement à la supplémentation médicamenteuse ou à l'enrichissement industriel des aliments, la biofortification agronomique constitue une stratégie rentable pour lutter contre la « faim cachée » à l'échelle mondiale (Estarriaga-Navarro et al., 2025).