Biocontrôle des moisissures du genre Fusarium productrices de fumonisines par sélection de bactéries lactiques autochtones de maïs, .

De
Publié par

Sous la direction de Alain Deschamps, Florence Forget-Richard
Thèse soutenue le 17 décembre 2010: Bordeaux 1
Les Fusarium spp, moisissures généralement mycotoxinogènes, sont responsables d’une pathologie majeure, la fusariose de l’épi chez le maïs. La production de mycotoxines du genre fumonisine dans les grains de maïs par certaines de ces espèces représente un risque potentiel non négligeable pour la santé des consommateurs. En absence des moyens chimiques efficaces de prévention, une des voies les plus prometteuses réside dans l’utilisation de l’antagonisme microbien. Le but de ce travail de thèse a été d’explorer la capacité des bactéries lactiques autochtones du maïs à contrôler la croissance de Fusarium verticillioides et proliferatum, les deux espèces les plus fréquentes parmi les producteurs de fumonisines. Les bactéries lactiques isolées de différents organes du maïs ont été criblées en vu d’évaluer leur activité « anti-Fusarium ». Parmi les 67 souches isolées, une souche L006 identifiée comme Pediococcus pentosaceus par des techniques phénotypiques et moléculaires s’est montrée particulièrement très active. Les métabolites « anti-Fusarium » produits par P. pentosaceus L006 sont des métabolites secondaires qui semblent agir en synergie avec l’acide lactique. La production de ces composés dans le milieu MRS est optimale en condition agitée à 200 rpm, à pH 5,5 et à 30°C pendant 120 h. L’étude de l’influence de ces entités sur la production de fumonisines en milieu liquide a mis en évidence une stimulation dans certaines conditions comme entre autres lorsque la souche fusarienne est co-inoculée simultanément avec la bactérie lactique ou inoculée dans une culture bactérienne de trois jours. Cependant, cette étude a démontré que ces entités sont généralement capables de réduire significativement l’accumulation de ces toxines aussi bien en milieu liquide que sur grains de maïs. L’étude de la réduction de la fumonisine B1 en milieu liquide acidifié a montré que P. pentosaceus L006 est capable d’éliminer par adsorption 75% de cette toxine. Ces résultats ouvrent des perspectives pour l’utilisation de la souche L006 de P. pentosaceus pour le biocontrôle des Fusarium spp en vue de la maîtrise de la contamination en fumonisines du maïs et de ses produits dérivés.
-Mots cles français
Fusarium spp. are generally mycotoxinogenic moulds responsible for a major disease on maize spikes. Production of mycotoxins such as fumonisins by some of these species is a threat for the consumers. As no chemical resources are available for preventing the risk of occurrence, one of the promising ways to limit the toxin accumulation is the use of microbial antagonism. The main goal of this doctoral project was to investigate the ability of maize autochthonous lactic bacteria to control the development of Fusarium verticillioides and proliferatum, the two main species producing fumonisins. Lactic bacteria isolated from different tissues of the plant have been screened in order to evaluate their “anti-Fusarium” activity. Among the 67 isolated strains, the L006 strain characterised as Pediococcus pentosaceus by phenotypic and molecular methods was particularly highly active. Anti-Fusarium metabolites produced by P. pentosaceus (L006) are secondary metabolites which probably act in synergy with lactic acid. The production of these entities in MRS medium is optimal in shaken cultures at 200 rpm, at pH 5.5 with a temperature of 30°C during 120 h. Study of the effects of these metabolites on the fumonisins production in liquid medium showed a stimulation in particular conditions such as co-inoculation of the Fusarium strain together with the lactic bacteria or inoculation in a three days old bacterial culture. However, this study demonstrated that these entities generally significantly inhibited the toxin accumulation when cultivated as well as in liquid medium or on maize grains. Studying the reduction of fumonisin B1 reduction in acidified liquid medium showed that P. pentosaceus (L006) was able to adsorb 75% of this toxin. These results open new perspectives for biocontrol of Fusarium spp. using the P. pentosaceus L006 strain to prevent contamination of maize and derived products by fumonisins.
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13973/document
Publié le : lundi 31 octobre 2011
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THESE

Présentée à

L’UNIVERSITE BORDEAUX I

ECOLE DOCTORALE SCIENCE DE LA VIE ET DE LA SANTE

par

DOGUIET K. DENIS DALIE

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR
DISCIPLINE: BIOLOGIE, spécialité Alimentation et Nutrition


Biocontrôle des moisissures du genre Fusarium productrices
de fumonisines par sélection de bactéries lactiques
autochtones de maïs

Soutenue le 17 décembre
Après avis de :

Mr Didier MONTET Directeur de recherche, Rapporteur
CIRAD, Montpellier
Mr Christophe NGUYEN-THE Directeur de recherche Rapporteur
INRA, Avignon

Devant la commission d’examen formée de :
Mme Maria URDACI Professeur Présidente
Mr Alain DESCHAMPS Professeur Directeur de thèse
Mme Florence FORGET Directrice de recherche Examinateur
Mr BOUDRA Ingénieur de recherche Examinateur






























Remerciements


Je tiens tout d’abord à remercier Monsieur Alain Deschamps, Professeur à l’ISTAB, Directeur
de thèse pour m’avoir confié ce projet de recherche. Je tiens à lui faire part de ma profonde
reconnaissance de m’avoir accueilli dans son laboratoire, au sein duquel j’ai pu disposer de tout
le matériel nécessaire à la réalisation de ces travaux.

Je remercie les membres du Jury d’avoir bien voulu porter intérêt à ce travail, et tout
particulièrement Mme Maria URDACI, Professeur à l’ENITAB Bordeaux, pour m’avoir fait
l’honneur de présider le jury, le Dr. MONTET Didier, Directeur de recherche, CIRAD
Montpellier et le Dr. NGUYEN-THE Christophe, Directeur de recherche INRA Avignon pour
avoir accepté d’être les rapporteurs de cette thèse. Je remercie également les examinateurs de
ce travail : Le Dr. RICHARD-FORGET Florence, Directrice de recherche, INRA Bordeaux, et le
Dr. Hamid Boudra, Ingénieur de Recherche, INRA Clermont-Ferrand-Theix.


Je tiens à exprimer ma plus grande reconnaissance au Dr. RICHARD-FORGET Florence, pour
avoir suivi au quotidien cette thèse. Qu’elle trouve ici, l’expression de ma grande admiration et
mes sincères reconnaissances pour son dynamisme au travail et ainsi que pour sa patience et sa
disponibilité. Ses qualités humaines et scientifiques resteront pour moi un exemple.


Je remercie vivement le Dr. BARREAU Christian, Directeur de recherche INRA Bordeaux pour
les suggestions, les corrections et les conseils apportés pour peaufiner ce travail. Ses
commentaires ont été judicieux et enrichissants pour ma formation.

Mes plus chaleureux remerciements vont également à Mme PINSON-GADAIS Laetitia, Ingénieur
d’études, INRA Bordeaux pour sa grande disponibilité et de m’avoir fait bénéficier de ses
compétences dans le domaine de l’informatique et de la biologie moléculaire.


Je remercie tout le personnel et doctorant(e)s de l’unité de MycSA pour l’aide qu’ils m’ont
apporté. Leur gentillesse, leurs conseils et leur soutien ont permis de faire en sorte que ce
mémoire ait enfin vu le jour. Une mention spéciale, cependant au doctorant PONS Sébastien
pour le caractère amical qu’il a su donner à nos relations.


Je tiens à remercier particulièrement l’Etat de côte d’Ivoire pour l’aide financière qu’il m’a
octroyée pour réaliser ce travail de thèse.

Je ne saurais oublier mes parents qui m’ont accompagné et soutenu tout au long de cette
période. Qu’ils trouvent ici l’expression de ma très grande reconnaissance.
Publications et Communications Scientifiques

Publications


D.K.D. Dalié, A. Deschamps & F. Richard-Forget. Lactic acid bacteria- Potential to control
mycotoxigenic molds : A review. Food Control, Volume 21, Issue 4, April 2010, Pages 370-380

D.K.D. Dalié, A. DeschamPotential of Pediococcus pentosaceus L006
isolated from maize leaf to control fumonisin-producing fungal. Journal of Food Protection
(Accepté pour publication)

D.K.D. Dalié, A. Deschamps & F. Richard-Forget. : Study on the effect of the growth and
fumonisin production by Fusarium verticillioides INRA 62 and Fusarium proliferatum
INRA 58 in the present of Pediococcus pentosaceus L006. Food Control (Article en cours de
redaction)


Communications


D.K.D. Dalié, A. Deschamps & F. Richard-Forget. Poster : Inhibition de Fusarium verticillioides
et Fusarium proliferatum par des bactéries lactiques isolées du maïs : Etude des mécanismes
èmed’action. 8 Journée de l’école doctorale science de la vie et de la santé. 16 avril 2008, Palais
des congrès Archacon (France).

D.K.D. Dalié, A. Deschamps & F. Richard-Forget. Poster : Influence des facteurs physico-
chimiques modulant la production de métabolites « anti-Fusarium » par une bactérie lactique
èmeisolée du maïs. 9 Journée de l’école doctorale science de la vie et de la santé. 16 avril 2009,
palais des congrès, Archacon (France).

D.K.D. Dalié, A. Deschamps & F. Richard-Forget. Communication orale : Biocontrôle de
Fusarium spp producteurs de fumonisines par une bactérie lactique isolée du maïs. Journée
qualité sanitaire des aliments en aquitaine, 17 septembre 2009, INRA Bordeaux. Abréviations


ADN Acide désoxyribonucléique

ADNc ADN complémentaire

ADON Acétyldéoxynivalenol

ACN Acétonitrile

ARN Acide ribonucléique

Aw Activité thermodynamique de l’eau

CG Gaz Chromatography

DON Déoxynivalenol

EC European Commission

FPP Farnésyl pyrophosphate

FX Fusarenone X

GYEAP Glucose Yeast Extract Amylopectin Peptone

HPLC High Performance Liquid Chromatography

MRS De Man Rogosa Sharp

Lb Lactobacillus

Lc Lactococcus

LC Liquid Chromatography

NIV Nivalenol

PCR Polymerase Chain Reaction

PDA Potato Dextrose Agar

rpm Rotation par minute

RT Reverse Transcription

Taq Thermophillus aquaticus

TCT Trichothécène






Table des Matières

INTRODUCTION................................................................................................................................................. 1

CONTEXTE BIBLIOGRAPHIQUE
I. ZEA MAYS : GENERALITE .......................................................................................................................... 4
II. FUSARIUM ET SES MYCOTOXINES......................................................................................................... 5
II. 1. TRICHOTHECENES (TCT)............................................................................................................................ 7
II. 2. ZEARALENONE ET DERIVES......................................................................................................................... 9
II. 3. FUMONISINES............................................................................................................................................ 11
II. 3. 1. Agents producteurs de fumonisines.................................................................................... 11
II. 3. 2. Structure et propriétés physico-chimiques des fumonisines............................................................ 13
II. 3. 3. Toxicité des fumonisines et mécanismes d’action ........................................................................... 14
II. 3. 3. 1. Toxicité des fumonisines 14
II. 3. 3. 2. Toxicocinétique des fumonisines.............................................................................................................. 16
II. 3. 3. 3. Mécanisme d’action des fumonisines....................................................................................................... 17
II. 3. 4. Niveau de contamination des aliments............................................................................................ 18
II. 3. 5. Stabilité et décontamination............................................................................................................ 19
II. 3. 6. Réglementation........................ 21
II. 3. 7. Voie de biosynthèse des fumonisines............................................................................................... 22
II. 3. 8. Les gènes impliqués dans la biosynthèse des fumonisines .............................................................. 22
II. 3. 9. Facteurs influant sur la biosynthèse des fumonisines..................................................................... 24
II. 3. 9. 1. Influence des conditions climatiques........................................................................................................ 25
II. 3. 9. 2. Influence de la composition physico-chimique du substrat...................................................................... 26
II. 3. 9. 3. Influence des défenses naturelles de la plante sur la biosynthèse des fumonisines.................................. 28
II. 3. 9. 4. Influence des facteurs biotiques sur la production des fumonisines......................................................... 30
II. 3.10. Stratégies de prévention de la biosynthèse des fumonisines et place du biocontrole .................... 31
II. 3. 10. 1. Méthodes agronomiques ........................................................................................................................ 31
II. 3. 10. 2. Antagonisme biologique : une alternative pour prévenir la biosynthèse des fumonisines ..................... 33
III. BACTERIES LACTIQUES ........................................................................................................................ 35
III. 1. CARACTERISTIQUES PRINCIPALES............................................................................................................ 35
III. 2. CLASSIFICATION...................................................................................................................................... 36
III. 3. BACTERIES LACTIQUES ET SECURITE DES ALIMENTS................................................................................ 37
III. 4. INTERETS DES BACTERIES LACTIQUES...................................................................................................... 38
III. 5. INNOCUITE DES BACTERIES LACTIQUES ................................................................................................... 39
Article 1 : Dalié D.K.D., Deschamps M., Richard-Forget F. (2010). Lactic acid bacteria – Potential for
control of mould growth and mycotoxins: A review. Food Control 21, 370-380……………………..41

MATERIELS ET METHODES
I. MATERIELS BIOLOGIQUES ET MILIEUX DE CULTURE.................................................................. 57
I. 1. MATERIELS BIOLOGIQUES. ......................................................................................................................... 57
I. 1.1. Echantillons végétaux ....................................................................................................................... 57
I.1. 2. Micro-organismes ............................................................................................................................. 57
I. 2. MILIEUX DE CULTURE ................................................................................................................................ 58
I. 2. 1. MRS Agar (Man, Rogosa et Sharpe) ................................................................................................ 58
I. 2. 2. MRS bouillon.................................................................................................................................... 58
I. 2. 3. PDA (Potato Dextrose Agar) (Difco)............................................................................................... 58
I. 2. 3. GYEAP (Glucose, Extrait de levure, Amylopectine, peptone).......................................................... 58
II. ISOLEMENT DES SOUCHES LACTIQUES ............................................................................................ 59
II.1. TEST DE CATALASE..... 59
II. 2. COLORATION DE GRAM ............................................................................................................................ 59


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