Modulation of fumonisin biosynthesis in maize ears : influence of kernel physiological and biochemical components and multiple contamination events

Modulation de la production des fumonisines sur épis de maïs : influence des composantes physiologiques et biochimiques du grain et des événements de contamination mutiple

• Auteur / Autrice : Adeline Picot
• Direction : Florence Forget, Christian Lannou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fusarium verticillioides

Mycotoxines

Mots clés libres

Fusarium graminearum

Interaction hôte-pathogènes

Résumé

Fusarium verticillioides est un des champignons responsables de la fusariose sur maïs. Sur épi, cette espèce est capable de produire des fumonisines, métabolites secondaires stables, dont la toxicité pour l'homme et les animaux est documentée. Actuellement, aucun procédé ne permet d'éliminer les fumonisines dans les grains après récolte. Limiter leur occurrence implique de limiter leur biosynthèse au champ. Parmi les facteurs modulant la biosynthèse des fumonisines, l'évolution des composantes physiologiques et biochimiques du grain ainsi que les événements de contamination multiple semblent être déterminants. La majorité des études concernant le rôle de ces facteurs sur la biosynthèse des fumonisines a été menée in vitro. Pour clarifier leurs effets potentiels in planta, une approche au champ a été menée. La cinétique d'infection et d'accumulation de fumonisines in planta confirme les études réalisées sur grains et suggère que l'évolution du pH et du contenu du grain en amylopectine pendant le stade denté favoriserait la production des fumonisines. Un effet inhibiteur des tocophérols, composés biochimiques du maïs, sur la production de fumonisines a aussi été démontré in vitro. Cette inhibition demande à être validée in planta. En outre, l'étude d'inoculations mixtes ou en décalage a mis en évidence que des épis colonisés par F. Graminearum favoriseraient l'infection de F. Verticillioides. Des études de compétition réalisées in vitro indiquent que la production de fumonisines peut être augmentée en présence de F. Graminearum sans induire un gain de compétitivité. Nos travaux ouvrent de nouvelles perspectives sur les mécanismes impliqués dans la régulation des fumonisines.

Fusarium verticillioides is a fungus responsible for maize ear rots. During ear colonization, this fungus is able to produce fumonisins, stable secondary metabolites which toxicity on animals and humans is documented. No treatments that eliminate fumonisin content during processing are available. Control strategies mainly consist in managing this disease in fields. Among the factors that modulate fumonisin biosynthesis, the evolution of physiological and biochemical components occurring during ripening seems to be crucial. Additionally, the interactions with F. Graminearum may also modify the colonization dynamic and fumonisin accumulation. Most studies dealing with the impact of these factors on fumonisin biosynthesis have been performed in vitro. To clarify their potential effects in planta, field experiments have been carried out. Our kinetics study on fungal growth and fumonisin accumulation confirm results obtained on maize kernels and suggests that the evolution in kernel pH and amylopectin content may enhance fumonisin biosynthesis. Additionally, an inhibitory effect of tocopherols, maize biochemical compounds, has been shown in vitro towards fumonisin biosynthesis. This effect has yet to be confirmed in planta. Besides, results obtained with mixed and sequential inoculations with F. Graminearum gave evidence that maize ears colonized by F. Graminearum may be an infection pathway for F. Verticillioides. Ln vitro studies also showed that fumonisin production was sometimes enhanced with the presence of F. Graminearum but without inducing an increase in competitiveness. Overall, our results provide new perspectives for the mechanisms involved in fumonisin regulation.