Caractérisation du métabolome de F. graminearum : détection et effets sur la barrière intestinale

Characterization of the metabolome of F. graminearum : detection and effects on the intestinal barrier

• Auteur / Autrice : Patricia Cano
• Direction : Isabelle Oswald, Sylviane Dragacci
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 06/12/2013
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Toxalim (Toulouse ; 2011-....) - ToxAlim / ToxAlim
• Jury : Président / Présidente : Florence Mathieu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Siska Croubels, Yves-François Pouchus, Olivier Puel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Siska Croubels, Yves-François Pouchus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Porc

Immunotoxicologie

Spectrométrie de masse

Mycotoxines

Céréales -- Maladies

Mots clés libres

Fusarium graminearum

Métabolites secondaires

Mycotoxines

Spectrométrie de masse

Isotopes stables

Deoxynivalenol

Immunotoxicologie

Inflammation

Porc

Fusarium graminearum

Secondary metabolites

Mycotoxins

Mass spectrometry

Stable isotopes

Deoxynivalenol

Immunonology

Inflammation

Pig

Résumé

F. graminearum est l’une des espèces prédominantes en tant que pathogène des céréales en Europe et dans les régions tempérées du monde. Cette moisissure appartient au genre Fusarium qui est l’un des genres qui produit le plus de métabolites secondaires, dont de nombreuses mycotoxines. Cependant, les connaissances sur son génome laissent présager que F. graminearum produit une très grande variété de métabolites qui sont encore inconnus. C’est pourquoi l’objectif de cette thèse a été de caractériser le métabolome de cette moisissure en identifiant de nouveaux métabolites ainsi qu’en étudiant leur toxicité. Pour cela, une méthode analytique combinant la spectrométrie de masse de haute résolution et le marquage des métabolites secondaires avec des isotopes stables a été développée. Celle‐ci à tout d’abord était validée avec le métabolome bien connu d’Aspergillus fumigatus avant d’être appliquée au métabolome de F. graminearum. Cette méthode a permis d’identifier 37 nouveaux métabolites, dont les fusaristatines A, C et D qui on été détectées pour la première fois chez F. graminearum. Le deoxynivalenol (DON) est une mycotoxine majeure produite par F. graminearum, c’est pourquoi sa toxicité a été comparée in vivo sur un modèle porcin à celle d’un mélange de fusariotoxines. Les résultats de cette étude ont montré une toxicité bien différente du mélange par rapport au DON seul, que ce soit par rapport à la performance des animaux ou à leur réponse immunitaire. Ceci suggère que certaines des fusariotoxines présentes dans le mélange auraient des répercutions biologiques et donc que leur toxicité reste encore à être élucidée. De plus, l’importance de la caractérisation de la toxicité du métabolome de F. graminearum a été soulignée par les résultats obtenus dans une seconde étude, qui ont révélés une possible implication du DON dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin par l’intermédiaire des lymphocytes Th17.

F. graminearum is one of the most predominant cereal pathogen in Europe and temperate regions of the world. It belongs to the genera Fusarium, which is one of the most important in terms of the production of secondary metabolites, among which stand several mycotoxins. However, recent advances on the study of its genome suggest that only a small fraction of the secondary metabolites produced by F. graminearum have been identified so far. Therefore, the main objective of this thesis was to characterize the metabolome of this fungus by identifying new metabolites and by analyzing their toxicity. First, an analytical method combining high resolution mass spectrometry and isotopically labeled secondary metabolites was developed. The method was validated with the well known metabolome of Aspergillus fumigatus before it was applied to F. graminearum. As a result, 37 new metabolites were identified such as fusaristatin A, C and D, which were detected for the first time in the metabolome of F. graminearum. Deoxynivalenol (DON) is one of the major mycotoxins produced by this fungus. Therefore, its toxicity was compared to that of a blend of fusariotoxins in vivo in a pig model. The results of this study showed different effects of the blend compared to DON alone on animal performances and immune response. This suggests that some of the fusariotoxins present in the blend could be biologically active and their toxicity should be further investigated. Toxicity of the metabolome of F. graminearum has also been highlighted by the results of a second study which showed a possible implication of DON on the appearance of inflammatory bowel diseases by the action of Th17 lymphocytes.