Dégradation de la Fumonisine B1 par la communauté microbienne dans les ensilages de maïs grain humide

Degradation of Fumonisin B1 by microorganisms in high moisture maize grain silages

• Auteur / Autrice : Ccori Silbina Martinez Tuppia
• Direction : Jean-Michel Savoie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 04/12/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mycologie et sécurité des aliments (Villenave d'Ornon)
• Jury : Président / Présidente : Claire Le Marrec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Adeline Picot, Florence Forget
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Diego Pablo Morgavi, Pascal Simonet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biodégradation

Lutte contre

Fumonisine B1

Ensilage

Maïs

Métagénomique

Mots clés libres

Ensilage

Fumonisine B1

Biodégradation

Métagénomique

Silage

Fumonisin B1

Biodegradation

Metagenomics

Résumé

Les mycotoxines telles que la fumonisine B1 (FB1) produites par les champignons du genre Fusarium sont particulièrement préoccupantes pour la filière maïsicole. L’ensilage de maïs est un processus de fermentation naturel susceptible de favoriser l’évolution des teneurs en FB1. La maîtrise du risque de contamination par la FB1 et la recherche de moyens permettant la décontamination des ensilages est donc nécessaire. L’objectif de ce travail est de caractériser le devenir de la FB1 dans les ensilages de maïs grain et de mettre en évidence l’existence d’agents microbiens capables de dégrader cette toxine. Pour cela, des mini-silos contenant du maïs grain naturellement contaminé en FB1 provenant de différents parcelles et issus des deux années de récolte ont été préparés. La stratégie analytique basée sur le dosage de la FB1 libre et la FB1 complexée par HPLC-MS/MS a révélé une diminution significative de la teneur en FB1 totale qui ne peut être attribuée à un mécanisme de complexation et résulte d’un mécanisme de dégradation. La recherche du microbiote associé à la dégradation de la FB1 a été réalisée par deux approches complémentaires : Une analyse métagénomique combinant l’extraction sélective de l’ADN microbien et le séquençage haut débit «shotgun» afin de comparer la diversité taxonomique et fonctionnelle d’un ensilage dégradant la FB1 et d’un ensilage moins dégradant. En parallèle, un criblage de microorganismes cultivables capables de métaboliser la FB1 a été conduit et a permis de confirmer les résultats de l’analyse globale. Ce travail apporte une première image du microbiote potentiellement associé à la dégradation de la FB1, ainsi que des activités microbiennes responsables.

Fungi of the genus Fusarium are one of the major contaminants of maize that can produce mycotoxins, such as the fumonisin B1 (FB1). Maize silage which is based on the fermentation of whole crop plant or grains is considered the main source of monogastrics and cattle feeding in Europe. The ensiling process could favor changes in FB1 content; however this has scarcely been documented. This led to questioning regarding the possibility of managing the microbiota during ensiling in order to reduce the level of mycotoxins exposure and improve feed quality. The aim of this work is to study the fate of FB1 during ensiling process of high moisture maize grain and to identify an endemic microbiota capable of degrading FB1. Laboratory scale silages were prepared with naturally contaminated FB1 grains from two cropping years. An analytical procedure allowed assessing both free and matrix associated FB1 forms and showed a significant decrease in total FB1 content that are not linked to the presence of bound FB1. Additionally, our data showed that the FB1 content decrease was mainly due to a degradation process. Identification of a potential microbiota responsible for FB1 degradation was conducted. A metagenomics approach combining a selective microbial DNA extraction and high-throughput shotgun sequencing showed microbial specific patterns between FB1 degrading and weakly degrading silage. These results were also supported by the isolation of microbial strains able to metabolize FB1. Ultimately, this work evidenced a microbiota associated to FB1 degradation and the functional diversity involved in this activity. Bacteria and yeasts have been obtained for further studies on degradation activities and their usage as silage starter.