Modulation de la biosynthèse de l'aflatoxine B1 chez Aspergillus flavus par des substances et extraits végétaux

Modulation of fungal toxin production by natural extracts

• Auteur / Autrice : Isaura del Carmen Caceres Rueda de Leon
• Direction : Jean-Denis Bailly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 16/12/2016
• 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-....)
• Jury : Président / Présidente : Carlos Vaca-Garcia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Denis Bailly, Sabine Galindo, Jordi Manes, Isabelle Oswald, Nadia Ponts
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sabine Galindo, Jordi Manes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aliments -- Contamination

Aspergillus flavus

Mycotoxines

Mots clés libres

Aspergillus flavus

Antitoxinogenique

Composés naturels

Mécanisme d'action

Expression des gènes

Aspergillus flavus

Anti-toxigenic

Natural compounds

Mechanism of action

Gene expression

Résumé

La contamination des aliments par les mycotoxines est une source très importante de gaspillage de nourriture. Depuis des années, la stratégie classique pour lutter contre ces contaminants est l’utilisation de pesticides. Cependant, il a été montré que ces produits pouvaient avoir des effets nocifs sur la biodiversité et la santé humaine et animale. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles stratégies, plus écologiques, pour lutter contre les mycotoxines. L’utilisation de produits naturels pourrait représenter une alternative intéressante et plus respectueuse de l’environnement. En effet, certains produits naturels sont capables d’inhiber la production de mycotoxines. Cependant, le mécanisme d’action mis en jeu est souvent mal compris. Un des objectifs principaux de ce travail a consisté à identifier des produits naturels capables d’inhiber la production de mycotoxines et d’élucider leur mécanisme d’action moléculaire. Pour ce faire, un outil moléculaire a été conçu pour comprendre les mécanismes permettant à des produits naturels d’inhiber la production d’Aflatoxine B1 (AFB1) chez Aspergillus flavus. L’étude de cette mycotoxine est importante puisque c’est un cancérigène puissant chez l’homme et les animaux. Un outil moléculaire permettant l’analyse simultanée de l’expression de 60 des principaux gènes impliqués dans la synthèse de l’aflatoxine B1 par q-*-PCR a été développé. Il permet d’étudier l’ensemble des gènes du cluster d’AFB1 mais également 33 autres gènes codant pour des facteurs de régulation liés à l’environnement dans lequel se trouve la moisissure. Par cette approche, le mécanisme d'action moléculaire de l’eugénol et la pipérine, ainsi que celui de 3 extraits naturels de plantes a été identifié et l'impact de ces composés sur les gènes impliqués dans la production d'AFB1 a été élucidé. L'un des principaux résultats de cette étude a été de montrer que les différents produits naturels modulent systématiquement plusieurs gènes au cours de l'inhibition de la production d’AFB1. Notre étude montre que les produits naturels représentent une alternative possible pour limiter la contamination des aliments par l’AFB1. L'élucidation du mécanisme d'action des produits naturels ouvre de nouvelles perspectives sur les méthodes à employer pour inhiber la production de la toxine.

Mycotoxin’s contamination represents an important source of food spoilage that has to be taken in consideration. For years pesticides, have been used as a common strategy to combat mycotoxin contamination. However, such products were also demonstrated to be harmful to humans and animals’ health. Therefore, it is necessary to find new strategies in order to avoid mycotoxin contamination and the use of natural products could be a promising alternative. Indeed, these compounds may be eco-friendly and several of them are demonstrated aseffective agents against toxin production. Nevertheless, their precise mechanism of action is poorly documented. One of the principal aim of this work consisted in the identification of natural sources capable to inhibit mycotoxin production and in the elucidation of their molecular mechanism of action. For that, we developed a molecular tool aiming the analysis of the impact of natural extracts on the expression of several genes related to Aflatoxin B1 synthesis in Aspergillus flavus. The study of this mycotoxin is an important issue since it is one of the most dangerous compounds inducing cancer in humans and animals. Taking advantage of the well-studied genome of Aspergillus flavus and considering that AFB1 production involves a great number of genetic elements, a q-PCR approach including 60 of the principal genes involved in toxin biosynthesis was developed. This tool simultaneously studies the entire AFB1 gene cluster but also 33 regulatory factors coding for external stimuli to which fungus is exposed. Using this molecular approach, the study of already known but also, new sources of anti-aflatoxigenic compounds was performed. The molecular mechanism of action of 2 isolated molecules and 3 whole plant extracts were determined and the impact of these compounds on the genes involved in AFB1 production was analysed. One of the innovative findings consisted in the demonstration that natural products systematically modulate several genes within AFB1’s inhibition. Taken together, our approach demonstrated that the use of natural products against mycotoxin production can represent an alternative strategy to inhibit food contamination. The elucidation of the mechanism of action of natural products allowed a better understanding of the fungal machinery through which toxin can be inhibited.