Deciphering the modulation of enniatins biosynthesis by Fusarium avenaceum under the effect of abiotic stress
Décrypter la modulation de la biosynthèse d’enniatines par Fusarium avenaceum sous l’effet de stress abiotiques
Résumé
Fusarium avenaceum is a filamentous fungus infecting many plants and is one of the causal agents of the Fusarium Head Blight disease in wheat and barley. During plant infection, the fungus can produce secondary metabolites that are toxic for human and livestock (mycotoxins), among which the enniatins. Enniatins belong to the group of “emerging mycotoxins”: first identified as early as 1950, the increasing occurrence of enniatins has only been documented over the last twenty years. Currently, enniatins are neither routinely analysed in grain harvests nor legislatively regulated, even though they are widespread and can be encountered in high concentrations. Diversity of enniatin-producing strains as well as the mechanisms by which their biosynthesis can be modulated during plant infection and/or in response to environmental conditions are poorly known. These gaps of knowledge hinder the development of tools for controlling and mitigating their presence in crops. In the present study, a comprehensive characterisation of the phenotypic diversity within the F. avenaceum species has been carried out. One of the studied phenotypic traits was the effect of pH variations on the fungal growth and toxin production, which has led to evidence various response profiles between strains. To go further, the role of FavPac1, the homologue of pacC/RIM101 encoding a transcriptional factor involved in the response to ambient pH in fungi, has been studied. Construction and phenotyping of deleted mutants, Fav∆Pac1, for four different F. avenaceum isolates have allowed suggesting an involvement of FavPac1 in the modulation of enniatin production and of the expression of biosynthetic genes induced by pH variations. Lastly, with the aim to identify alternatives to synthetic fungicides, the capacity of plant phenolic compounds to inhibit the yield of enniatins has been investigated. The antifungal and anti-mycotoxin properties of hydroxycinnamic acids have been shown; ferulic acid has been highlighted as the most potent compound.
Fusarium avenaceum est un champignon filamenteux pathogène de nombreuses plantes et est un des acteurs majeurs de la fusariose de l’épi chez le blé et l’orge. Durant l’infection, des métabolites secondaires toxiques pour l’homme et les animaux (mycotoxines) telles que les enniatines sont produites par ce champignon. Les enniatines appartiennent au groupe de mycotoxines dîtes « émergentes » : même si connues depuis 1950, leur présence en quantités importantes et croissantes dans les aliments n’a été mise en évidence que depuis une vingtaine d’année. Actuellement la présence d’enniatines n’est pas surveillée de manière systématique dans les récoltes céréalières, les enniatines ne sont pas soumises à réglementation alors qu’elles sont omniprésentes dans les récoltes et parfois à des concentrations élevées. La diversité des souches productrices ainsi que les mécanismes par lesquels la biosynthèse d’enniatines peut être modulée au cours de l’infection de la plante et/ou en réponse aux conditions environnementales sont mal connus. Ce manque de connaissances constitue un frein à la mise au point d’outils de contrôle et de gestion de l’état sanitaire des récoltes. C’est pourquoi cette étude s’est attachée à apporter de premiers éléments de réponse sur la diversité phénotypique au sein de l’espèce F. avenaceum. Un des facteurs étudiés a concerné la réponse aux variations de pH en termes de croissance et de toxinogénèse et a mis en évidence des comportements très différents entre les isolats. Pour aller plus loin, le rôle de FavPac1, l’homologue de pacC/RIM101 codant un facteur de régulation de l’homéostasie du pH chez les champignons, a été étudié. Des mutants délétés pour ce gène, mutants Fav∆Pac1, ont été construits pour quatre souches de F. avenaceum et ont permis de suggérer l’implication de ce facteur de transcription non seulement dans la régulation de l’expression des gènes de biosynthèse, mais aussi dans la modulation de la production d’enniatines en réponse au pH. Enfin, dans le cadre de la recherche d’inhibiteurs naturels pouvant se substituer aux fongicides de synthèse, nos travaux ont démontré la capacité de certains composés phénoliques à inhiber la production d’enniatines associée à un contrôle transcriptionnel des gènes de biosynthèse et ont mis en évidence l’efficacité élevée de l’acide férulique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)