Prévention et maîtrise de la contamination de pommes par Penicillium expansum et sa toxine la patuline : de la connaissance des écosystèmes microbiens à la mise en place de bonnes pratiques saines et durables en production

Prevention and control of apple contamination by Penicillium expansum and its patulin toxin : from the knowledge of microbial ecosystems to the implementation of good practices in production that are healthy and sustainable

• Auteur / Autrice : Reem Alriachy
• Direction : Sabine Galindo, Félicie Lauri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie et microbiologie
• Date : Soutenance le 11/07/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Qualisud (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Mounier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Puel, Angélique Fontana Tachon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Mounier, Florence Mathieu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microflore

Lutte biologique contre

Penicillium

Pommes

Patuline

Mots clés libres

Patuline

Pommes

Penicillium expansum

Microbiome épiphytique

Biocontrôle

Metschnikowia

Patulin

Apples

Penicillium expansum

Epiphytic microbiom

Biocontrol

Metschnikowia

Résumé

Les pommes sont sensibles aux infections causées par des agents pathogènes dans les étapes post-récolte surtout pendant les longues périodes de stockage. Penicillium expansum fait partie des principaux agents pathogènes qui attaque les pommes à travers des blessures et produit la patuline. Les conditions au verger et pendant le stockage ainsi que les méthodes de transformation dans les industries, jouent un rôle très important sur la production/inhibition et/ou la réduction de la quantité de patuline dans les produits finis. Dans ce contexte, le premier objectif de cette étude a été d’identifier les points critiques lors des étapes post-récolte précédant les productions de cidre et de compote. Les écosystèmes microbiens épiphytiques des pommes ont été étudiés tout au long de la chaine de production. Des échantillonnages de pommes ont été effectués sur trois années entre 2018 et 2020. Pour la filière de compote, deux point critiques en post-récolte ont été identifiés : le stockage de longue durée et le passage des pommes à température ambiante après un stockage au froid. De multiples couples de relations compétitives fongiques et bactériennes ont été observées. Des interactions positives ont également été observées entre P. expansum et plusieurs espèces microbiennes. Pour la filière du cidre, P. expansum était présente tout au long du process à la surface des pommes. Les analyses de la diversité microbienne épiphytique ont montré un « shift microbien » après le transport des pommes qui serait favorable à la toxinogenèse. Le deuxième objectif de ce travail était le développement d’une méthode de biocontrôle contre la croissance de P. expansum sur des pommes stockées pendant de longues périodes. Des souches du genre Metschnikowia ont fortement inhibé le développement du pathogène in vitro. M. pulcherrima a entraîné une diminution de la taille des lésions sur les pommes en réduisant aussi la concentration en mycotoxines de 41 % dans les pommes. Notre étude fournit également de nouvelles informations concernant les aspects de transfert du pathogène entre les pommes stockées dans des caisses de stockage.

Apples are susceptible to infection by pathogens in the post-harvest stages, especially during long storage periods. Penicillium expansum is one of the main pathogens that attacks apples through wounds and produces patulin. The conditions in the orchard and during storage, as well as the processing methods in the industries, play a very important role on the production/inhibition and/or reduction of the amount of patulin in the final products. In this context, the first objective of this study is to identify the critical post-harvest steps in two apple processing industries: cider and compote. The epiphytic microbial ecosystems of apples are identified along the production chain as well as their interactions with P. expansum. Apples were sampled between the years 2018 and 2020. For the compote industry, two critical post-harvest points were identified: long-term storage and “deck-storage”, the storage of apples at ambient temperatures. Multiple pairs of competitive fungal and bacterial relationships were observed. Positive interactions were also observed between P. expansum and several microbial species. For the cider industry, the fungus was present throughout the whole process on the surface of the apples. Analyses of the epiphytic microbial diversity show a ''microbial shift'' after the transport of apples that could have created favorable conditions for toxinogenesis. The second objective of this study was the development of a biocontrol method against the growth of P. expansum on apples stored for long periods. Strains of the genus Metschnikowia were studied against P. expansum and strongly inhibited the development of the pathogen in vitro. M. pulcherrima caused a decrease in lesion size on apples and also reduced the mycotoxin concentration in apples by 41%. Our study also provides new information regarding the transfer aspects of the pathogen between apples stored in storage boxes.