Etude de l’activité antifongique et antimycotoxine de co-produits de la filière viticole riches en stilbènes contre Fusarium graminearum par des approches de métabolomique non-ciblée

Study of antifungal and antimycotoxin activities of stilbene-rich grapevine by-products against Fusarium graminearum by untargeted metabolomics approaches

• Auteur / Autrice : Charles Tardif
• Direction : Pierre Waffo Teguo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interface Chimie Biologie
• Date : Soutenance le 14/03/2023
• 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 : Unité de recherche œnologie
• Jury : Président / Présidente : David Touboul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ahmed-Mehdi Beniddir, Olivier Puel, Emilie Destandau, Séverine Derbré
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ahmed-Mehdi Beniddir, Olivier Puel
• DOI : 10.70675/b05bce86ze7f6z4471zaeb2zbd03be58f0fe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mycotoxines

Viticulture

Fusarium

Stilbène

Métabolomique

Mots clés libres

Co-Produits de la vigne

Stilbènes

Fusarium graminearum

Mycotoxines

Métabolomique

Réseau moléculaire

Grapevine by-Products

Stilbenes

Fusarium graminearum

Mycotoxins

Metabolomic

Molecular network

Résumé

Cette thèse vise à valoriser les co-produits de la filière viticole pour leur potentiel inhibiteur de la croissance de Fusarium graminearum et de la production des mycotoxines associées. Entre 60 et 80 % des cultures mondiales destinées à l’alimentation humaine sont contaminées par des mycotoxines. En Europe, les céréales sont fortement impactées par les contaminations aux trichothécènes de type B (TCTB), tels que le déoxynivalénol (DON) et le 15-acétyl déoxynivalénol (15ADON) produits par certaines espèces de Fusarium. Les TCTB présents dans les denrées alimentaires sont à la fois toxiques pour l’homme et les animaux. Divers leviers sont utilisés pour contrôler les contaminations par les mycotoxines, dont l’utilisation de fongicides de synthèse. Cependant, la législation européenne et française tend à diminuer leur utilisation pour s’orienter vers des stratégies durables comme l’utilisation d’extraits végétaux. Dans ce travail de thèse, des éco-extraits de co-produits ligneux de la filière viticole (sarments, ceps, racines) issus de cinq cépages ont été criblés pour leur capacité à inhiber le développement fongique de F. graminearum ainsi que la production de 15ADON en culture in vitro. La mise en évidence des métabolites bioactifs a été réalisée par des approches de métabolomique non-ciblée exploitant les données de UHPLC-HRMSn des extraits hydro-éthanoliques. Ces approches s’appuient sur des analyses multivariées et la génération d’un réseau moléculaire basé sur la bioactivité. Les extraits issus des parties basses de la vigne, riches en stilbènes oligomérisés, se sont avérés être les plus actifs. Un extrait de racine de cépage Tannat aux propriétés antifongique et antimycotoxine intéressantes a été choisi pour être fractionné par chromatographie de partage centrifuge (CPC). Les fractions obtenues ont été testées in vitro et des approches de métabolomique non-ciblée ont été appliquées afin d'annoter de manière plus fine les déterminants moléculaires associés aux activités antifongique et antimycotoxine. Les composés majoritaires des fractions bioactives ont en outre été isolés par HPLC-UV préparative et leur identification confirmée par RMN. Ces travaux ont montré l’intérêt d’exploiter les co-produits de la filière viticole dans la recherche de moyens de lutte contre les champignons toxinogènes. L’utilisation d’outils statistiques divers et de déréplication ont par ailleurs permis de déterminer les composés ou familles chimiques possiblement responsables des activités observées.

This thesis aims at valorizing grapevine by-products for their potential to inhibit both the growth of Fusarium graminearum and the production of its associated mycotoxins. Between 60 and 80% of the world’s food crops are contaminated by mycotoxins. In Europe, cereals are strongly affected by contaminations with type B trichothecenes (TCTB) such as deoxynivalenol (DON) and 15-acetyl deoxynivalenol (15ADON) that are produced by some Fusarium species. TCTBs in foods and feeds are both toxic to humans and animals. Several methods have been applied to control mycotoxin contamination, including the use of synthetic fungicides. However, European and French legislations tend to decrease their use to move towards sustainable alternatives like plant extracts-based solutions. In this thesis, eco-extracts from wood parts of grapevine by-products (canes, trunks, roots) originating from five varieties were screened for their ability to inhibit fungal growth of F. graminearum and 15ADON production in in vitro culture. Identification of bioactive metabolites was performed by untargeted metabolomics approaches using UHPLC-HRMSn data of hydro-ethanolic extracts. These approaches combine multivariate analyses and bioactivity-based molecular networking. Extracts from the lower parts of grapevine, that are rich in oligostilbenes, were found to be the most active. A root extract of Tannat grapevine variety with interesting antifungal and antimycotoxin properties was chosen to be fractionated by centrifugal partition chromatography (CPC). The fractions obtained were tested in vitro and untargeted metabolomics approaches were applied to provide a more detailed description of the molecular determinants associated with antifungal and antimycotoxin activities. The main compounds of the bioactive fractions were isolated by preparative HPLC-UV and their identification was confirmed by NMR. This work showed the interest of exploiting grapevine by-products in order to control infection by toxigenic fungi. The use of various statistical and dereplication tools allowed to determine the compounds or chemical families putatively responsible for the observed activities.