Interaction entre deux mycotoxines préoccupantes, l'aflatoxine B1 et le déoxynivalénol : étude de la génotoxicité, des rôles des cytochromes P450 et du stress ribotoxique

Interaction between two preoccupying mycotoxins, aflatoxin B1 and deoxynivalenol : study of genotoxicity, roles of cytochromes P450 and ribotoxic stress

• Auteur / Autrice : Bernadette Willoquet
• Direction : Isabelle Oswald
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Infectiologie, Physiopathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 11/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : TOXALIM - Laboratoire de Toxicologie Alimentaire - ToxAlim / ToxAlim
• Partenaire(s) de recherche : établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national des sciences appliquées (Toulouse ; 1961-....)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Langouet-Prigent
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ludovic Le Hegarat, Étienne Blanc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Langouet-Prigent, Ludovic Le Hegarat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytochromes

ADN

Foie

Aflatoxines

Mycotoxines

Mots clés libres

Mycotoxines

Aflatoxine B1

Déoxynivalénol

Foie

Dommages à l'ADN

Cytochromes P450

Mycotoxins

Aflatoxin B1

Deoxynivalenol

Liver

DNA damage

Cytochromes P450

Résumé

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires fongiques qui comptent parmi les contaminants alimentaires les plus répandus. L’Homme est exposé à plusieurs d’entre elles de façon concomitante. Dans ce contexte, deux mycotoxines apparaissent particulièrement préoccupantes en raison de leur prévalence et de leur toxicité : l’aflatoxine B1 (AFB1) et le déoxynivalénol (DON). L’AFB1 contamine principalement les céréales (maïs, riz, sorgho …), des légumineuses comme l’arachide et les épices (poivre noir, paprika, coriandre …). Elle est bio-activée dans le foie par les cytochromes P450 (CYP450) 1A2 et 3A4 en un composé génotoxique, l’AFB1-8,9-exo-époxyde (AFBO). En lien avec cette génotoxicité, l’AFB1 est associée à l’étiologie du carcinome hépatocellulaire. Le DON contamine principalement les céréales (blé, maïs, orge, avoine, seigle, sorgho …) et est responsable d’altérations des fonctions intestinales, immunitaires et hépatiques. Il est également connu pour exacerber la génotoxicité de composés induisant des dommages à l’ADN comme une toxine bactérienne (la colibactine), des agents utilisés en chimiothérapie (étoposide, cisplatine) et un pesticide (le captane). L’AFB1 étant un génotoxique alimentaire avéré, cette étude s’est intéressée dans la même optique à son interaction avec le DON. Puisque le foie est la cible principale de l’AFB1 et une cible du DON, cette étude a été menée sur modèles cellulaires hépatiques. En utilisant deux marqueurs de la réponse aux dommages à l’ADN, γ-H2AX et 53BP1, nous avons montré que le DON inhibe la génotoxicité induite par l’AFB1. L’implication des enzymes responsables de la bio-activation de l’AFB1 a été investiguée. Il en résulte que le DON inhibe l’expression protéique et l’activité enzymatique du CYP1A2 et du CYP3A4, suggérant que l’inhibition de la génotoxicité de l’AFB1 est due à une inhibition de sa bio-activation en AFBO. L’utilisation de cycloheximide, une autre ribotoxine, et de de-epoxy-deoxynivalenol, un dérivé non ribotoxique du DON, a permis de montrer que le stress ribotoxique induit par le DON a un rôle dans le phénotype observé. En définitive, cette étude indique que le DON interagit avec la génotoxicité de l’AFB1, soulignant l’importance d’étudier les contaminants alimentaires en mélange. Elle suggère aussi une étude des possibles modifications du métabolisme cellulaire induites en présence de DON, en lien avec l’inhibition du CYP1A2 et du CYP3A4.

Mycotoxins are fungal secondary metabolites that account among the most common food contaminants. Humans are exposed to several mycotoxins concomitantly. In that context, two mycotoxins appear particularly preoccupying because of their prevalence and toxicity: aflatoxin B1 (AFB1) and deoxynivalenol (DON). AFB1 mainly contaminates cereals (maize, rice, sorghum ...), legumes like peanuts, and spices (black pepper, paprika, cilantro ...). It is bio-activated in the liver by cytochromes P450 (CYP450) 1A2 and 3A4 into a genotoxic compound, AFB1-8,9-exo-epoxyde (AFBO). Relatively to that genotoxicity, AFB1 is associated with the aetiology of hepatocellular carcinoma. DON contaminates cereals (wheat, maize, barley, oat, rye, sorghum ...) and it is responsible for alterations of intestinal, immune and hepatic functions. It is also known to exacerbate the genotoxicity of compounds that induce DNA damage like a bacterial toxin (colibactin), agents used in chemotherapy (etoposide, cisplatin) and a pesticide (captan). AFB1 being a known genotoxic agent, this PhD work took interest in its genotoxicity in mixture with DON. For the liver is the main target of AFB1 and a target of DON, this study was conducted with hepatic in vitro models. Using two markers of DNA damage response, γ-H2AX and 53BP1, we have demonstrated that DON inhibits the genotoxicity induced by AFB1. The role of the enzymes responsible for the bio-activation of AFB1 in that inhibition phenotype was investigated. The result is that DON inhibits the protein expression and the enzymatic activities of CYP1A2 and CYP3A4. It suggests that the inhibition of AFB1 genotoxicity by DON is caused by an inhibition of its bio-activation into AFBO. Using cycloheximide, another ribosome inhibitor, allowed to demonstrate that ribosome inhibition by DON has a role in the observed phenotype. Ultimately, this study indicates that DON interacts with the genotoxicity of AFB1, emphasizing the importance of studying food contaminants in mixture. It also suggests to study the possible modifications of cell metabolism induced in the presence of DON, relatively to its inhibition of CYP1A2 and CYP3A4.