Impact des traitements pré-récolte (chimique et biologiques) sur les écosystèmes fongiques et la contamination par l'ochratoxine A de raisins

Impact of Pre-harvest treatments (Chemical, Biocontrol, Plant Defense Stimulator) on fungal ecosystems and the Ochratoxin A contamination of grapes

• Auteur / Autrice : Hoda Mohamed Hussein Ahmed
• Direction : Sabine Galindo, Caroline Strub
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie, microbiologie
• Date : Soutenance le 20/12/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences des Procédés – Sciences des Aliments (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Qualisud (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Didier Montet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Liboz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Mathieu, Sévastianos Roussos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éliciteurs

Aspergillus niger

Ochratoxines

Raisin

Mots clés libres

Ochratoxine A

Raisin

Aspergillus carbonarius

Traitmement pré-récolt de lutte

Antagonisme

Évaluation microbiologique et moléculaire

Ochratoxin A

Grapevine

Aspergillus carbonarius

Pre harvest alternative controltreatments

Antagonism

Microbiological & molecular evaluation

Résumé

L'industrie viti-vinicole est affectée par la présence d’Ochratoxine A (OTA) dans ses produits en raison de la contamination des raisins par des souches fongiques d'Aspergillus section Nigri, notamment A. carbonarius. Le vin et le jus de raisin sont considérés comme les deuxièmes contributeurs en Europe à l'ingestion par les consommateurs de cette mycotoxine ayant des effets néphrotoxiques, neurotoxiques et tératogènes. L'objectif principal de ce travail est de proposer des méthodes alternatives aux traitements phytosanitaires chimiques pour prévenir la contamination en OTA dans les raisins et le vin, dans le respect de l'environnement et de la santé des producteurs et consommateurs. Différents traitements ont été comparés en station expérimentale après contamination artificielle du cépage Mourvèdre par une souche d’A. carbonarius fortement productrice d’OTA (CP-OTA) isolée de raisin : un fongicide chimique (Scala®) servant de témoin conventionnel et 3 traitements alternatifs, un extrait de plante agissant comme éliciteur (Stifénia®), et Saccharomyces cerevisiae et Trichoderma atroviride utilisés comme agents biologiques antagonistes. Deux parcelles non traitées ont servi de témoins non traités, l'une a été artificiellement contaminée. Une réduction significative de la teneur en OTA dans les jus (de 38 à 42 %) a été observée pour les traitements avec le fongicide chimique, la levure en tant qu’agent biologique et l’éliciteur Stifenia permettant une amélioration notable de la qualité sanitaire des jus et une réduction en dessus de la norme à 2 g/Kg. Les dénombrements microbiologiques et la Q-PCR utilisant des amorces spécifiques d’A. carbonarius ont montré les plus fortes réductions de son occurrence dans les jus de raisin et les rafles après traitement avec l’éliciteur. L’analyse des résultats de PCR-DGGE a permis de bien de discriminer les différents traitements par rapport à des modifications d’écosystèmes. Des espèces des genres Penicillium et Fusarium non productrices d’OTA ont été isolée des baies traitées par le Stifénia® alors qu’elles n’ont pas été mises en évidence sur les autres parcelles. Les deux traitements biologiques et le traitement par éliciteur ont considérablement augmenté l'épaisseur des peaux de baies (quantités de cire et de cuticule et épaisseur de la peau de la baie). Ceci pourrait être due à des mécanismes de résistance des baies de raisin à certains agents pathogènes et pourraient expliquer simultanément la réduction d’OTA ainsi que l'amélioration de la qualité globale du jus de raisin, qui présentent notamment des teneurs en polyphénols augmentées. Le trans-6-nonenal et trans-2-octenal, rencontrés à plus haute concentration dans les feuilles traitées au Stifénia® lors de l’analyse des profils des composés organiques volatils (COV) des feuilles ont montré une activité antifongique sur la croissance et toxinogenèse du CP-OTA alors qu’aucune activité antifongique de la poudre Stifénia® n’a pu être mesurée. Cela pourrait expliquer en partie le mode d'action de défense de la plante suite au traitement éliciteur par production au niveau des feuilles des COV induisant des modifications métaboliques sur le CP-OTA et engendrant les teneurs d’OTA réduites dans les raisins. Suite aux modifications d’écosystème obtenus, l’autre possibilité envisagée de défense induite par le Stifénia serait la promotion de souches microbiennes antagonistes des souches fongiques mycotoxinogènes. Lors de test d’antagonisme, certaines souches des genres Penicillium et Fusarium, isolées sur parcelles traitées au Stifenia, ont eu un effet positif de réduction de la croissance et toxinogenèse du CP-OTA. C'est notamment le cas pour Penicillium adametzioides qui présente la meilleure réduction de toxinogenèse du CP-OTA. Le traitement par éliciteur présente donc de très bonnes alternatives aux traitements phytosanitaires chimiques pour lutter contre les champignons toxinogènes ainsi que des potentialités de nouveaux agents biologiques.

The grape and wine industry is affected by the presence of Ochratoxin A (OTA) in its products because of contamination of grapes by strains of Aspergillus section Nigri. Grapes and wine are considered as the second contributors in Europe to the ingestion of this mycotoxin with nephrotoxic, neurotoxic and teratogenic effects. The main objective of this work is to provide non-chemical alternative methods to control OTA contamination in grapes and wine, in respect with environment and health of producers and consumers. Different treatments were compared in experimental vineyard PECH-ROUGE of INRA and IFV, Narbonne, France on near parcels after artificial contamination of the Mourvèdre grape cultivar by A. carbonarius: (OTA producing fungus; OTA-PF) a chemical fungicide (Scala®); Saccharomyces cerevisiae and Trichoderma atroviride as antagonists; and a plant extract as elicitor (Stifénia®). Two untreated parcels served as controls, one was artificially contaminated. A significant reduction (38 - 42%) was observed in the OTA juice content by the chemical, yeast bioagent and elicitor treatments with juice safety improvement under the standard at 2 g/Kg. The microbiological enumeration and Q-PCR using universal and specific primers for A. carbonarius had shown the highest reduction of its occurrence on grapes and stems from elictor treatment. The DGGE gave an overview on their effect on the fungal ecosystem, that showed higher similarity between the non-contaminated and elicitor treatment (76%) followed by yeast one and the lowest treatment was the contaminated one. The results obtained from traditional methods of isolation showed that the elicitor treatment had a higher proportion of fungal species from Penicillium and Fusarium genera not isolated in the other treatments. The two biological treatments and one elicitor treatment significantly increased the thickness of the berry skins in general (wax, cuticle layers and skin thickness), which could be related to the enhancement of the disease resistance of the grape berries to certain pathogens and could also simultaneously explain the OTA reduction and the grape juice quality improvement whith particular increasment of polyphenol contents. Further study was conducted in order to understand the Stifénia® mode of action because the reduction effect of the black aspergilli incidence and the OTA contamination while the isolated strains still have the high ability of producing OTA. Trans-6-nonenal and trans-2-octenal, which recognized in Stifénia® treatment leaves with the highest significant concentration regarding to their concentration with the chemical treatment during volatile organic compound (VOC) analyses, have antifungal activity against the OTA-PF growth and OTA production with low concentrations. No antifungal activity of the Stifénia® powder against the OTA-PF mycelial growth or toxigenesis were measured. That may partially explain the mode of action of plant defence by producing leaf VOCs that induce positive changes on the OTA-PF and its OTA contents in grapes. Due to ecosystem changes observed, an other potential effect of the induced defense with Stifénia treatment could be to promote fungal strains with antagonistic effect on A. carbonarius. In vitro antagonistic test was performed with Stifénia® non-Aspergillus isolates from Penicillium and Fusarium genera. Certain strains had a positive effect on mycelial growth reduction on OTA-PF and have also an effect on OTA production of OTA-PF. Penicillium adametzioides showed the highest reduction of toxigenesis of OPT-PF. This could be accomplished by applying as the elicitor one of the tested fungi with an antagonistic effect on OTA production, such as P. adametzioides. The Elicitor treatment therefore offers very good alternatives to chemical treatments to fight against toxigenic fungi directly or by giving new potential biological agents.