Production de métabolites secondaires chez Penicillium roqueforti : incidence des facteurs abiotiques et évaluation de l'innocuité

Penicillium roqueforti secondary metabolite production : impact of abiotic factor and safety evaluation

• Auteur / Autrice : Kévin Fontaine
• Direction : Emmanuel Coton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie-santé. Microbiologie
• Date : Soutenance le 17/02/2015
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire de biodiversité et écologie microbienne
• Jury : Président / Présidente : Georges Barbier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Coton, Georges Barbier, Isabelle Oswald, Pascal Bonnarme, Jean-Marc Frémy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Oswald, Pascal Bonnarme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Toxicologie

Mycotoxines

Penicillium roqueforti

Mots clés libres

Penicillium roqueforti

Roquefortine C

Acide mycophénolique

Cytotoxicité

Apoptose

Diversité intraspécifique

Potentiel mycotoxigénique

Facteurs abiotiques

Penicillium roqueforti

Roquefortine C

Mycophenolic acid

Cytotoxicity

Apoptosis

Intraspecific diversity

Mycotoxigenic potential

Abiotic factors

Résumé

P. roqueforti est une moisissure connue comme contaminant des ensilages et des aliments, mais aussi utilisée comme ferment pour la production de fromages à pâte persillée. Cette espèce est également connue pour son potentiel de production de métabolites secondaires à impact positif, comme les arômes, mais aussi à impact négatif, tels que des mycotoxines (dont la roquefortine C -ROQC- et l’acide mycophénolique -MPA-). Dans la première partie de ce travail, l’occurrence de la ROQC, du MPA et de l’aflatoxine M1 (seule mycotoxine réglementée dans les produits laitiers), dans une collection de 86 fromages à pâte persillée de différentes variétés et origines géographiques (15 pays), a été réalisée. Il apparaît que, si l’aflatoxine est inférieure au seuil de détection (LOD) de la méthode, les concentrations en ROQC et MPA sont quant à elles très variables et qu’une co-occurrence de ces mycotoxines existe dans 51% des échantillons testés. Dans la seconde partie, la toxicité de ces mycotoxines sur modèles cellulaires intestinal ou monocytaires a été évaluée. L’étude de cytotoxicité en mono-exposition a permis d’établir des valeurs de référence (CI50); d’autre part, un effet synergique des deux mycotoxines aux plus fortes concentrations testées a été révélé sur la lignée cellulaire intestinale (Caco-2). L’implication du mécanisme apoptotique après une exposition précoce (3 et 6 heures) à la ROQC et/ou au MPA a aussi été mise en évidence sur le modèle THP-1 ainsi qu’une absence d’implication de l’apoptose après 24 heures de mono ou de co-exposition sur modèle intestinal Caco-2. Enfin, dans la troisième partie, une étude de facteurs biotique ou abiotiques pouvant potentiellement moduler la production de ROQC et de MPA a été réalisée. L’évaluation du potentiel mycotoxigénique de 96 souches de P. roqueforti a mis en évidence que le milieu cheese-agar (mimant la composition physico-chimique du fromage) était beaucoup moins favorable que le milieu YES pour la production des deux mycotoxines et une grande variabilité dans la capacité de production des souches a été observée. L’étude de l’influence des facteurs abiotiques a montré qu’une température de 12°C ou une concentration en NaCl de 8% ou encore une atmosphère contenant 5% d’O2 diminuait significativement la production de ROQC et de MPA indépendamment de la croissance, alors que les autres facteurs (pH et présence de précurseurs de la ROQC) n’avaient pas d’effet dans les conditions testées.

P. roqueforti is a mould associated with silage and food contamination but also used as a ripening culture for the production of blue-veined cheese. Moreover, this species is also known for its potential to produce secondary metabolites. These metabolites can have a positive impact (e.g. aromas) or a negative impact (e.g. mycotoxins, including roquefortine C -ROQC- and mycophenolic acid -MPA-). In the framework of this work, we first studied the occurrence of MPA, ROQC and aflatoxin M1 (the only regulated mycotoxin in dairy products) within an 86 blue-veined cheese collection (representing 15 countries). Aflatoxin contents were always below the method detection limit. For MPA and ROQC, concentrations were highly variable and a co-occurrence of both mycotoxins was observed in 51% of the tested samples. Then, the toxicity of the 2 mycotoxins was established on various cell models (intestinal and monocytic). Mono-exposure studies allowed IC50 determination. Moreover, a synergistic effect was observed on Caco-2 cells when MPA and ROQC were used for co-exposure at the highest tested concentrations. While an apoptotic mechanism was observed at early THP-1 exposure stages (3 and 6h), no apoptose occurred for Caco-2 cells after 24 h of mono or co-exposure. Finally, a study of the biotic and abiotic factors potentially modulating P. roqueforti MPA and ROQC production was performed. Mycotoxigenic potential evaluation of 96 de P. roqueforti strains highlighted that a cheese-agar medium (mimicking cheese physico-chemical composition) was less favourable than the synthetic YES medium for mycotoxin production. A large variability in terms of mycotoxin production was also observed among the tested strains. Besides, while a significant effect of the temperature (12°C) and NaCl (8%) and O2 (5%) concentrations was observed on ROQC and MPA production, no significant effect of pH and ROQC amino-acid precursor addition could be detected on the production of both mycotoxins.