Etude de la prévalence des mycotoxines dans la filière blé en Tunisie et de leur réduction par des bio-produits in vivo

Mycotoxin prevalence study in the wheat sector in Tunisia and their reduction in vivo using bio-products

• Auteur / Autrice : Amina Aloui
• Direction : Catherine Brabet, Samir ABBèS
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biotechnologie et Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 18/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....) en cotutelle avec Université de Monastir
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : QUALISUD - Démarche intégrée pour l'obtention d'aliments de qualité
• Jury : Président / Présidente : Salwa Abid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Brabet, Samir ABBèS, Mondher Mejri, Alexandre Colas-de-la-noue, Florence Mathieu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mondher Mejri, Florence Mathieu

Mots clés

Mots clés libres

Mycotoxines

Décontamination

Bio-produits

Blé

Tunisie

Mycotoxins

Decontamination

Bio-products

Wheat

Tunisia

Résumé

Les mycotoxines sont des composés naturellement toxiques. Elles sont considérées comme une préoccupation internationale en matière de sécurité sanitaire. Les céréales sont les denrées alimentaires les plus fréquemment contaminées par les mycotoxines. En Tunisie, le blé est la céréale la plus cultivée, il constitue, avec ses dérivés, l’épine dorsale du système alimentaire tunisien. Le but de la présente étude est d’étudier l’occurrence des mycotoxines dans la filière blé en Tunisie. 136 échantillons de blé sont collectés de deux régions climatiques différentes : Kairouan et Béja. La collecte est effectuée en différents points de la filière : au champ, à la récolte, au pré-stockage et au stockage durant deux compagnes successives en 2020 et en 2021 dont le but est de déterminer le risque sur la population tunisienne. Ensuite, nous avons essayé d’évaluer le pouvoir de décontamination des ces mycotoxines in vitro par l’utilisation des bactéries lactiques (LAB) et de la Bentonite (BT) et d’étudier la toxicité de ces mycotoxines et la capacité de ces bio-produits à prévenir leur toxicité in vivo. L’analyse multi-mycotoxines des échantillons de blé montre bien que la filière blé en Tunisie est contaminé par l’aflatoxine B1 (AFB1) et/ou des enniatines A1, B, B1. L’AFB1 a contaminé plus fréquemment les échantillons de blé stocké et toutes les concentrations déterminées dépassent la limite des doses acceptables. Toutefois, les enniatines A1 et B ont été détectées aux différents points de collecte du blé et dans les 2 régions d’échantillonnage. Au cours des deux années d’échantillonnage, l’enniatine B était la mycotoxine la plus fréquemment trouvée, suivie par l’enniatine B1 et l’enniatine A1. Tous les échantillons prélevés avaient une activité hydrique inférieure à 0,7 et la teneur en eau variait de 9 à 14 %. La présence de mycotoxines dans les échantillons de blé était le résultat d’une contamination antérieure par des facteurs favorisant l’infection fongique et la production de mycotoxines (conditions climatiques, pratiques culturales des agriculteurs et conditions de stockage). Les concentrations d’AFB1 et la co-occurrence de mycotoxines dans les échantillons de blé rapportés dans cette étude représentent un risque pour la santé des consommateurs tunisiens. Pour l’étude in vitro, Les résultats ont révélé que les 3 Lactobacillus utilisées, L. plantarum MON03 (LP), L. paracasei BEJ01 (LB), L. rhamnosus GAF06 (LR) et la BT, ont montré une capacité pour éliminer les mycotoxines (AFB1, AFM1, OTA et ZEN) dans les différentes conditions testées. Ensuite, selon la CI50, les données ne reflétaient pas la toxicité du BT ou du LP sur des cellules Vero, cellules Caco-2, C5-O, HepG2 et leucocytes humains. La LP et/ou la BT ont protégé les cellules Caco-2 par inhibition de la fragmentation d’ADN et la réduction de l’activité enzymatique de la caspase-3 dans les cellules Caco-2 traitées à la ZEN et à l’AFB1. L’étude in vivo a confirmé la toxicité de l’AFM1 qui est un métabolite de l’AFB1 sur les déférents paramètres biologiques testés. Au niveau du foie et des reins, le déclenchement du stress oxydatif ainsi que les altérations histologiques font des preuves de l’hépatotoxicité et de la néphrotoxicité de l’AFM1 chez les souris. Cette toxine a montré de plus un effet immunotoxique par la diminution de la viabilité des splénocytes et des thymocytes ainsi que des modifications de la réponse immunitaire cellulaire et humorale chez la souris. Il en ressort également que la fonction reproductrice a été touchée par l’AFB1 et la ZEN qui se sont avérée capable d’altérer la spermatogenèse. Le co-traitement par les différentes mycotoxines et la BT et/ou la LAB a pu réduire les effets toxiques enregistré chez la souris. En guise de conclusion, la LAB et/ou la BT peut être considéré comme deux candidats dans la biotechnologie de détoxification des aliments contaminés par les mycotoxines dans les fermes d’élevage bovin et l’industrie agro-alimentaire.

Mycotoxins are naturally toxic compounds. They are considered an international health security concern. Cereals are the foodstuffs most frequently contaminated by mycotoxins. In Tunisia, wheat is the most cultivated cereal; it constitutes, with its derivatives, the backbone of the Tunisian food system. The aim of the present study is to study the occurrence of mycotoxins in the wheat sector in Tunisia by a multi-mycotoxin analysis using UHPLC-MS/MS. 136 wheat samples are collected from two different climatic regions: Kairouan and Beja. Collection is carried out at different points in the sector: in the field, at harvest, at pre-storage and storage during two successive campaigns in 2020 and 2021, the aim of which is to determine the risk for the Tunisian population. Then, we tried to evaluate the decontamination power of these mycotoxins in vitro by the use of lactic acid bacteria (LAB) and Bentonite (BT) and to study the toxicity of these mycotoxins and the capacity of these bio- products to prevent their toxicity in vivo. The multi-mycotoxin analysis of wheat samples clearly shows that the wheat sector in Tunisia is contaminated by aflatoxin B1 (AFB1) and/or enniatins A1, B, B1. AFB1 contaminated stored wheat samples more frequently and all concentrations determined exceed the acceptable dose limit (2 µg/kg). However, enniatins A1 and B were detected at the different wheat collection points and in the 2 sampling regions (continental and coastal). During both years of sampling, enniatin B was the most frequently found mycotoxin, followed by enniatin B1 and enniatin A1. All samples collected had a water activity less than 0.7 and the moisture content ranged from 9 to 14%, indicating that the presence of mycotoxins in the wheat samples was the result of previous contamination by factors promoting fungal infection and mycotoxin production (climatic conditions, farmers' cultivation practices and storage conditions). The concentrations of AFB1 and the co-occurrence of mycotoxins in durum wheat samples reported in this study represent a health risk for Tunisian consumers. For the in vitro study, the results revealed that the 3 Lactobacillus used, L. plantarum MON03 (LP), L. paracasei BEJ01 (LB), L. rhamnosus GAF06 (LR) and BT, showed an ability to eliminate mycotoxins (AFB1, AFM1, OTA and ZEN) in the different conditions tested. Then, according to IC50, the data did not reflect the toxicity of BT or LP on Vero cells, Caco-2 cells, C5-O cells, HepG2 and human leukocytes. LP and/or BT protected Caco-2 cells by inhibition of DNA fragmentation and reduction of caspase-3 enzymatic activity in ZEN- and AFB1-treated Caco-2 cells . The in vivo study confirmed the toxicity of AFM1 which is a metabolite of AFB1 on the various biological parameters tested. In the liver and kidneys, the triggering of oxidative stress as well as histological alterations provide evidence of the hepatotoxicity and nephrotoxicity of AFM1 in mice. This toxin also showed an immunotoxic effect by reducing the viability of splenocytes and thymocytes as well as modifications in the cellular and humoral immune response in mice. It also emerged that reproductive function was affected by AFB1 and ZEN which were found to be capable of altering spermatogenesis. Co-treatment with different mycotoxins and BT and/or LAB was able to reduce the toxic effects recorded in mice. As a conclusion, LAB and/or BT can be considered as two candidates in the biotechnology of detoxification of foods contaminated by mycotoxins in cattle farms and the agro-food industry.