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Mould is a common contamination in cereals. The growth of mould can stimulate mycotoxins production andsome of which at critical concentrations cause health problems in humans and animals. Fusarium is one of thefungus species that has been found in crops and can cause major problems for farmers such as reduced harvestand economic losses. A group of Fusarium species, Fusarium avenaceum, Fusarium poae and Fusariumtricinctum express a mycotoxin, enniatin. The limited information available today about enniatin-forming fungiis that they grow out on fields of wheat in colder climates. This project aims at developing methods for detection,quantification and identification of known and unknown fungi present in Swedish cereals during 2009-2011. Theproject was carried out using two previously published methods, TMAV and MGB, which both use TaqManprobes with realtime-PCR detection. The methods were evaluated for robustness, efficiency, accuracy, inclusionand exclusion. The results showed that both methods, TMAV and MGB, could be used to detect Fusariumavenaceum. The results for the TMAV method were that it could be used with custom annealing temperatureand chemical concentrations for the best detection. The MGB method can be used to detect Fusarium avenaceumwith Fusarium tricinctum in the same analysis. Both methods can be included in future mapping projects when itis of interest to quantify enniatin producing moulds.

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires des moisissures qui contaminentnaturellement de nombreuses denrées alimentaires, notamment les céréales. Certainesmycotoxines présentent des effets toxiques potentiellement dangereux pour l’homme à desdoses extrêmement faibles. Les objectifs de ce travail étaient d’évaluer in vitro : (1) la toxicitéde trois mycotoxines qualifiées d’émergentes : la beauvericine, l’enniatine B et lamoniliformine ; (2) les effets de mycotoxines testées simultanément : déoxynivalénol etbeauvericine, déoxynivalénol et fumonisine B1, déoxynivalénol et zéaralénone,déoxynivalénol et toxine T-2, toxine T-2 et zéaralénone, beauvericine et enniatine B. Lesétudes ont été réalisées sur des cellules humaines d’origine hématopoïétique, en raison de leurforte sensibilité connue à certaines mycotoxines majeures. La myélotoxicité a été évaluée surles progéniteurs hématopoïétiques granulo-monocytaires, érythrocytaires et plaquettaires.L’immunotoxicité a été évaluée sur les cellules dendritiques et les macrophages.Un effet cytotoxique a été observé pour les progéniteurs hématopoïétiques exposésaux toxines émergentes. Une inhibition de la différenciation des progéniteurs érythroïdes a éténotée en présence d’enniatine B ou de moniliformine. Une cytotoxicité a été mise en évidencepour les cellules immunitaires exposées à la beauvericine ou à l’enniatine B. L’exposition à lamoniliformine a provoqué une inhibition de la différenciation des monocytes en cellulesdendritiques ou en macrophages. Une inhibition de la capacité de maturation des cellulesdendritiques a été mise en évidence en présence de beauvericine ou d’enniatine B. Les travauxmenés en co-exposition ont montré des effets cytotoxiques principalement additifs sur lesprogéniteurs hématopoïétiques et sur les cellules dendritiques. Une synergie a été observéepour les progéniteurs hématopoïétiques exposés au déoxynivalénol et à la beauvericine. Unantagonisme a été noté pour les progéniteurs et pour les cellules dendritiques exposéssimultanément au déoxynivalénol et à la fumonisine B1.Ces travaux réalisés in vitro suggèrent que les mycotoxines émergentes pourraientprovoquer chez l’homme une diminution du nombre et un dysfonctionnement des celluleshématopoïétiques, avec pour conséquence l’induction de troubles hématologiques etimmunologiques. La présence concomitante de mycotoxines pourrait augmenter le risque demyélotoxicité et d’immunotoxicité chez l’homme. Des études in vivo devraient être menéesafin de compléter ces travaux. / Mycotoxins are secondary metabolites of fungi that are natural contaminants ofseveral commodities, in particular cereals. The main objectives of the thesis were to assess thein vitro toxicity of: (1) emerging mycotoxins beauvericin, enniatin b and moniliformin; (2)combinations of fusariotoxins known to co-contaminate cereals or food commodities:deoxynivalenol and beauvericin, deoxynivalenol and fumonisin B1, deoxynivalenol andzearalenone, deoxynivalenol and T-2, T-2 and zearalenone, beauvericin and enniatin B.Experiences have been done using human hematopoietic cells. Myelotoxicity has beenevaluated using clonogenic assays on granulo-monocytic, erythroid and megakaryocyticprogenitors. Immunotoxicity has been assessed on dendritic cells and macrophages.Emerging mycotoxins were cytotoxic for hematopoietic progenitors. Inhibition oferythroid differentiation has been observed in the presence of enniatin b or moniliformin.Beauvericin and enniatin B were cytotoxic for dendritic cells and macrophages. Thedifferentiation process of monocytes into immature dendritic cells or into macrophages wasdisturbed in the presence of moniliformin. Beauvericin and enniatin B have been shown tointeract with dendritic cells maturation process. Additive myelotoxic and immunotoxic effectswere observed for combination of deoxynivalenol and zearalenone, deoxynivalenol and T-2,T-2 and zearalenone, beauvericin and enniatin B. Co-exposure of granulo-monocyticprogenitors to deoxynivalenol and beauvericin resulted in synergic effects. Combination ofdeoxynivalenol and fumonisin B1 showed antagonist myelotoxic and immunotoxic effects.These in vitro results suggested that emerging mycotoxins could be responsible forhematological and immunological troubles on human in case of consumption of contaminatedcommodities. Simultaneous presence of mycotoxins in food commodities and diet may bemore toxic than the presence of one mycotoxin alone. In vivo studies should be performed totest these hypotheses.

Cette étude visait à évaluer l’impact d’une exposition à des doses faible et élevée d’un mélange de mycotoxines émergentes du groupe des enniatines sur le microbiote intestinal à l’aide d’un modèle murin humanisé Sprague Dawley. L'hypothèse était que l'utilisation de ce modèle humanisé permettrait de caractériser la dysbiose induite par les enniatines. L'étude comprenait trois parties. Dans la phase initiale, une déplétion du microbiote a été induite chez 24 rats Sprague Dawley par un traitement par un cocktail d'antibiotiques mélangé à du sirop de cassis pendant 14 jours. Par la suite, les rats ont été répartis de façon aléatoire en deux groupes, recevant chacun des matières fécales fraîches par transferts fécaux bi-hebdomadaires de deux donneurs humains adultes (un mâle et une femelle) en bonne santé, pendant 3 semaines. Dans la phase finale, les 24 rongeurs humanisés ont été divisés en trois groupes en fonction de leur dose d’exposition orale aux enniatines pendant quatre semaines: un groupe contrôle (0 μg/kg de poids corporel d’enniatine), un groupe recevant 2 μg/kg de poids corporel d’enniatines par jour, correspondant au niveau d’exposition moyen aux enniatines dans la population humaine, et un groupe recevant 200 μg/kg de poids corporel d’enniatines par jour. Les doses d’enniatines étaient administrées mélangées à du syrop de cassis. Des échantillons fécaux ont été collectés au début, et chaque semaine tout au long de cette phase. La structure et la diversité du microbiote ont été évaluées à l’aide du kit d’extraction d’ADN de matières fécales QIAamp DNA stool micro kit et de la méthode du séquençage du gène codant pour l’ARNr 16S. Les résultats de la phase de déplétion ont montré des différences significatives avant et après le traitement antibiotique, confirmant l'épuisement de la flore intestinale initiale des rats par le cocktail d'antibiotiques. De plus, nous avons réussi à générer un modèle de rat humanisé à partir du microbiote intestinal humain. L'établissement réussi d'un modèle animal humanisé a été confirmé par le transfert de divers phylums bactériens, notamment Bacteroidaceae, Bacteroidales, Bacteroides, Barnesiella, Bifidobacterium, Desulfovibriionales, Eggerthella, Enterococcaceae, Hungatella, Lachnospiraceae, Lactobacillaceae, Limosilactobacillus, Mycobacteriales, Peptostreptococcaceae, Romboutsia et Streptococcus. Dans la phase finale de l'étude, l'abondance relative de certains genres bactériens a été modifiée de manière dose-dépendante par l’exposition aux enniatines, bien que l'impact global des mycotoxines ait été limité. Cet impact global limité peut être dû au fort effet homogénéisant du sirop de cassis sur le microbiote dans tous les groupes expérimentaux, masquant potentiellement les effets des enniatines sur la structure du microbiote. Ces résultats indiquent que l’exposition aux enniatines, même aux doses moyennes observées dans la population humaine pourraient modifier significativement la composition du microbiote intestinal humain. / This study aimed to evaluate the impact of exposure to low and high doses of a mixture of emerging mycotoxins from the enniatin group on the gut microbiota using a humanized Sprague Dawley mouse model. The hypothesis was that using this humanized model would allow for the characterization of dysbiosis induced by enniatins. The study consisted of three parts. In the initial phase, microbiota depletion was induced in 24 Sprague Dawley rats through a treatment with an antibiotic cocktail mixed with blackcurrant syrup for 14 days. Subsequently, the rats were randomly divided into two groups, each receiving fresh fecal matter through bi-weekly fecal transplants from two healthy adult human donors (one male and one female) for three weeks. In the final phase, the 24 humanized rodents were divided into three groups based on their oral exposure dose to enniatins over four weeks: a control group (0 μg/kg body weight of enniatin), a group receiving 2 μg/kg body weight of enniatins mixed with blackcurrant syrup daily , and a group with 200 μg/kg body weight of enniatin daily. The daily 2 μg/kg body weight of enniatins represents the mean chronic exposure calculated for humans in Europe. Fecal samples were collected at the beginning and every week throughout this phase. The structure and diversity of the microbiota were evaluated using the QIAamp DNA Stool Mini Kit and 16S rRNA sequencing method. The results indicated significant differences before and after antibiotic treatment, confirming the initial depletion of the gut flora by the antibiotic cocktail. Additionally, we successfully generated a humanized rat model from human gut microbiota. The successful establishment of a humanized animal model was confirmed by the transfer of various bacterial genus, including Bacteroidaceae, Bacteroidales, Bacteroides, Barnesiella, Bifidobacterium, Desulfovibriionales, Eggerthella, Enterococcaceae, Hungatella, Lachnospiraceae, Lactobacillaceae, Limosilactobacillus, Mycobacteriales, Peptostreptococcaceae, Romboutsia, and Streptococcus. In the final phase of the study, the relative abundance of certain bacterial genera was dose-dependently modified by exposure to enniatins, although the global impact of the mycotoxins was limited. This limited global impact may be due to the strong homogenizing effect of the blackcurrant syrup on the microbiota across all experimental groups, potentially masking the effects of enniatins on the microbiota structure. Altogether, these results indicate that exposure to enniatins, even at the mean level observed in the human population, could significantly modify the composition of the human intestinal microbiota.