De nombreuses espèces de moisissures (Aspergillus, Fusarium, Penicillium…) produisent des molécules toxiques appelées mycotoxines. Malgré des efforts agronomiques croissants, la contamination en mycotoxines dans les produits agricoles est toujours présente. Des stratégies de décontamination sont alors utiles pour limiter l’impact des mycotoxines sur la santé animale ou humaine. La première stratégie que nous avons étudiée est le piégeage par adsorption de mycotoxines sur des spores d’Aspergillus de la section Nigri. Nous avons démontré que les spores vivantes sont aussi efficaces que les spores inactivées à la chaleur, indiquant que les composés responsables de l’adsorption ne sont pas altérés par ce traitement. Le phénomène d’adsorption semble être principalement du à des interactions hydrophobes. Des études restent à faire sur l’efficacité d’un tel procédé in vivo et pour caractériser les composés responsables. La deuxième stratégie étudiée a été la biotransformation d’une mycotoxine particulière, la zéaralénone. Plusieurs microorganismes ont été testés. Parmi eux, il a été démontré que certaines espèces d’Aspergillus avaient la capacité de transformer la zéaralénone en zéaralénone-sulfate. La toxicité de ce composé a été évaluée par test de prolifération de cellules cancéreuses MCF-7. Ces cellules ont la particularité de proliférer en présence de composés oestrogéniques. Il a été montré que la zéaralénone-sulfate provoquait peu de prolifération chez ces cellules, suggérant une toxicité plus faible que la zéaralénone. Des études seront effectuées pour évaluer la stabilité d’un tel conjugué in vivo. / Several species of fungi (Aspergillus, Fusarium, Penicillium…) are producers of very hazardous mycotoxins. Despite the use of recommended agricultural practices to avoid mold development and mycotoxinogenesis during crop growth, harvesting and storage, contamination by mycotoxins still occurs. Decontamination procedures are useful to reduce the mycotoxin content of contaminated raw materials. The first strategy we studied was to decrease the bioavailability of mycotoxins trapping them with binding agents. For the first time, the adsorption of mycotoxins by conidia of black Aspergilli has been demonstrated. Heat-treated conidia are as efficient as living conidia, which demonstrates that the components involved in adsorption are not affected by heat-treatment. The adsorption phenomenon seems to involved hydrophobic interactions. Further in vivo studies are necessary to develop the application of such a decontamination process to contaminated raw materials and feeds. The second strategy studied was the biodegradation of zearalenone by microorganisms which could offer a pratical and efficient method to alleviate negative effects on animals. For the first time, some Aspergillus niger strains, isolated from grapes, have been shown to transform zearalenone to zearalenone-sulfate. To be sure that zearalenone biotransformation leads to a detoxification, the estrogenic toxicity of zearalenone-sulfate was determined by cell culture studies. An estrogen receptor positive breast cancer cell line (MCF-7) was used to confirm the lost of toxicity by E-screen assay. The test principle is based on the fact that MCF-7 cells proliferate in presence of estrogenic substances. Zearalenone-sulfate was less estrogenic than zearalenone. Further work will focus on the stability of the zearalenone-sulfate in vivo.

La zéaralénone (ZEN) est une mycotoxine produite par des Fusarium qui contaminent les cultures céréalières. Oestrogéno-mimétique et perturbateur endocrinien, ses effets toxiques concernent l'appareil reproducteur. En amont de l'évaluation du risque lié à une exposition à de faibles doses de ZEN, nous nous sommes intéressés à l'effet de la ZEN sur le niveau d'expression de transporteurs ABC majeurs. Ces pompes d'efflux sont présentes dans les barrières de l'organisme (notamment les barrières testiculaires et placentaires) où elles jouent un rôle dans la protection des tissus contre la toxicité de leurs substrats xénobiotiques. Dans ce travail nous avons d'abord caractérisé le métabolisme et la distribution tissulaire de la ZEN chez le rat, puis avons évalué son effet respectivement à court et long terme sur l'expression des transporteurs ABC après une exposition gestationnelle et néonatale. Nos résultats mettent en évidence des différences de comportement toxicocinétique de la ZEN en fonction du genre et du statut hormonal, et une réelle exposition fœtale et néonatale via la mère. La ZEN module l'expression des transporteurs ABC majeurs in vivo (dans les organes maternels, le foie foetal, le testicule du jeune adulte exposé J1-J5). Les résultats obtenus sur modèles in vitro (lignées sertolienne et placentaire) suggèrent que ces modulations sont liées en partie à l'interaction de la ZEN avec les récepteurs aux oestrogènes. Les conséquences d'une modulation de l'expression des transporteurs ABC induite par la ZEN pourraient être dramatiques pour le développement et la santé des individus à l'âge adulte et doivent être évaluées / Zearalenone (ZEN) is a mycotoxin produced by Fusarium that infect cereal crops. This Estrogenmimetic and endocrine disruptor affects the reproductive system. Upstream of the risk assessment of exposure to low doses of ZEN, we are interested in the effect of ZEN on the expression level of major ABC transporters. These efflux pumps are present in the barriers of organism (including testicular and placental barriers), where they protect tissues against the toxicity of their xenobiotic substrates. In this work, we first characterized the metabolism and tissue distribution of ZEN in rat and then evaluated respectively its short and long-term effect on ABC transporters expression after gestational and neonatal exposure. Our results highlight differences in the toxicokinetic behavior of ZEN by gender and hormonal status, and fetal and neonatal real exposure via the mother. ZEN modulates the expression of major ABC transporters in vivo (in the maternal organs, fetal liver, testis of young adult exposed J1-J5). The results of in vitro models (sertoli and placental cell lines) suggest that these variations are partly due to the interaction of ZEN with the estrogen receptors. The consequences of expression modulations of ABC transporters induced by ZEN could be dramatic for the development and health of individuals in adulthood and should be evaluated

L'étude de nombreux composés exogènes (composés étrangers à l'organisme) ne pose pas de difficultés lorsqu'ils sont isolés, purifiés et en quantités suffisantes pour les seuils de détection des appareils de mesure usuels utilisés en biologie (Chromatographie, RMN, Spectrométrie de masse, etc.). Lorsqu'ils se retrouvent dans un fluide biologique (sang, urines, extraits d'organe...), ils sont souvent en quantités telles que l'effet matrice ou le bruit de fond des appareils rend leur détection et leur dosage très délicats. L'utilisation de standards internes marqués uniformément au carbone 13 et/ou à l'azote 15 permet d'obtenir un signal plus facilement reconnaissable et identifiable grâce à la présence des isotopes (pics de masse décalés, massifs isotopiques identifiables en spectrométrie de masse par exemple). C'est pourquoi, en complément des études analytiques et biochimiques du métabolisme de la zéaralénone (ZEN), nous nous sommes intéressés aux calculs prévisionnels de spectres de masse de molécules enrichies à des taux variables (entre 0 et 1) de différents isotopes (13C, 15N, 18O et 2H). Parallèlement nous avons étudié l'influence d'un enrichissement au 13C sur la réactivité d'une molécule donnée, d'un point de vue théorique et expérimental.

La zéaralénone (ZEN) est une mycotoxine produite par des Fusarium qui contaminent les cultures céréalières. Oestrogéno-mimétique et perturbateur endocrinien, ses effets toxiques concernent l'appareil reproducteur. En amont de l'évaluation du risque lié à une exposition à de faibles doses de ZEN, nous nous sommes intéressés à l'effet de la ZEN sur le niveau d'expression de transporteurs ABC majeurs. Ces pompes d'efflux sont présentes dans les barrières de l'organisme (notamment les barrières testiculaires et placentaires) où elles jouent un rôle dans la protection des tissus contre la toxicité de leurs substrats xénobiotiques. Dans ce travail nous avons d'abord caractérisé le métabolisme et la distribution tissulaire de la ZEN chez le rat, puis avons évalué son effet respectivement à court et long terme sur l'expression des transporteurs ABC après une exposition gestationnelle et néonatale. Nos résultats mettent en évidence des différences de comportement toxicocinétique de la ZEN en fonction du genre et du statut hormonal, et une réelle exposition fœtale et néonatale via la mère. La ZEN module l'expression des transporteurs ABC majeurs in vivo (dans les organes maternels, le foie foetal, le testicule du jeune adulte exposé J1-J5). Les résultats obtenus sur modèles in vitro (lignées sertolienne et placentaire) suggèrent que ces modulations sont liées en partie à l'interaction de la ZEN avec les récepteurs aux oestrogènes. Les conséquences d'une modulation de l'expression des transporteurs ABC induite par la ZEN pourraient être dramatiques pour le développement et la santé des individus à l'âge adulte et doivent être évaluées

Tout au long de la chaîne alimentaire, des moisissures peuvent se développer et produire des mycotoxines. Ce sont des composés toxiques naturels issus du métabolisme secondaire des moisissures, susceptibles de contaminer l'alimentation animale et humaine, provoquant de nombreuses pathologies (hépatotoxicité, néphrotoxicité, neurotoxicité, mutagénicité, tératogénicité, cancérogénicité,…). La première étape de ce travail était d'évaluer la présence simultanée de l'ochratoxine A (OTA), de la citrinine (CIT), des aflatoxines (AFs), de la zéaralénone (ZEA), de la fumonisine (FB) et des trichothécènes dans des aliments destinés aux humaines (céréales, lait, café, jambon) et aux animaux (croquettes de chat et chien, foins). En général plusieurs mycotoxines coexistaient. Certains échantillons pour les humains dépassaient les limites autorisées en mycotoxines dans l'Union Européenne. Suite à l'étude de simulation d'apport en mycotoxines dans une ration quotidienne, nous avons constaté que les doses journalières admissibles (DJA) peuvent être dépassées. La deuxième phase consistait à étudier l'impact des mycotoxines seules ou en combinaison sur la viabilité cellulaire et la génotoxicité sur des modèles cellulaires (cellules rénales d'opossum (OK), cellules rénales humaines (HK2), cellules humaines de glandes mammaires (MCF7)) et chez des animaux (porc, rat). Nous avons montré que la CIT, la FB1 et la ZEA agissent en synergie sur la génotoxicité de l'OTA. Chez les animaux, nous avons montré qu'à des doses (5 ng d'OTA/kg poids corporel/ jour et de 200ng FB1/kg pc/j) correspondantes aux DJA, il y avait des effets génotoxiques (formation d'adduits à l'ADN). Nous avons mis en évidence l'implication des mycotoxines dans l'alimentation animale sur la baisse de fertilité et la tératogénicité chez les chats, ainsi que sur la mort des chevaux. Au cours de la troisième partie de cette étude, nous avons testé sur des cultures cellulaires (HK2 et MCF7) et in vivo (poulet) l'effet protecteur du glutathion (GSH) et de la sélénométhionine (SeMet) contre l'OTA responsable de cancers de voie urinaire et la ZEA responsable de baisse de fertilité. Le GSH est un puisant antioxydant et le sélénium est un oligoélément indispensable qui intervient comme co-facteur de nombreuses enzymes ayant des propriétés antioxydantes, comme les glutathion peroxydases. D'une manière générale, au niveau des cellules rénales, le GSH seul et la levure correspondante ont un effet bénéfique vis-à-vis de la génotoxicité de l'OTA ; par contre la sélénométhionine et la levure séléniée augmentent la génotoxicité de l'OTA et de la ZEA. Dans les cellules des glandes mammaires, il y a une nette amélioration vis-à-vis de la génotoxicité des deux mycotoxines lorsque les cellules sont exposées à une seule mycotoxine simultanément au GSH, à la sélénométhionine et aux levures enrichies. Chez les poulets, la diminution de la génotoxicité n'est pas exclusivement corrélée à la capacité des parois de levure ou des levures à adsorber l'OTA. Ces dérivés de levure ont gardé la propriété de partiellement métaboliser l'OTA dans l'intestin. Les parois de levures et les levures enrichies en GSH ont un meilleur pouvoir protecteur que celles enrichies en SeMet / Throughout the food chain, mold can grow and produce mycotoxins. These are toxic compounds "natural" from the secondary metabolism of molds that may contaminate the feed and food, causing many diseases (hepatotoxicity, nephrotoxicity, neurotoxicity, mutagenicity, teratogenicity, carcinogenicity, ...). The first stage of this work was to assess the level of multi-contamination by mycotoxins (OTA, CIT, Afs, ZEA, FB, DON) in food (cereals, milk, coffee, ham) and feed (pet food). Some samples analyzed exceeded the limits of mycotoxins in the European Union. Through the simulation study of mycotoxin intake in a daily diet, we found that the acceptable daily intake (ADI) may be exceeded. The second phase was to study the impact of mycotoxins alone or in combination on cell proliferation, genotoxicity in cellular models (OK, HK2, and MCF7) and animal (pig, rat). We have demonstrated genotoxic effects (formation of DNA adducts) at doses (5 ng OTA / kg bw / day and 200 ng FB1/kg bw / day) considered safe (ADI). We have shown that the CIT, FB1 and ZEA act synergistically on the genotoxicity of OTA. We pointed to the involvement of mycotoxins in animal feed on declining fertility and teratogenicity in cats, as well as the death of horses. In the third part of this study, we tested in cell cultures (HK2 and MCF7) and in vivo (chicken) the protective effect of glutathione (GSH) and selenomethionine (SeMet) against OTA responsible for urinary tract cancers and ZEA reducing fertility. GSH is considered as a potent antioxidant and selenium is a trace essential element that acts as a cofactor of enzymes such glutathione peroxidase. In summary, in kidney cells, GSH and GSH enriched yeast decrease OTA genotoxicity whereas SeMet and SeMet enriched yeast increase genotoxicity of OTA and ZEA. In mammary cells, whatever the compounds gentoxicty of OTA and ZEA significantly decrease. Decrease of OTA genotoxicity in chicken kidney cannot be exclusively explained by adsorption of OTA on yeast by products. The yeast products retain their ability to metabolize the OTA. GSH enriched yeast and yeast cell wells are more efficient than SeMet enriched yeast

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