La mycotoxine déoxynivalénol (DON) et son métabolite déépoxy-déoxynivalenol (DOM-1) ont des effets significatifs sur la modification de la fonction des cellules thècales de l’ovaire bovin. L'objectif de cette étude était d'identifier les différentes voies de signalisation impliquées dans le mécanisme d'action de DON et DOM-1 par la spectrométrie de masse. Méthodes: Les cellules thécales de l'ovaire bovin ont été récoltées à partir des vaches adultes, indépendamment du stade du cycle œstral, et ont été cultivées à une densité de 500000 cellules viables dans 1 ml de milieu de McCoy pendant 5 jours. Les cellules ont ensuite été traitées au jour 5 de la culture avec 1 ng/ml de DON ou DOM-1 pendant 30 minutes et des échantillons cellulaires de protéins totales ont été préparés pour spectrométrie de masse. Résultats: la spectrométrie de masse a montré que DON et DOM-1 induisent une surexpression simultanée de ERK1/2, MAPK14 (p38alpha) et MAPK13 (p38delta). La spectrométrie de masse a également indiqué que 94 peptides ont été surexprimés tels que GNGT1, EDN1 et YWHAB. Ils régulent la plupart des voies de prolifération des cellules et sont impliqués dans la biosynthèse des lipides et des glucides. Néanmoins, 255 peptides ont été régulés à la baisse, tels que CALR3, PTGES3, RAD21, ACVR2B et TGFBR1 dont leurs activités sont principalement l'activation ou la désactivation des processus apoptotiques, et le métabolisme du glucose et de la choline. Nos résultats montrent que DON et DOM-1, à une dose de 1 ng/ml, ont le potentiel de stimuler la surexpression de MAPK distinctes et réguler négativement les voies de signalisation spécifiques qui stimulent la prolifération les cellules de la thèque de l’ovaire de bovin. / The mycotoxin deoxynivalenol (DON) and its metabolite deepoxy-DOM-1 have significant effects on bovine ovarian theca cell function. The objective of this study was to identify different signaling pathways involved in the mechanism of action of DON and DOM-1 by mass spectrometry. Methods: bovine ovarian theca cells were harvested from adult cows independently of the stage of the estrous cycle, and were cultured at a density of 500000 viable cells in 1 ml McCoy’s medium for 5 days. The cells were then treated on day 5 of culture with 1 ng/mL DON or DOM-1 for 30 minutes and total cell protein was collected for mass spectrometry. Results from mass spectrometry showed that both DON and DOM-1 induce simultaneous upregulation of ERK1/2 , MAPK14 (p38alpha) and MAPK13 (p38delta). Mass spectrometry also indicated that 94 peptides such as GNGT1, EDN1 and YWHAB were upregulated. They mostly regulate cell proliferation pathways and are involved in biosynthesis of lipid and carbohydrates. Nevertheless, 255 peptides such as CALR3, PTGES3, RAD21, ACVR2B and TGFBR1 were downregulated whose activities are mainly activation or deactivation of apoptotic processes, and glucose and choline metabolism. Our findings show that both DON and DOM-1 at least at a low dose (1 ng/ml) have the potential to stimulate upregulation of distinct MAPKs and downregulate specific signaling pathways that stimulate bovine ovarian theca cell proliferation.

Le déoxynivalénol (DON) est une mycotoxine qui contamine la plupart des cultures de céréales dans toutes les régions du monde. Capable de résister aux procédés de transformation subies par les céréales, le DON peut se retrouver alors, à l'état de contaminants dans les matières premières (céréales) ainsi que dans les denrées alimentaires transformées destinées à l'Homme (pâtes, pain, bières) et à l'animal (granulés) à des concentrations supérieures aux limites règlementaires. Malgré les efforts de recherche pour caractériser les multiples aspects de l’impact d’une contamination par le DON, les effets bactériologiques de cette mycotoxine n’étaient pas encore documentés chez l’Homme. L'Agence Nationale de Sécurité Sanitaire (Anses), dans le cadre de sa mission de protection du consommateur, a donc souhaité évaluer l'impact d'une contamination au DON sur le microbiote intestinal humain (MIH). Dans cette étude, nous avons d’abord évalué la cinétique du DON chez le porc et chez le rat, puis nous avons utilisé un modèle de rats à flore humanisée pour évaluer l'impact d'une exposition sub-chronique de la mycotoxine sur la composition du MIH. Le DON est un contaminant rapidement distribué et éliminé. Au sein du tractus digestif, il entraine des changements bactériologiques significatifs chez certains principaux groupes bactériens composant le MIH. Cette étude apporte des données complémentaires à l’analyse du risque lié à l’exposition du DON chez l’Homme et montre l’intérêt des modèles animaux étudiés dans des scénarii particuliers d’exposition au DON. / Deoxynivalenol (DON) is one of the most prevalent mycotoxins present in cereal crops worldwide. Able to withstand the transformation process undergone by grains, DON can be found as contaminant in raw materials (cereals) and in processed food for humans (pasta, bread, beer) and animals (grains) at concentrations upper the control limits. Despite research efforts to characterize various aspects of the impact of DON contamination, the microbiological effects of DON were not documented in humans. The French agency for food, environmental and occupational health and safety (Anses), as part of its mission to protect the consumer, wanted to assess the impact of DON contamination on the Human Gut Microbiota (HGM). In this study, we first evaluated the kinetics of DON in pigs and rats, and then we assessed the impact of an oral subchronic exposure of deoxynivalenol on the composition of HGM in a human microbiota-associated rats model. DON is a contaminant rapidly distributed and eliminated. In gut, DON leads to significant changes in some of the main bacterial groups of the HGM. This study provides additional data to analyze the risk exposure of DON in humans and shows the interest of these animal models in studies dealing with particular scenarios of DON exposure.

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires des moisissures qui peuvent naturellement contaminer de nombreux supports (céréales, fruits, papiers peints, compost). Dans ces travaux de thèse, nous avons focalisé notre intérêt sur deux mycotoxines produites principalement par les champignons du genre Fusarium, appartenant toutes deux au même groupe des trichothécènes, le déoxynivalénol (DON) et la toxine T-2 (T-2). Les objectifs de cette thèse ont été de déterminer les effets de ces deux toxines sur la mise en place des réponses immunitaires au sein de la muqueuse respiratoire et intestinale. L’ensemble de ces études a été réalisé chez le porc, espèce cible de ces contaminants et animal modèle pour l’Homme. Les résultats de ces travaux ont montré que ces deux toxines affectent la réponse immunitaire. Au niveau du tractus respiratoire, une faible dose de toxine T-2 altère l’activation des macrophages alvéolaires lorsqu’ils sont stimulés par les agonistes des TLRs -4, -2/6 (lipopolysaccharides et acides lipoteichoïques, respectivement) en diminuant la synthèse du composé antimicrobien NO et des cytokines pro-inflammatoires IL-1β et TNF-α. Cette immunosuppression pourrait alors conduire à une susceptibilité plus accrue des porcs à des infections opportunistes. Au niveau du tractus intestinal, à l’état basal, nous avons mis en évidence que le DON comme la toxine T-2 induit une forte réponse inflammatoire innée associée à la stimulation de la voie IL-17 en inhibant le développement des cellules T régulatrices. Des études mécanistiques ont permis de déterminer que les cytokines associées à la voie IL-17 suite à une exposition aux trichothécènes, sont produites par une des sous-populations de cellules T innées, les cellules Tγδ productrices d’IL-17. La troisième partie de ce travail a porté sur l’utilisation de la souche Lactobacillus sobrius DSM 16698T dans le but de lutter contre les effets immunomodulateurs générés lors d’une exposition aux trichothécènes. Les résultats de ce travail ont montré que cette souche bactérienne est capable de réduire les effets inflammatoires IL-17 et de rétablir les paramètres impliqués dans les fonctions de la barrière intestinale, suite à une exposition ex vivo et in vivo au DON. En revanche, cette souche a peu d’effet contre la toxine T-2. L’ensemble de ce travail de thèse suggère donc qu’une exposition à de faibles doses de trichothécènes pourrait accroître la susceptibilité des animaux aux perturbations de nature infectieuse ou inflammatoire. / Mycotoxins are fungi secondary metabolites that can contaminate a lot of environments worldwild such as cereals, fruits, wallpapers, and compost heaps. Throughout this phD work, we focused on two mycotoxins mainly produced by Fusarium species, both belonging to the trichothecenes group: the deoxynivalenol (DON) and the T-2 toxin (T-2). The aims of this study were to determine the effects of these two toxins on the immune response implementation in respiratory and intestinal mucosa. Studies were performed on swine being a target species of these contaminants and a model species for Humans. The results of these works proved that these two mycotoxins can affect the immune response. In the respiratory tract, a low dose of T-2 toxin alters the activation of the alveolar macrophages when they are stimulated by the agonists of TLRs -4 and -2/6 (lipopolysaccharides and lipoteichoic acids, respectively). This alteration is due to the decrease of the synthesis of the anti-microbial compound NO and the pro-inflammatory cytokines such as IL-1β and TNF-α. This immunosuppression can induce the emergence of opportunist infections in pig. In the intestinal tract, in background level, we demonstrated that DON as well as T-2 toxin induces a strong inflammatory immune response associated with stimulation of IL-17 pathway by inhibiting of the development of regulatory T cells. Mechanistic studies were used to determine the production origin of the cytokin associated to the IL-17 pathway. This cytokine is produced by one of the subpopulations of Tregs, the Tγδ cells IL-17 producing when exposed to trichothecenes. The third part of this work was about the use of Lactobacillus sobrius DSM 16698T strain to counteract the immunomodulatory effects induced after trichothecen exposure. The results of this study showed that this bacterial strain is able to reduce IL-17 inflammatory effect and is also able to re-etablish the parameters involved in the intestinal barrier functions in ex vivo and in vivo response to DON. Nevertheless, this strain is less effective against the T-2 toxin. Taken together, results of this phD suggest that an exposure to low doses of trichothecens could be intensify the susceptibility of animal to infectious or inflammatory disease.

Le déoxynivalénol (DON) est l'une des mycotoxines trichothécènes les plus abondantes et les plus importantes produites par les espèces de Fusarium. Les aliments contaminés par les mycotoxines peuvent affecter négativement la santé des poulets de chair. La présente étude a été menée pour évaluer les effets du déoxynivalénol (DON) sur les performances des poulets de chair, le poids des organes, les paramètres biochimiques sériques, la réponse immunitaire et l'histologie intestinale. L’expérience a permis d’évaluer l'efficacité d'un additif alimentaire commercial, basé sur les synbiotiques (SFA), et ayant la capacité d'oxyder le DON. Au total, six cents poussins mâles d'un jour d'une souche commerciale (Ross 308) ont été vaccinés avec un vaccin vivant combiné contre le virus de la maladie de Newcastle (NDV) et le virus de la bronchite infectieuse (IBV) et ont été répartis de façon aléatoire entre 6 traitements (100 oiseaux dans chaque groupe) pour 5 semaines. Ces groupes ont été nourris avec la même nourritures naturellement contaminés par DON mais à des concentrations différentes : < 0,5 (régime témoin), 1,5 et 3 mg/kg avec et sans SFA à 250 g/tonne. Les paramètres, y compris le poids corporel, la consommation d'aliments, et le taux de mortalité, ont été enregistrés sur une base hebdomadaire. De plus, des échantillons de sang ont été prélevés sur quatre oiseaux de chaque groupe pour déterminer les caractéristiques biochimiques sériques, et les titres d'anticorps contre NDV et IBV. Au cours de la semaine 5, quatre des poulets sélectionnés ont été euthanasiés, et les organes, coeur, foie, rate, bourse de Fabricius, ont été pesés. Des tissus de l'intestin, segments de 2 cm du duodénum, du jéjunum, de l'iléon et du cæcum, et de la bourse de Fabricius et thymus ont été prélevés pour des examens histologiques. Les résultats obtenus démontrent que les oiseaux dont l’alimentation était contaminée au DON présentaient une diminution (P < 0,05) du poids moyen aux jours 28 et 35 par rapport aux groupe témoin et groupes traités avec le SFA. De plus, l'inclusion de DON dans l'alimentation a réduit le titre d'anticorps contre le NDV (P < 0,05) et l'IBV (P < 0,001). Les paramètres biochimiques sériques, et le poids des organes pendant toute la période expérimentale (P > 0,05) n’ont pas montré de différences significatives. De plus, chez les oiseaux nourris avec des aliments contaminés, le DON a provoqué un processus de nécrose au niveau des villosités du duodénum et du thymus. Cependant, cela n'a pas modifié la morphométrie du tissu intestinal et de la bourse de Fabricius. Il a été conclu que les performances des poulets de chair, ainsi que la réponse vaccinale et paramètres histologiques, étaient négativement affectées par une alimentation contaminée par le DON. La supplémentation alimentaire avec un additif alimentaire à base de synbiotiques, serait une alternative pour atténuer les effets causés par cette mycotoxine chez les oiseaux. / Deoxynivalenol (DON) is one of the most abundant and important trichothecene mycotoxins produced by Fusarium species. Mycotoxin-contaminated feeds may negatively affect broiler chickens’ health, a sustainable approach to achieve mycotoxin elimination is necessary. An experiment was conducted to study the effects of deoxynivalenol (DON) on the performance of broilers, organ weights, serum biochemical parameters, immune response, and intestinal histology and to evaluate the efficacy of a commercial feed additive, based on synbiotics (SFA), with the ability to deepoxidize DON. In total, six hundred 1-d-old male broiler of a commercial strain (Ross 308) were vaccinated with combined live Newcastle disease virus (NDV) and infectious bronchitis virus (IBV) vaccine and were randomly allotted to 6 dietary treatments (100 birds in each group) for 5 wk. These groups were fed 3 diets naturally contaminated with DON at concentrations of < 0.5 (control diet), 1.5, and 3 mg/kg with and without SFA at 250 g/ton. The parameters including body weight, feed intake, and mortality rate were recorded on a weekly basis. In addition, weekly blood samples were collected from four birds in each group to determine serum biochemical characteristics and antibody titers to NDV and IBV. In week 5, four selected chickens were euthanized, and organs (heart, liver, spleen, bursa of Fabricius) were weighed. Tissues from intestine (2-cm segments of duodenum, jejunum, ileum, and caecum) and immune system (bursa of Fabricius and thymus) were collected for further histological examinations. The results indicated that DON-challenged birds had decreased (P < 0.05) average body weight (ABW) at days 28 and 35 as compared to control and treated groups with SFA. Furthermore, the inclusion of DON in the diet reduced antibody titer against NDV (P < 0.05), and IBV (P < 0.001). However, there were no significant differences in serum biochemical parameters and organs weight during the whole experimental period (P > 0.05). Moreover, in birds fed contaminated diets, DON caused necrosis in duodenum villus and in the thymus but did not alter the intestinal or the immune system morphometrics. It was concluded that broiler performance, histological, and immunological parameters were adversely affected by feeding diets contaminated with DON. However, the dietary supplementation with Synbiotics as a detoxifying agent would be an alternative to alleviate adverse effects on birds.