Les mycotoxines sont de métabolites secondaires produits par de nombreuses espèces fongiques. Les effets sanitaires induits par l’ingestion de ces substances sont bien documentés et certaines mycotoxines font désormais l’objet de réglementations quant à leurs teneurs maximales tolérables dans les aliments. Cependant, d’autres voies d’exposition à ces contaminants sont possibles. Si l’action irritante ou allergisante liée à l’inhalation de spores fongiques ou de fragments mycéliens a été démontrée, l’inhalation de mycotoxines est aussi suspectée d’induire certains troubles respiratoires ou certaines pathologies. En effet, les mycotoxines peuvent être retrouvées dans les spores mais également sur des particules plus fines facilement aérosolisables et donc susceptible d’être inhalées. Cependant, les données concernant le danger associé à l’exposition humaine aux mycotoxines par inhalation sont encore très parcellaires. Dans ce contexte, nos travaux ont eu comme objectif principal la caractérisation de l’aérosolisation des mycotoxines lors de la colonisation de différents matériaux rencontrés dans les environnements intérieurs par des moisissures toxinogènes. Tout d’abord nous avons étudié la croissance et la production de mycotoxines lors de la colonisation de matériaux de construction (papier peint, toile de verre peinte, papier peint vinyle, sapin) par trois espèces fongiques d’intérêt: Aspergillus versicolor, Penicillium brevicompactum, Stachybotrys chartarum. Ces espèces ont été choisies à cause de leur présence fréquente dans les environnements intérieurs et de leur diversité d’organisation mycélienne. De plus, ces trois espèces produisent des toxines différentes: stérigmatocystine, acide mycophénolique et trichothécènes macrocycliques pour A. versicolor, P. brevicompactum et S. chartarum, respectivement. Ces travaux ont démontré que, pendant leur développement sur les matériaux testés, les trois espèces produisent des mycotoxines. Le matériau le plus favorable au développement fongique et à la toxinogénèse est le papier peint. L'acide mycophénolique, la stérigmatocystine et les trichothécènes macrocycliques peuvent ainsi être produits à des niveaux de 1.8, 112.1 et 27.8 mg/m2, respectivement, sur ce matériau. Ces toxines peuvent ensuite être partiellement aérosolisées. Nous avons montré que l’aérosolisation dépend des espèces et de leur structure mycélienne mais aussi des conditions de culture et du flux d’air. Ce transfert dans l'air est observé après des sollicitations aérauliques qui peuvent être rencontrées facilement dans les environnements intérieurs car elles correspondent au mouvement de personne dans une pièce (0.3 m/s), à la vitesse de l'air dans les diffuseurs de plafond (2 m/s), à des coutants d’air ou des claquements de porte (6 m/s). P. brevicompactum est l’espèce la plus facile à aérosoliser. La majeure partie de la charge toxique des aérosols est retrouvée dans des particules dont la taille correspond à celle de spores ou de fragments de mycélium. Cependant, pour les trichothécènes macrocycliques, des toxines ont également été trouvées sur des particules plus petites que les spores, qui pourraient être facilement inhalées par les habitants et pénétrer profondément dans les voies respiratoires. Afin de mieux caractériser le danger réel associé à l’inhalation de ces composés, des études de cytotoxicité ont été réalisés en utilisant des cellules pulmonaires et en comparant avec les résultats observés sur cellules digestives. La toxicité sur cellules pulmonaires est comparable à celle observée sur cellules digestives. Les trichothécènes macrocycliques sont beaucoup plus toxiques que les autres toxines testées avec des IC50 de l’ordre du ng/ml. Au final, nous avons évalué la persistance de ces contaminants lors de l’application d’eau de javel, procédé de décontamination le plus fréquemment utilisé. Nous avons montré qu’une procédure de nettoyage normale ne permet qu’une élimination partielle des moisissures. / Mycotoxins are secondary metabolites produced by many fungal species. Health effects induced by the ingestion of these substances are well documented and some mycotoxins are now regulated for their maximum tolerable levels in foods. However, other routes of exposure to these contaminants are possible. Thus, if irritating or allergenic reactions related to the inhalation of fungal spores or mycelial fragments have been demonstrated, inhalation of mycotoxins is also suspected to be causing certain respiratory disorders or certain pathologies. Indeed, mycotoxins can be found in spores but also on finer particles which are easily aerosolized and therefore likely to be inhaled. However, data on the hazard associated with human exposure to mycotoxins by inhalation are still very fragmented. In this context, our main objective was to characterize the aerosolization of mycotoxins during the colonization of different materials encountered in indoor environments by toxinogenic molds. First we studied growth and production of mycotoxins during the colonization of building materials (wallpaper, painted fiberglass wallpaper, vinyl wallpaper, fir, fiberglass) by three fungal species of interest: Aspergillus versicolor, Penicillium brevicompactum, Stachybotrys chartarum. These species were chosen because of their frequent presence in indoor environments and their diverse mycelial organization. In addition, these three species produce different toxins: sterigmatocystin, mycophenolic acid and macrocyclic trichothecenes for A. versicolor, P. brevicompactum and S. chartarum, respectively. These studies have shown that, during their development on tested materials, three species produce mycotoxins. The most favorable material for fungal development and toxinogenesis is wallpaper. Mycophenolic acid, sterigmatocystin and macrocyclic trichothecenes can thus be produced at levels of 1.8, 112.1 and 27.8 mg/m2, respectively, on this material. These toxins can then be partially aerosolized. We have shown that aerosolization depends on species and their mycelial structure, but also on culture conditions and airflow. This transfer to air is nevertheless observed after aeraulic solicitations which can be easily encountered in indoor environments because theycorrespond to the movement of people in a room (0.3 m/s), speed of air in ceiling diffusers (2 m/s), slamming doors or air drafts when opening windows(6 m/s). P. brevicompactum showed to be the easiest to aerosolize. The major part of the aerosols’ toxic charge is found in particles whose size corresponds to that of spores or mycelial fragments. However, for macrocyclic trichothecenes, toxins were also found in particles smaller than spores, which could easily be inhaled by occupants and penetrate deep into the respiratory tract. In order to better characterize the actual hazard associated with inhalation of these compounds, cytotoxicity studies have been performed using lung cells and comparing with results observed on digestive cells. Pulmonary toxicity is comparable to that observed in digestive cells. Macrocyclic trichothecenes are much more toxic than other tested toxins with IC50 in order of ng/ml. In parallel, we analyzed the VOCs specifically produced during active mycotoxinogenesis in order to identify potential biomarkers of the actual production of mycotoxins that could be used as tools for monitoring of indoor environments. Unfortunately, this approach has not, for the moment, led to the identification of specific targets. In the end, we evaluated the persistence of these contaminants during application of bleach, the most frequently used decontamination process. We have shown that a normal cleaning procedure allows only partial removal of mold.

La présente étude avait pour objectif d’évaluer et comparer le potentiel de produits anti-mycotoxiniques et d’antioxydants non-enzymatiques à prévenir des effets indésirables du désoxynivalénol (DON) sur les performances de croissance, la digestibilité, la morphologie intestinale, l’activité des enzymes antioxydants et le statut oxydatif du porcelet. Dans une première expérience, les effets néfastes du DON et la capacité anti-mycotoxinique de quatre produits commerciaux (Intégrale®, Biofix Plus®, MXM® et Défusion®) ont été évaluée chez soixante porcelets sevrés et nourris avec des aliments contaminés par le DON. La concentration de 4 mg kg-1 de DON peut causer une chute de la prise alimentaire et de l’efficacité alimentaire ainsi que réduire la digestibilité de la matière sèche, du gras et de l’énergie par la diminution de la hauteur des villosités chez les porcelets contaminés au DON et, créer un stress oxydatif dans le jéjunum. Les anti-mycotoxines ont partiellement modifié le statut oxydatif de la muqueuse intestinale, et le seul additif anti-mycotoxinique, Defusion®, pouvait rétablir la croissance et la hauteur des villosités. Dans une seconde expérimentation, les effets négatifs du DON et la capacité antioxydante des produits non-enzymatiques tels que les vitamines (A, E et C), le sélenium organique (Se) / glutathione (GSH), la quercétine et la combinaison des antioxydants précédents ont été testés chez soixante douze porcelets sevrés et nourris avec des aliments contaminés au DON-ZEN (zéaralénone). Les effets néfastes de 3 mg kg-1 de DON n’ont pas été identifiés sur la prise alimentaire et l’efficacité alimentaire. Le stress oxydatif causé par le DON n’a pas été bien identifié dans le système systémique et la muqueuse intestinale. La présence de ZEN dans les traitements expérimentaux pouvait influencer sur l’évaluation des performances de croissance chez ces porcelets. La combinaison des antioxydants non-enzymatiques peut réduire le stress oxydatif en diminuant la teneur en malondialdéhyde (MDA) dans le plasma, le foie et dans l’iléon ainsi que la division cellulaire (PCNA) dans le jéjunum. Les résultats de deux études ont caractérisé les impacts du DON sur les performances de croissance, la digestibilité, la morphologie intestinale et le statut antioxydant. L’efficacité des produits anti-mycotoxiniques et des antioxydants non-enzymatiques a été déterminée pour la lutte contre le DON. Des études supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les effets du DON sur les autres organes (le foie et les reins) et, le temps d’exposition au DON plus de trois semaines serait requis pour les prochaines expérimentations. / The aim of this study was to evaluate and compare the potential of anti-mycotoxin additives and non-enzymatic antioxidant substrates in preventing the effects of deoxynivalenol (DON) on growth performance, digestibility, intestinal morphology, antioxidant enzyme activities and oxidative status in piglets. In the first experiment, the adverse effects of DON and the antimycotoxin ability of four antimycotoxin products (Integral®, Biofix Plus®, MXM® and Defusion®) against DON were evaluated in sixty weaned piglets fed with the DON-contaminated diets. The concentration of 4 mg kg-1 of DON could reduce feed intake and feed efficiency, as well as decrease digestibility of dry matter, fat and energy by reducing the villus height of piglets fed the DON-contaminated diets and creat an oxidative stress in jejunum. The antimycotoxin products modified partially oxidative status of the intestinal mucosa, and the only antimycotoxin, Defusion®, could restore the growth performance and the villus height. In the second experiment, the adverse effects of DON and the antioxidant ability of non-enzymatic antioxidants such as vitamins (A, E and C), selenium (Se) / glutathione (GSH), quercetin and the combination of both of non-enzymatic antioxidants were tested in seventy-two weaned piglets fed with the DON-ZEN (zearalenone)-contaminated diets. The adverse effects of 3 mg kg-1 of DON was not observed on feed intake and feed efficiency. The oxidative stress induced by DON was not well characterized in the systemic system and intestinal mucosa. The presence of ZEN in experimental diets could influence on the evaluation of growth performance of piglets. Combination of non-enzymatic antioxidants could reduce the oxidative stress by decreasing the concentration of malondialdehyde (MDA) in plasma, liver and ileum, as well as the cell division (PCNA) in the jejunum. The results of two studies have characterized the impacts of DON on growth performance, digestibility, intestinal morphology and antioxidant status. The efficacy of antimycotoxin products and non-enzymatic antioxidants were determined for DON-prevention. Further studies are needed to assess the effects of DON in other organs (liver and kidneys), and the time of exposure to DON more than three weeks may be required for the next experiments.

Comme les grains de maïs peuvent être infectés par certaines espèces de Fusarium qui produisent des mycotoxines pouvant affecter la santé des animaux, il est essentiel d’évaluer la qualité des grains pour assurer la performance des élevages. Les objectifs de ce projet sont de vérifier le contenu en mycotoxines des grains de différents hybrides de maïs soumis à plusieurs environnements et d’évaluer l’effet d’un fongicide foliaire sur la présence de mycotoxines. Généralement, les concentrations en mycotoxines [désoxynivalénol (DON), T2, zéaralénone (ZEN) et fumonisine (FUM)] des différents hybrides sont en-dessous des seuils critiques. Les concentrations en DON varient selon les hybrides, les années et les zones climatiques. Certains hybrides montrent une résistance stable, peu importe le site et l’année alors que la zone 3 (2300 à 2500 UTM) a été plus propice au développement du DON. L’application de fongicide n’a pas d’effet sur la production en mycotoxines.

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.

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

Certains champignons, notamment des Ascomycètes, peuvent synthétiser des métabolites secondaires toxiques pour les hommes et les vertébrés, appelés mycotoxines. Étant donné que la présence de ces champignons dans les aliments de base constitue un risque potentiel pour la santé humaine et animale, les aliments de base sont éliminés lorsqu'ils sont contaminés. La section Flavi est un des groupes de champignons les plus importants du point de vue économique et sanitaire car il comprend des espèces productrices de mycotoxines. Parmi les mycotoxines produites par ce groupe se trouvent les aflatoxines (AF), considérées comme une préoccupation majeure en raison de leurs effets délétères chez les vertébrés. Les espèces de la section Flavi se développent principalement dans les régions tropicales et subtropicales car elles bénéficient de conditions environnementales optimales. De plus, les conditions de récolte et de stockage sont souvent inappropriées, favorisant ainsi leur développement. Dans les régions tempérées, ces espèces se rencontrent moins fréquemment. Cependant, le réchauffement climatique pourrait favoriser leur colonisation. L'identification des espèces d'Aspergillus de la section Flavi est un défi, en raison de l'inter- et intra-variabilité des caractères. Par conséquent, l'utilisation d'une seule méthode d'identification (caractérisation morphologique, moléculaire ou du profil des métabolites secondaires) est insuffisante. Inversement, le développement d'outils moléculaires a facilité la tâche. Le but de notre étude était de déterminer les relations entre les espèces d'Aspergillus de la section Flavi à partir de différents marqueurs moléculaires (ITS, benA, cmdA, amdS, préA, perB, ppgA, aflP, gènes Mat1), puis d'identifier ceux qui permettent une classification des espèces par inférence phylogénétique. L'utilisation de l'inférence phylogénétique dans cette étude a montré qu'il s'agit d'une approche robuste pour identifier les espèces d'Aspergillus de la section Flavi, notamment en confirmant certaines hypothèses déjà proposées pour les espèces de la section Flavi. En effet, l'ajout de marqueurs moléculaires a permis de confirmer le placement phylogénétique des espèces dans la section Flavi. De plus, une nouvelle espèce cryptique a pu être décrite : Aspergillus korhogoensis (appartenant au clade A. flavus). Notre étude a également pu mettre en évidence que les marqueurs moléculaires sélectionnés (benA, cmdA, mcm7, rpb1, preB, preA et ppgA) sont de bons candidats pour l'étude d'autres sections d'Aspergillus. L'utilisation de l'inférence phylogénétique est une méthode élégante permettant d'identifier de façon précise les espèces. Sur la base de nos résultats, il est recommandé d'utiliser des matrices concaténées pour effectuer une inférence phylogénétique dans cette section, et la meilleure combinaison inclut les gènes benA, cmdA, et l'inclusion d'un autre gène : mcm7, rpb1, preB, preA ou ppgA. A l'inverse, l'utilisation du gène ITS chez Aspergillus peut conduire à une sous-estimation de la diversité car le gène est très fortement conservé. L'étude des gènes du loci Mat1 dans la section est utile pour accroître les connaissances sur la reproduction sexuée chez les ascomycètes. De plus, plusieurs fonctions de la machinerie biologique fongique sont liées aux gènes du loci Mat1. La caractérisation du profil métabolique secondaire chez les souches d'Aspergillus de la section Flavi doit être utilisée, non seulement comme outil d'identification, mais également pour discriminer les souches toxinogènes et atoxinogènes. La section Flavi renferme des espèces capables de produire à la fois de mycotoxines et de composés bénéfiques. Parmi les mycotoxines qui devraient faire l'objet d'une attention particulière figurent les AF, l'acide cyclopiazonique, les versicolorines a et b, la stérigmatocystine. Une étude plus approfondie du métabolisme secondaire sera également utile pour la recherche de nouveaux composés bénéfiques. / Some fungi, mostly Ascomycota, are able to synthesize secondary metabolites that are toxic to humans and vertebrates, called mycotoxins. Since the presence of these fungi in staples represents a potential risk to human and livestock health, staples are eliminated when they are contaminated. The section Flavi is one most important group of fungi from an economic and public health point of view because it comprises several mycotoxin producer species. Amongst the mycotoxins produced by this group are aflatoxins (AFs), considered a main concern because of their deleterious effects on humans and vertebrates. Species from section Flavi grow mainly in tropical and subtropical regions where environmental conditions are optimal, and harvest and storage conditions are not always appropriate to avoid production of mycotoxins, which enhance their growth. In temperate regions, these species are less frequent; however, climate changes can favor their colonization. Species identification in Aspergillus section Flavi is challenging because of inter- and intra- variability of traits. Therefore, the use of one identification method (morphological, molecular or secondary metabolite profile characterization) is futile. Conversely, the development of molecular tools has facilitated the task. The aim of this study was to screen the species relationships in Aspergillus section Flavi based on different molecular markers (ITS, benA, cmdA, amdS, preA, preB, ppgA, aflP, Mat1 genes), and subsequently identify which ones allow a fine species classification in the section Flavi by phylogenetic inference. The use of phylogenetic inference in the present study showed that it is a robust approach to identify Aspergillus section Flavi species. The use of this technique confirmed some of the hypotheses proposed in the Flavi section, since more genetic information was added, thus strengthening the placement of the species in the Flavi section. In addition, we described a new cryptic species in this section Aspergillus korhogoensis that is nested in A. flavus clade as the sister taxon of A. parvisclerotigenus. Likewise, the molecular markers (benA, cmdA, mcm7, rpb1, preB, preA or ppgA) were good candidates for studying other sections in Aspergillus. The use of phylogenetic inference is a good method for fine-scale species identification; however, it should be used carefully, and the morphological approach and characterization of secondary metabolites should also be carried out. Based on our results, concatenated matrices are recommended to perform phylogenetic inference in this section, and the best combination includes benA, cmdA, and the inclusion of at least one another gene (preB, mcm7, rpb1, preA or ppgA). Conversely, the use of ITS in Aspergillus may lead to an underestimation of the diversity because the gene is highly conserved. Studying mating type MAT1 loci in the section is helpful to increase the knowledge of sexual reproduction in ascomycetes. In addition, several functions of fungal biological machinery are linked to Mat1 loci genes. Secondary metabolic profile characterization of Aspergillus section Flavi strains should be performed, not only as an identification tool, but also to discriminate toxinogenic and atoxinogenic strains. Section Flavi encloses species able to produce a mixture of mycotoxins and beneficial compounds. Amongst mycotoxins that should be screened are AFs, cyclopiazonic acid, A and B versicolorin, sterigmatocystin, tenuazonic acid. An exhaustive study of the secondary metabolism can also be useful to investigate novel beneficial products.

La fusariose est une des maladies les plus importantes altérant le blé en Bourgogne. L'espèce fongique Fusarium graminearum est l'un des agents principaux de la maladie. L'interaction hôte-pathogène peut entrainer la production de mycotoxines toxiques pour l'homme et l'animal.La seule alternative pour prévenir le développement de la maladie est de contrôler l'inoculum primaire dans son habitat naturel : les adventices, le sol et les résidus de culture. En raison de la tendance à la réduction du travail du sol, une attention particulière doit être portée au rôle des résidus de culture dans la survie et le développement de F. graminearum. Dans ce travail de thèse, deux approches ont été choisies pour mieux comprendre le développement saprotrophe du champignon et ses conséquences. La première, à travers un essai en champ dans le contexte pédoclimatique Bourguignon, avait pour but de définir la part relative des différentes sources d'inoculum dans le développement de la fusariose et l'accumulation des mycotoxines dans les grains. Cet essai devait en outre permettre de déterminer si des indicateurs précoces du développement de la maladie sur épi et de l'accumulation de mycotoxines pouvaient être identifiés. La seconde, à travers un essai en microcosmes, avait pour but de suivre le développement de F. graminearum dans le sol et les résidus.Ce travail a permis de souligner l'importance de la gestion des résidus de culture dans le développement de la fusariose du blé. Favoriser une décomposition biologique rapide des résidus de culture et/ou introduire des cultures intermédiaires assainissantes constituent des perspectives de recherche sur lesquelles doivent porter nos efforts

La fusariose des épis est une maladie affectant les grains de céréales, et particulièrement le blé. Elle est provoquée par des champignons du genre Fusarium spp. Les conséquences sur les cultures menacent directement les rendements et la qualité sanitaire des récoltes compte tenu de la capacité de ces champignons à produire des mycotoxines. Parmi les membres du complexe fusarien, Fusarium graminearum est l’espèce la plus fréquemment incriminée. En Bretagne, les exploitations agricoles sont particulièrement menacées par cette maladie. En effet, le climat de la région est favorable à son développement et les exploitants produisant tout ou partie de leurs aliments à la ferme privilégient des rotations céréalières avec un retour fréquent de maïs et de blé, ce qui accroît les risques. À ce jour, la lutte contre la fusariose des épis repose sur une gestion des résidus des récoltes, principale source d’inoculum primaire de F. graminearum, ainsi que sur des traitements fongicides au moment de la floraison. Le contexte socio-économique et le manque d’efficacité de ces méthodes nécessitent de trouver de nouvelles alternatives s’inscrivant dans la durabilité. Le premier objectif de ce travail était donc de mettre en place, d’évaluer et d’optimiser une stratégie de biocontrôle visant à réduire l’inoculum primaire de F.graminearum afin de diminuer la pression de la maladie au champ et ses conséquences sur les cultures. Des essais en microcosmes et au champ ont été mis en place dans ce but. Bien que l’agent de biocontrôle permettait de limiter le développement de F. graminearum dans des sols autoclavés, son efficacité était amoindrie dans des sols non-autoclavés, du fait des interactions avec le microbiote de ces sols. Dans un second temps, la diversité et la structure des communautés microbiennes telluriques de parcelles agricoles bretonnes ont été étudiées via une approche de metabarcoding. Nous avons mis en évidence que la diversité et l’abondance des communautés microbiennes d’un sol contribuent largement à diminuer l’inoculum primaire de F. graminearum et que ce microbiote est influencé par les pratiques agronomiques, climatiques et physico-chimiques. Enfin, l’étude a révélé une relation possible entre l’abondance de certains genres bactériens et la diminution de l’inoculum primaire de F. graminearum. Ce travail conduit à envisager les micro-organismes telluriques comme un levier agronomique permettant de réduire l’incidence de F. graminearum dans les cultures céréalières. / Fusarium Head Blight (FHB) is a devastating disease for cereals, and for wheat in particular, threatening both crop yields and quality, given the ability of Fusarium spp. to produce mycotoxins. Among the Fusarium species complex, Fusarium graminearum is the most common causal agent of the disease. The incidence of FHB in Brittany (France) can be particularly high. Indeed, the agronomic practices include cereal rotations with frequent wheat and maize crops which increase the risk of FHB. Moreover, the climate favors the pathogen development.Currently, appropriate management of the residues, on which F. graminearum grows saprophytically, and the use of fungicide treatments at flowering constitute the two main ways to manage FHB. However, these strategies do not always guaranty an appropriate crop protection. The low and variable efficacy of these methods, combined to the socio-economic pressures, urge to find effective and sustainable alternatives. In this context, the first objective of this work was to develop, evaluate and optimize a biocontrol strategy aiming to reduce F. graminearum primary inoculum in soils, and thus reduce FHB risk for the crops, using both laboratory and field experiments. Although the biocontrol product was able to limit the pathogen growth in autcolaved soils, its efficacy was reduced when taking the interactions with the soil microbiota into account. The diversity and the structure of soil microbial communities were then studied for 31 agricultural fields using a metabarcoding approach in order to highlight the influence of climatic conditions, agronomic practices and soil physicochemical factors. Metabarcoding analysis revealed the importance of diversity and abundance of the soil microbial communities to reduce F. graminearum primary inoculum. This microbiota was also found to be influenced by agronomic practices and physico-chemical factors. Finally, the abundance of specific bacterial genera was related to the reduction of F. graminearum primary inoculum. Outcomes of this work highlight the importance of the soil biological activity and suggest that a manipulation of the soil microbial communities might lead to a better FHB management.

L'intestin est la première barrière de l'organisme contre les contaminants alimentaires, dont les mycotoxines. Le déoxynivalenol (DON) est un contaminant majeur des céréales, souvent retrouvé en association avec d'autres trichothécènes B (TCTs B), le 3- et 15-acétyldéoxynivalénol (3-ADON et 15-ADON), le nivalénol (NIV) et la fusarénone X (FX). Au niveau cellulaire, le DON interagit avec l'ARN ribosomique, bloquant ainsi la synthèse protéique et activant la cascade de la voie de signalisation de MAPKinases impliquée dans des mécanismes de la réponse inflammatoire. Au niveau intestinal, cette mycotoxine pourrait donc perturber le renouvellement continu de l'épithélium, et l'homéostasie de la réponse inflammatoire. On suggère ainsi qu'elle pourrait jouer un rôle dans la pathogénie des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin. Si les effets du DON sont relativement connus, ceux du NIV et de leurs dérivés acétylés sont moins bien documentés. De même, peu de données existent quant à la toxicité combinée de ces mycotoxines dont la co-occurrence est avérée. Sur des modèles in vitro de cellules épithéliales intestinales humaines et porcines et sur un modèle ex vivo d'explants de jéjunum de porc, nous avons comparé les toxicités individuelles de cinq TCTs B (DON, 3- et 15-ADON, NIV et FX) et analysé leur toxicité combinée en termes de synergie, additivité ou antagonisme vis-à-vis de l'intestin. Les résultats montrent qu'à des concentrations de l'ordre du micromolaire, les TCTs B inhibent la croissance des cellules épithéliales intestinales par ordre croissant de toxicité 3-ADON, DON, 15-ADON, NIV et FX. Aux faibles doses correspondant à des niveaux d'exposition rencontrés chez le consommateur français ou européen, des synergies d'un facteur 3 à 10 ont été observées. Ces travaux ont également permis de caractériser l'activité pro-inflammatoire au niveau intestinal des TCTs B, et l'analyse benchmark de données de transcriptomique a montré que l'exposition de l'intestin à des doses aussi faibles que 0.04µM de FX, 0.1µM de DON ou 0.1µM de NIV s'accompagne d'une activation significative des mécanismes de l'inflammation. Ces doses sont de l'ordre des concentrations attendues dans le chyle sur la base des valeurs toxicologiques de référence actuelles. En conclusion, ces données montrent que le renouvellement de l'épithélium intestinal et l'activité pro-inflammatoire au niveau intestinal pourraient être des marqueurs très sensibles dans le cadre de l'évaluation de la toxicité individuelle et des interactions entre TCTs B. / As for other food-born contaminants, the gastro-intestinal tract represents the first barrier against deoxynivalenol (DON). This mycotoxin frequently co-occurs with other type B trichothecenes (TCTs B) namely 3-acetyldeoxynivalenol (3-ADON), 15-acetyldeoxynivalenol (15-ADON), nivalenol (NIV) and fusarenon-X (FX). At the cellular level, DON binding to ribosomal RNA results in the inhibition of protein synthesis and triggers the mitogen-activated protein kinases (MAPKs) pathway that have been linked to immune response mechanisms. Thus, intestinal epithelial cell renewing is considered a putative target in DON toxicity. Moreover, based on the ability of DON to disturb the state of homeostasis of the inflammatory response in the intestine mimicking what is found in inflammatory bowel diseases (IBD), it is proposed that this mycotoxin may play a role in such diseases. However, very few is known about the intestinal toxicity of the other co-occuring TCT B, and their combined effects eventually. By means of in vitro human and porcine intestinal epithelial cells models and an ex vivo porcine jejunal explants model, we assessed the individual toxicity of five TCT B (DON, 3- and 15-ADON, NIV and FX) toward the intestine and we analyzed their combined toxicity in terms of additivity, synergy or antagonism. The tested TCT B significantly impaired the intestinal epithelial cell growth in the micromolar range, in increasing order of potency 3-ADON, DON, 15-ADON, NIV and FX. The toxicity of low doses of TCT B was synergistic. For mycotoxin concentrations corresponding to exposure levels reported for French and European consumers, the amplitude of this synergy ranged between 3 and 10. Benchmark dose analyses of the transcriptional data also showed that the exposure of the intestine to mycotoxin concentrations as low as 0.04µM for FX, 0.1µM for DON and 0.1µM for NIV could be associated to a significant activation of the inflammatory response mechanisms. Taken together, these results suggest that epithelial cell renewing and pro-inflammatory effects at the intestinal level may be consider very sensitive biomarkers for the assessment of the individual toxicity and interactions between the co-occurring TCTs B.

Streptococcus suis est un agent pathogène bactérien important qui affecte les porcelets post-sevrés et qui cause des septicémies, des méningites et des arthrites. L’infection se transmet principalement par voie respiratoire, cependant il existe une hypothèse que la voie intestinale pourrait aussi représenter une porte d’entrée pour le pathogène. Le déoxynivalénol (DON) est une mycotoxine soupçonnée depuis longtemps d’être un facteur prédisposant dans le développement de la maladie causée par S. suis, mais cela n’a encore jamais été étudié. L’objectif de cette étude est donc d’évaluer l’effet du DON sur les interactions de S. suis avec les cellules dendritiques (DCs) porcines, les macrophages alvéolaires porcins (PAMs) et les cellules épithéliales intestinales du porc (IPEC-J2). L’induction de médiateurs inflammatoires mesurée par RT-PCR ont révélé que le DON cause une diminution significative de l’expression des cytokines pro-inflammatoires (IL-6, IL-8, TNF-α) des DCs porcines et des PAMs favorisant ainsi un environnement immunosuppresseur. L’étude de l’expression du CMH-II par FACS a révélé que de faibles concentrations (≤ 1 μM) de DON augmentent significativement l’expression du CMH-II alors que de fortes concentrations (≥ 2 μM) causent plutôt une diminution significative de son expression influençant ainsi la mise en place de l’immunité adaptative. De plus, les tests de phagocytose ont révélé que de fortes concentrations (≥ 1 μM) de DON diminuent la capacité de phagocytose de S. suis par les PAMs favorisant ainsi la dissémination de la bactérie. Des tests d’adhésion et d’invasion ont révélé que le DON n’a pas d’impact sur l’adhésion de S. suis aux IPEC- J2 et que de fortes concentrations (≥ 4 μM) de DON favorisent l’invasion de S. suis dans ces cellules. Finalement, des tests ELISA ont montré que le DON (0,5, 1 et 4 μM) diminue significativement la production de cytokines pro-inflammatoires (IL-8) des IPEC-J2. / Streptococcus suis is an important bacterial pathogen that affects post-weaner piglets and causes septicemia, meningitis and arthritis. The infection is mainly transmitted by the respiratory route; however, there is a hypothesis that the intestinal tract could also represent an entry point for the pathogen. Deoxynivalenol (DON) is a mycotoxin that has long been suspected of being a predisposing factor in the development of disease caused by S. suis, but has never been studied. The objective of this study is therefore to evaluate the effect of DON on the interactions of S. suis with porcine dendritic cells (DCs), porcine alveolar macrophages (PAMs) and porcine intestinal epithelial cells (IPEC-J2). The induction of inflammatory mediators measured by RT-PCR revealed that DON causes a significant decrease in the expression of pro-inflammatory cytokines (IL-6, IL- 8, TNF-α) in porcine DCs and PAMs, thus promoting an immunosuppressive environment. The study of MHC-II expression by FACS revealed that low concentrations (≤ 1 μM) of DON significantly increase the expression of MHC-II while high concentrations (≥ 2 μM) rather cause a significant decrease in its expression, thus influencing the establishment of adaptive immunity. In addition, phagocytosis assays revealed that high concentrations (≥ 1 μM) of DON decrease the phagocytosis capacity of S. suis by PAMs, thus promoting the dissemination of the bacteria. Adhesion and invasion assays revealed that DON does not impact S. suis adhesion to IPEC-J2 and that high concentrations (≥ 4 μM) of DON promote S. suis invasion into IPEC-J2. Finally, ELISA have shown that DON (0,5, 1 et 4 μM) significantly reduce IPEC-J2’s production of pro-inflammatory cytokines (IL-8).