Toxicité intestinale des mycotoxines : analyse des interactions entre Trichothécènes B

The intestinal toxicity of mycotoxins : analysis of the interactions between type B trichothecenes

• Auteur / Autrice : Imourana Alassane-Kpembi
• Direction : Isabelle Oswald, Olivier Puel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 25/11/2013
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Toxalim (Toulouse ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Alain Périquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Sichel, Marie-Christine Chagnon, François Abiola
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Sichel, Marie-Christine Chagnon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inflammation

Mycotoxines

Intestins -- Maladies

Mots clés libres

Mycotoxines

Trichothécènes

Déoxynivalenol

Cytotoxicité

Intestin

Réponse inflammatoire

Toxicité combinée

Synergie

Mycotoxins

Trichothecenes

Deoxynivalenol

Cytotoxicity

Intestine

Inflammatory response

Combined toxicity

Synergy

Résumé

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.