Activité antifongique et antimycotoxines d'huiles essentielles tunisiennes sur des souches de Fusarium productrices d'enniatines et évaluation de leur potentialisation par nanoencapsulation

par Yasmine Chakroun

Thèse de doctorat en Microbiologie - immunologie

Sous la direction de Jean-Michel Savoie et de Mohamed Abdelmanef Ben abderrabba.

Thèses en préparation à Bordeaux en cotutelle avec l'Université de Carthage , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé , en partenariat avec MycSA - Mycologie et Sécurité des Aliments (laboratoire) et de Biosynthèse et dégradation de mycotoxines dans les céréales (equipe de recherche) .


  • Résumé

    Les mycotoxines sont des métabolites secondaires toxiques qui s'accumulent dans les matrices alimentaires. Elles sont produites par plusieurs genres de champignons filamenteux. La contamination des cultures par ces champignons entraîne une perte économique significative et la contamination par leurs mycotoxines présente un danger important pour la santé animale et humaine. Une augmentation de l'occurrence des « mycotoxines émergentes » a été enregistrée dans le monde au cours de la dernière décennie. Ce terme inclut les mycotoxines qui ne sont ni surveillées ni soumises à une réglementation. Les enniatines (ENN) sont un des groupes principaux des mycotoxines émergentes. Elles sont produites par plusieurs espèces de Fusarium qui participent à la fusariose des épis de céréales, mais sont moins étudiées que d'autres Fusarium spp. Dans ce travail, des lots de grains asymptomatiques ont été analysés pour leurs teneurs en mycotoxine et les Fusarium spp. présents a fin de mieux cerner les risques de contamination des blés tunisiens. Dans un lot contaminé en ENN, quatre isolats ont été obtenus, dont deux étaient des producteurs d'ENN in vitro. Leur identification morphologique et à partir de séquences d'ADN ont permis de confirmer leur appartenance au complexe d'espèce Fusarium tricinctum. L'un des isolats nommé 33T était un F. acuminatum. A ce jour les différentes stratégies mises en place pour réduire les infections par Fusarium spp. et la contamination par ses mycotoxines dans les denrées partout dans le monde ne sont suffisamment efficaces et le développement de solutions alternatives est devenu une priorité. L'utilisation d'huiles essentielles végétales (HE) pour l'élaboration de fongicides végétaux respectueux de l'environnement présente divers avantages : volatilité relativement élevée, caractère biodégradable et acceptation du consommateur. Nous avons testé l'efficacité d'HE issues de 8 plantes tunisiennes pour leur activité antifongique et d'inhibition de l'accumulation d'ENN sur la souche 33T et une souche de F. avenaceum. Les HE d'Ammoides pusilla et de Thymus capitatus ont été sélectionnées, puis leur composition chimique caractérisée, et leurs activités biologiques étudiées en détail. Les HE limitent le taux de germination des conidies et la vitesse de croissance du mycélium qu'elle soient en conta ct dans le milieu de culture ou par l'intermédiaire de leurs composés volatils. Elles inhibent aussi la synthèse des ENN. Le thymol, composé majoritaire de l'HE d'A. pusilla peut être responsable de l'activité antifongique mais n'est pas efficace seul pour inhiber la synthèse d'ENN. La faible persistance et la forte sensibilité des HE à l'oxydation et à l'exposition aux UV limitent leur utilisation à l'état libre en cultures. Afin d'améliorer les conditions d'utilisation et d'augmenter l'applicabilité des formulations bioactives naturelles, l'encapsulation dans des nano-supports est une technologie émergente. L'HE d'A. pusilla a été encapsulée dans des nanoparticules de silice mésoporeuse (MSNPs) qui présentent une stabilité élevée, une biocompatibilité, une porosité homogène, une inertie élevée et une facilité de fonctionnalisation. Ce traitement a permis de prolonger le temps de diffusion des composés volatils de l'HE dans l'environnement et a sensiblement augmenté l'activité fongistatique et l'inhibition de l'accumulation d'ENN pour une même quantité d'HE utilisée. Les MSNPs seules limitaient aussi l'accumulation d'ENN. Ces travaux ont été les premiers mettre en évidence F. acuminatum dans des grains en Tunisie et à caractériser des HE inhibant la production d'ENN par F avenaceum et F. acuminatum. Ils ouvrent la voie à des développements futurs d'utilisation de ces HE pour maitriser ces champignons et leurs mycotoxines, en particulier grâce leur encapsulation dans de la silice mésoporeuse.

  • Titre traduit

    Antifungal and antimycotoxins activity of Tunisian essential oils against enniatin producing Fusarium strains and evaluation of their potentiation using nanoencapsulation


  • Résumé

    Mycotoxins are toxic secondary metabolites that accumulate in food matrices. They are produced by several genera of filamentous fungi. Contamination of crops by these fungi results in significant economic loss and contamination by their mycotoxins presents a significant hazard to animal and human health. An increase in the occurrence of "emerging mycotoxins" has been recorded worldwide during the last decade. This term includes mycotoxins that are not monitored or regulated. Enniatins (ENN) are one of the main groups of emerging mycotoxins. They are produced by several species of Fusarium that participate in Fusarium head blight of cereals, but are less studied than other Fusarium spp. In this work, batches of asymptomatic grains were analyzed for their mycotoxin content and the Fusarium spp. present, in order to better identify the risks of contamination of Tunisian wheat. In a lot contaminated with ENN, four isolates were obtained, two of which were ENN pr oducers in vitro. Their morphological identification and analyses of DNA sequences confirmed their belonging to the Fusarium tricinctum species complex. One of the isolates named 33T was a F. acuminatum. To date, the different strategies to reduce Fusarium spp. infections and contamination by its mycotoxins in foodstuffs all over the world are not sufficiently effective and the development of alternative solutions has become a priority. The use of essential plant oils (EO) for the development of environmentally friendly plant fungicides has several advantages: relatively high volatility, biodegradability and consumer acceptance. We tested the efficacy of EOs from 8 Tunisian plants for their antifungal activity and inhibition of ENN accumulation on the 33T strain and a strain of F. avenaceum. The EOs of Ammoides pusilla and Thymus capitatus were selected, then their chemical composition characterized, and their biological activities studied in detail. The EOs limit the germination rate of conidia and the growth rate of mycelium whether they are in contact with the culture medium or through their volatile compounds. They also inhibit the synthesis of ENN. Thymol, the major comp ound in A. pusilla EO may be responsible for the antifungal activity but is not effective alone in inhibiting ENN synthesis. The low persistence and high sensitivity of EOs to oxidation and UV exposure limit their use in the free state in cultures. In order to improve the conditions of use and increase the applicability of natural bioactive formulations, encapsulation in nanocarriers is an emerging technology. A. pusilla EO was encapsulated in mesoporous silica nanoparticles (MSNPs) which exhibit high stability, biocompatibility, homogeneous porosity, high inertness and ease of functionalization. This treatment prolonged the diffusion time of volatile EO compounds into the environment and significantly increased fungistatic activity and inhibition of ENN accumulation for the same amount of EO used. MSNPs alone also limited ENN accumulation. This work was the first to identify F. acuminatum in grains in Tunisia and to characterize EOs inhibiting ENN production by F avenaceum and F. acuminatum. They open the way to future developments in the use of these EOs to control these fungi and their mycotoxins, in particular through their encapsulation in mesoporous silica.