Efficacité et mécanismes d'action des défensines de tiques contre le champignon phytopathogène et toxinogène Fusarium graminearum

par Valentin Leannec-Rialland

Projet de thèse en Microbiologie -immunologie

Sous la direction de Florence Richard-forget.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé , en partenariat avec Mycologie et Sécurité des Aliments (laboratoire) et de Biosynthèse et dégradation de mycotoxines dans les céréales (equipe de recherche) depuis le 24-09-2019 .


  • Résumé

    Fusarium graminearum et, dans une moindre mesure, Fusarium culmorum, sont les deux espèces fongiques principalement responsables des épidémies de fusariose sur céréales et maïs dans le monde. Ces maladies fongiques sont à l'origine de pertes économiques considérables. De plus, ces deux champignons phytopathogènes sont capables de produire des mycotoxines et en particulier des trichothécènes de type B (TCTB), dont la toxicité pour l'homme et les animaux d'élevage a été démontrée. Très stables chimiquement, ces toxines ne sont pas éliminées au cours des procédés de transformation et se retrouvent dans les produits finis. Il est donc indispensable de définir de stratégies de maîtrise du risque de contamination en pré récolte ; la recherche de solutions alternatives à l'emploi de fongicides de synthèse est un des éléments de ces stratégies. Les défensines sont des peptides cycliques de faible poids moléculaire, possédant un motif « gamma-core » à l'origine de leur activité antimicrobienne. Des premiers travaux ont montré que le motif « gamma-core » de la défensine DefMT3 produite par la tique Ixodes ricicnus, désigné sous le terme « TickCore3 » est responsable de l'inhibition de la germination de F. graminearum et F. culmorum avec une valeur de CI50 proche de 1 µM. De plus, « TickCore3 » est capable d'inhiber la biosynthèse de TCTB par F. graminearum. L'objectif de ce projet doctoral est de décrypter les mécanismes à l'origine de l'activité antifongique et « anti-mycotoxine » de « TickCore3 ». Deux questions majeures seront abordées : Quels sont les déterminants chimiques responsables de l'activité biologique de « TickCore3 » ? Quelles sont les cibles moléculaires affectées et les perturbations métaboliques induites par « TickCore3 » ? En approfondissant la connaissance sur les mécanismes d'action des peptides de type défensine vis-à-vis d'un agent mycotoxinogène d'importance majeure, les résultats de ce projet serviront de base à l'élaboration de nouvelles stratégies de maîtrise de la qualité sanitaire des cultures céréalières tout en limitant l'utilisation de pesticides de synthèse.

  • Titre traduit

    Measuring the efficacy and investigating the mechanism of action of tick defensins against the phytopathogenic and mycotoxigenic fungus Fusarium graminearum


  • Résumé

    Fusarium graminearum and, to a lesser extent, Fusarium culmorum are causal agents of Fusarium Head Blight of small grain cereals and maize ear rot, two diseases with a huge economic impact in many cereal-growing areas worldwide. Furthermore, the two former species can produce mycotoxins, mainly type B trichothecenes (TCTB), with a proven toxicity against human and animals. Once produced, TCTB content in kernels cannot be reduced by post-harvest treatments due to their resistance to biodegradation and food processing and the lack of detoxification procedure suitable with food use. In a context of pesticide reduction, new durable and environment-friendly pre-harvest control methods are thus needed. The development of innovative natural products-based strategies to minimize durably the contamination of crops with mycotoxins produced by F. graminearum and F. culmorum are particularly sought. Defensins are a family of low-molecular-weight cyclic peptides possessing a conserved gamma-core motif crucial for their antimicrobial activity. Our preliminary unpublished results showed that the gamma-core of DefMT3 produced by the tick Ixodes ricinus, here referred to as ‘TickCore3', is a potent antifungal agent that inhibits F. culmorum and F. graminearum germination with an IC50 value close to 1 µM. Our results further showed that TickCore3 reduced significantly the production of TCTB by F. graminearum. Here, the proposed project aims at deciphering the anti-Fusarium and anti-mycotoxins activities of TickCore3. During the course of the project, the key structural features of TickCore3 that are essential for its antifungal and anti-mycotoxin activities will be investigated. Additionally, the molecular targets and metabolic effects of TickCore3 in F. graminearum will be explored. The results of this project will advance our current understanding of the mechanism of action of tick molecules with antifungal and “anti-mycotoxin” activities and pave the way for the development of novel promising and environment-friendly strategies for the control of the crop pest F. graminearum.