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UR 1264 - MYCSA : Mycologie et securite des aliments

MycSA

Mycologie & Sécurité des Aliments
INRA Bordeaux-Aquitaine
BP 81
33883 Villenave d'Ornon Cedex

Une collection de Fusarium typés et caractérisés pour leur pouvoir toxinogène

Fusarium sp
© INRA MycSA
Les programmes développés à MycSA nécessitent pour leur réalisation une collection de Fusarium spp., représentative de la diversité présente sur les céréales françaises et parfaitement décrite en terme de production de toxines. Nous possédons actuellement une collection de plus de 400 souches de Fusarium sp. bien identifiées et caractérisées. Ces souches peuvent être utilisées pour les programmes de recherche sur les mycotoxines.

Les souches de Fusarium de MycSA sont maintenant disponibles auprès du CIRM Champignons Filamenteux : voir le catalogue et conditions

Identification et caractérisation génétique
L’identification des Fusarium spp. par taxonomie classique est souvent source d’erreur, d’où le développement d’outils moléculaires simultanément à la caractérisation biochimique du potentiel toxinogène. Ainsi 400 souches de Fusarium sp. [F.graminearum, F. culmorum, F. verticilloides et F. proliferatum] représentatives des populations françaises inféodées au blé et maïs sont conservées dans notre laboratoire et ont été typées.
Les séquences IGS de souches de Fusarium inféodées au blé ont été analysées. Un très grand polymorphisme intra spécifique a été mis en évidence entre les espèces de la section Discolor (F. crookwellense, F. graminearum et F. culmorum) et celle de la section Liseola (F. verticillioides, F. proliferatum et F. subglutinans). Des couples d’amorces spécifiques permettant de différencier ces deux sections ont été dessinés. Des amorces permettant de distinguer F. graminearum de F. culmorum ont également été dessinées. De nombreuses insertions-délétions ont été observées, permettant de classer les différentes souches de chacune de ces deux espèces en 4 catégories selon les événements. Par contre, aucune relation entre le potentiel toxinogène et ces différentes catégories n’a pu être observée. L’identification moléculaire des souches de la section Liseola présentes sur maïs à l’aide d’amorces spécifiques basées sur le polymorphisme des gènes de biosynthèse des fumonisines (gènes FUM) a été mise au point.
Caractérisation biochimique
La caractérisation biochimique de 150 souches de F. culmorum et F. graminearum, potentiellement productrices de TCTB et de zéaralénone a révélé l'existence au sein d’une même espèce d’une diversité quant à la quantité et le type de mycotoxines produites. Plus précisément, il est apparu que : (i) Les voies de biosynthèse zéaralénone et TCTB étaient indépendantes pour une même souche ; (ii) De forts et faibles producteurs de trichothécènes peuvent être identifiés au sein d’une même espèce et ce pour les deux espèces étudiées ; (iii) Les niveaux de toxines des grains ne sont pas corrélés au potentiel toxinogène des souches contaminantes ; (iv) On distingue deux chémotypes: DON/ADON (I) et NIV/FX (II). Chez F. culmorum , les deux chémotypes sont présents en proportion équivalente alors que le chémotype I est majoritaire chez F. graminearum.
Une étude similaire a été initiée chez les espèces de Fusarium producteurs de fumonisines sur maïs: isolement de 60 souches de la section Liseola (F. verticilloides, F. proliferatum, F. subglutinans), identification sur des critères moléculaires (ITS et IGS) et leur capacité à produire des toxines. Cette caractérisation a permis de mettre en évidence des niveaux de production de fumonisines élévés (variant de 60 à 4500 ppm). Les souches de F. proliferatum sont apparues comme moins toxinogènes que celles de F. verticillioides. Toutes les souches de F. verticilloides et F. proliferatum produisent très majoritairement de la FB1, puis de la FB2 et FB3. Il n’a pas été mis en évidence de chémotypes « fumonisines » différents. Les souches de F. subglutinans étudiées ne produisent pas ou très peu de fumonisines.
Potentiel toxinogène
La caractérisation du potentiel toxinogène de Fusarium sur grains in vitro étant particulièrement fastidieuse, il était indispensable de développer des outils moléculaires rapides de pre-screening des souches pour évaluer leur capacité à produire des toxines :
- Un marqueur de la toxinogénèse en DON (fort ou faible producteur) a été défini (Collaboration PMVD-INRA Versailles) et permet un diagnostic rapide du potentiel toxinogène en DON d’une souche de Fusarium. Il reste cependant difficilement applicable comme outil de prédiction de risque au champ.
- La recherche d’un outil moléculaire pour caractériser rapidement le potentiel toxinogène (fort ou faible) des souches de Fusarium productrices de fumonisines a été initiée. La recherche de différences dans les régions intergéniques du cluster FUM et des portions de certains gènes FUM impliqués dans la biosynthèse de Fumonisines n’explique pas pour l’instant les différences de niveaux de production.
Un outil de quantification du degré de contamination d’échantillons de grain de maïs par les champignons producteurs de fumonisines a été développé, en utilisant la PCR quantitative et le gène FUM1 (gène de la polyketide synthase, première enzyme de la voie de biosynthèse des fumonisines). Cet outil est en cours de validation.
Une première application des outils « au champ » a montré que des facteurs environnementaux comme l’origine géographique ou la variété de blé ne favorisaient pas l’implantation de souches de Fusarium culmorum au potentiel toxinogène défini. A noter l’isolement de souches très toxinogènes à partir de parcelles soumises à des conditions climatiques défavorables à l’expression de la fusariose de l’épi.