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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

Projet TRICINCTUM 2018-2019

Anticiper un risque mycotoxique émergeant par l’exploitation du génome du champignon Fusarium tricinctum, producteur d’enniatines dans les céréales

Un projet de recherche soutenu par le Département Microbiologie et Chaîne Alimentaire (MICA) de l'INRA

Contexte

La fusariose de l’épi est une maladie fongique infectant régulièrement les récoltes de céréales. Elle s’accompagne fréquemment d’une contamination des grains par des « cocktails » variés de mycotoxines qui se retrouvent dans les produits transformés, même en absence de symptômes sur les grains à la récolte. Certaines de ces mycotoxines, comme les trichothécènes de type B, sont des mycotoxines dites majeures qui constituent un risque sanitaire et un enjeu économique importants et dont les teneurs sont réglementées par l’EFSA. D’autres sont considérées comme des mycotoxines dites « émergentes », telles la fusaproliferine, la beauvericine, les enniatines ou la moniliformine. En effet, bien qu’elles possèdent un large spectre d’activités biologiques (insecticides, antifongiques, antibiotiques, cytotoxiques), la prise en compte de leurs capacités toxiques, en particulier en mélanges, est encore récente et peu documentée. Depuis plusieurs années, des enquêtes mettent en exergue une contamination très fréquente des blés et orges par des enniatines. Les espèces productrices de ces toxines sont essentiellement Fusarium avenaceum et Fusarium tricinctum, avec une présence majoritaire de F. tricinctum dans les orges de brasserie. Outre l’absence d’une bibliographie étayée sur la toxicité de ces molécules, très peu de données existent sur la diversité des agents producteurs, les voies de biosynthèse et régulation de ces toxines. Comprendre les déterminants de la contamination est indispensable pour maîtriser les teneurs en enniatines des grains et anticiper l’effet des changements de pratiques agronomiques mis en œuvre pour réduire l’utilisation de pesticides mais aussi les conséquences des modifications climatiques. Ces deux facteurs sont en effet des éléments majeurs, susceptibles de moduler la composition du cocktail de mycotoxines contaminant les grains et auquel le consommateur peut être exposé.   

Un des freins à l’acquisition de connaissances et à la compréhension des évènements conduisant à l’accumulation des mycotoxines produites par F. tricinctum dans les grains est l’absence d’un génome de référence pour cette espèce.

Nous avons donc entrepris le séquençage et l’assemblage du génome d’une souche française déposée au CIRM champignons filamenteux, dans le cadre d’une collaboration avec l’ASAG, Academy of State Administration of Grain, P. R. China. Le projet TRICINCTUM permettra de valoriser cette collaboration Franco-chinoise. Il s’agit à présent d’annoter et analyser ce génome de référence de façon fonctionnelle et d’utiliser les informations ainsi obtenues permettront de produire des connaissances indispensables pour être capable de prédire et anticiper les conséquences des changements de systèmes de culture et modifications climatiques sur la contamination des céréales par les enniatines.

Objectif

Pour anticiper un risque potentiel lié à l’occurrence accrue de producteurs d’enniatines, le but du projet TRICINCTUM est de décoder le génome de F. tricinctum, récemment séquencé en collaboration avec l’ASAG (voir news), afin de (i) décrypter les voies de biosynthèse des enniatines et leurs régulations, et (ii) disposer de moyens de détection quantitatifs, sensibles et robustes du champignon et de ses métabolites secondaires.

 Trois objectifs ont ainsi été identifiés pour atteindre le but du projet TRICINCTUM :

 1) Annoter le  génome de F. tricinctum pour identifier les éléments génétiques potentiellement impliqués dans la modulation du développement du champignon et sa production de métabolites secondaires dont les enniatines.

2) Valider les rôles de gènes candidats impliqués dans la biosynthèse et la régulation des enniatines (e.g., de type non-ribosomal peptide synthase ou NRPS) par des approches de génétique inverse.

3) Approche de la diversité et développement de marqueurs génétiques et d’outils de détection et de quantification sensibles et spécifiques de F. tricinctum et des enniatines produites, utilisables pour l’évaluation et la surveillance du risque dans les aliments dérivés des céréales.

Résultats attendus

Les livrables de ce projet incluent :

-          Le génome annoté de haute qualité de F. tricinctum qui servira de référence internationale ;

-          L’identification de gènes impliqués dans la production d’enniatines et sa régulation ;

-          La reconstruction de voies métaboliques impliquées dans la production des enniatines ;

-          L’identification de facteurs abiotiques qui modulent significativement la production de toxines par F. tricinctum ;

-          Un outil de mesure de la réponse mitochondriale au stress et de son implication dans la régulation et production des mycotoxines ;

-          Un outil de détection sensible du champignon, utilisable sur matrices céréales ;

-          Des marqueurs moléculaires utilisables en génétique des populations.

Ces livrables constitueront un socle de connaissance et de moyens d’études indispensables pour : 1) évaluer les risques sanitaires liés aux mycotoxines émergentes dans un contexte de contraintes climatiques changeantes et de nouvelles pratiques culturales ; 2) à terme, définir et expérimenter des moyens de lutte ciblant des fonctions précises du champignon.