Détoxification microbienne d'aliments de consommation humaine ou animale contaminés par des mycotoxines du genre trichothécènes

Citation

Ahad, R., Zhou, T., Lepp, D., Pauls, K.P. (2017). Microbial detoxification of eleven food and feed contaminating trichothecene mycotoxins. BMC Biotechnology, [online] 17(1), http://dx.doi.org/10.1186/s12896-017-0352-7

Résumé en langage clair

La contamination de denrées agricoles par différentes toxines produites par des champignons (mycotoxines) représente un important problème de salubrité alimentaire. Un groupe de mycotoxines, appelé trichothécènes, sont produites principalement dans les céréales (blé, orge, maïs) par des pathogènes des plantes appartenant au genre Fusarium. La contamination par ces mycotoxines nuit beaucoup à la production des céréales et à leur valeur marchande. De plus, l’exposition à différentes trichothécènes peut accroître leur toxicité chez les animaux en raison de leurs effets additifs ou synergiques. Dans cette étude, nous avons élaboré un nouveau moyen pour résoudre ce problème en détoxifiant différentes mycotoxines contaminant des aliments de consommation humaine ou animale, par un procédé biologique, en conditions aérobies et anaérobies, et à différentes températures. Nous avons obtenu un mélange de microorganismes d’un échantillon de sol enrichi, que nous avons désigné DX100, capable de modifier la structure chimique des toxines et de convertir onze mycotoxines trichothécènes en des composés chimiques apparentés, mais beaucoup moins toxiques que les mycotoxines originales. La communauté DX100 compte 30 % d’espèces bactériennes inconnues et 70 % d’espèces connues; les espèces prédominantes étant celles du genre Stenotrophomonas. DX100 peut convertir rapidement des mycotoxines en substances moins toxiques. Par exemple, le désoxynivalénol (DON) a été entièrement converti en sa forme non toxique, DON dé-époxydé, en 48 h d’incubation. DX100 représente une source unique d’enzymes avec un grand potentiel industriel pour réduire la contamination des aliments destinés aux humains et aux animaux par des trichothécènes de même que pour minimiser leurs effets cytotoxiques additifs ou synergiques sur la santé des humains et des animaux.

Résumé

Contexte. La contamination de denrées agricoles par différentes trichothécènes, des mycotoxines produites par les espèces toxigènes de Fusarium, représente un problème de salubrité alimentaire qui nuit beaucoup à la production et à la commercialisation des grains partout dans le monde. Il est important de savoir que l’exposition à différentes trichothécènes peut accroître leur toxicité chez les animaux en raison de leurs effets additifs ou synergiques. Pour résoudre le problème, nous avons cherché un caractère biologique nouveau capable de détoxifier différents aliments contaminés par des trichothécènes dans des conditions aérobies et anaérobies de même qu’à différentes températures. Résultats. Nous avons généré un consortium microbien hautement enrichi (désigné DX100) capable de transformer onze trichothécènes en des formes dé-époxy beaucoup moins toxiques après une incubation prolongée de la culture microbienne du sol avec 200 μg/mL de désoxynivalénol (DON). DX100 a manifesté une activité de dé-époxydation en conditions tant aérobies qu’anaérobies, dans un grand éventail de températures et autour d’un pH neutre. Le consortium comprend 30 % d’espèces bactériennes inconnues et 70 % d’espèces connues, dominées par celles du genre Stenotrophomonas. On pense que de nouvelles souches de bactéries, dont des souches de Stenotrophomonas et des espèces du complexe Alkaliphilus-Blautia, pourraient intervenir respectivement dans la dé-époxydation aérobie et anaérobie des trichothécènes. DX100 a manifesté une activité rapide et stable en procédant à la dé-époxydation de 100 % des 50 μg/mL de désoxynivalénol en 48 h d’incubation; le consortium a également maintenu sa capacité de dé-époxydation après 100 sous-cultures en bouillon de sels minéraux. Il a pu procéder à la dé-époxydation de concentrations élevées de DON (500 μg/mL) et transformer 10 autres contaminants alimentaires à base de trichothécènes en des formes dé-époxy ou en d’autres composés connus ou inconnus. La vitesse de dé-époxydation microbienne a augmenté avec la concentration de trichothécènes dans le bouillon de culture, donnant à penser que DX100 possède un mécanisme de détoxification robuste. De plus, la nature de la réaction microbienne de dé-époxydation et de l’inhibition de la réaction par l’azoture de sodium, et le fait que le lysat de culture bactérienne conserve son activité semblent indiquer que certaines réductases cytoplasmiques seraient responsables de la dé-époxydation. Conclusions. Cette étude présente la méthode d’enrichissement utilisée pour obtenir un consortium microbien DX100 efficace et stable, capable de procéder à la dé-époxydation de plusieurs mycotoxines à base de tricothécènes qui contaminent des aliments. Avec sa capacité de dé-époxydation dans un vaste éventail de conditions, DX100 représente une source enzymatique unique, à fort potentiel industriel pour réduire la contamination des aliments destinés à la consommation humaine ou animale par différentes trichothécènes. Enfin, le consortium permet de minimiser les effets cytotoxiques synergiques ou additifs de ces substances sur la santé des consommateurs.

Date de publication

2017-03-15

Profils d'auteurs