En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par : Institut National Polytechnique de Toulouse (Toulouse INP) Discipline ou spécialité : Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition Présentée et soutenue par : Mme JOYA MAKHLOUF le jeudi 11 juillet 2019 Titre : Caractérisation de la biodiversité des souches d'Aspergillus de la section Flavi isolées d'aliments commercialisés au Liban: approche moléculaire, métabolique et morphologique Ecole doctorale : Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingénieries (SEVAB) Unité de recherche : Toxicologie Alimentaire (ToxAlim) Directeur(s) de Thèse : M. JEAN-DENIS BAILLY M. MONZER HAMZE Rapporteurs : M. JEROME MOUNIER, UNIVERSITE DE BRETAGNE OCCIDENTALE Mme MIREILLE KALASSY AOUAD, UNIVERSITE ST JOSEPH DE BEYROUTH Membre(s) du jury : M. ZIAD DAOUD, UNIVERSITE DE BALAMAND, Président M. JEAN-DENIS BAILLY, ECOLE NATIONALE VETERINAIRE DE TOULOUSE, Membre M. MONZER HAMZE, UNIVERSITE LIBANAISE, Membre M. OLIVIER PUEL, INRA TOULOUSE, Membre TABLE DES MATIERES Liste des TABLEAUX ...................................................................................................... 5 Liste des FIGURES .............................................................................................. ……….6 Liste des ABRÉVIATIONS .............................................................................................. 7 INTRODUCTION ........................................................................................................... 9 Première Partie : DONNÉES BIBLIOGRAPHIQUES ....................................... …..11 1. LES MOISISSURES ET LES MYCOTOXINES : GÉNÉRALITÉS ........................ 11 1.1. Les moisissures : des microorganismes utiles ou nuisibles ..................................... 11 1.2. Identification et classification des moisissures ........................................................ 13 1.2.1. Identification des moisissures ................................................................... 13 i) identification morphologique ii) identification moléculaire 1.2.2. Classification des moisissures ................................................................... 22 1.3. Les mycotoxines ........................................ ………………………………………..26 1.3.1. Origine et biosynthèse… ........................................................................... 26 1.3.2. Conditions de toxinogénèse ....................................................................... 26 i) facteurs biotiques ii) facteurs abiotiques 1.3.3. Les principales mycotoxines et leurs effets .............................................. 29 2. LES ASPERGILLUS DE LA SECTION FLAVI ........................................................ 33 2.1. Le genre Aspergillus : caractéristiques générales .................................................... 33 2.2. La section Flavi ........................................................................................................ 35 2.2.1. Aspergillus flavus ...................................................................................... 35 2.2.2. Aspergillus parasiticus .............................................................................. 36 2.2.3. Aspergillus nomius .................................................................................... 37 2.2.4. Aspergillus tamarii .................................................................................... 38 2.2.5. Aspergillus minisclerotigenes ................................................................... 38 2.3. Les toxines produites par les Aspergillus section Flavi ........................................... 39 2.3.1. Les aflatoxines ........................................................................................... 39 2.3.1.1. Structures et propriétés chimiques 2.3.1.2. Voie de biosynthèse 2.3.1.3. Conditions nécessaires à la production des aflatoxines i) particularités de la souche fongique ii) nature du substrat iii) les facteurs climatiques 2 iv) les autres facteurs environnementaux 2.3.1.4. Métabolisme et toxicité des aflatoxines i) métabolisme ii) mécanisme d’action cellulaire iii) toxicité iv) règlementation 2.3.2. L’acide cyclopiazonique ............................................................................ 54 2.3.2.1. Structure et voie de biosynthèse 2.3.2.2. Toxicité i) mécanisme d’action cellulaire ii) toxicité aiguë et subaiguë iii) toxicité chronique 2.4. Chemotype des différentes espèces d’Aspergillus section Flavi ............................. 57 3. LES ASPERGILLUS DE LA SECTION FLAVI ET LEURS TOXINES DANS LES DENRÉES ALIMENTAIRES ........................................................................................ 59 3.1. Contamination par les aflatoxines ............................................................................ 60 3.1.1. Les céréales ............................................................................................... 60 3.1.2. Fruits à coque et fruits secs ....................................................................... 62 3.1.3. Les épices .................................................................................................. 64 3.2. Contamination par l’acide cyclopiazonique ............................................................ 67 3.3. Contamination par les Aspergillus section Flavi ..................................................... 68 SECONDE PARTIE : TRAVAIL EXPÉRIMENTAL .............................................. 72 1. OBJECTIFS ................................................................................................................ 72 2. MATERIEL ET MÉTHODES .................................................................................... 73 2.1. Solvants et réactifs ................................................................................................... 73 2.2. Echantillonnage ........................................................................................................ 73 2.2.1. Epices ........................................................................................................ .73 2.2.2. Céréales et fruits secs ................................................................................ .74 2.3. Numération et identification fongique ..................................................................... .75 2.4. Caractérisation des souches d’Aspergillus section Flavi76 2.4.1. Identification morphologique .................................................................... 76 2.4.2. Identification moléculaire ......................................................................... 78 2.4.3. Détermination du potentiel toxinogène des souches ................................. 3. RÉSULTATS ET DISCUSSION ............................................................................... 83 3.1. Biodiversité des Aspergillus section Flavi contaminant les épices commercialisées au Liban ......................................................................................................................... 83 Article : Morphologic, molecular and metabolic characterization of Aspergillus section Flavi in spices marketed in Lebanon, Scientific Reports, 2019 ......................... 84 3 3.2. Biodiversité des Aspergillus section Flavi contaminant les céréales commercialisées au Liban ......................................................................................................................... 97 3.2.1. Flore fongique totale des échantillons de céréales .................................. 97 3.2.2. Caractérisation des souches d’Aspergillus de la section Flavi isolées des échantillons de céréales .................................................................................... 101 3.3. Biodiversité des Aspergillus section Flavi contaminant les fruits secs commerciali- sés au Liban .................................................................................................................. 103 3.3.1. Flore fongique totale des échantillons de fruits secs ............................. 105 3.3.2. Caractérisation des souches d’Aspergillus de la section Flavi isolées des échantillons de fruits secs ................................................................................ 107 4. TRAVAIL COMPLÉMENTAIRE : IMPACT DU MILIEU DE CULTURE SUR LA PRODUCTION DE SCLÉROTES ET DE MYCOTOXINES .................................... 108 4.1. Contexte ................................................................................................................. 108 4.2. Protocole expérimental.......................................................................................... 109 4.3. Résultats et discussion............................................................................................ 109 BIBLIOGRAPHIE ..................................................................................................... 114 4 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Gènes recommandés pour l’identification moléculaire de différents genres fongiques ........................................................................................................................ 19 Tableau 2 : Gamme d’activité de l’eau permettant la croissance de certaines espèces des genres Aspergillus et Penicillium ....................................................................................... 20 Tableau 3 : Impact de l’aw sur la croissance des espèces fongiques .............................. 21 Tableau 4: Principales mycotoxines, moisissures toxinogènes et principaux substrats les plus souvent contaminés ................................................................................................