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Présentation du Colloque sur les progrès de la recherche sur les mycotoxines de Fusarium dans les céréales et les
aliments dérivés
Francis Fleurat-Lessard, Guislaine Véron-Delor
To cite this version:
Francis Fleurat-Lessard, Guislaine Véron-Delor. Présentation du Colloque sur les progrès de la recherche sur les mycotoxines de Fusarium dans les céréales et les aliments dérivés. Mycotoxines Fusariennes des Céréales, Sep 2007, Arcachon, France. �hal-02753667�
Présentation du Colloque sur les progrès de la recherche sur les mycotoxines de Fusarium dans les céréales et les aliments dérivés
Presentation of the Conference on research advances on
Fusarium mycotoxins contamination of cereal grain and derived food and feed products
Fleurat-Lessard, Francis (1) ; Véron-Delor, Guislaine (2)
INRA – U.R. INRA 1264 - Mycologie et Sécurité des Aliments (MycSA) Pôle Qualis, 71 avenue Edouard Bourleaux, B.P. n° 81, F-33883 Villenave d’Ornon Cedex – francis.fleurat-lessard@bordeaux.inra.fr (2) Arvalis Institut du Végétal, 3, rue Joseph et Marie Hackin, F-75116 Paris - g.veron-delor@arvalisinstitutduvegetal.fr
Résumé
L’abaissement récent des normes européennes sur les limites de teneur en mycotoxines fusariennes admises pour les céréales alimentaires est primordial pour l’approvisionnement des industries de transformation alimentaires avec des lots de qualité sanitaire irréprochable. De nombreux facteurs génétiques, écophysiologiques ou agro- environnementaux agissent sur la contamination par les mycotoxines de Fusarium des céréales en cours de culture. L’origine multidimensionnelle du risque de contamination des céréales par les différentes familles de fusariotoxines rend ce risque très aléatoire et difficile à maîtriser. Un des défis pour la recherche de solutions à la contamination des céréales par les fusariotoxines est de penser cette maîtrise du risque de façon globale et systémique, pour jouer sur tous les leviers possibles, du champ cultivé à l’aliment destiné à l’homme ou aux animaux d’élevage. La gestion de ce risque (de dépassement des limites réglementaires) ne peut découler que d’une connaissance fine des fusariotoxines, depuis leur genèse, jusqu’à l’ingestion des aliments à base de céréales par le consommateur humain ou l’animal. C’est cette approche qui a guidé les travaux du projet de recherches intégrées « Maîtrise du risque de contamination par les mycotoxines de Fusarium des aliments à base de céréales » (RARE fusariotoxines 2003-2007), soutenu par l’ANR, dont le présent colloque constitue l’aboutissement.
La première étape de la gestion du risque de contamination se situe au niveau de la prévention de la biosynthèse des fusariotoxines au champ. Toutefois, avant de construire des stratégies de prévention ou des systèmes de maîtrise de ces risques, il faut savoir les évaluer avec la plus grande précision possible à partir de la connaissance fine des nombreux paramètres qui modulent la production des mycotoxines par le champignon et le niveau
Mycotoxines fusariennes des céréales – Arcachon - 11–13 septembre 2007
d’imprégnation des grains. C’est cette première étape des études sur la genèse de la contamination au champ qui a fait l’objet de recherches approfondies sur réseau de parcelles et en laboratoire et qui compose la première session du colloque. Il y est abordé les différents sujets suivants : i/ l’impact des pratiques culturales ; ii/ les interactions entre les caractères phénotypiques de la plante et de la souche de Fusarium infectante ; iii/
l’écophysiologie du champignon producteur en relation avec le climat, la physiologie de la plante ou le lieu géographique de la culture ; iv/ la connaissance des facteurs de régulation de l’expression des gènes de la voie de biosynthèse des mycotoxines.
Les stratégies préventives pouvant rapidement atteindre leurs limites en année pluvieuse favorable à la fusariose, d’autres solutions de limitation des risques devaient être trouvées pour analyser le devenir des fusariotoxines présentes dans le grain à la récolte au cours du processus de transformation en aliment, et gérer le risque tout au long de chaque filière céréale concernée (blé et blé dur, orge de brasserie et maïs). Les performances des outils nécessaires à cette « traçabilité » des fusariotoxines au cours de la transformation devaient progresser en parallèle, en particulier les méthodes rapides de quantification des teneurs en fusariotoxines dans la matrice grain ou les produits de transformation. De plus, les potentialités des moyens de décontamination étaient à reconsidérer à la lumière des connaissances actuelles (ozonisation, ammoniation, évaluation de la toxicité des substances néo-formées). Ce domaine de recherche a constitué le second champ thématique du projet RARE fusariotoxines, présenté dans la 2ème session du colloque.
Les espèces du genre Fusarium qui se développent sur les céréales sont multiples et elles produisent des mycotoxines de familles chimiques et de toxicité très différentes. De plus, les connaissances des effets toxiques des associations de plusieurs mycotoxines dans le même lot de céréale ou d’aliment étaient encore très limitées au démarrage du projet en 2003. Il y avait un besoin urgent de coupler l’ensemble des recherches sur la prévention et le contrôle des risques en filières céréales avec une étude toxicologique fine des effets toxiques des différentes fusariotoxines en les reliant i/ à la connaissance du mode d’action et aux effets biologiques spécifiques à chaque famille de fusariotoxines (sur culture de cellules cibles sensibles à leur mode d’action) et ii/ à leur profil de métabolisation et de dégradation dans l’organisme animal (études de toxicocinétique et toxicodynamie). C’est le troisième axe de recherche du projet dont les résultats sont présentés dans la 3ème session du colloque.
Enfin, pour préparer les développements pouvant faire suite au projet de recherches intégrées RARE fusariotoxines 2003-2007, il a été rassemblé à l’occasion du colloque un panel d’experts et de chercheurs sur les espèces du genre Fusarium et leurs mycotoxines pour une table ronde de bilan et de prospective.
Mots clés
Mycotoxines, Fusarium spp., blé, orge brasserie, maïs, contamination en culture, facteurs clés, produit transformé, bilan répartition, danger toxicologique, toxicocinétique, colloque européen.
Abstract
The recent lowering of the European standards on the maximum limits of Fusarium mycotoxins content of grain for food and feed processing is of prime importance for the provisioning of the food processing industries with batches of safe and irreproachable sanitary quality. Many genetical, ecophysiological or agro-environmental factors act on the contamination by Fusarium mycotoxins of cereals in the cultivated field. The multidimensional origin of the risk of contamination of cereals by the various families of fusariotoxins makes this risk very random and difficult to control. One of the challenges for the research of efficient solutions to control the contamination of cereals by the fusariotoxins is to think this control of risk in the systemic way, to play on all the possible levers, from the stage of cultivated field up to cereal food intended for the man or the livestock consumption. The management of this risk (of going beyond of the lawful limits) can arise only from fine knowledge of the fusariotoxins, since their production by Fusarium species, until the ingestion of cereal food by the human consumer or the animal. It is this approach which guided research works of the integrated project (IP) “Management and Control of the risk of contamination by the mycotoxins of Fusarium of cereals, from the agricultural production to cereal food consumption” (Project: “RARE fusariotoxines 2003- 2007”, supported by the National Research Agency (ANR)), whose this conference Constitutes the ending point.
The first stage of the management of contamination risk is at the level of the prevention of the biosynthesis of the fusariotoxins at the cereal field. However, for building strategies of prevention or control systems of these risks, it is necessary to evaluate them with the highest possible degree of accuracy starting from the fine knowledge of the many parameters which modulate the production of the mycotoxins by Fusarium fungus and the level of fusariotoxins impregnation of the grains. It is this first stage of the studies on the genesis of the contamination at field which is the topic on which research was focused from a network of experimental cereal fields or in laboratory investigations, which composes the first session of the conference. It is approached there the various following subjects: I/
impact of the cultivation methods and environmental factors; II/ interactions between the phenotypical characters of the plant and the infecting strain or species of Fusarium; III/
ecophysiology of mycotoxin-producing fungi in relation to the climate, the physiology of the plant or the geographical place of the culture; IV/ Regulation factors of expression of the genes of the mycotoxin synthesis biochemical pathway.
The many Fusarium species which develop on cereals are numerous and they produce various amounts of mycotoxins of very different biochemical families and toxicity.
Moreover, knowledge of the toxic effects of associations of several mycotoxins in the same batch of cereal or cereal food still was very limited when the project was starting in 2003.
There was an urgent need to couple the research on the prevention and hazard control along the cereal processing chains with a fine toxicological study of the toxic effects of the different fusariotoxins by connecting it: I/ to improved knowledge on the mode of action and the biological effects specific to each family of fusariotoxins (on target cells culture sensitive to their mode of action) and II/ with their profile of metabolization and degradation in the animal organism (studies of toxicokinetics and toxicodynamics). It is the third research orientation of the project whose results are presented in the 3rd session of the conference.
Mycotoxines fusariennes des céréales – Arcachon - 11–13 septembre 2007
Lastly, to prepare the developments enabling the following of the “RARE fusariotoxines 2003-2007” IP, it was gathered at the time of the conference a panel of international experts and researchers on the species of the Fusarium and their mycotoxins for a roundtable of assessment and prospects.
Key words:
Mycotoxins, Fusarium spp., wheat, malting barley, maize, contamination in culture, key- factors, processed cereal product, mycotoxin distribution, toxicological activity, toxicokinetics, animal model, cell culture, European conference.
1. Contexte et enjeux du projet de recherches intégrées
« RARE fusariotoxines 2003-2007 », sujet du colloque
Les attaques parasitaires des céréales en culture sont la cause d’apparition de défauts de qualité qui portent essentiellement sur l’aspect externe et sur les performances technologiques (qualité semoulière du blé dur, ou aptitudes à la fermentation de l’orge de brasserie, par exemple). Plus grave, certaines maladies peuvent conduire a des contaminations par des mycotoxines qui sont des substances toxiques naturelles issues du métabolisme secondaire de certaines espèces fongiques. Les mycotoxines que l’on retrouve le plus souvent dans les grains de céréales à la récolte sont produites par les espèces fongiques des genres Claviceps (ergot), Aspergillus (aspergillose) et Fusarium (fusarioses de l’épi). La fréquence de ces maladies sur céréales et maïs est faible pour les deux premières, mais régulièrement élevée pour les fusarioses.
Ainsi, la production céréalière française et européenne est confrontée depuis plusieurs années à des situations de contamination sporadique par les mycotoxines produites par les champignons phytopathogènes de l'épi du genre Fusarium. C’est également un problème majeur au Canada et aux Etats-Unis et en Chine. De plus, différentes espèces et souches toxinogènes de Fusarium sont capables de produire une ou plusieurs mycotoxines simultanément : les trichothécènes (TCT), les fumonisines (FB1 et FB2) et la zéaralénone (ZEA). Les limites de teneur acceptable dans les grains de céréales et de maïs pour ces différentes fusariotoxines sont de plus en plus réglementées par des seuils qui ont été récemment abaissés, pour prendre en compte leur niveau de toxicité réel pour l’homme et les animaux d’élevage qui consomment régulièrement des aliments susceptibles d’être contaminés.
Pour gérer le risque de contamination aléatoire des céréales par les mycotoxines de Fusarium, la compréhension des interactions complexes modulant la production et l’occurrence de ces mycotoxines dans les céréales doit être la plus complète possible pour développer des stratégies nouvelles de prévention des risques à toutes les étapes de la chaîne de transformation jusqu’à l’aliment. Le projet de recherches intégrées « Rare fusariotoxines 2003-2007 », conduit par un consortium de 35 laboratoires ou unités de recherche des secteurs public et privé entre 2003 et 2007, a eu pour principal objet l’amélioration des connaissances pour la « maîtrise des contamination par les mycotoxines de Fusarium des aliments à base de céréales ».
Les résultats obtenus lors du programme « RARE Fusariotoxines » ont été restitués au cours de ce colloque intitulé « Progrès et perspectives de la recherche sur les mycotoxines de Fusarium des céréales » dont les actes seront publiés plus tard sur le site Internet SympoScience.org. Les trois sessions du colloque recouvrent les défis à relever par la recherche sur les trois axes principaux du projet
1. - La première étape de la gestion du risque de contamination se situe au niveau de la prévention de la biosynthèse des fusariotoxines au champ. Toutefois, avant de construire des stratégies de prévention ou des systèmes de maîtrise de ces risques, il faut savoir les évaluer avec la plus grande précision possible à partir de la connaissance fine des nombreux paramètres qui modulent la production des mycotoxines par le champignon et le niveau d’imprégnation des grains. C’est cette première étape des études sur la genèse de la contamination au champ qui fait l’objet de recherches approfondies sur réseau de parcelles et en laboratoire et qui compose la première session du colloque. Il y est abordé les différents sujets suivants : i/ l’impact des pratiques culturales ; ii/ les interactions entre les caractères phénotypiques de la plante et de la souche de Fusarium infectante ; iii/
l’écophysiologie du champignon producteur en relation avec le climat, la physiologie de la plante ou le lieu géographique de la culture ; iv/ la connaissance des facteurs de régulation de l’expression des gènes de la voie de biosynthèse des mycotoxines.
2. - Les stratégies préventives pouvant rapidement atteindre leurs limites en année pluvieuse favorable à la fusariose, d’autres solutions de limitation des risques devaient être trouvées pour analyser le devenir des fusariotoxines présentes dans le grain à la récolte au cours du processus de transformation en aliment, et gérer le risque tout au long de chaque filière céréale concernée (blé et blé dur, orge de brasserie et maïs). Les performances des outils nécessaires à cette « traçabilité » des fusariotoxines au cours de la transformation devaient progresser en parallèle, en particulier les méthodes rapides de quantification des teneurs en fusariotoxines dans la matrice grain ou les produits de transformation. De plus, les potentialités des moyens de décontamination étaient à reconsidérer à la lumière des connaissances actuelles (ozonisation, ammoniation, évaluation de la toxicité des substances néo-formées. Ce domaine de recherche a constitué le second champ thématique du projet RARE fusariotoxines, présenté dans la 2ème session du colloque.
3. - Les espèces du genre Fusarium qui se développent sur les céréales sont multiples et elles produisent des mycotoxines de familles chimiques et de toxicité très différentes. De plus, les connaissances des effets toxiques des associations de plusieurs mycotoxines dans le même lot de céréale ou d’aliment étaient encore très limitées au démarrage du projet en 2003. Il y avait un besoin urgent de coupler l’ensemble des recherches sur la prévention et le contrôle des risques en filières céréales avec une étude toxicologique fine des effets toxiques des différentes fusariotoxines en le reliant i/ à la connaissance du mode d’action et aux effets biologiques spécifiques à chaque famille de fusariotoxines (sur culture de cellules cibles sensibles à leur mode d’action) et ii/ à leur profil de métabolisation et de dégradation dans l’organisme animal (études de toxicocinétique et toxicodynamie). C’est le troisième axe de recherche du projet dont les résultats sont présentés dans la 3ème session du colloque.
Mycotoxines fusariennes des céréales – Arcachon - 11–13 septembre 2007
2. Objectifs généraux et structuration du colloque
Le colloque « progrès et perspectives de la recherche sur les mycotoxines de Fusarium des céréales » a trois objectifs complémentaires :
- Faire partager les connaissances acquises avec tous les acteurs économiques des filières concernées et envisager les développements qu’elles sont susceptibles de générer pour la maîtrise des contaminations (restitution d’expertise)
- Définir les axes de recherche encore à approfondir pour parvenir à une prévention optimale du risque de contamination par les fusariotoxines des céréales et des produits dérivés (préconisations issues de la table ronde de bilan des experts)
- Mettre en valeur le potentiel de recherche mobilisable en France sur ce thème important de la sécurité sanitaire des aliments à base de céréales, susceptible de participer à de nouveaux projets intégrés.
L’Unité 1264 MycSA (départements INRA Santé des Plantes et Environnement (SPE) et Microbiologie et Chaîne Alimentaire (MICA)), qui a assuré la coordination scientifique du projet de recherches intégrées « RARE fusariotoxines 2003-2007 », est l’organisateur de ce Colloque scientifique européen, le premier organisé en France qui rassemble la recherche académique et finalisée sur le thème sensible des mycotoxines de Fusarium des céréales (du 11 au 13 septembre 2007 à Arcachon). Il a pour but de communiquer avec les responsables qualité des filières céréales concernées (blé tendre et blé dur, orge de brasserie et maïs) sur les « Progrès de la recherche sur les mycotoxines de Fusarium » enregistrés au cours des 4 années d’études menées par un consortium fédérant 35 partenaires.
Le Colloque est prévu en trois phases : 1. - Une formation préliminaire aux connaissances de base sur la démarche d’évaluation des risques toxicologiques des mycotoxines exigée par la réglementation ; 2. – La présentation des résultats marquants obtenus dans les trois champs thématiques du projet « RARE fusariotoxines » ; 3. - Une table ronde de discussion avec des experts reconnus au plan international, du bilan scientifique du projet et des recherches à poursuivre.
La sensibilisation préalable des participants aux fondements toxicologiques de la réglementation et aux dangers toxicologiques des mycotoxines (conférences préliminaires de D. Parent-Massin (UBO-LTAC) et P. Galtier (UR 66 INRA Toulouse) a permis à un large public d’ingénieurs et de professionnels des filières céréales de s’inscrire à ce colloque qui a rassemblé 250 participants.
3. Collaborations et remerciements
Les travaux du projet « RARE fusariotoxines 2003-2007 » ont pu être entrepris grâce à un soutien financier du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, Direction Générale de la Recherche et de l’Innovation, qui a apporté une subvention à hauteur de 53 % du coût global du Projet. Le consortium était composé de 35 partenaires qui ont participé aux recherches et à l’animation des groupes de travail sur des points-clés de la maîtrise du risque de contamination des céréales par les mycotoxines de Fusarium spp.
Le consortium du projet a été coordonné par l’IRTAC (Paris) et l’INRA (CR de Bordeaux). Le comité de coordination scientifique (CCS) du projet a été composé de façon à associer l’expertise scientifique et technique des secteurs de la recherche publique et privée du domaine des mycotoxines de Fusarium. Ont participé à ce CCS : i/ les unités de recherche INRA de Bordeaux (UR 1264 MycSA), Toulouse (UR 66 pharmacologie et toxicologie), Montpellier (UMR 1208 IATE) ; ii/ L’Institut du Végétal Arvalis ; iii/
l’Institut de Recherches Agro-alimentaire des céréales (IRTAC) ; iv/ Syngenta Agro France ; v/ l’Université de Bretagne occidentale (EA 3880 LTAC).
L’organisation du colloque qui a clôturé les travaux de recherche du Projet a bénéficié du soutien spécifique des établissements et des partenaires suivants :
- Conseil Régional d’Aquitaine
- Institut National de la Recherche Agronomique (départements MICA, GAP, SA, PHASE)
- Unité INRA-1264-MycSA du Centre de Recherches INRA de Bordeaux-Aquitaine - Bayer CropScience France
- Syngenta Agro - BASF Agro France
- Laboragro (groupe In Vivo)
Le CCS du projet « RARE-fusariotoxines » s’est constitué en comité éditorial des actes du colloque. Les textes des communications ont été révisés de façon approfondie par les experts du comité éditorial en vue de leur publication en ligne sur le site Internet : SympoScience.org. Un soutien particulier pour la publication des actes du colloque a été octroyé par l’Institut de Recherches Agro-alimentaires des Céréales (IRTAC, Paris).
4. Conclusion et perspectives : la table ronde
Un des enjeux de ce colloque était de mobiliser le potentiel de recherche disponible en France et en Europe (des experts autrichiens et italiens ont été invités à faire part de leur expérience de gestion de grands projets internationaux sur la contamination des aliments par les mycotoxines), dans une perspective pluridisciplinaire d’élargissement du périmètre de la recherche sur les mycotoxines de Fusarium au-delà du contexte strictement national (traité dans le projet RARE fusariotoxines). Une table ronde finale de questionnement d’experts reconnus au plan international sur les axes des recherches du projet « RARE fusariotoxines » à poursuivre, a eu pour but d’identifier les nouveaux champs thématiques des recherches futures. Le compte-rendu des débats et résolutions de cette table ronde de bilan et prospective sera publiée dans la conclusion des actes du colloque.
Bibliographie
Le site Internet du projet « RARE fusariotoxines 2003-2007 » présente le résumés des travaux de l’ensemble des activités de recherche menées pendant les 46 mois de réalisation du projet : http://www.bordeaux.inra.fr/rare-fusariotoxines/
