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Thèse - ACTIVITES DE BIOTRANSFORMATION ET DE SEQUESTRATION DES FUSARIOTOXINES CHEZ LES BACTERIES FERMENTAIRES POUR LA DETOXIFICATION DES ENSILAGES DE MAÏS

DETOXIFICATION DES ENSILAGES DE MAÏS
Vincent NIDERKORN
UNIVERSITE BLAISE PASCAL
Spécialité : Nutrition et Sciences des Aliments
Président : Pierre GALTIER, Directeur de Recherche,
 INRA Toulouse

La contamination des ensilages par les fusariotoxines intervient au champ, indépendamment de tout problème de conservation. L'ingestion par les animaux d'élevage de teneurs trop élevées de ces mycotoxines peut entraîner une altération des performances zootechniques et des effets sur la santé des animaux. Face au succès partiel des méthodes de prévention et à l'inadaptibilité des méthodes physiques et chimiques de détoxification, l'utilisation des propriétés de certains microorganismes apparaît comme une alternative à considérer. L'objectif de ce travail est d'explorer la capacité des bactéries fermentaires à éliminer les fusariotoxines en vue de leur utilisation comme agent de détoxification des ensilages. Le criblage de 202 souches de bactéries fermentaires pour leur capacité à biotransformer et / ou séquestrer le déoxynivalénol (DON), la zéaralénone (ZEN) et les fumonisines B1 et B2 (FB1 et FB2) a montré que la séquestration de ces ces fusariotoxines majeures est une activité répandue chez ces microorganismes, les genres Streptococcus et Enterococcus apparaissant comme les plus efficaces en éliminant jusqu'à 33%, 49%, 24% et 62% de DON, ZEN, FB1 et FB2, respectivement. Cette propriété pourrait diminuer la biodisponibilité des fusariotoxines chez l'animal et, par conséquent, réduire leur effet toxique. D'autre part, environ 5% (11/202) des souches testées ont biotransformé la ZEN en sa forme activée, l'alpha zéaralénol. Nous avons ensuite montré que la séquestration des fumonisines B1 et B2 fait intervenir le peptidoglycane de la paroi bactérienne et les bras d'acide tricarballylique (TCA) des fumonisines. La différence de séquestration de ces deux analogues (FB2>FB1) a été élucidé par une méthode de modélisation moléculaire qui a montré que le groupe hydroxyle additionnel de la FB1 forme une liaison hydrogène avec un des TCA, limitant ainsi la possibilité de séquestration. Des essais ont montré qu'une fraction importante de ZEN était aussi instantanément séquestrée par la flore du contenu ruminal, formant un complexe aussi stable dans des conditions simulant les compartiments post-ruminaux du tube digestif que celui formé entre des Streptococci et la ZEN. Ce niveau de séquestration pourrait contribuer à la plus forte résistance des ruminants aux effets des fusariotoxines. En conséquence, l'ajout de bactéries fermentaires pourrait être davantage utile à des animaux monogastriques plus sensibles comme le porc. Des essais in vivo sont cependant nécessaires pour en évaluer l'impact réel. Optimisée, la capacité des bactéries fermentaires à séquestrer les fusariotoxines pourrait compléter avantageusement les propriétés acidifiantes ou probiotiques des inoculants bactériens utilisés en nutrition animale
SOMMAIRE

I. LES FUSARIOTOXINES : STRUCTURE, TOXICITE, DEVENIR DANS L’ORGANISME 

1. Relations structure - toxicité des principales fusariotoxines  
1.1 Les trichothécènes 
1.2 La zéaralénone et ses dérivés 
1.3 Les fumonisines 
2. Devenir des fusariotoxines dans l’organisme chez les ruminants et le porc 
2.1 Absorption 
2.2 Métabolisation 
2.2.1 Métabolisation par les flores digestives 
2.2.2 Métabolisation tissulaire  
2.3 Excrétion des fusariotoxines  
2.3.1 Excrétion dans la bile, les urines et les fèces 
2.3.2 Transfert dans les produits animaux  

II. PROBLEMES LIES A LA PRESENCE DES FUSARIOTOXINES DANS LES ENSILAGES  

Article de synthèse - Les fusariotoxines : comment limiter leur présence dans les ensilages
et leur impact chez les ruminants ?  

III. LA DETOXIFICATION : INADAPTABILITE DES METHODES PHYSIQUES ET CHIMIQUES POUR LE TRAITEMENT DES ENSILAGES, DEVELOPPEMENT DE METHODES BIOLOGIQUES 

1. Méthodes physiques et chimiques de détoxification  
1.1 Méthodes physiques  
1.2 Méthodes chimiques  
2. Le développement de méthodes biologiques de détoxification 
2.1 La biotransformation des fusariotoxines  
2.1.1 Biotransformation par les végétaux  
2.1.2 Biotransformation par des cultures pures de microorganismes 
2.2 La séquestration par la paroi des microorganismes  
2.2.1 Séquestration par la paroi des levures  
2.2.2 Séquestration par la paroi des bactéries fermentaires  
2.2.2.1 Structure de la paroi des bactéries fermentaires 
2.2.2.2 La séquestration des mycotoxines par la paroi des bactéries fermentaires  

I. ELIMINATION DES FUSARIOTOXINES PAR LES BACTERIES FERMENTAIRES  

1. Mise au point d’un test in vitro pour le criblage de souches bactériennes  
1.1 Protocole expérimental 
1.2 Article - Binding of Fusarium mycotoxins by fermentative bacteria in vitro  
2. Criblage de souches 
2.1 Choix des valeurs des paramètres du test in vitro  
2.2 Choix des souches 
2.3 Protocole expérimental  
2.4 Article - Screening of fermentative bacteria for their ability to bind and biotransform deoxynivalenol, zearalenone and fumonisins in an in vitro model simulating corn silage  
3. Biotransformation de la zéaralénone en zéaralénol : essais complémentaires .. 80
3.1 Cinétiques de biotransformation en infusât de maïs  
3.1.1 Essai 1 
3.1.2 Essai 2  
3.2 Hypothèse sur la nature de l’enzyme catalysant la réduction de la zéaralénone en zéaralénol  
3.2.1 Essai 1 . 
3.2.2 Essai 2  
4. Potentiel de séquestration des fusariotoxines dans les ensilages par les bactéries
fermentaires épiphytiques ou inoculées  

II. DEVENIR DU COMPLEXE BACTERIE – FUSARIOTOXINE DANS LE TRACTUS DIGESTIF 

1. Choix du modèle d’étude 
2. Expérimentation  
2.1 Protocole expérimental  
2.2 Article - Stability of the zearalenone–Streptococcus thermophilus complex in ruminal fluid and in simulated gastrointestinal environment in vitro  

III. MECANISME DE SEQUESTRATION DES FUMONISINES  

1. Choix des fumonisines B1 et B2 comme fusariotoxines d’étude  
2. Protocole experimental  
3. Article - Cell wall component and mycotoxin moieties involved in the binding of fumonisins B1 and B2 by lactic acid bacteria 
 1. La séquestration des fusariotoxines: un phénomène largement répandu chez les bactéries fermentaires ? 
2. Implication du peptidoglycane et influence de la structure des fusariotoxines sur le mécanisme de séquestration  
3. Implications de la biotransformation de la zéaralénone en zéaralénol par certaines bactéries lactiques  
4. Conclusions et perspectives  

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Ditulis oleh: younes younes - vendredi 30 novembre 2012

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