Champignons toxinognes et mycotoxicosesMelle BOUFADI

Champignons induisant des manifestations cliniques chez lhommeDiffrences essentielles entre champignons

Vnneux (toxiques) : myctismes Toxinognes : mycotoxicoses Pathognes stricts mycoses Opportunistes Allergnes : allergies fongiques

Champignons sur les denres alimentaires

Champignons bnfiques : industriesfromagres (Penicillium, Geotrichum) et viticoles (levures sauvages ou slectionnes)

Champignons sur les denres alimentaires

La contamination initiale des denresalimentaires non soumises strilisation ou pasteurisation, par des spores de moisissures est invitable

Champignons sur les denres alimentaires

Champignons indsirables :moisissures (Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, etc.) banales ou toxiques (Aspergillus flavus, Aspergillus ochraceus, Penicillium expansum, etc.)

Champignons sur les denres alimentaires

Le dveloppement des moisissures sur lesdenres alimentaires peut conduire :

A une dprciation de leur valeur nutritionnelle etune altration de leurs caractres organoleptiques,

A des risques pour le consommateur (animal ouhomme) et le manipulateur : mycoses (Aspergillus fumigatus), allergies (foin moisi), mycotoxicoses

Mycotoxines

Mtabolites secondairesde faible poids molculaire

Mycotoxines

Fixes au niveau des spores ou excrtes

dans le milieu contamin (aliments, eau) toxicit potentielle ou relle pour les hommes et les animaux par :

Inhalation Ingestion Plus rarement, par contact

Mycotoxines

Mycotoxines inhales partiellement solublesdans leau pulmonaire des alvoles : circulation gnrale troubles gnraux respiratoires et/ou spcifiques dorganes (milieux professionnels industriels et agricoles ; domestique ?)

Mycotoxines

Les connaissances concernent surtoutles mycotoxicoses par ingestion (population gnrale)

Conditions physico-chimiques de dveloppement

Disponibilit en eau Temprature Composition gazeuse Influence du substrat

Disponibilit en eau Germination conditionne par lactivit en eau (aw) dans la sporeCroissance du myclium conditionne par leau disponible dans le substrat Classification en :

Xrophiles : Aspergillus restrictus, A. glaucus, A. versicolor

Msophiles : Aspergillus flavus, A. nidulans, A. fumigatus, Penicillium expansum, P. cyclopiumHygrophiles : Cladosporium, Fusarium, Mucorales

Temprature

Conditionne la comptitivit Rle prpondrant sur la croissance, ledveloppement et la physiologie

Eventail trs large (optima : 20 25C) Croissance / survie

Temprature Cladosporium herbarum : crot 6C et survit 20C

Aspergillus flavus : survit 35C dans les tunnelsde ptes

Aspergillus fumigatus tolre 55C Byssochlamys germe aprs 10 min 85C Ascospores de Neurospora germent aprs 20 min 130C (four de boulangerie)

TempratureClassification en :

Thermophiles : Byssochlamys, Aspergillusfumigatus,

Thermotolrants : Aspergillus niger, Msophiles : Penicillium chrysogenum,Aspergillus versicolor,

Cryophiles : Cladosporium, Alternaria,

Composition gazeuse

Moisisures arobies Arobies tolrantes Rle limitant et slectif du rapport O2 / CO2 Aptitude au confinement : Penicilliumroqueforti

Anarobies rares : Byssochlamys nivea

Influence du substrat Rupture des dfenses naturelles (graines, fruits, etc.) Rsistance mcanique au tassement (volume dairintergranulaire en stockage)

Slection naturelle des espces cellulolytiques :Stachybotrys sur pailles

Spcificit dhte : Penicillium expansum sur pommes A contrario : Penicillum roqueforti sur glose !

Conditions biologiques de dveloppement

Intensit de la sporulation Longvit des spores Comptitivit entre espces biologiques : Fongiques : Trichoderma viridae est presqueexclusif

Bactriennes : vitesse de croissance, pH, aw

MycotoxicognseGrande diversit de familles chimiques (consquence du mtabolisme secondaire)

Drivs des acides amins

Alcalodes de lergot de seigle, acide aspergillique, gliotoxine, roquefortine, sporidesmines

Voie des polyactatesAflatoxines, acide pnicillinique, citrinine, fumonisines, ochratoxines, patuline, strigmacystine, zaralnone

Drivs des terpnesDiactoxyscirpnol, doxynivalnol, trichothcnes, verrucarines

Moisissure ? mycotoxine

La prsence un moment donn dune La prsence dune moisissure mme

moisissure toxinogne est ncessaire pour quil y ait ventuellement production de mycotoxine toxinogne nimplique pas obligatoirement la prsence de mycotoxine obligatoirement labsence de mycotoxine

Labsence de moisissure nimplique pas

Exemple de produits contamins par des moississures toxinognesDenresBl, farine, pain, mas, chips

Espces toxiques contaminantes- Aspergillus flavus, A. ochraceus, A. versicolor - Penicillium citrinum, P. citreoviride, P. cyclopium, P. martensii, P. patulum, P. pubertum - Fusarium moniliforme

Mycotoxines probablesAflatoxines, Ochratoxine A Strigmatocystine Acide pnicillique Patuline Dsoxynivalnol (DON) Zaralnone Fumonisine Aflatoxines, Ochratoxine A Strigmatocystine Trichothcnes Cytochalasines Patuline Acide cyclopiazonique

Arachide, noix

- Aspergillus flavus, A. ochraceus, A. versicolor - Penicillium citrinum, P. cyclopium, P. expansum

Exemple de produits contamins par des moississures toxinognesDenres Espces toxiques contaminantes Mycotoxines probablesAflatoxines, Ochratoxine A Strigmatocystine Acide pnicillique Patuline Aflatoxines, Ochratoxine A Strigmatocystine Acide pnicillique Patuline, Pnitrem A

Tourte la - Aspergillus flavus viande, viande - Penicillium viridicatum, P. roqueforti, P. cuite, patulum, P. commune fromage, cacao, houblon Viandes, porc sal, fromage - Aspergillus flavus, A. ochraceus, A. versicolor - Penicillium viridicatum, P. cyclopium

Poivre noir et rouge, ptes

- Aspergillus flavus, A. ochraceus

Aflatoxines, Ochratoxine A

Exemple de produits contamins par des moississures toxinognesDenresFves, orge, mas, sorgho, soja

Espces toxiques contaminantes- Aspergillus flavus, A. ochraceus, A. versicolor - Penicillium citrinum, P. cyclopium, P. viridicatum, P. expansum, P. islandicum, P. urticae - Fusarium moniliforme - Alternaria

Mycotoxines probablesAflatoxines, Ochratoxine A Strigmatocystine Acide pnicillique Citrinine Patuline Grisofulvine Alternariol Aflatoxines, Ochratoxine A Strigmatocystine Acide pnicillique Citrinine, Pnitrem A

Ptisserie rfrigre ou congele

- Aspergillus flavus, A. versicolor - Penicillium citrinum, P. cyclopium, P. viridicatum, P. martensii, P. citreoviride, P. urticae, P. palitans, puberulum, P. roqueforti

Exemple de produits contamins par des moississures toxinognesDenres Espces toxiques contaminantes Mycotoxines probablesAflatoxine, Ochratoxine A Acide kojique Patuline, Pnitrem A Acide pnicillique Trichothcnes Patuline

Denre - Aspergillus alimentaire - Penicillium (stockage domestique) - Fusarium oxysporum Pomme et produits drivs de pomme - Penicillium expansum

Moisissures et mycotoxines retrouves dans divers alimentsChampignonAspergillus

ToxinesAflatoxines, strigmatocystine, ochratoxine A

DenresMas, arachides, graines de coton, graines de potiron, riz, haricot, tissus danimaux (jambon, lard, saucisses, lait et drivs Bl, mas, orge, riz, seigle, avoine, noix

Fusarium

Trichothcnes (dsoxynivalnol = DON, nivalnol = NIV, toxine T2, diactoxyscirpnol = DAS), zaralnone, fumonisine, fusarine, moniliformine

PenicilliumAlternaria Claviceps

Patuline, citrinine, pnitrem A, acide cyclopiazonique, ochratoxine AAlternariol, acide tnuazonique Alcalodes de lergot

Fruits et jus de fruits, bl, riz, fromage, noixFruits, lgumes et produits drivs de pommes et tomates Bls et drivs, seigle

Moisissures prsentes dans les fourrages et produits en siloEspce fongiqueAspergillus flavus, A. parasiticus Aspergillus ochraceus Aspergillus fumigatus Aspergillus versicolor Penicillium veridicatum, P. cyclopium Penicillium aurantogriseum Penicillium roqueforti Pithomyces chartarum Wallamia sebi Stachybotris atra

MycotoxineAflatoxines, acide cyclopiazonique Ochratoxine A Fumigaclavines, gliotoxine Strigmatocystine Ochratoxine A, citrinine, acide cyclopiazonique Verrucosidine, viomelline, xanthomgnine Fumiclavine, roquefortine, PR toxine Sporodesmine Walleminol A Satratoxines

Espce fongiqueFusarium culmorum, F. graminearum, F. sporotrichoides Fusarium moniliforme Claviceps

MycotoxineDsoxynivalnol (DON), toxine T2, diactoxyscirpnol (DAS), zaralnone Fumonisine, moniliformine Ergotamine, ergostine, ergocrystine, acide lysergique Acide tnuazonique, alternariol Lolitrem, paxilline Ergopeptine Phomopsines

Alternaria Acremonium lolii Acremonium coenophialum Phomopsis leptostromiformis

Expression des mycotoxicosesCutaneErgotisme Eczma facial des ruminants Dermatose des manipulateurs de cleri (Gangrne sche de la ftuque) (Hyperkratose des bovins)

NerveuseClavatoxicose Diplodia-toxicose

VasculosanguineAleucie toxique alimentaire Fusariotoxicose

GnitaleZaralnone toxicose Phytooestrognes : coumestrol

Hpato-biliaire et rnaleAflatoxicose Eczma facial des ruminants Ochratoxicose ( citrinine) (Nphropathie endmique des Balkans) Phomopsistoxicose (lupinose)

Sialorrhe des ruminants Leucoencphalomalacie des quids (Maladie des tremblements)

Stachybotriotoxicose Maladie du mlilot g

Formes aigus de mycotoxicoses chez les animaux domestiquesMycotoxicoseFusariose Vomitoxicose T2 toxicose DAS toxicose

Espces fongiquesFusarium moniliforme Fusarium sporotrichoides Fusarium Fusarium

MycotoxinesFumonisine B1 Dsoxynivalnol Toxine T2

Espces animalesPorc Porc Porc, veau, volailles

Syndrome primairedme pulmonaire Entrite, vomissements Ncrose dermique, gastroentrite Ncrose du tube digestif, hmorragies Incoordination des mouvements Oestrognisme

Diactoxyscirpnol Porc

Leucoencphalom alacie F2 toxicose

Fusarium moniliforme Fusarium graminearum

Fumonisine B1 Zaralnone

Cheveau Porc

Formes aigus de mycotoxicoses chez les animaux domestiquesMycotoxicoseAflatoxicose Ergotisme

Espces fongiquesAspergillus spp. Claviceps

MycotoxinesAflatoxines Acide lysergique

Espces animalesVolailles, veau, porc, chien Veau, mouton, poulet

Syndrome primaireHpatite, hmorragies, mort Gangrne, crise nerveuse, baisse de la reproduction Photosensibilisation, cholangiome Nphropathie Ncrose dermique, gastroentrite, dpression du systme hmatopotique Ataxie, prostration Salivation, diarrhe, polyurie

Eczma facial Ochratoxicose Stachybotryotoxicose

Phitomyces Chartarum Aspergillus ochraceus Penicillium viridicatum Stachybotrys atra

Sporidesmines Ochratoxine A Satratoxine, verrucarine

Mouton, veau Porc, dindons, volailles Chevaux

Trmor Slaframine toxicose

Acremonium spp.

Pnitrem A Slaframine

Veau, mouton, chien Veau, mouton

Implication de mycotoxines dans des pidmies chez lhommeMaladie (aigu)Ergotisme gangrneux

SymptmesVasoconstriction,

Espces fongiquesClaviceps purpurea, C. fusiformis

MycotoxinesAlcalodes de lergot

Substrats

Pays

Seigle, crales Ethiopie, Inde

gangrne

Aleucie toxique alimentaire (ATA)Maladie de Kaschim-Beck Onyalai

Brlures digestives, nauses, vomissementsArthrite osseuse Hmorragie du rhino-pharynx et tube digestifAnomalie cardiaque, mort par dpression respiratoire

Fusarium spp.

Trichothcnes

Crales, pain

Russie, Japon, Core

Fusarium spp. Phoma sorghina Penicillium

Trichothcnes Acide tnuazonique Citroviridine

Crales Millet

Chine Afrique du Sud

Bribri cardiaque

Riz

Japon

Implication de mycotoxines dans des pidmies chez lhommeMaladie (aigu)Kwashiorkor

SymptmesDnutrition nergtique Accumulation dacides gras : foie, rein, cur, encphalopathie, dme Somnolence, perte dquilibre, troubles nerveux

Espces fongiquesAspergillus parasiticus Aspergillus parasiticus

MycotoxinesAflatoxines

SubstratsCrales

PaysKenya, Soudan (enfant) Thalande (enfant)

Syndrome de Reye

Aflatoxines

Crales

Kodua

Aspergillus flavus

Acide cyclopiazonique Aflatoxines

Millet

Inde

Hpatite aigu

Jaunisse, dme Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus Allergie cutane Sclerotinia

Crales (mas)

Inde, Afrique

Dermatite

Psoralne

Cleri

Implication de mycotoxines dans des pidmies chez lhommeMaladie (chronique)Cancer de lsophage Cirrhose (enfant) Hpatocarcinomes Nphropathie endmique

SymptmesTumeurs

Espces fongiquesFusarium spp.

MycotoxinesFumonisine, fusarine C

SubstratsCrales

PaysAfrique du Sud

Ncrose du foie Aspergillus spp. Aflatoxine

Crales

Inde

Tumeur du foie

Aspergillus spp. Aflatoxine

Crales

Afrique, Inde

Ncroses des tubules et glomrules

Penicillium verrucosum Aspergillus ochraceus

Ochratoxine A

Crales

Ex-Yougoslavie, Bulgarie

Aflatoxines

Mycologie Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus Penicillium verrucosumPenicillium verrucosum Aspergillus flavus

Aspergillus parasiticus

SubstratsNombreux produits agricole (arachides, crales, tourteaux darachides, cacahutes, )

Incidence importante dans la nourriture animale et humaine en rgions tropicales

Conditions de croissance des souches toxinognes Tempratures : Minimale : 12 C Maximale : 42 C Optimale : 28 30 C

Humidit relative en eau :80 %

Infection au champ, maissurtout au stockage

ToxinognseLa croissance des champignons toxinognes et la production daflatoxines sont influences par diffrents facteurs :

Le type de substratLa teneur en humidit La temprature

Les dommages ventuels du substratLhumidit relative de lenvironnement

Structures et proprits physicochimiques

1963 : Asao propose la structure chimique desaflatoxines : ce sont des flavocoumarines

Stables la chaleur (250 C), au froid, lalyophilisation

Instables la lumire et aux UV Hydrolysables en milieu alcalin Solubles dans les solvants peu polaires (mthanol)

Biosynthse 1992 : Chang dcouvre le gne responsable de labiosynthse des aflatoxines

Le cluster (zone regroupant les gnes) des aflatoxines est

situ sur un fragment de 7,5 kb dun chromosome de 4,9 Mbtapes gnrant des intermdiaires issus de diverses ractions chimiques et enzymatiques sous le contrle du cluster aflR

La biosynthse des aflatoxines est compose de 4 grandes

Mtabolisme

Absorption Voie orale Leur lipophiliegouverne leur absorption par un phnomne de diffusion passive

Maximale un pH 5 et au niveau du jjunum

Voie respiratoire

Distribution

Liaisons non covalentes avec lalbumine etlhmoglobine cytoplasme

Phnomne de diffusion pour pntrer dans le Stockage dans lorganisme par liaisonscovalentes avec molcules tissulaires

Passage trans-placentaire

MtabolisationPour tre toxique ou mutagne, laflatoxine doit tre mtaboliseLa mtabolisation est principalement ralise par lintervention des cytochromes hpatiques :

Epoxydation par lintervention de cytochromes P450 hpatique et pulmonaire Hydroxylation O-dmthylation Epoxyde hydrolase ou glutathion-Stransfrase Rduction en aflatoxicol par la NADPH rductase

EliminationPar voie biliaire

Reprsente 60 % de llimination totale Surtout des mtabolites conjugus Parfois aflatoxine B1 sous forme libre

Par voie urinaire

Prsence dautres mtabolitesServent de marqueurs dans les intoxications

Par voie lacte

Uniquement aflatoxine M1Problmes pour lallaitement Problmes pour les denres base de lait

Biotoxicologie

Action sur les synthses cellulairesAction sur lADN

Laflatoxine B1 ou son poxyde peut sintercaler au sein de lADN Laflatoxine B1 se fixe plus fortement dans les zones transcrites Cette fixation dpend de la squence nuclotidique et de la taille du fragment Le site prfrentiel est au niveau de la guanine dans les squences contenant des cytosines

Action sur les synthses cellulairesAction sur lARN

Laflatoxine B1 a une grande affinit pour lARNnuclaire et cytoplasmique et elle en affecte le mtabolisme par inhibition de lactivit de lARNpolymrase

Leffet varie en fonction de la dose daflatoxine B1

Action sur les protines

La synthse des protines intra- etextracellulaires est rduite

Action sur les mtabolismesMtabolisme des glucides

Rduction du glycogne hpatique Interfrence avec le mtabolisme nergtiquedes cellules animales

Inhibition de la consommation doxygne destissus

Action sur les mtabolismesMtabolisme des lipides

Accumulation de lipides dans le foie Diminution des concentrations sriques du cholestrol,des triglycrides, des phospholipides

Perturbation de la synthse et le transport des lipides Perturbation de labsorption et la dgradation des lipides

ImmunotoxicitEffets immunosuppresseurs aprs ingestion (et inhalation)Prdisposition une surinfection par diminution des dfenses immunitaires

Tratognicit

Malformations ftales

Prvention

Prvention : lutte contre la contaminationAvant la rcolte

Utilisation de souches aspergillaires nonaflatoxicognes :

Agent biocomptitif En plein essor Uniquement dans les pays industrialiss carcoteuse

Prvention : lutte contre la contamination

Autres moyens limination des pieds desschs Irrigation suffisante Slection de varits de culture

Prvention : lutte contre la contaminationLors de la rcolte

Le ramassage A maturation Manuel ou mcanique

Le nettoyage et la sparation Dbut du traitement industriel (taux rsidueldaflatoxines possible)

Prvention : lutte contre la contamination

Le schage Teneur en humidit < 9 % Souvent lair libre en Afrique

Le stockage Dans des silos le plus souvent Atmosphre contrle (temprature, humidit, CO2, )

Prvention : lutte contre la contaminationLe triage

Manuel Dans les pays sous dvelopps Analyses macroscopiques et morphologiques

Mcanique Slection par pression dpression Procds Sortex, Zig-Zag, Wogan

Prvention : dtoxificationLes traitements physiques

Inactivation thermique

Inactivation totale partir de 267 CDiminution de la qualit et de la quantit des protines

IrradiationRayon gamma, UV, micro-ondes

Adsorption par les solvants

Utilisation de boue, de charbon activ,

Prvention : dtoxificationLes traitements chimiques

Moins coteux que les autres techniques Applicables sur les aliments, les concentrs,

Existence de deux sites douverture entranant linactivation de laflatoxine B1

Prvention : dtoxificationLes traitements chimiques

Ammoniation : mthode de rfrence Bisulfites Chlore : effets mutagnes Ozone : peu dinformation Hypochlorite de sodium : grande efficacit Peroxyde dhydrogne (uniquement en milieu liquide basique) : modification de la qualit protique (et donc de la valeur nutritive)

Prvention : dtoxificationLa dcontamination biologique

Bioconversion : Mucor griseocyanus

Ochratoxine A

Mycologie Genre Aspergillus Aspergillus ochraceus Aspergillus niger Aspergillus carbonarius

MycologieAspergillus ochraceus

Croissance : temprature optimale de 24 37 C ; pH de 3 10 Sur milieux de Czapek : colonies granuleuses de couleur ocre,revers brun jauntre

Mycologie Genre Penicillium Penicillium verrucosum ouPenicillium viridicatum

Principal producteur

dochratoxine A en climats temprs (20 C) vert - gris et revers orangebrun sur milieu CYA

Thalle velout vert - bleu

Patuline

Mycologie

La patuline est produites par desclaviforme,

divers champignons appartenant aux genres :

Penicillium : P. expansum, P. patulum, P. Aspergillus : A. clavatus, A. gigantus, A. terreus Paecilomyces variotii Byssochlamys : B. nivea, B. fulva

Penicillium expansum

Principal responsable des contaminations Colonie verte terne, avec un myclium blanc en marge et un exsudat orange brun caractristique Champignon bi ou triverticill, avec un conidiophore lisse, des mtules et des phialides rassembles en verticilles et des conidies elliptiques

Conclusion

Connaissances scientifiques trsinsuffisantes : requirent la collaboration de mycologues, mdecins, pharmaciens, vtrinaires et toxicologues

Conclusion Principaux axes de recherche : Ecologie des champignons et conditions de scrtion Moyens prventifs de lutte Mthodes chimiques et biologiques de dtection rapide Dtoxification sans dnaturation Recherche des mycotoxines comme causes possiblesde maladies humaines mal connues