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Contexte et enjeux

L’espèce fongique Fusarium graminearum est l’un des principaux agents de la fusariose de l’épi, maladie des céréales  à l’origine de pertes significatives de rendement. Mais surtout,  F. graminearum produit plusieurs familles de mycotoxines, dont celle des trichothécènes de type B.  Ce sont des contaminants fréquents des récoltes céréalières. Le déoxynivalenol (DON), accompagné de ses dérivés acétylés est le contaminant le plus souvent observé dans les récoltes céréalières en Europe. Si la voie de biosynthèse des trichothécènes est élucidée et les paramètres environnementaux la contrôlant en voie d’être bien définis, les mécanismes qui sous-tendent sa régulation sont encore très mal compris. Les dernières avancées scientifiques mettent en évidence le rôle de régulateurs cellulaires centraux (homéostasie redox, pH, développement…) capables d’induire ou réprimer la voie de toxinogénèse et soulignent la nécessité de développer des études globales, intégrant aussi bien le métabolisme fongique primaire que le métabolisme secondaire.

Résultats

Grâce à une collaboration avec la plateforme métabolome du CGFB, le métabolome de F. graminearum a été analysé dans des conditions de culture induisant la toxinogénèse ou la limitant (supplémentation par un antioxydant, l’acide caféique). Le couplage des techniques LC-MS et H-RMN a permis de suivre près de 60 métabolites au cours de cinétiques de croissance, parmi lesquels des métabolites primaires (acides aminés, sucres), des métabolites secondaires dont le DON et ses précurseurs, différents alcaloïdes indoliques et dérivés polyacétates. La comparaison du métabolome de F. graminearum à différents temps de culture en présence ou absence d’acide caféique, a permis d’identifier des corrélations entre voies métaboliques et de proposer, pour la première fois, une carte métabolomique de F. graminearum. Cette carte illustre l’imbrication très étroite du métabolisme secondaire de production de mycotoxines au sein du métabolisme primaire et met en évidence des nœuds de communication prépondérants dans ces réseaux.   

Perspectives

Cette première carte métabolomique et les avancées permises par cette approche originale  ouvrent des perspectives très intéressantes pour progresser dans la connaissance des mécanismes de régulation de la production de mycotoxines et en conséquence, dans l’identification de stratégies efficaces de maîtrise du risque de contamination des céréales.  Cette étude  sera élargie à un panel plus important de conditions inductrices ou inhibitrices de la toxinogénèse mais aussi à un set de différentes souches de F. graminearum présentant des niveaux contrastés de production de toxines.

L’approche métabolomique permettra l’identification de nouvelles cibles fongiques pour une meilleure maîtrise du risque DON. Ces travaux, présentés aux journées Mycotoxines en 2014, sont en cours de publication.