Projet ANR-11-ALID-0003 – Aflafree : Maîtrise du risque AFB1 pour une filière maïs durable
Programme : Systèmes Alimentaires Durables (ALID)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Florence MATHIEU (INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE)
Partenaires : ECCLOR EUROPE; Toxicologie Alimentaire; Laboratoire de Génie Chimique
Montant : 811081.0 euros
Durée : 42 mois
Résumé : Limitation de la production de l’Aflatoxine B1 (AFB1) chez Aspergillus flavus grâce à l’utilisation de bactéries filamenteuses. Application sur le maïs.La présence de mycotoxines dans les filières alimentaires est liée au développement de moisissures. Dans ce sens, la limitation de l’application d’antifongiques chimiques à l’horizon 2018 va poser un souci. Le projet propose de trouver un moyen de lutte biologique, à appliquer au champ contre la production d’AFB1 sur le maïs, qui repose sur l’utilisation de bactéries du sol.
Recherche d’un moyen de lutte biologique contre la production d’Aflatoxine B1 sur le maïsL'AFB1, seule mycotoxine classée cancérogène pour l'homme, contamine les céréales et pose des problèmes pour l'industrie alimentaire. Il est donc crucial de minimiser cette contamination fongique. Le projet propose de trouver un moyen de lutte biologique, à appliquer au champ, qui repose sur l’utilisation de bactéries du sol en tant qu’alternative pour réduire les intrants chimiques. Ce moyen de lutte biologique se focalise sur la réduction de la production d'AFB1. Le meilleur couple bactérie-variété de maïs sera validé en serre. La formule choisie sera appliquée à différents stades physiologiques du maïs tout en s’assurant de la qualité sanitaire du produit fini. Il sera aussi nécessaire de prendre en compte les possibilités techniques disponibles sur le terrain pour traiter les cultures et plus tard les grains. Des capteurs enregistrant les variations de Température (T°C) et d’Activité de l’eau (Aw) lors du stockage du grain de maïs, seront modifiés pour être utilisés afin de suivre l'évolution de ces 2 paramètres environnementaux juste autour du plant de maïs en serre et plus tard sur le terrain.Les résultats de ce projet seront transmis aux agriculteurs et à la filière maïs sous forme de Bonnes Pratiques Agricoles, accompagnées de conseils d’utilisation lors de la  conservation des grains et lors de la transformation des produits. Dans l'esprit du développement durable, tous les résultats de ce projet seront transférés aux différents acteurs de la filière maïs sous la forme d'outils décisionnels pour réduire les risques sanitaires et les intrants chimiques tout en leur montrant que le moyen de lutte est économiquement viable. La gouvernance sera établie par la création de cartes de contrôle, regroupant indicateurs et actions correctives. Tout cela aidera à éviter les situations de crise.
Caractérisation d’un nouvel agent de lutte biologique contre la production d’AFB1 chez A. flavusTout d’abord, le criblage des bactéries du sol efficaces pour lutter contre la production d’AFB1 chez A. flavus, se fait par une approche microbiologique sur boîte de Pétri en choisissant 2 critères : croissance simultanée des 2 microorganismes et réduction de la production d’AFB1. Ensuite, pour comprendre le mode d’action des bactéries du sol, nous suivons notamment l’expression des gènes de la voie de biosynthèse de l’AFB1. Une recherche des métabolites secondaires est effectuée par des outils chromatographiques. Une approche toxicologique est réalisée pour valider l’innocuité du système de lutte biologique retenu. L’application de la/les bactérie(s) sur du maïs est validée en serre et les paramètres environnementaux (Activité de l’eau et Température) sont suivis grâce à la mise au point de capteurs. Enfin, des outils de développement durable (tableau de bord, cartes de contrôle, mise en place d’actions correctives…) sont mobilisés afin de transférer à la filière maïs l’ensemble des résultats de ce projet.
Résumé de la soumission : L’aflatoxine B1 (AFB1) est une mycotoxine qui contamine les céréales et pose problème pour l’industrie agro-alimentaire. Elle se retrouve aussi dans le lait et les produits laitiers sous la forme de son métabolite l’aflatoxine M1. L’AFB1 est la seule mycotoxine classée comme cancérigène (groupe 1 du CIRC). Il est donc crucial de limiter au maximum sa présence dans les aliments destinés à l’homme et l’animal. L’AFB1 est produite par des champignons du genre Aspergillus et notamment par A. flavus. Des concentrations significatives en AFB1 sur des échantillons prélevés au champ lors de la moisson sont trop fréquemment rencontrées en Europe (de 5 à 20 ppb en Italie du Nord) et notamment lors des étés très chauds comme en 2003. Le réchauffement climatique annoncé laisse penser à une augmentation de la fréquence de ces situations dans un proche avenir.Le premier objectif de ce projet sera de fournir un outil prédictif de la production d’AFB1 par A. flavus sur le maïs au champ en fonction de 2 paramètres environnementaux, l’activité de l’eau et la température. Un modèle de base sera établi in vitro. Pour le valider, des mesures d’activité de l’eau et de températures seront collectées par un capteur dans l’environnement proche de la plante en serre et au champ. Le modèle final tiendra compte également des interactions de compétition avec Fusarium graminearum producteur de Trichothécènes B et avec F. verticillioides producteur de fumonisines.Dans les situations alarmantes, le projet propose une méthode de prévention et de lutte au champ reposant sur l’utilisation de bactéries du sol en tant que solution alternative aux intrants chimiques. La méthode de lutte recherchée vise à interrompre le processus de production de l’AFB1. Les intermédiaires de la voie de biosynthèse de l’AFB1 ainsi que les autres métabolites produits seront recherchés et leur toxicité résiduelle sera évaluée. Les travaux en serre concernent la mise au point de la méthode de lutte biologique et de prévention de la contamination en AFB1.La meilleure association bactérie-maïs contre l’AFB1 sera étudiée et validée en serre. Il faudra concevoir la meilleure technique d’application de cette lutte biologique et en valider l’innocuité. La formule retenue sera appliquée à différents stades de la plante et son efficacité sera mesurée sur les grains de maïs en cours de maturation et après récolte. Pour choisir la méthode de lutte, il faudra tenir compte des possibilités techniques de traitement au champ et sur les grains.Les capteurs [Aw, T°] développés par ECCLOR seront perfectionnés puis validés. Ils seront utilisés pour collecter les données en serre et au champ afin d’adapter le modèle à la gestion du risque au champ. Les retombées de ces travaux (WP1, WP2 et WP3) seront valorisées dans le développement agricole et la filière maïs sous forme de Bonnes Pratiques Agricoles suivis de conseils de conservation des grains et des produits de transformation. Dans l’esprit du développement durable, les résultats de tous les WP seront transférés aux différents acteurs de la filière maïs sous forme d’outils d’aide à la décision permettant de diminuer le risque sanitaire, les intrants chimiques et d’être économiquement faisables. Ce projet inclue la dimension sociale par l’analyse de l’évolution de la prise de conscience par les différents acteurs de la filière et la perception par le consommateur de la gestion du risque AFB1 dans les aliments. Une gouvernance est mise en place qui repose sur l’établissement de tableaux de bord. Ceux-ci regroupent les indicateurs établis et les actions correctives correspondantes. Tout ceci permettrait d’éviter les situations de crise.Ce projet regroupe 6 partenaires et fait appel à des compétences très variées (microbiologie, biologie moléculaire, physiologie de la plante, électronique, modélisation, toxicologie et sciences humaines) mobilisées pour produire du maïs dans un système alimentaire de production et de transformation durables.
Résultats : Par rapport aux deux critères mentionnés dans la partie « méthodes », 12 souches sur 38 testées ont répondu positivement. Certaines d’entre elles peuvent également diminuer la concentration en AFB1 dans un milieu de culture seul, en l’absence du champignon producteur. Les profils chromatographiques montrent dans ce cas l’apparition de nouveaux composés, dont l’identification et la toxicité sont en cours d’étude. L’étude de l’expression de certains gènes d’Aspergillus flavus impliqués dans la biosynthèse de l’AFB1, en présence des actinobactéries sélectionnées, a également démarré.
Les capteurs [Aw, T°C] ont été modifiés et placés en serre. Sur une première campagne en serre, il a été possible de maîtriser la contamination des épis de maïs par A. flavus pour créer une aspergillose sur épis. De plus, des inoculations par les isolats d’Actinomycètes ont été réalisées sur des grains de maïs.
Un site intranet a été développé.
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Perspectives : La perspective directe du projet est la commercialisation de l’agent de lutte biologique. Pour se faire, il faudra encore passer différentes phases comme la production et la formulation de la ou les bactéries finalement retenues.
Il serait aussi intéressant de tester l’efficacité de l’agent de lutte biologique sélectionné dans cette étude sur la production d’autres mycotoxines contaminants le maïs ou d’autres produits alimentaires. En effet, des cultures comme le maïs peuvent être multicontaminées, et d’autres interactions pourront donc être envisagées.
Publications et brevets : Des communications orales et par affiche ont été effectuées dans plusieurs congrès nationaux et internationaux sur les mycotoxines :
C. Verheecke, M. Darriet, T. Liboz, N. Sabaou and F. Mathieu. «Involvement of Actinobacteria in the reduction of Aflatoxin B1 & B2 biosynthesis by Aspergillus flavus. Communication orale, ISM-MycoRed International Conference «Europe 2013«, 27 au 31 Mai 2013, Martina-Franca, Italie.
C. Verheecke, K. Damak, T. Liboz et F. Mathieu. «Impact de l’Aw et la Température sur la croissance et la production d’Aflatoxine B1 par Aspergillus flavus».  Communication orale, Journée Mycotoxines 2013, 1er Février 2013, Brest, France.
C. Verheecke, M. Darriet, T. Liboz, N. Sabaou and F. Mathieu. «Involvement of Actinobacteria in the reduction of Aflatoxin B1 biosynthesis by Aspergillus flavus». Communication par affiche, WMFmeetsIUPAC2012, 5 au 9 Novembre 2012, Rotterdam, Pays-Bas.