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Un champignon passé au crible des chercheurs :  86 nouvelles molécules chez Penicillium verrucosum

Le champignon Penicillium verrucosum détruit chaque année d’importantes récoltes de blé en zones tempérées. Des chercheurs de l’Unité ToxAlim* commencent à décrypter les armes de cette moisissure grâce au couplage innovant de deux technologies. Les 1ers résultats obtenus après 2 ans de recherches sont présentés.

Aliment détérioré par Penicillium expansum. © CC BY H.J. Larsen, Bugwood.org
Mis à jour le 03/07/2017
Publié le 11/07/2016

Penicillium, un champignon bénéfique ou toxique selon les espèces

Depuis le début du XXe siècle, l’Homme a su tirer profit des champignons filamenteux et des molécules qu’ils produisent. C’est le cas de la pénicilline, à l’origine des premiers antibiotiques, produite par Penicillium notatum. De même, les espèces Penicillium camembertii et Penicillium roqueforti sont utilisées dans la fabrication des fromages.  D’autres espèces sont en revanche toxiques. C’est le cas de Penicillium verrucosum qui s’attaque aux céréales.

Penicillium verrucosum : une espèce nuisible pour les cultures…

Croissance démographique nécessitant l’augmentation des productions céréalières, conscience écologique visant à diminuer les pesticides : ces deux préoccupations a priori paradoxales appellent toutes deux à la maîtrise des menaces parasitaires. Penicillium verrucosum est une des principales moisissures responsables de la destruction des récoltes céréalières en Europe. Ce champignon est connu pour la dégradation des grains de blé lors de leur stockage et implique d'importantes pertes économiques. De plus, il produit une molécule toxique pour l'Homme, l'ochratoxine A.

…passée au crible des chercheurs

Les chercheurs de l’Unité ToxAlim* se sont intéressés à caractériser les molécules à l’origine de la dégradation du blé par Penicillium verrucosum. Connaître le champignon, c’est en effet mieux comprendre ses armes : quelles sont les différentes molécules qu’il sécrète et que l’on appelle métabolites secondaires ? Ces derniers sont des atouts pour le champignon, acquis à travers l’évolution, et qu’il sécrète selon ses besoins. Ils lui permettent de s'attaquer à la plante, ou encore de rivaliser avec d’autres micro-organismes.

Un champignon grandit à partir de la matière de la plante dont il se nourrit. Les chercheurs ont donc utilisé des blés possédant des atomes marqués dans leurs expérimentations. Lorsque Penicillium verrucosité se développe sur ces blés, le marquage intègre tout l'organisme du champignon. Il est conservé dans les métabolites secrétés et rend possible l’analyse de leur composition.

La détection et l'analyse de la composition des molécules se fait par spectrométrie de masse. Cette technologie est basée sur la masse des molécules et contribue à l'identification de leur structure. Elle est dotée d’une très grande sensibilité : elle peut détecter la présence d’un cachet d’aspirine dilué dans une piscine olympique !

Plus de 80 nouvelles molécules pour décrypter les mystères du champignon

Grâce au couplage de la spectrométrie de masse et de l’utilisation de blés marqués, les analyses ont conduit à la détection de 98 molécules. Parmi elles, 86 n’ont encore jamais été identifiées. Quelles sont les fonctions de ces métabolites secondaires inconnus ? Participent-ils aux intoxications alimentaires provoquées par Penicillium verrucosum ? Sont-ils à l’origine de la dégradation des stocks de blé ?

C’est à ces questions que les chercheurs s’intéressent désormais. Ils utilisent des outils informatiques qui leur permettent de traiter les résultats de spectrométrie de masse, trop complexes pour pouvoir être analysés par l’œil humain. Ces outils organisent les molécules en réseau, en créant des liens entre celles qui semblent avoir la même structure et donc potentiellement des fonctions similaires. De telles associations entre les nouveaux métabolites et des structures déjà connues devraient permettre d’identifier leurs rôles dans l’activité de Penicillium. Les chercheurs explorent actuellement une vingtaine des nouveaux métabolites.

Ces recherches s’inscrivent dans la thèse de doctorat que prépare Thaïs Hautbergue à l’unité ToxAlim*, sous la direction d’Isabelle Oswald, Emilien Jamin et avec l'encadrement d'Olivier Puel. Elle est financée par le ministère de la recherche et se place dans le cadre d'un projet financé par l'ANR, l’Agence Nationale pour la Recherche (projet Newmyco 15-CE21-0010-21).


*Toxicologie Alimentaire, Unité mixte de recherche ToxAlim, INRA - INP/ENVT - INP/EI PURPAN - Université Toulouse III

En savoir plus

Ma thèse en 180 secondes

Thaïs Hautbergue. © Inra
Thaïs Hautbergue © Inra
Thaïs Hautbergue, rédactrice de cette actualité, est lauréate de l’édition 2016 du concours régional: « Ma thèse en 180 secondes ». Les candidats disposent de 3 minutes pour présenter oralement leurs recherches, avec une seule diapositive et sans note. Ce concours de communication scientifique est organisé nationalement par la Conférence des Présidents d’Universités et le CNRS.

Thaïs a remporté le « prix du jury » ainsi que le « 1er prix du public » pour la région midi-pyrénée. Elle est doctorante en 2e année à l’Ecole doctorale Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingénieries (SEVAB) de l’Institut National Polytechnique de Toulouse. Ses recherches, réalisées à l’unité ToxAlim*, s’intitulent : Caractérisation du métabolome secondaire de Penicillium par marquage isotopique et spectrométrie de masse.

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Ma thèse en 3 500 signes. © Inra, Véronique Gavalda

Ma thèse en 3 500 signes

Initiée en 2016, « Ma thèse en 3 500 signes » est une action destinée aux doctorants et jeunes docteurs ayant préparé leur thèse dans une unité du département santé animale de l’Inra.

Elle vise à développer les capacités des jeunes chercheurs à communiquer vers le grand public et s'intègre dans la formation par la recherche des doctorants. Ils sont accompagnés dans la rédaction d’une actualité web présentant leurs travaux de recherche en 3 500 signes (environ). Destinée au grand public, l’actualité est ensuite publiée sur le site web du département Santé Animale, avec le nom des jeunes chercheurs qui apparaissent comme rédacteurs.