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L'implémentation des espèces Fusarium sur l’orge, notamment F. langsethiae et F. sporotrichioides, producteurs de la toxine T-2, est devenu une préoccupation majeure pendant le maltage. Des études ont montré que l'utilisation de la levure filamenteuse Geotrichum candidum, connue comme agent de biocontrôle contre plusieurs micro-organismes, peut réduire la contamination de la toxine T-2 pendant le maltage. Néanmoins, le mécanisme d'action est encore inconnu. G. candidum produit des composés antimicrobiens tels que l'acide phényllactique (PLA) qui, selon la littérature, induit des modifications comportementales et structurelles chez des bactéries telles que L. monocytogenes et inhibe leur croissance. Le premier objectif était d’élucider in vitro les mécanismes d'interaction entre G. candidum et les deux espèces Fusarium. Le PLA produit par G. candidum a été identifié comme responsable de la réduction de la croissance fongique et de la concentration en toxine T-2. L’étude de la cinétique de croissance de G. candidum était essentielle pour comprendre son comportement, déterminer le temps de fermentation optimal et le taux de production de PLA. Ce dernier a été produit au début de la phase de croissance de la levure, et a atteint son pic après 24h et 48h d'incubation. Ceci a été corrélé avec les réductions de concentration de la toxine T-2 les plus élevées dans les conditions de culture avec les souches fongiques. Enfin, tester l’effet du PLA pur sur la croissance fongique et la concentration de la toxine T-2 a permis de valider les résultats précédents. Le second objectif était de reproduire ces résultats à l'échelle du micro-maltage en mimant les conditions industrielles et de déterminer les conditions idéales pour limiter la présence de la toxine. Les résultats ont démontré que l'activation de G. candidum avant le processus permettait une production plus précoce de PLA et donc une réduction de 90% de la concentration de toxine T-2 après 3 jours de maltage. Cependant, l'extension du processus à une durée de 5 jours pourrait entraîner une concentration plus élevée de toxine. Une solution possible à cela est de doubler la concentration d'inoculation de G. candidum dès le début de l'étape de maltage. Enfin, pour optimiser ultérieurement l'utilisation de G. candidum à un niveau industriel, l'influence de plusieurs paramètres sur la croissance de la levure et la production de PLA a été testée in vitro. La composition des milieux de culture a joué un rôle important dans l'amélioration de la croissance et de la production de PLA. En effet, G. candidum s'est développée abondamment et a produit de plus grandes quantités de PLA lorsque la phénylalanine était ajoutée au milieu.

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires des moisissures qui peuvent naturellement contaminer de nombreux supports (céréales, fruits, papiers peints, compost). Dans ces travaux de thèse, nous avons focalisé notre intérêt sur deux mycotoxines produites principalement par les champignons du genre Fusarium, appartenant toutes deux au même groupe des trichothécènes, le déoxynivalénol (DON) et la toxine T-2 (T-2). Les objectifs de cette thèse ont été de déterminer les effets de ces deux toxines sur la mise en place des réponses immunitaires au sein de la muqueuse respiratoire et intestinale. L’ensemble de ces études a été réalisé chez le porc, espèce cible de ces contaminants et animal modèle pour l’Homme. Les résultats de ces travaux ont montré que ces deux toxines affectent la réponse immunitaire. Au niveau du tractus respiratoire, une faible dose de toxine T-2 altère l’activation des macrophages alvéolaires lorsqu’ils sont stimulés par les agonistes des TLRs -4, -2/6 (lipopolysaccharides et acides lipoteichoïques, respectivement) en diminuant la synthèse du composé antimicrobien NO et des cytokines pro-inflammatoires IL-1β et TNF-α. Cette immunosuppression pourrait alors conduire à une susceptibilité plus accrue des porcs à des infections opportunistes. Au niveau du tractus intestinal, à l’état basal, nous avons mis en évidence que le DON comme la toxine T-2 induit une forte réponse inflammatoire innée associée à la stimulation de la voie IL-17 en inhibant le développement des cellules T régulatrices. Des études mécanistiques ont permis de déterminer que les cytokines associées à la voie IL-17 suite à une exposition aux trichothécènes, sont produites par une des sous-populations de cellules T innées, les cellules Tγδ productrices d’IL-17. La troisième partie de ce travail a porté sur l’utilisation de la souche Lactobacillus sobrius DSM 16698T dans le but de lutter contre les effets immunomodulateurs générés lors d’une exposition aux trichothécènes. Les résultats de ce travail ont montré que cette souche bactérienne est capable de réduire les effets inflammatoires IL-17 et de rétablir les paramètres impliqués dans les fonctions de la barrière intestinale, suite à une exposition ex vivo et in vivo au DON. En revanche, cette souche a peu d’effet contre la toxine T-2. L’ensemble de ce travail de thèse suggère donc qu’une exposition à de faibles doses de trichothécènes pourrait accroître la susceptibilité des animaux aux perturbations de nature infectieuse ou inflammatoire.

Depuis les 15 dernières années, de nombreuses études ont mis en évidence le rôle majeur de l’architecture nucléaire dans la régulation de l’expression des gènes et ceci dans une grande diversité de processus biologiques. Bien que la réponse immunitaire soit un de ces processus, peu de données existent sur l’organisation spatiale du génome dans les cellules immunitaires et son impact sur la régulation des gènes dans le contexte d’une réponse à l’infection bactérienne. En utilisant le porc comme organisme modèle, nous avons concentré notre étude sur les macrophages dérivés de monocytes, premières lignes de défense contre les pathogènes. Les cellules immunitaires étant les cibles des mycotoxines, nous nous sommes également intéressés aux effets de la toxine T-2 sur les macrophages et leur réponse induite par les récepteurs TLR. Un effet cytotoxique de la T-2 à une dose de 10 nM, ainsi que des effets inhibiteurs sur certaines réponses liées aux récepteurs TLR ont été mis en évidence. Nous avons ensuite examiné si les changements dans l'expression des gènes dus à l'activation impliquent un repositionnement dans l'espace nucléaire. Une analyse du transcriptome a permis d’identifier les gènes différentiellement exprimés dans les macrophages activés par le mélange LPS-IFNγ et de mettre en évidence des réseaux de gènes impliqués lors de l’activation. Les 4 gènes les plus sur-exprimés (IL1β, IL8, CXCL10 et TNFα) et les 4 gènes les plus sous-exprimés (VIM, LGALS3, TUBA3 et IGF2) ont été sélectionnés pour analyser leur comportement dans l'espace nucléaire au cours de l’activation des macrophages en utilisant la technique FISH 3D. Parmi les 4 gènes sur-exprimés, 3 présentent des modifications de leur position durant le processus d'activation alors que les 4 gènes sous-exprimés ne montent pas de variation de leur position. L'analyse de la position des gènes par rapport à leurs territoires chromosomiques (TC) a été étendue à un second type de cellules immunitaires : les neutrophiles. Des résultats similaires ont été obtenus. Les analyses ont été ensuite complétées par l'étude des 4 gènes sur-exprimés dans un type cellulaire indépendant de la réponse immunitaire (fibroblastes). Nos données suggèrent que les relocalisations dans l'espace nucléaire des gènes différentiellement exprimés dans les cellules immunitaires activées sont gène spécifique, type cellulaire spécifique et concernent essentiellement ceux qui sont sur-exprimés.

Les trichothécènes possèdent une toxicité variable mais qui se manifeste par des troubles similaires : baisses de performances, vomissements, lésions cutanées, digestives et hématopoïétiques ainsi qu'une modulation des défenses immunitaires (le plus souvent une immunodépression). Le porc et les volailles sont les espèces les plus sensibles. Ces toxines ne sont ni cancérigènes ni tératogènes. Elles agissent sur la membrane plasmique, inhibent la traduction et induisent un stress oxydatif. Si leurs mécanismes d'action sont communs, leur potentiel toxique est influencé par leur cinétique et leur capacité à atteindre et à se lier à leurs cibles intracellulaires. Bien que les profils cinétiques varient selon les espèces et les toxines, les trichothécènes sont rapidement absorbés après un métabolisme digestif intense, se distribuent très largement dans l'organisme et sont intensément métabolisés dans le foie et rapidement éliminés.

Ce travail est consacré à l'étude des propriétés et des conditions d'apparition dans les aliments des trichothécènes des groupes A et B. Ces composés contaminent les céréales du monde entier. Les Fusarium qui les synthétisent se développent sur les cultures encore sur pied, lors de mauvaises conditions climatiques. Des concentrations importantes de toxines peuvent être ponctuellement trouvées ; la quasi-totalité des denrées étant contaminées avec des concentrations plus faibles. Le tri sélectif des grains contaminés et sains est une des rares méthodes applicable à l'industrie. Les méthodes chimiques et biologiques de décontamination sont insuffisamment évaluées pour avoir de réelles applications. Les principaux moyens de lutte visent donc à prévenir la contamination fongique des matières premières. Ils passent par une hygiène stricte des semis, l'emploi de fongicides et des mesures agronomiques.