Susanne Miescher Schwenninger
ZHAW Life Sciences et Facility Management
Le blé compte parmi les aliments de base les plus importants au monde et offre une grande valeur nutritive, surtout en tant que céréale complète. Mais les plantes utiles comme le blé sont souvent attaquées par des moisissures. Certaines d’entre elles produisent des substances toxiques appelées mycotoxines. Environ un quart de toutes les plantes utiles sont concernées. Dans le cadre d’un projet de recherche antérieur, Susanne Miescher Schwenninger et son équipe de la ZHAW ont déjà pu isoler des micro-organismes qui réduisent de manière probante et naturelle la présence d’une mycotoxine typique des céréales. Dans le projet actuel, ils souhaitent étudier en détail les mécanismes à l’œuvre, afin d’évaluer le potentiel d’une application aux céréales à plus grande échelle.
Le blé est souvent attaqué par des moisissures nocives, y compris celles qui peuvent produire des toxines appelées mycotoxines. Le présent projet a étudié l’efficacité des micro-organismes qui entraînent naturellement la dégradation de la mycotoxine zéaralénone (ZEA). Les études ont montré que les souches de Bacillus réduisent la ZEA plus efficacement que les bactéries lactiques. Dans des conditions optimales, elles s’étaient quasiment entièrement désagrégées après six heures. Le mécanisme de dégradation fera l’objet de recherches supplémentaires dans le cadre de projets ultérieurs.
Traduit avec DeepL
L'objectif général du projet BioDeTox était d'évaluer l'efficacité des micro-organismes réducteurs de zéaralénone (ZEA) et d'étudier le mécanisme de réduction de la ZEA de souches sélectionnées. En outre, les conditions de fermentation optimales pour la réduction de la ZEA devaient être analysées.
L'analyse de l'efficacité de 42 souches de Bacillus (B. megaterium, B. licheniformis, B. subtilis, B. pumilus) et de 11 souches de bactéries lactiques (MSB ; L. brevis, L. parabuchneri) a montré que les bacilles testés étaient nettement plus efficaces que les MSB pour la réduction des ZEA. Les MSB ont réduit les ZEA de 30-50% après 24 heures d'incubation dans un milieu liquide et de 30-80% après 48 heures, les plus efficaces étant L. brevis MA278b (80% de réduction) et L. brevis JR114 (75% de réduction). Les bacilles ont réduit la ZEA d'au moins 30% après 14 h d'incubation. B. licheniformis MA695, TR082, TR206, TR212, TR251b, TR374 et B. megaterium Myk108 et Myk133 ont été particulièrement efficaces, avec une réduction de plus de 90%. B. megaterium Myk108 a présenté la réduction la plus élevée (97%).
Pour étudier le mécanisme de la réduction de la ZEA, les 8 souches de Bacillus les plus efficaces et les 2 meilleures souches de MSB ont été testées et, parmi celles-ci, des cellules vivantes, un surnageant sans cellules, un extrait de cellules et des débris de la paroi cellulaire ont été ajoutés à la ZEA et analysés après 72 heures. Une réduction de la ZEA par le surnageant acellulaire indiquait l'influence des enzymes extracellulaires, une réduction par l'extrait cellulaire indiquait l'influence des enzymes intracellulaires et une réduction par les débris de la paroi cellulaire indiquait une liaison des mycotoxines.
Les cellules vivantes de toutes les souches ont réduit la ZEA de 90 à 100 % après 72 heures d'incubation. Les bacilles étaient plus efficaces que les MSB. Il est intéressant de noter que les débris de la paroi cellulaire des MSB ont réduit la ZEA de 50 à 70%, contre 10 à 20% seulement pour les bacilles. Cela indique que les MSB réduisent la ZEA principalement par liaison, alors que chez les bacilles, seule une petite partie est liée, ce qui laisse supposer un mécanisme de dégradation. Cependant, le surnageant acellulaire et l'extrait cellulaire n'ont entraîné aucune réduction significative de la teneur en ZEA pour aucune souche (MSB et bacilles), ce qui indique l'absence d'enzymes actives, intracellulaires et/ou extracellulaires. Cela contredit la littérature actuelle, où des études ont démontré une dégradation enzymatique des mycotoxines chez les bacilles.
Avec B. megaterium Myk108 comme souche la plus efficace, des conditions optimales pour la réduction de la ZEA ont été déterminées. Des valeurs de pH de 6, 7 et 8 ainsi que des températures de 25°C, 30°C, 37°C et 42°C ont été testées. La réduction presque complète de la ZEA a été obtenue après 6 heures d'incubation à 37°C et 42°C et à un pH de 6.
En résumé, les résultats montrent que les bacilles permettent une réduction plus efficace de la ZEA que les MSB. Alors que les MSB fixent principalement les ZEA, le mécanisme de réduction des bacilles reste peu clair. Les taux de réduction les plus élevés ont été obtenus dans des conditions spécifiques avec B. megaterium Myk108, ce qui rend cette souche prometteuse pour des applications dans la réduction des mycotoxines. Le mécanisme exact de la réduction de la ZEA chez les bacilles n'a pas pu être élucidé dans le cadre du présent projet et fait l'objet de recherches supplémentaires.
Dans le cadre du programme Food 4.0, les Académies suisses des sciences accompagnent, sous l’égide de l’Académie suisse des sciences techniques SATW, des idées de projets innovants qui n’en sont encore qu’à leurs débuts. L’aide accordée est avant tout destinée aux projets offrant des perspectives nouvelles d’évolution pour le système alimentaire suisse. Les projets sélectionnés cette année apportent une contribution majeure aux principaux enjeux, et cela dans les domaines du gaspillage alimentaire, de la durabilité et de la santé.
