Présence de déoxynivalénol dans le système digestif - Que
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X T M YC OF I EN MYCO M A X I N RI SK TO NAGEM Présence de déoxynivalénol dans le système digestif Que se passe-t-il réellement ? Christina Schwab PhD Chef de produit Gestion du risque Mycotoxines Christina Schwab PhD Chef de produit Gestion du risque Mycotoxines Présence de déoxynivalénol dans le système digestif Que se passe-t-il réellement ? Plus de 3 000 des 12 947 publications scientifiques parues sur les mycotoxines concernent le déoxynivalénol. Ce n’est qu’au cours de la dernière décennie que les scientifiques ont commencé à étudier les effets du déoxynivalénol sur le système digestif des animaux et les données disponibles sont encore très limitées. P lusieurs souches de Fusarium sont capables de produire du déoxynivalénol (DON, vomitoxine), un trichothécène de type B. L’époxy, groupe actif commun à tous les trichothécènes, est responsable de la liaison du DON aux ribosomes inhibiteurs de la synthèse des protéines. Le métabolite de-époxy-déoxynivalénol (DOM-1) ne peut pas se lier aux ribosomes en raison de l’absence de groupe époxy. Il est important de savoir que les champignons, les plantes, les animaux et les bactéries peuvent encore transformer le DON en plusieurs autres métabolites différents (voir Tableau 1). Ces dérivés du DON sont appelés mycotoxines masquées. Les études ont montré que les dérivés du DON, surtout le 3/15AcDON et le D3G, peuvent être responsables d’une augmentation supplémentaire du risque de contamination de l’alimentation pouvant atteindre 75 %. Les variétés de blé récemment mis sur le marché, capables de convertir plus efficacement le DON en D3G, sont plus résistants au champignon Fusarium graminearum responsable de la production de DON, mais peuvent contenir jusqu’à 10 fois plus de D3G que de DON. Que deviennent le DON et ses dérivés lorsqu’ils entrent dans le tube digestif d’un animal ? Devenir du DON après ingestion L’absorption intestinale du DON et de ses métabolites varie d’un animal à l’autre. La localisation du microbiote intestinal avant l’intestin grêle a un effet majeur sur la biodisponibilité car le DON est essentiellement absorbé dans l’intestin grêle. Chez le porc, l’un des animaux les plus sensibles au DON, il y a seulement entre 10² et 103 de biomasse microbienne par ml de liquide intestinal dans l’estomac (Figure 1). Environ 54 à 89 % du DON peut traverser l’épithélium intestinal et être détecté dans le sang. Les bactéries intestinales peuvent transformer le D3G et le 3/15AcDON, deux dérivés du DON, en DON. La biotransformation du DON en DOM-1, non toxique, par des bactéries telle que la souche active 2 Table 1. Les champignons, les plantes, les animaux et les bactéries peuvent transformer le DON en plusieurs métabolites différents, ce qui a une influence sur son effet toxique. Métabolisé par Métabolites du DON Abréviations Champignons 3-acétyl-DON 15-acétyl-DON 3AcDON 15AcDON Plantes 3-O-glucoside DON D3G Animaux DON-3-glucuronide DON-15-glucuronide D3GA D15GA Bactéries De-époxy-déoxynivalénol DOM-1 présente dans Biomin® BBSH 797 limite l’absorption du DON. Lors d’une expérience menée sur 24 porcelets, la concentration sérique en DON était nettement plus faible (P < 0,05) lors de l’ajout de Biomin® BBSH 797 à leur alimentation contaminée par le DON (Figure 2). Le DON est ensuite éliminé sous forme de DON glucuronidé (D3GA, D15GA) dans les urines. Après l’ingestion d’aliments contaminés par le DON, les cellules de l’épithélium intestinal sont les premières cellules-cibles affectées par le DON. Quelle Figure 1. Comparaison du pH et de la densité microbienne par ml de liquide intestinal chez le porc.. Biomasse microbienne Gradient de pH 1.5-5 Estomac 102-103 5-7 Duodénum 103-104 Jéjunum 104-105 7-9 7-8 5-7 Iléon Côlon 108 1011-1012 Source : adapté de Maresca, 2013. Quelle que soit la quantité de DON absorbée, l’épithélium intestinal est exposé à tous les agents contaminants présents dans les aliments et par conséquent, même les Concentration sérique en DON et DOM-1 [ng/ml] toxines non absorbées peuvent menacer l’intégrité intestinale. 25 a ■ DON ■ DOM-1 20 B Figure 2. Concentrations sériques en DON et DOM-1 chez des porcelets nourris avec une ration contaminée par le DON (1,8 mg/kg), ou avec ces mêmes aliments auxquels a été ajouté Biomin® BBSH 797 à raison de 1,7 x 108 UFC/kg d’aliment. 15 Des échantillons de sang ont été recueillis avant l’ingestion des aliments contaminés (groupe témoin) puis 48 h après l’ajout de DON +/- Biomin® BBSH 797. 10 b 5 0 A Témoin DON DON + Biomin® BBSH 797 Les différentes lettres (a,b pour DON, A,B pour DOM1) au sommet des colonnes symbolisant les différents prélèvements de sang indiquent l’existence de différences Source: BIOMIN significatives (P < 0,05) Altération du fonctionnement de la barrière intestinale Le tube digestif constitue une barrière efficace qui protège l’organisme des agents chimiques et des contaminants alimentaires ingérés, et représente la première ligne de défense contre les infections intestinales. La barrière intestinale est essentiellement formée de jonctions serrées qui scellent l’extrémité luminale de l’espace intercellulaire. Le DON traverse la muqueuse intestinale grâce à la voie paracellulaire par l’intermédiaire des jonctions serrées. Au même moment, le DON augmente la perméabilité paracellulaire de l’intestin via l’ouverture des jonctions serrées. Par conséquent, l’absorption de DON est plus importante chez les animaux exposés de manière chronique. Voies paracellulaires et transcellualires à travers l’épithélium intestinal Un nombre plus important de bactéries peut également passer à travers l’épithélium intestinal, ce qui augmente le risque d’infections intestinales d’origine bactérienne. D’autres mycotoxines, produits pharmaceutiques, pesticides, allergènes, champignons et virus traverseraient également plus facilement l’épithélium intestinal. Glucose Microvillosités Na+ SGLT1 Surface apicale Surface basolatérale Pompe Na+/K+ Voie paracellulaire En cas de dysfonctionnement : Transfert plus important des antigènes présents dans la lumière intestinale • Flore commensale • Agents pathogènes • Antigènes alimentaires • Toxines et mycotoxines Glucose GLUT2 K+ Na+ Glucose Voie transcellulaire En cas de dysfonctionnement : • Moins bonne absorption des nutriments comme le glucose • Malabsorption de l’eau Source: Adapté de Grenier, 2013 Na+ K+ 3 !"# $ Christina Schwab PhD Chef de produit Gestion du risque Mycotoxines $ que soit la quantité de DON absorbée, l’épithélium intestinal est exposé à tous les agents contaminants présents dans les aliments et par conséquent, même les toxines non absorbées peuvent menacer l’intégrité intestinale. Les mycotoxines absorbées peuvent à nouveau pénétrer dans l’intestin par l’intermédiaire de l’épithélium intestinal ou de la circulation entéro-hépatique (elles sont excrétées via la bile puis ré-absorbées), augmentant ainsi la durée d’exposition dans le tube digestif. Troubles intestinaux et mauvaise absorption des nutriments Au total, 70 % des cellules du système immunitaire se trouvent dans la masse gastro-intestinale. Le DON menace l’immunité innée de plusieurs manières : • par activation directe des voies de signalisation • par ouverture des jonctions serrées permettant le passage des antigènes bactériens présents dans la lumière intestinale • par diminution de la production de mucus La présence d’une quantité élevée de DON inhibe la réponse immunitaire, alors qu’une quantité faible favorise le déclenchement d’une réponse inflammatoire rapide des muqueuses, à l’origine d’un risque d’inflammation intestinale chronique induite de type MICI (maladies inflammatoires chroniques de l’intestin). Le DON entrave l’absorption intestinale des nutriments comme le glucose et les acides aminés. Le transporteur glucose sodium dépendant (SGLT-1) est responsable de l’absorption du glucose. Il suffit d’une faible concentration en DON pour inhiber le SGLT-1 et ainsi, réduire l’absorption du glucose. Le SGLT-1 est le transporteur le plus sensible au DON, suivi du GLUT-5, responsable du transport passif du fructose. Le SGLT-1 intervient également dans la ré-absorption de l’eau et le blocage de ce transporteur par le DON pourrait être à l’origine des diarrhées souvent provoquées par le DON. Une faible quantité de DON réduit la hauteur des villosités jéjunales, entraînant une fusion et une atrophie des villosités dans le duodénum et le jéjunum des porcs. Les villosités augmentent la surface interne de la paroi intestinale et sont par conséquent nécessaires à une bonne absorption des nutriments. Refus de s’alimenter et anorexie L’anorexie et le refus de s’alimenter sont deux effets bien connus du DON. Les mécanismes à l’origine de ces 4 Le DON altère le système immunitaire intestinal et a des effets délétères sur les villosités intestinales Le DON réduit l’absorption des nutriments et peut entraîner une anorexie et un refus de s’alimenter en agissant directement sur le cerveau Le DON est dangereux Les porcs sont extrêmement sensibles au DON. Environ 54 à 89 % du DON peut traverser l’épithélium intestinal et être détecté dans le sang. Etant donné que les cellules intestinales sont les premières cellules à être exposées au DON, à des concentrations beaucoup plus élevées que dans les autres tissus, l’étude des effets d’une alimentation contaminée par le DON sur les voies digestives revêt un intérêt tout particulier. L’état de santé du tube digestif est un facteur essentiel à la bonne absorption des nutriments, au fonctionnement du système immunitaire et à la microflore indigène. Il convient de garder à l’esprit que les effets du DON sur l’intestin ne sont que l’une des conséquences observées chez les animaux dont l’alimentation est contaminée par le DON. Cela vient également souligner l’importance de mettre en œuvre un système de gestion des risques liés aux mycotoxines efficace et sensible. La bactérie active brevetée contenue dans Biomin® BBSH 797 modifie la structure des trichothécènes par un processus de biotransformation qui rend les trichothécènes comme le DON inoffensifs. Cette caractéristique fait de Biomin® BBSH 797 un additif alimentaire précieux pour la santé des porcs, considérés comme l’espèce animale la plus sensible aux aliments contaminés par le DON. Biomin® BBSH 797 fait partie de la gamme de produits Mycofix®. deux phénomènes sont complexes et les arguments scientifiques dont nous disposons montrent qu’au sein de l’axe système digestif-cerveau, les facteurs neuroendocriniens, les cytokines pro-inflammatoires et les récepteurs de l’amertume présents dans l’ensemble du tube digestif jouent un rôle dans le refus de s’alimenter lié à la présence de DON. Le cerveau, et en particulier le cerveau postérieur comprenant l’area postrema et l’hypothalamus, peut signaler tout changement immédiat dans la prise alimentaire. En raison de la capacité du DON à traverser la barrière hémato-encéphalique, il est possible de retrouver entre 25 et 30 % du DON plasmatique dans le liquide céphalo-rachidien de l’animal entre 2 et 60 mn après ingestion. Le DOM-1, quant à lui, ne peut pas traverser la barrière hémato-encéphalique. Une récente étude a également révélé que le DON pouvait altérer les fonctions cérébrales et cibler directement le cerveau, entraînant vomissements, anorexie, fièvre, baisse de l’activité locomotrice et isolement social chez les animaux touchés. Les références bibliographiques sont disponibles sur demande. BIOMIN Holding GmbH, Industriestrasse 21, A-3130 Herzogenburg, AUSTRIA, Tel: +43 2782 803 0 e-Mail: [email protected], www.biomin.net, ©2014 BIOMIN Holding GmbH Même une faible quantité de DON peut être néfaste pour les cellules épithéliales intestinales ART_Nr03_MYC_FR_0114_CSH Quelques faits concernant le DON
