رسائل دكتوراة
French
2022
Identification et effets des champignons mycotoxinogènes et leurs mycotoxines sur la qualité des aliments et du lait des ruminants: Possibilités d’amélioration
Amal Mannai, Hichem Ben Salem
المعهد الوطني للعلوم الفلاحية - تونس-جامعة قرطاج · تونس
La contamination des aliments de bétail par les champignons mycotoxinogènes engendre des pertes économiques importantes dans le secteur d’élevage et pourrait affecter la santé de l'homme et de l'animal. L’objectif principal de cette thèse de doctorat est d’identifier et de quantifier les champignons et les mycotoxines présentes naturellement dans les aliments de bétail (fourrages, aliments concentrés, résidus de récolte et sous-produits agroindustriels) incorporés dans les régimes alimentaires de la vache et de la brebis Sicilo-Sarde. Il s’agit aussi, d’évaluer la possibilité de transmission de ces mycotoxines dans le lait et d’étudier l’effet de l’administration des huiles essentielles (HEs) sur l’ingestion, le comportement alimentaire, la production et la qualité du lait des brebis de race Sicilo-Sarde. Ainsi, trois essais dont un essai in vitroet deux essais in vivoont été menés. Dans l’essai 1, une typologie des aliments a été effectuée à partir de 32 fermes laitières du nord tunisien et une descriptive a été réalisée sur la base d’un questionnaire afin d’évaluer les qualités nutritionnelle et toxicologique et le profil l’ensilage de différentes espèces fourragères depuis , le conditionnement jusqu’à son utilisation et dans les différentes sections du silo (supérieure, centrale etinférieure) après 100 jours après la mise en silo (60 jours de fermentation et 40 jours après l’ouverture du silo). L’extraction des mycotoxines a été effectuée selon la procédure QuEChERS et leur détermination a été réalisée par la chromatographie liquide et gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS et GC-MS/MS) pour évaluer la présence de 23 mycotoxines simultanément. Les résultats obtenus montrent que 40% des échantillons post-fermentés présentent un nombre de CFU (Unité de formation des colonies) de la flore fongique dépassant la limite recommandée pour l’alimentation animale (1 x 104 CFU / g). Une prédominance des genres Fusarium, Penicillium, Aspergillus et Verticillium a été signalée dans l’ensilage pré et post-fermenté dont F. culmorum, A. flavus, A. fumigatus, A.nigeret P. chrysogenum sont les espèces les plus présentes. Seulement les mycotoxines de Fusarium notamment déoxynivalénol (DON), la toxine HT-2, zéaralénone (ZEA), enniatines (ENA1, ENB et ENB1), beauvéricine (BEA) et d’Alternaria particulièrement tentoxine (TENT) sont détectées à des concentrations qui ne dépassaient pas le seuil autorisé par la Commission Européenne. Cette étude a révélé que les mycotoxines sont produites par Fusarium sp au champ et semble être résistantes à la fermentation. La présence de ce champignon dépend de l’espèce fourragère notamment l’ensilage d'avoine et sa distribution est strictement hétérogène dans le silo. La composition chimique et le profil sensoriel de l’ensilage indiquent que la sécurité des plantes au champ et la gestion appropriée du silo tout au long de sa phase de confection, remplissage, couverture et alimentation sont considérés des facteurs clés de la réussite d'un ensilage. Afin d’évaluer le risque de contamination de la chaîne alimentaire, la prévalence des mycotoxines dans la ration et leurs résidus dans le lait des vaches laitières a été étudiée. Les résultats ont révélé la présence de neuf mycotoxines avec la dominance d'ENB dans les aliments concentrés (P < 0,05). Cette dernière a été trouvée dans 82% des échantillons de lait avec une concentration moyenne de 16,36 ng/mL. Le deuxième essai a été dédié à la caractérisation chimique et toxicologique de l'ensilage de triticale (Triticum secale) et des résidus d'artichaut (Cynara cardunculus var. Scolymus L. Benth, feuilles et tiges) et à la détermination de l’effet de leur incorporation sur la fermentation ruminale in vitro en termes de produits terminaux de la digestion (azote ammoniacal (NH3-N), méthane (CH4) et acides gras volatiles (AGVt)). Seules DON, ENB et ENB1 ont été détectées dans l'ensilage de triticale à des concentrations relativement faibles (respectivement, 166, 0,48 et 0,13 μg / kg). Les proportions d'AGV produites et les concentrations de CH4, d’AGV individuels et d’NH-3 n'ont révélé aucune différence (P > 0,05) entre les ensilages de triticale et de résidus d'artichaut. L’essai 3 a été conduit sur des brebis laitières de race Sicilo-Sardequi ont reçu quotidiennement 200 mg/kg MSdes HEs extraites du feuillage de deux espèces ligneuses (Pistacia lentiscus etThymus vulgaris). Il a permis de retenir que l'administration de ces HEs à ces animaux recevant des aliments naturellement contaminés par des champignons mycotoxinogènes du genre Penicilliumet Aspergillus améliore la qualité du lait sans influencer leur performance de production. Sur la base des résultats des trois essais, il ressort que les concentrations des mycotoxines étudiées dans les aliments et le lait ne présentent pas de risque sur la santé des ruminants et par conséquent sur l’homme.
The contamination of animal feed by mycotoxigenic fungi and their mycotoxins causes important economic losses in the livestock sector and could affect human and animal health. The main objective of this doctoral thesis is to identify and to quantify the fungi and mycotoxins naturally present in animal feed (i.e. forages, concentrate feeds, crop residues and agroindustrial by-products) that are incorporated in diets for dairy cattle and Sicilo-Sarde ewes. It also aimed to evaluate the potential transmission of these mycotoxins to milk and to study the effect of essential oil (EOs) oral administration on intake, feeding behaviour and milk production and quality of Sicilo-Sarde ewes. Thus, three trials including an invitro trial and two in vivotrials were conducted. In trial 1, a typology was carried out in 32 dairy farms in northern Tunisia and a descriptive survey was carried out on the basis of a questionnaire in order to evaluate the nutritional, toxicological quality and the sensory profile of the silage of different fodder species from harvesting, packaging until its use (60 days of fermentation and 40 days after the silo opening) and in the three silo sections (upper, central and lower) after 100 days after silage silo settlement. The extraction of mycotoxins was carried out according to the QuEChERS procedure and analyzed by liquid and gas chromatography coupled with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS and GC-MS/MS) to assess the presence of 23 mycotoxins simultaneously. The obtained results show that 40% of the post-fermented samples have a number of colony forming units (CFU) exceeding the recommended threshold for animal feeding (1 X104CFU/g). A predominance of the genera Fusarium, Penicillium, Aspergillus and Verticillium has been reported in pre-and post-fermented silage, including F. culmorum, A. flavus, A. fumigatus, A. nigerand P. chrysogenum which are the most present species. Only Fusarium mycotoxins including deoxynivalenol (DON), HT-2 toxin, zearalenone (ZEA), enniatins (ENA1,ENB and ENB1), beauvericin (BEA) and Alternaria particularly tentoxin (TENT) are detected at concentrations that did not exceed the threshold authorized by the European Commission. This study revealed that mycotoxins are produced by Fusarium spin the field and appear to be resistant to fermentation. The presence of this fungi depends on forage species mainly oat silage and its distribution is strictly heterogeneous in the silo. The chemical composition and the sensory profile of the silage indicate that the safety of the plants in the field and the appropriate management of the silo throughout its phase of establishment, filling, covering and feeding are considered key factors for the success of silage. In order to assess the risk of food chain contamination, the occurrence of mycotoxins in the diet and their residues in the milk of dairy cattle was studied. The results revealed the presence of nine mycotoxins with the dominance of ENB in the concentrated feeds (P < 0.05). The latter was found in 82% of the milk samples with an average concentration of 16.36 ng/mL. The second trial focussed onthe chemical and toxicological characterization of triticale (Triticum secale) silage and artichoke residues silage (Cynara cardunculus var. Scolymus (L.) Benth, leaves and stems) and the determination of the effect of their incorporation on ruminal in vitro fermentation in terms of digestion end-products (ammonia nitrogen (NH3-N), methane (CH4) and volatile fatty acids (VFAs)). The proportions of produced VFAs and the concentrations of CH4, individual VFAs and NH3-N revealed no significant difference (P > 0.05) between triticale and artichoke residue silages. Trial 3 was conducted on dairy ewes of the Sicilo-Sardebreed which received EOs from two woody plants (Pistacia lentiscus and Thymus vulgaris). It came up with the conclusion that the administration of these EOs at 200 mg/kg of dry matter to these animals receiving feed naturally contaminated by mycotoxinogenic fungi of the genus Penicilliumsp and Aspergillus sp improves milk quality without affecting their production performance. Based on the results of the three trials, it is concluded that the concentrations of studied mycotoxines in feed sources and milk do not represent any risk on ruminant health and consequently on human.