Comprendre les mycotoxines pour résoudre un défi complexe

La variabilité des toxines et des symptômes fait de la gestion des mycotoxines une cible mouvante

Chaleur, énergie, eau et oxygène: voilà les quatre éléments essentiels à presque toutes les formes de vie sur la planète. Tant que ces éléments sont présents, même les organismes les plus infiniment petits peuvent prospérer. Dans le cas des moisissures produisant des mycotoxines, cette vigueur peut devenir coûteuse pour les éleveurs.

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires toxiques produits par la moisissure dans les grains entreposés ou les plantes en croissance. La production de mycotoxines est essentiellement une réponse défensive de la moisissure en croissance déclenchée par un facteur environnemental, tel que la température,1 l’oxygène,2 le pH3 ou l’humidité. Bien que les moisissures elles-mêmes aient une durée de vie relativement courte et soient influencées par des conditions extérieures, telles que la température et l'humidité, les mycotoxines - mesurées en parties par milliard (ppm), une valeur égale à un sou pour 10 millions de dollars - peuvent avoir une longue durée de vie résiduelle dans le champ, dans le silo ou dans le système gastro-intestinal (GI) d'un animal.

Moldy corn

«La plupart des gens croient que moisissure et mycotoxine sont des synonymes, mais il existe une distinction claire entre les moisissures et les mycotoxines », a déclaré Eugene Rodberg, responsable produits chez Kemin. «Une fois que les mycotoxines sont formées, vous ne pouvez pas vous en débarrasser facilement. Vous pouvez les faire chauffer ou les refroidir, et elles seront toujours là. Par contre, la moisissure meurt lorsqu’elle est soumise à la chaleur, au froid ou à la sécheresse. Les spores peuvent être encore présentes, mais la moisissure elle-même est morte. "

Un défi complexe

Il existe des centaines de types de mycotoxines, tous produits par différents champignons et facteurs environnementaux. Selon les National Institutes of Health (NIH), pas moins de 25% des produits agricoles, y compris les céréales fourragères, sont contaminés par des mycotoxines. La variabilité des conditions de croissance des grains et de la manière dont ces grains sont entreposés, traités et manipulés comme source d'alimentation contribue à la probabilité qu'un ruminant ou un animal monogastrique soit en contact avec des grains contaminés par des mycotoxines. Les aflatoxines, par exemple, sont produites par Aspergillus flavus et par A. parasiticus. On les trouve naturellement partout dans le monde dans des conditions chaudes propices à la croissance des moisissures. D'autres, telles que les fumonisines produites par Fusarium verticillioides et F. proliferatum, peuvent se développer à partir de maladies céréalières courantes, telles que la pourriture fusarienne dans le soya ou la pourriture de la tige dans le maïs. Les trichothécènes, comme le déoxynivalénol (DON) et la toxine T-2, sont produits sur de nombreux grains comme le blé, l'avoine ou le maïs par diverses espèces de Fusarium telles que F. graminearum, F. sporotrichioides, F. poae et F. equiseti.

«Nous pouvons avoir de grandes concentrations de Fusarium, mais tant que la moisissure n’est pas activée d’une quelconque façon, elle ne produira pas de mycotoxine. La Fusarium a une action défensive spécifique lorsqu'elle provoque la production de la mycotoxine », a déclaré Rodberg. «Nous ne savons pas ce qui entraîne la moisissure à décider de produire ce produit chimique défensif qui devient la mycotoxine. Nous savons juste que cela produit une réponse à quelque chose de compétitif. »

Variabilité des symptômes et des dommages

Un autre facteur qui rend difficile la gestion des mycotoxines est la variabilité des symptômes. Chaque catégorie de toxines et chaque toxine dans ces catégories affecte les animaux et les oiseaux différemment. Par exemple, la mycotoxine T-2 provoque des lésions buccales et intestinales chez les volailles, tandis que le déoxynivalénol (DON) est plus susceptible d’affecter les porcs en infligeant des lésions gastro-intestinales puis systémiques en décomposant les tissus épithéliaux de la muqueuse intestinale, permettant ainsi l’introduction de bactéries nocives dans le corps. La zéaralénone est une mycotoxine œstrogénique, ce qui signifie qu’elle peut causer une grande variété de problèmes de reproduction chez les porcs, les bovins, les chevaux et d’autres mammifères, mais a très peu d’impact sur les espèces aviaires. Cependant, une combinaison de ces mycotoxines peut être présente dans un lot de maïs transformé pour l'alimentation animale, ce qui rend difficile la gestion de ce grain une fois qu'il entre dans la chaîne d'approvisionnement en aliments du bétail. Et malgré la grande variabilité entre les différents types d’infections, de nombreuses mycotoxines ont des conséquences néfastes sur la santé de l’intestin.

«Notre grand défi est que chaque animal réagit différemment à diverses expositions et doses de mycotoxines et aux produits que nous utilisons pour les protéger des dommages causés par les mycotoxines», a déclaré Rodberg. «Ce que nous apprenons à propos des bovins laitiers, par exemple, c’est que la combinaison de DON et de zéaralénone est en réalité un problème beaucoup plus important que la zéaralénone elle-même. Le DON agit sur la muqueuse intestinale, de sorte que des jonctions serrées s'ouvrent et que des contaminants pénètrent dans le sang. Ajoutez de la zéaralénone en plus et vous aurez des vaches avec de fausses chaleurs, des avortements et des problèmes de reproduction. L’effet du DON exacerbe les problèmes posés par la zéaralénone, car ils se produisent en même temps. De plus, les tests sur les grains ont montré que, dans le cas des mycotoxines dans les aliments pour animaux, la co-contamination est la règle et non l’exception. Les chercheurs apprennent encore quelles combinaisons ou quels niveaux d'infestation poseront le plus de problèmes ».

Défi complexe, solutions complexes

Le diagnostic des dommages causés par les mycotoxines est également difficile et, dans de nombreux cas, impossible. À moins de symptômes physiques manifestes, tels que des lésions buccales chez le poulet, les dommages causés par la mycotoxine à la santé intestinale, par exemple, peuvent parfois rester en grande partie non détectés. Les performances des animaux, comme le taux de croissance ou la production de lait, peuvent en souffrir, mais à moins que les animaux soient spécifiquement testés, il est difficile de déterminer quelle mycotoxine en est la cause.

«Quelle est l'ampleur des problèmes de performances dus au faible niveau d'une toxine spécifique? », a déclaré Rodberg. «Lorsque les taux de mycotoxines sont faibles, les producteurs ne savent parfois même pas qu’ils ont un problème. En fin de compte, il est impossible de calculer le montant des dommages liée aux baisses de performances».

Il est tout aussi compliqué de trouver une solution et de prévenir les dommages à la santé des animaux. Une éradication véritablement systémique des mycotoxines dans les aliments pour animaux commence par un examen du système de production céréalière et de grands changements. Les moisissures sont pratiquement omniprésentes dans de nombreux champs de maïs, bien qu'elles ne produisent pas toujours de mycotoxines. Pour éliminer complètement les mycotoxines, il faut éliminer les moisissures susceptibles de produire des mycotoxines en cas de stress environnemental. Étant donné la façon dont les cultures sont cultivées aujourd'hui, cela devient de plus en plus difficile.

«Certaines moisissures apparaissent comme des problèmes plus importants alors que nous modifions nos pratiques agronomiques pour laisser plus de résidus de récolte à la surface. La surface du sol devient un beau terrain de jeu pour les moisissures, alors que dans le passé, nous les enfouissions sous terre et les microbes du sol détruisaient de nombreux organismes qui contaminent maintenant les cultures. Maintenant, nous n’exposons pas ces résidus et les spores de moisissures qu’ils contiennent à des organismes du sol », a déclaré Rodberg. «Maintenant, avec des systèmes comme le travail minimal du sol et le maïs en continu, cela change ce que nous faisons du point de vue de la gestion des cultures. En tant que producteur de maïs, votre travail consiste à obtenir un rendement, ce qui peut vouloir dire faire des choses qui n’empêchent pas la croissance des moisissures. Le travail d'un nutritionniste consiste à apprendre à nourrir ce grain. Il se peut qu'il ait besoin de trouver de nouvelles façons de gérer les moisissures et les mycotoxines. »

En l'absence d'une stratégie efficace à l'échelle de l'industrie pour empêcher les spores de moisissures de se propager dans les champs d'où proviennent les céréales fourragères, le secteur de l'élevage doit choisir entre l'éradication totale des mycotoxines ou la protection des animaux contre les dommages causés par les toxines lors de la consommation d'aliments contaminés. Compte tenu de la nature des mycotoxines, la première solution s’est révélée difficile, faisant de la dernière la stratégie la plus réalisable à ce jour.

Comment fonctionnent les solutions contre les mycotoxines 

Bien que les recherches se poursuivent pour trouver des moyens d'éliminer complètement les mycotoxines, le moyen le plus efficace pour prévenir les dommages consiste à utiliser des additifs qui traitent les mycotoxines. Ces composés, fournis comme additifs alimentaires ou par des systèmes d'abreuvement du bétail, agissent au niveau moléculaire pour faire progresser les mycotoxines dans le tractus gastro-intestinal sans se lier au tissu épithélial de l'intestin, ce qui ouvrirait la porte à des infections dans d'autres parties du corps en relâchant les jonctions serrées dans le tissu intestinal.

La liaison avec les molécules de mycotoxines - dont certaines ont une longueur de 5 angstroms, soit une valeur égale à 0,1 nanomètre (1 × 10-10 m) - se produit le plus souvent par le biais de la polarité moléculaire. Les molécules de liaison ont typiquement une taille environ deux fois supérieure à celle des mycotoxines elles-mêmes et enveloppent essentiellement les molécules envahissantes, les empêchant de se fixer aux tissus intestinaux et de développer des infections plus importantes. Par contre, les liants doivent être fabriqués pour s’attaquer à une toxine spécifique, ce qui complique le processus de contrôle total.

«Toutes les mycotoxines sont caractérisées par leur forme et leur structure moléculaire. Il existe tout un domaine de recherche sur les liants de toxines pour mettre en correspondance des liants spécifiques avec la structure moléculaire spécifique de différentes mycotoxines », a déclaré Rodberg. «L’aflatoxine, par exemple, est relativement facile à lier, car sa structure présente des emplacements de liaison du bêta-carbonyle de chaque côté de la molécule. Pour les toxines moins polaires, des enzymes sont en cours de production et chacune doit être préparée pour une toxine spécifique. Se débarrasser du DON est différent de se débarrasser de la zéaralénone. Bien que la polarité soit le principal mode d’action, nous ne pouvons pas les lier de la même manière, car certaines ne possèdent pas d’extrémités polaires.»

Prévenir les dommages avec KALLSIL

Pour traiter les mycotoxines, il est nécessaire de fournir un supplément qui présente deux caractéristiques essentielles: premièrement, la structure permettant de cibler les toxines, deuxièmement la capacité de séquestrer et de déplacer efficacement les toxines ciblées dans l'ensemble du système gastro-intestinal pour pouvoir être excrétées au lieu de se lier aux tissus mous dans la muqueuse intestinale.

Cette combinaison est accessible avec KALLSIL, un complément alimentaire enrichi à base de zéolite qui, entre autres avantages, aide à réduire les effets des problèmes de performances dus aux moisissures et aux mycotoxines absorbées lorsqu'un animal consomme des aliments contaminés. L'inspiration derrière l'utilisation de la zéolite, un minéral d'aluminosilicate de sodium et de calcium, découle directement du comportement animal observé depuis des générations.

«Nous avons de solides partenariats avec les fournisseurs pour fournir à la zéolite des ouvertures moléculaires de la taille appropriée pour donner à KALLSIL un large spectre d’efficacité», a déclaré Rodberg. 

La conception moléculaire spécifique de la zéolite, l’ingrédient clé de KALLSIL, aide le minéral à capter davantage de molécules de mycotoxines, les empêchant de provoquer une inflammation pouvant entraîner des problèmes de santé intestinale et des problèmes plus systémiques.

« Nous travaillons avec une excellente mine de zéolite qui peut fournir un matériau avec des ouvertures moléculaires de la taille appropriée pour que KALLSIL dispose d’un large spectre de contrôle», a déclaré Rodberg. "Avec KALLSIL et ce que nous avons appris du point de vue de la recherche, nous avons développé un produit doté de capacités très solides pour lutter contre les mycotoxines."

Le retour sur investissement de KALLSIL

Compte tenu de la complexité de l'identification des dommages causés par les mycotoxines, il peut être difficile de définir le retour sur investissement de KALLSIL dans un troupeau de bovins de boucherie, de vaches laitières, de porcs ou de volailles. Mais compte tenu de la forte prévalence de moisissures et de mycotoxines dans les céréales fourragères dans le monde et du coût relativement bas de l’ajout de KALLSIL aux rations d’alimentation, M. Rodberg a déclaré que le retour sur investissement était pratiquement toujours rentable.

«Au cours de nos recherches menées au fil des années sur la baisse de performance et les infections dues aux mycotoxines de faible intensité, nous avons constaté que lors de l’administration d’un kilogramme de zéolite enrichie par tonne d’aliment, un producteur d’œufs finissait avec deux autres œufs pondus par poule. C'était une victoire énorme pour lui », a-t-il déclaré. « Un autre producteur donnait à son troupeau une ration composée de grains de distillerie et d’ingrédients très humides et présentait un pourcentage accru d’avortements chez ses génisses. Le taux d'avortement est revenu à la normale lorsque le producteur a commencé à leur fournir environ 1,3 à 1,8 kg/tonne de zéolite enrichie.»

L'essentiel est qu'il y ait un retour sur investissement avec KALLSIL. Que ce soit 5-1 ou 10-1 dépend des problèmes de qualité des aliments auxquels le producteur est confronté et de la mesure dans laquelle il sait comment les animaux se comportent.

 

Références

1Feng, G. H., and T. J. Leonard. 1998. Culture conditions control expression of the genes for aflatoxin and sterigmatocystin biosynthesis in Aspergillus parasiticus and A. nidulans. Appl. Environ. Microbiol. 64:2275-2277.
2Guzman-de-Peña, D., and J. Ruiz-Herrera. 1997. Relationship between aflatoxin biosynthesis and sporulation in Aspergillus parasiticus. Fungal Genet. Biol. 21:198-205.
3Buchanan, R. L., Jr., and J. C. Ayres. 1975. Effects of initial pH on aflatoxin production. Appl. Microbiol. 30:1050-1051.

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