Co-occurrence of DON and Emerging Mycotoxins in Worldwide Finished Pig Feed and their Combined Toxicity in Intestinal Cells and Liver Slices | Le déoxynivalénol et des mycotoxines émergentes dans l'alimentation du porc : co-occurrence et toxicité combinée sur cellules intestinales et explants hépatiques

French. Les mycotoxines sont des métabolites secondaires toxiques produits par certains champignons filamenteux. Selon leur toxicité et leur occurrence, certaines d'entre elles dont le déoxynivalénol (DON), l'une des toxines les plus répandues dans l'alimentation humaine et animale, sont été réglementées au sein de l'Union Européenne. D'autres métabolites secondaires découverts récemment ou encore peu étudiés sont appelées mycotoxines émergentes et ne sont ni détectés en routine ni réglementés. Les denrées alimentaires destinées à l'homme et à l'animal peuvent être naturellement contaminées par plusieurs mycotoxines et le risque lié à une exposition à des mélanges de mycotoxines est préoccupant. Parmi les animaux d'élevage, le porc est une espèce très sensible aux mycotoxines. De par son alimentation riche en céréales, il peut être exposé à de fortes concentrations de ces contaminants. 524 échantillons d'aliments complets pour porcs prélevés dans le monde entier ont été analysés par une technique de chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) pour plus de 800 métabolites. 88 % des échantillons étaient co-contaminés avec du DON et d'autres mycotoxines réglementées et émergentes. La toxicité du DON et des 10 mycotoxines émergentes les plus répandues a été évaluée en mesurant la viabilité de cellules épithéliales intestinales porcines (IPEC-1) après 48 h d'exposition. Trois mycotoxines émergentes (brevianamide F, cyclo-(L-Pro-L-Tyr) et tryptophol) n'ont pas eu d’impact sur la viabilité cellulaire. Les autres toxines ont été classées dans l'ordre de toxicité suivant: apicidine> enniatine A1> DON> beauvéricine> enniatine B> enniatine B1> émodine> aurofusarine. La toxicité combinée du DON et des 10 mycotoxines émergentes a été évaluée en fonction de leurs concentrations réelles dans les aliments analysés. Nous avons observé que malgré la très forte fréquence des co-contaminations, la corrélation entre les concentrations de DON et des mycotoxines émergentes étudiées était faible. Nous avons donc évalué les effets toxiques de trois mélanges correspondant à des situations auxquelles les animaux peuvent être exposés. Le ratio n°1 a été calculé en utilisant la concentration P25 (1er quartile) de la mycotoxine émergente et la concentration P75 (3ème quartile) du DON. Le ratio n°3 correspondait au scénario inverse du ratio n°1. Le ratio n°2 a été calculé en utilisant la concentration médiane (2ème quartile) du DON et de chaque mycotoxine émergente. Pour la plupart des mélanges, la cytotoxicité combinée était similaire à celle du DON seul. Pour ce qui concerne la santé des animaux, ces résultats ont montré que lorsque ces mycotoxines émergentes sont présentes avec le DON, elles n'exacerbent pas la toxicité du DON. Outre l'intestin, le foie est le principal site de détoxification des xénobiotiques, y compris des mycotoxines, et représente un organe cible des contaminants alimentaires. Nous avons donc mis au point un nouvel outil, les Precision Cut Liver Slices (PCLS), des explants de foie d’épaisseur définie. Elles ont été utilisées pour évaluer la toxicité du DON (3 et 10 µM) à différents temps d'incubation (0 à 20 h), en étudiant l'expression génique, le contenu en ATP et en protéines totales. Le milieu d'incubation a permis d'évaluer la qualité des PCLS en mesurant les marqueurs de dommage hépatique (phosphatase alcaline, lactate déshydrogénase, alanine aminotransférase, aspartate aminotransférase et protéines totales). Nous avons montré que ces marqueurs n’étaient impactés ni par le temps d'incubation, ni par le traitement. Les PCLS traitées avec 10 µM de DON pendant 4 h ou plus, montrent une altération de l’expression de certains gènes. Ces expériences préliminaires ont montré que les PCLS représentent un modèle prometteur pour évaluer la toxicité hépatique des mycotoxines ou d'autres contaminants alimentaires.

English. Mycotoxins are toxic secondary metabolites, produced by several filamentous fungi. Depending on their toxicity and occurrence, some of them, including deoxynivalenol (DON), one of the most common toxin in food and feed, have been regulated in the European Union. Other secondary metabolites, which neither routinely determined nor regulated, are called emerging mycotoxins because they have been recently discovered or poorly investigated. Food and feed can be naturally contaminated by several mycotoxins and concern about the hazard of exposure to mycotoxin mixtures is increasing. Among farm animals, pig is one of the most sensitive farm animal to mycotoxins and it can be exposed, through its rich cereal diet, to high concentrations of mycotoxins. In total, 524 finished pig feeds samples from worldwide were analyzed for more than 800 metabolites using, LC- MS/MS (liquid chromatography tandem-mass spectrometry) method. Eighty-eight percent of the samples were co-contaminated with DON and other regulated and emerging mycotoxins. The toxicity of DON and the 10 most common emerging mycotoxins was analyzed on the viability of porcine intestinal epithelial cells (IPEC-1) over a 48 h period. Among the emerging mycotoxins, 3 of them (brevianamide F, cyclo-(L-Pro-L-Tyr), and tryptophol) did not alter cells viability. The other mycotoxins were ranked in the following order of toxicity: apicidin> enniatin A1> DON> beauvericin> enniatin B> enniatin B1> emodin> aurofusarin. The combined toxicity of DON and the 10 emerging mycotoxins was assessed based on their actual ratios found in pig feed. We observed that, despite the very high frequency of co- contamination, there was a poor correlation between the concentrations of DON and emerging mycotoxins. Thus, we assessed the toxic effects of three mixtures corresponding to situations to which animals may be exposed. Ratio #1 was calculated using the P25 (1st quartile) concentration of the emerging mycotoxin and P75 (3rd quartile) concentration of DON. Ratio #2 was calculated using the median (2nd quartile) concentration of DON and each emerging mycotoxin. Ratio #3 was the reverse scenario of ratio #1. Cytotoxicity analyses showed that, in most of the mixtures, the combined toxicity was similar to the one of DON alone. These results demonstrated that, when these emerging mycotoxins are present with DON, in terms of pig health, it does not exacerbate the problem of the toxicity of DON. In addition to intestine, liver is the main site of detoxification for xenobiotics, including mycotoxins and represents a target organ for food contaminants. Hence, we developed a new tool the Precision Cut Liver Slices (PCLs) an ex vivo explants of liver with a well-defined thickness. This tool was used to assess the toxicity of DON (3 and 10 µM) at different incubation times (0 to 20 h), by studying gene expression, ATP and total protein contents. The incubation medium was used to assess the quality of PCLS by measuring liver damage markers (alkaline phosphatase, lactate dehydrogenase, alanine transaminase, aspartate transaminase and total proteins). We showed that these markers were not affected by either incubation time or treatment. PCLS treated with 10 µM DON for 4 h or more, showed an alteration in the expression of certain genes. These preliminary experiments demonstrated that PCLS represent a promising model for assessing the hepatic toxicity of mycotoxins or other food contaminants.