Les stilbénoïdes: produits naturels prometteurs, respectueux de l'environnement, destinés à réduire la contamination du blé et du raisin par les champignons toxinogènes et les mycotoxines associées – StilDeTox

Le projet StilDeTox a été motivé par la nécessité de développer une solution efficace et durable pour gérer le risque de mycotoxines dans les secteurs des céréales et du vin et garantir l’innocuité des produits céréaliers et dérivés du raisin. Le potentiel prometteur des co-produits de la vigne en tant que sources de composés bioactifs et plus spécifiquement d'extraits de silbenoïdes bioactifs a été étudié pour identifier des solutions naturelles pertinentes avec des effets antifongiques et anti-mycotoxines. Pour atteindre ses objectif, StilDeTox a mis en œuvre une stratégie combinant études fondamentales et études appliquées. Le projet StilDeTox a été organisé en trois tâches qui se suivent chronologiquement et comportent une approche intégrée, depuis la production, la sélection des extraits de stilbènes (STE) (Tâche 1) à l’identification des molécules actives et l’élucidation des mécanismes d’action (Tâche 2) et jusqu’à l’évaluation de l’efficacité in planta sur blé et ex vivo sur feuilles de blé et baies de raisin des extraits actifs et l’optimisation du processus de production (Tâche 3).

Les résultats du projet StilDeTox peuvent être classés autour de trois axes :
(1) Le projet a fourni des connaissances originales sur la phytochimie des stilbénoïdes issus des co-produits de la vigne (différentes parties de la vigne d'origines génétiques différentes), sur la capacité des extraits riches en stilbénoïdes à inhiber la croissance fongique et la production de mycotoxines par deux agents pathogènes préoccupants. Il s’est avéré que F. graminearum est beaucoup plus sensible aux extraits étudiés par rapport à A. carbonarius. Les études par approches omiques (transcriptomique et métabolomique) ont permis d’étudier les modes d’action des molécules susceptibles d’être impliquées dans la bioactivité des extraits d’intérêt, notamment les tétramères de stilbènes, et ont montré qu’elles affectent le métabolisme primaire et secondaire du pathogène fongique.
(2) StilDeTox a délivré des extraits de stilbénoïdes avec une capacité confirmée à diminuer efficacement et significativement le développement de F. graminearum et sa production de DON sur blé. Quant à A. carbonarius, les effets antifongique et anti-mycotoxine des extraits sont moins drastiques nécessitant le développement d'une formulation spécifique qui permettrai une meilleure biodisponibilité des produits.
(3) Le projet a conduit à un produit phytosanitaire prêt à être formulé, respectueux de l'environnement, avec une efficacité démontrée in planta ciblant F. graminearum et sa production de DON pour le secteur des céréales.
En conclusion, les co-produits de vigne, en particulier les racines, constituent une source riche en stilbènes oligomérisés avec des propriétés antifongiques et anti-mycotoxines prometteuses, ouvrant la voie à leur valorisation dans une approche éco-responsable et intégrée de lutte contre les champignons phytopathogènes et les mycotoxines associées.

Les stratégies de biocontrôle sont des stratégies clés dans lesquelles les industries céréalières et viticoles s’investissent dans le cadre du plan stratégique EcoPhyto 2030 du ministère de l'Agriculture pour produire plus et mieux. Les travaux contribueront ainsi au développement de solutions alternatives pour ces deux filières d’importance majeure en France.
Actuellement le projet est au niveau TRL 3-4, étape allant du principe vers la preuve du concept d’application. Les études liées à la compréhension des mécanismes d'action des stilbénoïdes permettront, en collaboration avec des partenaires privés, le développement de formulations spécifiques et adaptées.
Etant donné qu’une espèce fongique n’existe pas isolément sur l’épi ou la baie de raisin et est continuellement en compétition avec d’autres espèces microbiennes (y compris ceux du complexe fusarien pour la fusariose du blé), en plus de la formulation, à court terme, des études sur l’efficacité des extraits d’intérêt sur plusieurs espèces fongiques seules et en association sont à prévoir.
A plus long terme, en complément des travaux in planta sur les activités antifongique et antimycotoxine des formulations développées, des études sur l’efficacité indirecte, c’est-à-dire, stimulation des défenses naturelles de la plante et sur le microbiote environnant de la plante et du sol (communautés bactériennes et fongiques) seront nécessaires.
Ces recherches permettront d’accroitre le degré de maturation du projet pour le développement de solutions de biocontrôle durables en valorisant des co-produits issus de la filière viticole.

Ahmed O. S. , Tardif C., Rouger C., Atanasova, V., Richard-Forget F., & Waffo-Téguo P. (2022). Naturally occurring phenolic compounds as promising antimycotoxin agents: Where are we now? Compr Rev Food SciFood Saf,1–37, doi.org/10.1111/1541-4337.12891

Trang Minh Trah, Vessela Atanasova-Penichon, Charles Tardif, F. Richard-Forget. Stilbenoids as Promising Natural Product-Based Solutions in a Race against Mycotoxigenic Fungi: A Comprehensive Review. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2023, 71 (13), pp.5075-5092. ?10.1021/acs.jafc.3c00407?. ?hal-04095931?

Omar S Ahmed, Faiza Tahanout, Gilberte Marti-Mestres, Jean-Frédéric Weber, Pierre Waffo-Téguo. An automated accelerated salting-out assisted solvent extraction (A-ASASE) of stilbenoids from Vitis vinifera L. branches: False proof or a proof of concept?. Talanta, 2024, 266, pp.124935. ?10.1016/j.talanta.2023.124935?. ?hal-04550128?

Tardif, Charles; Rouger, Caroline; Miranda, Julie; Ahmed, Omar; Richard-Forget, Florence; Atanasova, Vessela; Waffo-Teguo, Pierre (2024) Targeting of antifungal metabolites from grapevine by-products by UPLC-HRMS/MS approaches using bioactivity-based molecular networking. J Agric Food Chem. 72 (17) 9621-9636. doi: 10.1021/acs.jafc.3c09531.

Les champignons phytopathogènes sont parmi les principaux agents responsables des maladies des grandes cultures. Outre les pertes directes liées à la réduction du rendement, certains champignons produisent des mycotoxines nocives pour l'homme et les animaux. En Europe, les cultures céréalières et la vigne sont parmi les plus concernées. Fusarium graminearum, producteur de la mycotoxine déoxynivalénol et Aspergillus carbonarius, producteur de l'ochratoxine A sont les plus fréquents sur les cultures de céréales et de raisin respectivement.
Bien que de bonnes pratiques culturales ont été proposées pour minimiser la contamination du blé par le déoxynivalénol et des baies de raisin par l'ochratoxine, elles demeurent insuffisantes pour garantir la conformité des récoltes à la réglementation Européenne. Combinée au travail du sol, à la rotation des cultures et au choix des cultivars pour le blé, l’utilisation de fongicides est un facteur clé des stratégies de gestion intégrée visant à contrôler la contamination en mycotoxines. Cependant, l’utilisation de fongicides engendre des problématiques croissantes quant à leur impact sur la santé et l’environnement. La réglementation en matière d’utilisation de fongicides, de plus en plus restrictive au niveau européen, ainsi que les plans Ecophyto successifs visant à réduire l’utilisation des produits phytosanitaires en France, sont à l’origine d’un intérêt croissant pour la recherche de biosolutions contre les pathogènes et leur production de mycotoxines. Parmi ces stratégies, le développement de produits issus de substances naturelles contribuera à réduire l'utilisation de fongicides chimiques. Dans ce contexte, l'objectif de StilDeTox est de caractériser des extraits de stilbénoïdes (STE) issus des coproduits de l’industrie viticole, afin de les utiliser dans des stratégies de contrôle pathogène/mycotoxine. Le projet est organisé en trois tâches et comporte une approche intégrée, depuis la production, la sélection des STE (tâche 1) à l’élucidation des mécanismes d’action (tâche 2) et jusqu’à l’évaluation de l’efficacité in planta des solutions formulées et l’optimisation du processus de production à échelle pilote (tâche 3). Le projet sera guidé par des préoccupations environnementales: recherche de solutions de remplacement aux fongicides chimiques, procédures d’extraction sans solvants, valorisation des coproduits de la vigne.
Pour atteindre ces objectifs, StilDeTox associe trois partenaires académiques et un partenaire privé sélectionnés pour leurs compétences complémentaires : INRA, UR 1264 MycSA, dont les recherches portent sur la compréhension de la régulation de la biosynthèse des toxines par les champignons pathogènes sur les céréales - UR Oenology EA 4577, USC 1366 INRA, MIB, dont les recherches s’intéressent à la purification, la caractérisation et l’évaluation des activités biologiques des composés phénoliques de vigne/vin - INRA, UMR 1065 SAVE, spécialisé dans le développement d’une protection intégrée et durable de la vigne - BioLaffort, une société positionnée dans le secteur de la protection des plantes.
La première innovation de StilDeTox réside dans son défi majeur : l’utilisation des déchets de l’industrie viticole pour lutter contre de véritables problèmes économiques et de santé publique. StilDeTox développera des méthodologies innovantes en partant de la valorisation des coproduits de la vigne en utilisant des technologies écologiques pour terminer par la proposition de formulations de biofongicides. La deuxième innovation réside dans l'approche multidisciplinaire et transdisciplinaire qui sera mise en œuvre. Cette approche est permise par les compétences fondamentales qui seront utilisées pour les études mécanistiques et l’expertise appliquée qui permettra de développer des formulations actives et d’optimiser la méthode de production de STE à échelle pilote.