Alix Pierron, Ana Paula Frederico Rodrigues Loureiro Bracarense, Nicolas Loiseau, Jian Wei He, Sabria Mimoun, Isabelle P. Oswald, Yannick Lippi, Leticia S. Murate, Ting Zhou, Wulf-Dieter Moll, Gerd Schatzmayr, Biosynthèse & Toxicité des Mycotoxines (ToxAlim-BioToMyc), ToxAlim (ToxAlim), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), BIOMIN Research Center, Laboratorio Patologia Animal, State University of Londrina = Universidade Estadual de Londrina, Toxicologie Intégrative & Métabolisme (ToxAlim-TIM), Transcriptomic impact of Xenobiotics (E23 TRiX), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Plateforme Génome & Transcriptome (GET), Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Agriculture and Agri-Food [Ottawa] (AAFC), CIFRE (BIOMIN Holding GmbH) [2012/0572], CIFRE (Association Nationale de la Recherche Technique) [2012/0572], CIFRE (INRA) [2012/0572], CAPES (Brazil), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Plateforme Génome & Transcriptome (GET), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and pierron, Alix
Bacteria are able to de-epoxidize or epimerize deoxynivalenol (DON), a mycotoxin, to deepoxy-deoxynivalenol (deepoxy-DON or DOM-1) or 3-epi-deoxynivalenol (3-epi-DON), respectively. Using different approaches, the intestinal toxicity of 3 molecules was compared and the molecular basis for the reduced toxicity investigated. In human intestinal epithelial cells, deepoxy-DON and 3-epi-DON were not cytotoxic, did not change the oxygen consumption or impair the barrier function. In intestinal explants, exposure for 4 hours to 10 μM DON induced intestinal lesions not seen in explants treated with deepoxy-DON and 3-epi-DON. A pan-genomic transcriptomic analysis was performed on intestinal explants. 747 probes, representing 323 genes, were differentially expressed, between DON-treated and control explants. By contrast, no differentially expressed genes were observed between control, deepoxy-DON and 3-epi-DON treated explants. Both DON and its biotransformation products were able to fit into the pockets of the A-site of the ribosome peptidyl transferase center. DON forms three hydrogen bonds with the A site and activates MAPKinases (mitogen-activated protein kinases). By contrast deepoxy-DON and 3-epi-DON only form two hydrogen bonds and do not activate MAPKinases. Our data demonstrate that bacterial de-epoxidation or epimerization of DON altered their interaction with the ribosome, leading to an absence of MAPKinase activation and a reduced toxicity.