Evaluation de la teneur en aflatoxine chez le maïs (Zea mays L.) et caractérisation des souches d’Aspergillus

Evaluation de la teneur en aflatoxine chez le maïs
(Zea mays L.) et caractérisation des souches d’Aspergillus

Introduction

L’agriculture Sénégalaise emploie 70% de la population nationale (y compris les professions en relation avec l’agriculture et à la transformation des produits agricoles) et sa contribution dans le PIB est passée de 10% en 1997 à moins de 8% en 2011 (DPEE, 2013). Elle est caractérisée par une agriculture paysanne de subsistance, pratiquée généralement en période d’hivernage. La productivité du secteur agricole demeure ainsi très faible. En effet, les disponibilités nationales céréalières constituées par la production nette et le stock initial (par an) sont évaluées à 1 265 930 tonnes pour des besoins estimés à 2 576 870 tonnes, soit une couverture de 49,1% représentant cinq (05) mois des besoins estimés (ANSD, 2015). Le maïs est la première céréale mondiale devant le riz et le blé (FAOSTAT, 2016). Il est cultivé sur tous les continents et possède une grande aptitude à produire de la matière sèche. Récolté en grain ou en fourrage, le maïs est à l’origine d’une véritable révolution agricole par l’importance de sa part dans l’alimentation humaine et animale, des surfaces cultivées dans le monde, de la diversité de ses utilisations, de sa valeur et de son importance dans les échanges économiques. Au Sénégal, le maïs est utilisé pour la plupart dans l’alimentation des populations rurales et dans l’alimentation du bétail. Sa production demeure encore faible et est estimée à environ 90 000 tonnes par an (Diédhiou et al., 2011). Cette faiblesse des rendements se justifie par les péjorations climatiques, la détérioration progressive de la fertilité des sols, la vétusté des stocks semenciers et la non-maîtrise du parasitisme etc. (Lô, 2010). Parmi ces contraintes de la culture du maïs, la contamination aux mycotoxines est la plus marquée. Le processus de contamination est complexe et commence dans le champ où les cultures sont d’abord infectées par les champignons qui résident dans le sol et sur les résidus végétaux en décomposition (Cotty et al., 2008). Les champignons responsables de l’altération des graines sont regroupés en deux groupes écologiques : les moisissures du champ : Alternaria et Fusarium ; et les moisissures de stockage : Aspergillus et Penicillium (Zinedine, 2004). Les mycotoxines sont des molécules toxiques issues du métabolisme secondaire de certaines espèces de moisissures qui se développent sur les denrées notamment le maïs. Les mycotoxines généralement produites par ces moisissures chez le maïs sont au nombre de trois : l’aflatoxine, la fumonisine et la déoxynivalenol (DON) (Kpodo et Bankole, 2008 ; Probst et al., 2014). Ce sont des substances ayant des effets cancérogènes, tératogènes et mutagènes chez l’homme ainsi que chez l’animal. En outre, des pertes relatives à l’exportation induites par les aflatoxines du continent africain sont estimées de 450 à 670 millions 2 $ par an et la contamination des grains dans les ménages est évaluée jusqu’à 40% (Senghor, 2015). Donc, en plus de leur impact sur l’économie, elles représentent aussi un véritable problème de santé publique. Ainsi pour faire face à ce fléau, plusieurs stratégies telles que le PACA ont été mises en place par les organismes internationaux. La lutte commence par un diagnostic. En effet, au Sénégal, le niveau d’exposition des populations à l’aflatoxine par l’ingestion de produits à base d’arachide et/ou de maïs est élevé (PACA, 2015). La contribution du maïs à l’intoxication chronique est peu documentée. C’est dans le cadre de générer des données utiles à une bonne évaluation du risque sanitaire liée à la consommation du maïs produit au Sénégal que cette étude a été menée. Elle a pour objectif général de contribuer à la sécurité sanitaire du maïs produit au Sénégal. Les objectifs spécifiques sont :  évaluer la teneur en aflatoxine des échantillons de maïs récoltés dans différentes localités de la Zone Sénégal Oriental et Haute-Casamance, et la Zone Bassin Arachidier ;  identifier les différentes espèces/souches d’Aspergillus de la section Flavi présentes dans le maïs produit au Sénégal. 

 Généralités sur le maïs 

Le maïs (Zea mays L), ou blé d’Inde au Canada, est originaire du Mexique. C’est une plante herbacée tropicale annuelle (www.gnis-pedagogie.org) appartenant à la famille des Poacées (Graminées). Il a été introduit en Afrique vers le XVIème siècle par les explorateurs portugais. Il est principalement cultivé dans les zones Centre, Sud et Est du Sénégal (Sine-Saloum, Casamance et Sénégal Oriental). Cette céréale est également cultivée dans la Vallée du Fleuve Sénégal, essentiellement lors des périodes de décrue. 

Systématique, Morphologie et Biologie du maïs 

 Systématique 

Le maïs est une monocotylédone de la grande famille des Gramineae. Il est classé dans la tribu des Maydeae encore appelées Tripsaceae. Cette tribu se subdivise en huit (8) genres dont cinq (5) sont originaires d’Asie: coix, schlerachne, polytdca, chiqnacme et trildbachne; les trois (3) autres (Euchldena, tripsacum et zea) sont originaires d’Amérique (Iltis et Doebley, 1980). Le genre Zea reste le plus exploité. Il renferme des espèces annuelles et pérennes, des formes sauvages (les téosintes) et une forme cultivée (Zea mays). Selon l’une des plus récentes classifications, l’espèce Zea mays regroupe quatre sous-espèces que sont Zea mays subsp. huehuetenangensis, Zea mays subsp. parviglumis, Zea mays subsp. mexicana (qui compte les races Chalco, Plateau Central, Nobogame et Durango), enfin, Zea mays subsp. mays (L.) (Iltis et Doebley, 1980). Ce dernier est la forme actuelle du maïs consommé. 

 Morphologie

 Le maïs est une plante à hauteur variable (1 à 3 mètres) et constituée d’une tige unique de gros diamètre. La tige est formée d’un empilement de nœuds et d’entrenœuds. Au niveau de chaque nœud sont insérés une feuille et un bourgeon axillaire. Selon les variétés, chaque plante porte entre 15 et 20 feuilles, de grande tailles (jusqu’à 10cm de large et 1 mètre de long). Le système racinaire du maïs est fasciculé, expliquant ainsi l’encrage mécanique de la plante dans les couches superficielles du sol. Les fleurs mâles (la panicule) et femelles (l’épi) sont portées par la même plante mais placées à des endroits différents : c’est une plante monoïque (figure 1). 

 Biologie

 Le cycle de développement du maïs est relativement court grâce à une photosynthèse spécifique qui lui permet de très bien valoriser la lumière et la chaleur. Lorsque le maïs est cultivé aux tropiques, à des altitudes situées entre 0 et 1 000 m, il peut atteindre sa maturité entre 90 et 130 jours environ après l’émergence de la plante. Sa maturité peut mettre 200 à 300 jours à des altitudes supérieures (Escalante-Ten Hoopen et Maïga, 2012). Trois phases de développement bien distinctes sont définies et caractérisées par la formation d’un ou de plusieurs organes essentiels de la plante.  La phase végétative Pendant la germination, la graine mobilise les réserves contenues dans l’albumen : le coléoptile perce le sol et libère les premières feuilles. Durant cette phase, la tige et les feuilles se développent pour que le jeune plant de maïs devienne progressivement autotrophe. Dans le même temps, les racines traçantes du maïs se développent dans les couches superficielles du sol pour 5 prélever l’eau et les nutriments nécessaires pour la croissance de la plante. La durée de la phase végétative dépend de la précocité de la variété et des conditions climatiques (en moyenne entre 3 et 11 semaines).  La phase de reproduction C’est la phase qui correspond à la formation et au développement des organes reproducteurs. L’épi commence à se développer un mois avant la floraison ; le nombre de rangs de grains portés par l’épi est déjà déterminé à cette période. Dès la fin de la phase végétative, la panicule commence à se développer, tandis que la formation du pollen débute 2 à 3 semaines avant la floraison. C’est une plante allogame c’est-à-dire que la fécondation est majoritairement croisée.  La phase de développement du grain Une fois que la fécondation a lieu, le nombre définitif de grains sur la plante est déterminé. Quelques semaines plus tard, les grains se développent et accumulent des réserves d’amidon. La texture de l’amidon évolue : tout d’abord laiteux, il devient ensuite pâteux, puis vitreux.

Exigences écologiques

 Le maïs est une plante estivale (Chambres d’Agriculture du Limousin, 2008). Cependant, il peut être cultivé pendant la saison des pluies comme en période de décrue. La mise en place de la culture inclut des exigences d’un certain nombre de paramètres dont les plus importants sont : la température, l’eau et les types de sol.

 Température

 Une température minimale comprise entre 10 °C et 19 °C (température du sol) est nécessaire pour la mise en place du semis (Escalante-Ten Hoopen et Maïga, 2012) et permet une bonne germination des semences. I.2.2. Eau Grâce à son métabolisme particulier, à l’efficacité de sa photosynthèse et à sa faculté de limiter la transpiration et les pertes d’eau, le maïs est une plante qui utilise efficacement l’eau. Durant la période allant de trois semaines avant à trois semaines après la floraison, il consomme la moitié de l’eau dont il a besoin pour sa croissance. Un manque d’eau à ce moment-là se traduit par une chute de rendement (Agridea, 2007). Les besoins optimaux en eau de la culture varient entre 800 à 1 200 mm.

 Types de sol 

Les sols profonds, meubles, frais, assez légers, bien drainés, fertiles et riches en matière organique sont propices à la culture. Cependant le maïs n’est pas adapté aux sols acides, salés et gorgés d’eau. Il préfère les sols à texture intermédiaire : sablonneux, sablo-argileux à argilosableux, limons sablonneux. Le pH optimal des sols doit varier entre 6 et 7,5. I.3. Importance de la culture du maïs Le maïs est cultivé dans la plupart des pays du monde. Au Sénégal, il est principalement cultivé dans les zones Centre, Sud et Est du Sénégal (Sine- Saloum, Casamance et Sénégal Oriental) (Fall et Lô, 2009). Cette céréale est également cultivée dans la Vallée du Fleuve Sénégal, essentiellement lors des périodes de décrue. Pour la plupart de ces régions, la production de maïs permet de traverser les périodes de soudure. Il est référé comme étant la céréale du futur par sa valeur nutritionnelle, la diversité d’utilisation de ses produits et sous-produits et sa production (Lee, 1999).