Adaptation des stratégies de détection rapide des mycotoxines au changement climatique

Les effets du changement climatique se font sentir de multiples façons : les tempêtes destructrices telles que les ouragans, les inondations, les chaleurs extrêmes et la sécheresse affectent tous les produits agricoles, ainsi que les animaux et les personnes qui en dépendent. Comme le note la FDA dans un résumé des effets des ouragans et des inondations sur la sécurité des cultures destinées à l'alimentation animale, les phénomènes météorologiques extrêmes tels que les inondations endommagent les céréales et autres produits agricoles, donnant aux moisissures productrices de mycotoxines, telles que les souches d'Aspergillus et de Fusarium, l'occasion de les infecter1. En effet, l'enquête BIOMIN de 2017 sur les mycotoxines a révélé une augmentation mondiale des niveaux de fumonisine, une mycotoxine produite par le Fusarium2 ; de nombreuses personnes pensent que le temps plus chaud et plus humide est à l'origine de cette augmentation3.

L'analyse des mycotoxines sur site est donc un outil important qui fournit aux producteurs des résultats rapides leur permettant de réagir aux conditions météorologiques volatiles. Dans cet article, nous le démontrons à l'aide de deux exemples provenant des États-Unis : une étude de cas sur une réponse tactique à l'augmentation des niveaux de fumonisine dans le maïs dans le sud des Grandes Plaines à la suite des inondations provoquées par les ouragans en 2017, et un examen des pratiques courantes des producteurs d'arachides confrontés à des niveaux plus élevés d'aflatoxines causés par la sécheresse dans le sud-est des États-Unis.

Étude de cas : ajustement des plages de détection des tests en bandelettes pour faire face à des niveaux extrêmes de fumonisine

Les agriculteurs de plusieurs régions productrices de denrées alimentaires dans le monde sont confrontés à des inondations plus fréquemment que par le passé. En mars 2019, l'Iowa, le Nebraska, le Missouri et le Kansas ont connu des inondations historiques dues à des embâcles, à la fonte de chutes de neige record et à des pluies excessives. Cette situation a entraîné la rupture d'au moins 30 digues, dont l'inondation a touché environ 90 000 silos à grains et plus de 16 millions d'acres de maïs, de soja et de blé. Les dommages économiques totaux ont dépassé les 7 milliards de dollars4.

Ces inondations s'inscrivent dans la continuité d'une tendance. Les inondations et les dommages agricoles qui les accompagnent continuent de faire la une des journaux aux États-Unis.

Après que l'ouragan Harvey a touché terre le 25 août 2017 en tant que tempête de catégorie 4, il a continué à se déplacer vers l'intérieur des terres, déversant d'importantes quantités de pluie sur son passage. Pendant ce temps, les récoltes annuelles approchaient à grands pas ; personne n'aurait pu prédire les événements agricoles catastrophiques qui allaient bientôt suivre, en particulier dans les Panhandles du Texas et de l'Oklahoma, dans le sud-ouest du Kansas et dans certaines régions du sud-est du Colorado.

En septembre 2017, alors que la saison des récoltes commençait, des échantillons de maïs ont été prélevés et envoyés à des laboratoires tiers pour analyse. Des signes de niveaux élevés de fumonisines étaient répandus dans le Panhandle du Texas en raison des pluies excessives de l'ouragan Harvey, qui se sont produites juste avant la saison des récoltes. Ces pluies ont fourni aux moisissures Fusarium, qui produisent la fumonisine, des conditions de croissance idéales. Bien qu'ils ne soient pas très répandus et qu'ils varient d'un comté à l'autre, des échantillons de maïs ont été observés à des niveaux de fumonisine sans précédent, tels que 30 ppm, 50 ppm, 70 ppm et même 100 ppm.

En fonction de l'utilisation prévue du produit, les niveaux acceptables de fumonisine peuvent varier aux États-Unis de 2 ppm à 4 ppm pour la consommation humaine, et de 5 ppm à 100 ppm dans les aliments pour animaux (maïs et sous-produits du maïs). Cependant, en Europe, les niveaux peuvent être encore plus stricts, allant de 0,2 ppm à 4 ppm pour la consommation humaine et de 5 à 60 ppm dans les aliments pour animaux5. Au fur et à mesure que le problème des fumonisines s'aggravait, les tests de détection des mycotoxines ont continué à faire l'objet d'un débat au sein de l'industrie, en particulier dans la région de Texas Panhandle, où les concentrations de fumonisines sont généralement de l'ordre de 4 ppm en moyenne. Face à l'inquiétude croissante et après de longues délibérations sur un chiffre normalisé, les engraisseurs de bétail ont désigné 60 ppm comme niveau de sécurité pour leur bétail.

Dès le début de cette crise, Romer Labs a été impliqué. Les représentants de Romer Labs ont reçu plusieurs demandes concernant la possibilité de tester sur place les niveaux élevés de fumonisine dans les cargaisons de maïs entrantes. À l'époque, le kit de test AgraStrip® WATEX® Fumonisin offrait des gammes de 0 à 5 ppm et, avec une étape de dilution, de 5 à 30 ppm. Les éleveurs de bétail ont fait part d'un besoin immédiat de tester des niveaux de fumonisine beaucoup plus élevés que ce que le kit permettait initialement, en raison de l'augmentation de la présence de fumonisine dans les grains de maïs. Romer Labs a réagi en développant avec succès une troisième courbe utilisant encore une autre étape de dilution supplémentaire, donnant au kit AgraStrip® WATEX® Fumonisin une gamme supplémentaire de 30 à 100 ppm.

Le processus de réalisation de la troisième courbe a été finalisé en quelques jours et prêt à être déployé sur le terrain. En raison des niveaux élevés observés au début de la saison des récoltes, les engraisseurs de bétail ont choisi de commencer les tests uniquement au niveau 30-100 ppm. Cette pratique s'est poursuivie en 2018. À première vue, cet exemple montre un besoin accru de tests de mycotoxines à la suite d'un événement météorologique extrême, tel que des inondations causées par un ouragan ou une tempête tropicale. Cependant, les capacités des techniques d'analyse doivent également être adaptées aux défis nouveaux et inhabituels qui accompagnent les conditions météorologiques extrêmes. Dans ce cas, la plage de quantification devait être élargie pour répondre à l'explosion des concentrations de fumonisine. Les fournisseurs de kits de test et ceux qui les utilisent sur le terrain devront de plus en plus faire preuve de flexibilité.

Utilisation de kits de test pour surveiller les niveaux extrêmes d'aflatoxines totales dans les arachides

Les inondations ne sont évidemment pas le seul phénomène météorologique extrême susceptible d'entraîner une augmentation des concentrations de mycotoxines. Peu de gens le savent mieux que les producteurs d'arachides du sud-est des États-Unis, où la sécheresse et la chaleur peuvent soumettre les cultures à un stress considérable, les rendant vulnérables aux souches d'Aspergillus productrices d'aflatoxines.

Aspergillus parasiticus et Aspergillus flavus sont les principaux responsables de la présence d'aflatoxines dans les arachides. Ces moisissures étant naturellement présentes dans le sol, il est difficile d'éviter qu'elles entrent en contact avec les légumineuses, qui poussent sous terre. Lorsque les températures moyennes restent égales ou supérieures à 32°C (90°F) et que ces conditions chaudes convergent avec la sécheresse, les arachides deviennent encore plus sensibles à l'apparition d'aflatoxines. Il s'agit là de facteurs de stress antérieurs à la récolte, sur lesquels les agriculteurs n'ont que très peu de contrôle.

Les conditions météorologiques au moment de la récolte peuvent exacerber le stress que subissent les arachides et endommager la coque, ce qui donne à Aspergillus plus de possibilités d'invasion. Si des périodes intenses de pluie ou d'inondation surviennent juste avant ou pendant la récolte, les arachides risquent de ne pas avoir le temps de sécher suffisamment avant d'être stockées. Comme c'est le cas pour plusieurs moisissures, une humidité supérieure à 14 % peut favoriser la croissance des moisissures productrices de mycotoxines dans les installations de stockage. Que faire si vous soupçonnez ou découvrez que la sécheresse et la chaleur ont entraîné des niveaux élevés d'aflatoxines dans une culture ? En général, c'est aux points d'achat ou aux décortiqueurs qu'il incombe de prendre des mesures. Tout d'abord, les opérateurs des points d'achat de cacahuètes classent les cacahuètes en fonction de plusieurs caractéristiques définies par l'USDA-FSIS : qualité de la coque, présence visuelle de moisissures, amandes à coque lâche, etc. Les quantités de cacahuètes évaluées comme "Seg 1", c'est-à-dire avec la meilleure note FSIS, sont ensuite testées avec des tests de bande, qui servent à isoler davantage les cacahuètes. Les points d'achat décident ensuite de la manière de les stocker en fonction de la concentration d'aflatoxines.

En isolant les arachides hautement contaminées, les points d'achat préservent l'intégrité des arachides non contaminées ou moins contaminées, de sorte qu'elles restent propres à la consommation humaine directe. Les arachides fortement contaminées sont souvent destinées à des produits dont la production élimine ou réduit la teneur en aflatoxines. Par exemple, les aflatoxines ont tendance à passer de la légumineuse intacte à l'huile à des taux faibles. Le raffinage et d'autres traitements réduisent encore les niveaux d'aflatoxines.

Depuis l'entrepôt de stockage, les arachides sont ensuite transportées vers les usines de décorticage, où des tests sur bandelettes fournissent des informations sur la concentration d'aflatoxines, ce qui oriente les décisions relatives à l'utilisation ultérieure, comme le type d'aliment dans lequel elles peuvent être intégrées. Les coques de cacahuètes destinées à l'alimentation animale sont à nouveau soumises à des tests de détection des aflatoxines avant d'être acheminées vers les usines de fabrication d'aliments pour animaux.

Conclusion : À climat changeant, méthodes d'essai changeantes

Bien que bon nombre de ces méthodes soient des pratiques courantes pour les producteurs d'arachides, la sécheresse et la chaleur extrêmes combinées à des pluies abondantes intempestives ont entraîné des niveaux d'aflatoxines plus élevés que la moyenne dans les arachides. À mesure que le climat change et que la terre se réchauffe, les conditions météorologiques extrêmes continueront à compliquer les efforts déployés pour tenir à distance les mycotoxines et les moisissures qui les produisent. Les événements dramatiques tels que les ouragans sont imprévisibles et exigent une capacité d'adaptation rapide de la part des agriculteurs et des négociants en grains pour s'adapter aux niveaux élevés de fumonisines et d'autres mycotoxines qui se développent dans des conditions humides et chaudes.

Ces nouvelles conditions environnementales peuvent nécessiter des approches créatives qui vont au-delà du simple ajustement des paramètres des kits de test existants pour maintenir la sécurité des denrées alimentaires et des aliments pour animaux. La nature même de ces solutions fera l'objet de nombreuses recherches et spéculations à l'avenir.