La durabilité de la filière porcine est fortement affectée par la volatilité du coût des matières premières, ce qui entraîne une hétérogénéité croissante des ressources alimentaires utilisées en élevage. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse était de caractériser la variabilité génétique de l’efficacité digestive chez le porc en croissance en fonction de son alimentation, nouveau levier de sélection possible pour consolider l’amélioration de l’efficacité alimentaire. Le projet s’appuie sur un dispositif dédié, constitué de 1663 porcs Large White, dont 880 nourris avec un régime conventionnel (CO) (blé, orge) et 783 de leurs pleins-frères nourris avec un régime alternatif, riche en fibres (F) (son de blé, coques de soja, pulpe de betterave). Des développements méthodologiques préalables ont permis de prédire l'efficacité digestive individuelle sur la base d'un échantillon de fèces analysé par spectrométrie dans le proche infrarouge. Ainsi, les coefficients d’utilisation digestive (CUD) individuels de l’énergie, de la matière organique et de l’azote ont été prédits. Les performances d’efficacité alimentaire, de composition du microbiote intestinal (issu de séquençage partiel du gène de l’ARNr 16S), partenaire majeur de la digestion, et les génotypes (puce 70K) étaient par ailleurs disponibles pour tous les animaux. Dans un premier temps, la variabilité génétique de l’efficacité digestive a été estimée pour la première fois chez le porc en croissance : les trois CUD étaient modérément héritables pour les porcs nourris avec le régime CO (~0,25) et fortement avec le régime F (~0,55). L’efficacité digestive peut donc alors être intéressante pour améliorer l’efficacité alimentaire, car héritable et favorablement corrélée à ce caractère du point de vue génétique (<-0,23). Les interactions génétique x aliment pour les caractères d’efficacité alimentaire et digestive étaient limitées, suggérant qu’il n’y a pas nécessité de modifier les schémas de sélection pour faire face à la multiplicité des régimes alimentaires. D’autre part, des genres microbiens et indices de diversité alpha étaient génétiquement corrélés aux efficacités digestive et alimentaire. Il semble donc possible d’utiliser certains caractères microbiens comme marqueurs pour améliorer les efficacités digestive et alimentaire. Finalement, le microbiote intestinal expliquait une part significative de la variance phénotypique des caractères d’efficacité digestive (>44 %), part qui était supérieure à celle expliquée par la génétique de l’hôte (<32%), contrairement aux autres caractères étudiés. Le microbiote intestinal semble donc être une source d’information pertinente pour prédire l’efficacité digestive. Pour confirmer cette hypothèse, une étude de validation croisée a été réalisée pour évaluer l’intérêt de combiner les informations génomiques de l’hôte et du microbiote dans des modèles pour prédire les phénotypes d’efficacité digestive. Les précisions de prédiction obtenues étaient élevées dans les deux régimes, confirmant que la composition du microbiote intestinal est une source d’information pertinente pour prédire l’efficacité digestive.
Ainsi, l’efficacité digestive est un nouveau phénotype d’intérêt pour améliorer l’efficacité alimentaire chez le porc en croissance, notamment dans un contexte de diversification des ressources alimentaires. Le microbiote intestinal peut être envisagé comme une source d’information pertinente pour la prédire, et les interactions génétique x aliment semblent limitées. Pour utiliser ces informations en routine, des études simulant l’intégration de ces phénotypes dans les schémas de sélection devront être menées. Finalement, pour mieux comprendre les mécanismes biologiques de la variabilité génétique de l’efficacité digestive, l’étude d’autres facteurs, tels que la structure du tractus digestif, pourraient compléter les approches décrites dans cette thèse. |
The pig industry sustainability is strongly affected by the volatility of raw material costs, which leads to an increasing heterogeneity of feed resources used in breeding. In this context, the main objective of this thesis was to characterise the genetic variability of digestive efficiency in growing pigs according to their diet, as a possible new lever to consolidate the genetic improvement of feed efficiency. The project was based on a dedicated design consisting of 1663 Large White pigs, 880 pigs fed a conventional diet (CO) (wheat, barley) and 783 of their full-sibs fed an alternative high-fibre diet (F) (wheat bran, soya hulls, beet pulp). Prior methodological developments made it possible to predict individual digestive efficiency from a faecal sample analysed by near infrared spectrometry. Thus, individual digestive coefficients (DC) of energy, organic matter and nitrogen were predicted. The performance of feed efficiency, composition of the gut microbiota (from partial sequencing of the 16S rRNA gene), a major partner in digestion, and genotypes (70K chip) were also available for the animals. First, the genetic variability of digestive efficiency was estimated for the first time in growing pigs: the three DC were moderately heritable for pigs fed the CO diet (~0.25), and highly heritable for pigs fed the F diet (~0.55). Digestive efficiency could therefore be a trait of interest to improve feed efficiency, as it is heritable and it is favourably correlated to this trait from a genetic point of view (<-0.23). Genetic x feed interactions for feed and digestive efficiency traits were limited, suggesting that there is no need to modify breeding schemes to cope with multiple diets. Furthermore, microbial genera and alpha diversity indices were genetically correlated with digestive and feed efficiency traits. Therefore, it seems possible to use some microbiota traits as markers to improve these traits. Finally, the gut microbiota explained a significant part of the phenotypic variance of the digestive efficiency traits (>44%), which was higher than the part explained by host genetics (<32%), in contrast to the other traits studied. Thus, the gut microbiota appears to be a relevant source of information for predicting digestive efficiency. To confirm this hypothesis, a cross-validation study was conducted to assess the value of combining host and microbiota genomic information in models to predict digestive efficiency phenotypes. The prediction accuracies obtained were high in both diets, suggesting that the gut microbiota composition is a relevant source of information to predict digestive efficiency.
Thus, digestive efficiency is a new phenotype of interest to improve feed efficiency in growing pigs, especially in a context of feed resources diversification. The gut microbiota could be a relevant predictor for this trait, and genetic x feed interactions seem limited. In order to use this information routinely in breeding schemes, additional studies simulating the integration of these phenotypes in breeding schemes should be conducted. Finally, to better understand the biological mechanisms underlying the genetic variability of digestive efficiency, the study of other factors, such as the structure of the digestive tract, could complement the approaches described in this thesis. |