En élevage de ruminants allaitants, les apports alimentaires représentant la très grande majorité des coûts d’élevage. De ce fait, l’efficience alimentaire, caractérisée par l’aptitude d’un animal à optimiser sa production par rapport à sa consommation alimentaire, s’est imposée comme un moyen de limiter les coûts d’élevage mais aussi les polluants potentiels par une meilleure valorisation de la ration. Cependant, les déterminants de l’efficience alimentaire sont encore méconnus bien que des pistes aient été avancées, notamment concernant l’efficience digestive ou la partition des nutriments et de l’énergie entre différents tissus corporels et entre besoins d’entretien et besoins de production. Par ailleurs, tout porte à penser que ces les déterminants sont variables selon les conditions d’élevage et en particulier selon le régime distribué aux animaux. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse était d’explorer les mécanismes sous-jacents à l’efficience alimentaire, en particulier en lien avec la communauté microbienne ruminale et les produits issus de son activité. L’étude a été réalisée sur des agneaux mâles de race Romane issus de lignées divergentes obtenues par sélection génétique des animaux les plus efficients et les moins efficients sur la base de la consommation moyenne résiduelle. Au total, 277 agneaux, répartis sur trois années et issus des deuxième et troisième générations de sélection ont été phénotypés pendant 6 semaines sous un régime 100% concentrés (CONC) et parmi eux, 167 agneaux, extrêmes en termes d’efficience, ont par la suite été phénotypés sous un régime mixte (MIX). A l’issue de chaque phase, un échantillon de contenu ruminal et un échantillon de sang ont été collectés. La composition microbienne du rumen a été étudiée par séquençage des gènes codants pour l’ARNr 16S et l’ARNr 18S, respectivement pour les procaryotes et les eucaryotes et des analyses par chromatographie en phase gazeuse des échantillons ruminaux et par RMN des échantillons ruminaux et sanguins ont permis de doser les métabolites présents dans le rumen ou dans le plasma des agneaux. La première conclusion des travaux de cette thèse est, conformément à la littérature existante chez le bovin allaitant, une absence de corrélation entre l’efficience alimentaire phénotypique aux régimes CONC et MIX. Par ailleurs, les genres procaryotes ou eucaryotes associés avec l’efficience alimentaire phénotypique différaient entre les deux régimes et les associations entre genres microbiens et efficience alimentaire n’étaient pas identiques entre les différentes années de prélèvements. Globalement aucune association n’a été démontrée entre les métabolites ruminaux et l’efficience alimentaire quel que soit le régime. En particulier, aucune différence de profil en acides gras volatils n’a été observée entre lignées ou entre animaux phénotypiquement efficients ou inefficients. Finalement, l’étude des métabolites plasmatiques, en tant que reflets du métabolisme de l’animal, a mis en évidence une concentration plus importante en citrate chez les animaux de la lignée efficiente quel que soit le régime, ainsi que chez les animaux phénotypiquement efficients au régime CONC. En revanche, les animaux inefficients avaient des concentrations plus importantes en acides aminés circulants. Cette découverte implique que la sélection génétique pour l’efficience alimentaire a pu avoir un effet sur le métabolisme du citrate et/ou des acides aminés et ouvre la porte à de nouvelles études ciblées sur les mécanismes métaboliques associés à l’efficience alimentaire comme l’efficacité de la chaîne de phosphorylation oxydative mitochondriale ou le turnover protéique. |
Feeding costs represent the vast majority of the money spent on raising ruminants for meat production. Thus, improving feed efficiency, i.e the capacity of an animal to optimize its production in relation to its feed intake, has emerged as a good way to reduce breeding costs as well as pollutants resulting from dietary losses. However, mechanisms driving feed efficiency in ruminants remain poorly understood to this day, even though assumptions have been made regarding digestive efficience or nutrients and energy partitioning between different tissues or between maintenance and production needs for example. Moreover, breeding conditions, particularly the diet, could influence feed efficiency and shift potential explanatory mechanisms. In this context, the main goal of this thesis was to explore the phenomena underlying feed efficiency, particularly by studying rumen microbial community and metabolites produced by its activity in growing Romane male lambs from divergent efficiency lines built by selecting the most and the least efficient animals on the basis of their residual feed intake (RFI). In total, 277 lambs coming from the second and third generation of selection were phenotyped over three years, under a 100% concentrate (CONC) diet and among these 167 extreme animals were subsequently phenotyped under a mixed diet (MIX). At the end of each 6-week phenotyping phase a blood sample and a ruminal content sample were collected. Sequencing of the DNA extracted from rumen samples using primers for 16S rRNA gene and 18S rRNA gene for prokaryotes and eukaryotes respectively was used to evaluate rumen microbial communities. Gas-Chromatography was used to dose rumen metabolites and NMR was used to dose both rumen and plasma metabolites. The first conclusion of this work is the absence of correlation between phenotypic RFI in phase CONC and in phase MIX , which is consistent with the literature in growing beef cattle. Furthermore, prokaryotic and eukaryotic genera associated with either feed efficiency or inefficiency were different between diets and were not consistent between years of sampling. No particular correlation was found between rumen metabolites and feed efficiency whatever the diet. In particular, no difference in VFA profile was highlighted between genetic lines or animals differing in phenotypic efficiency. Finally, animals belonging to the efficient line had a higher plasma citrate concentration whereas inefficient animals had higher plasma amino acids concentrations. This discovery implies that genetic selection on feed efficiency may have impacted citrate and/or amino acids metabolism and opens the door to further studies targeting metabolic mechanisms associated with feed efficiency such as the activity of the mitochondrial oxidative phosphorylation or as protein turnover. |