Développement d'hydrolysats pour l'alimentation des animaux d'aquaculture

250 Pages·2014·15.35 MB·French

Universit´e de Caen Basse-Normandie
Ecole doctorale Normande de Biologie Int´egrative, Sant´e, Environnement
Th`ese de doctorat
Pr´esent´ee et soutenue le 11 d´ecembre 2014
Par
Marie Robert
Pour obtenir le
Doctorat de l’Universit´e de Caen Basse-Normandie
Sp´ecialit´e : Aspect mol´eculaire et cellulaire de la Biologie
D´eveloppement d’hydrolysats pour l’alimentation des
animaux d’aquaculture : caract´erisation mol´eculaire et
fonctionnelle
Directeur de th`ese : Jo¨el Henry
Jury
Mr Vianney Pichereau Professeur, Universit´e de Bretagne Occidentale Rapporteur
Mme Sandrine Skiba-Cassy Charg´ee de Recherche INRA, HDR Rapporteur
Mr Jean-Yves Toullec Maˆıtre de Conf´erences, UPMC, HDR Examinateur
Mr Pascal Sourdaine Professeur, Universit´e de Caen Examinateur
Mme C´eline Zatylny-Gaudin Maˆıtre de Conf´erences, Universit´e de Caen, HDR Examinateur
Mr Jo¨el Henry Professeur, Universit´e de Caen Directeur de th`ese
Mr Vincent Fournier PhD, Responsable du servive R&D de Diana SPF Aquativ Examinateur invit´e

Universit´e de Caen Basse-Normandie
Ecole doctorale Normande de Biologie Int´egrative, Sant´e, Environnement
Th`ese de doctorat
Pr´esent´ee et soutenue le 11 d´ecembre 2014
Par
Marie Robert
Pour obtenir le
Doctorat de l’Universit´e de Caen Basse-Normandie
Sp´ecialit´e : Aspect mol´eculaire et cellulaire de la Biologie
D´eveloppement d’hydrolysats pour l’alimentation des
animaux d’aquaculture : caract´erisation mol´eculaire et
fonctionnelle
Directeur de th`ese : Jo¨el Henry
Jury
Mr Vianney Pichereau Professeur, Universit´e de Bretagne Occidentale Rapporteur
Mme Sandrine Skiba-Cassy Charg´ee de Recherche INRA, HDR Rapporteur
Mr Jean-Yves Toullec Maˆıtre de Conf´erences, UPMC, HDR Examinateur
Mr Pascal Sourdaine Professeur, Universit´e de Caen Examinateur
Mme C´eline Zatylny-Gaudin Maˆıtre de Conf´erences, Universit´e de Caen, HDR Examinateur
Mr Jo¨el Henry Professeur, Universit´e de Caen Directeur de th`ese
Mr Vincent Fournier PhD, Responsable du servive R&D de Diana SPF Aquativ Examinateur invit´e

Ces travaux de recherche ont ´et´e r´ealis´es au sein de l’Ecole doctorale
Normande de Biologie Int´egrative, Sant´e et Environnement (EdNBISE),
dans l’UMR Biologie des ORganismes et Ecosyst`emes Aquatiques
(BOREA) `a l’Universit´e de Caen Basse-Normandie.
Cette th`ese a ´et´e financ´ee par le Conseil R´egional de Basse-Normandie et
par la soci´et´e Diana-Aquativ (Groupe Symrise).
Avant-propos
Je tiens a` exprimer toute ma reconnaissance a` mon directeur de the`se, Jo¨el Henry, Professeur a` l’Universite´
de Caen Basse-Normandie, pour la qualite´ de son encadrement scientifique et le partage de ses connaissances. Je
souhaiteaussileremercierpoursagrandedisponibilite´,sesconseilsetsonsoutienauquotidien.
J’exprimemasince`regratitudea` Ce´lineZatylny-Gaudin,MaˆıtredeConfe´rencesa` l’Universite´ deCaenBasse-
Normandie, pour son implication dans mon travail et sa grande disponibilite´. Ses pre´cieux conseils et ses encoura-
gements m’ont beaucoup apporte´ et m’ont permis de mener a` bien ce travail dans les meilleures conditions. Qu’elle
trouveicil’expressiondemaprofondereconnaissance.
Je remercie vivement Vincent Fournier, responsable R& D chez Aquativ, pour m’avoir confie´ ce projet de re-
chercheetpourm’avoirpermisdelemenerdansd’excellentesconditions.Mercidem’avoiroffertlapossibilite´devoir
etdefairetantdechoses.
Je tiens a` remercier le Professeur Pascal Sourdaine pour m’avoir accueillie au sein du Laboratoire PE2M puis
BIOMEAetmaintenantBOREAetpouravoiraccepte´defairepartiedecejurydethe`se.
J’exprime toute ma gratitude a` Vianney Pichereau, Professeur a` l’Universite´ de Bretagne Occidentale, et a`
Sandrine Skiba-Cassy, Charge´e de Recherche a` l’INRA de St Pe´e sur Nivel, qui m’ont fait l’honneur d’ˆetre les
rapporteursdecettethe`se.
J’adresse e´galement mes since`res remerciements a` Jean-Yves Toullec pour l’inte´rˆet qu’il porte a` mon travail et
pouravoiraccepte´defairepartiedemonjury.
Jetiensa` exprimermesremerciementsa` PascalFavrel,Professeura` l’Universite´deCaenBasse-Normandie,pour
m’avoiraccueillieauseindesone´quipe.
JeremercieinfinimentBenoˆıtBernay,Inge´nieurdeRecherchesurlaplateformePROTEOGEN,pourlesnom-
breusesheuresqu’ilapasse´esa` analysermeshydrolysats.
Jeremerciee´galementMagaliHervy,Inge´nieurdeRecherchechezAquativ,pours’ˆetresibienoccupe´ede mes
(cid:28)
petits poissons . Mes se´jours a` Brest ont toujours e´te´ tre`s agre´ables, merci pour ton accueil et pour ton aide
(cid:29)
pre´cieuse!
Jetiensa` remerciervivementErwanCorreetGildasLeCorguille´delaplateformeABiMSpourleurtraitement
bioinformatiquedemesdonne´estranscriptomiques,plusqu’indispensablepourmontravaildethe`se.
Jevoudraisaussiremercierl’ensembledesmembresduLaboratoireBIOMEA,professeurs,maˆıtresdeconfe´rences
ainsiquelepersonneltechniqueetadministratifpourcestroisanne´espasse´esparmivous.
Et particulie`rement, Be´atrice Adeline pour m’avoir initie´e a` l’histologie, toujours dans une ambiance de´tendue
etmusicale,etpourl’aidepre´cieusequ’ellem’aapporte´e.
Christophe Roger, pour son sourire permanent et sa bonne humeur communicative, tu trouves toujours une
solutiona` tout!
Mercia` Sandraeta` Fabiennepournousfaciliterlavieauquotidien!Eta` Marie-PierreDubospoursapartici-
pationaubonde´roulementdesmanipsaulaboratoire.
Evidemment un grand MERCI a` la Sepia Team Vale´rie, Baptiste, Max et Alex pour tous ces moments
(cid:28) (cid:29)
quel’onapasse´sensemble!J’ajouteraisbiensuˆr,BenoˆıtetMarion-de-la-Plateformepourtoutessesconversations,
parfoisdegeek(souventdegeek)maistoujourssympathiquesautourd’uncafe´!Bonnechanceauxpetitsnouveaux,
vous savez ce qu’il vous reste a` faire!! Un merci tre`s spe´cial pour mon Tac!! On a partage´ beaucoup de choses
(parfoispeut-ˆetreunpeutrop!),jen’oublieraipastouslesexcellentsmomentsquel’onapasse´saulaboetendehors,
cestroisanne´es(etdemi)n’auraientpase´te´pareillessanstoi!!
Jeremerciedetoutcœurmescolle`guesdulaboquiontrenducestroisanne´essiparticulie`res!J’aitantdechoses
a` dire que je pourrai e´crire un roman! Je pense a` Alex et ses penchants naturalistes (tu m’as beaucoup manque´
pendantmare´daction!),Maxou(testalentsartistiques–entoutgenre-m’onttoujourse´pate´!),Martin(t’asessaye´
dem’apprendrea` courirvitemaisj’aijamaisre´ussi!),Max(tum’aurasbienfaitrire!!),Pauline(tuesunehoˆtehors
pair!!),Adrien(jemerappelleraitoujoursdessoire´estarots),Michael(onsaitquetufaissemblantd’ˆetrede´sagre´able,
va!),Antoine(chercheurhorspairdevide´osculturelles),Yanouk,Ce´cile,Anne-Flore,Georges,Nico,Charles,Steph,
Jerem,Je´roˆme,lepetitMartin,Laetitia,Alexis,Christiane,Manu,Camille,Re´mi,Virginie...
Et bien suˆr, merci a` toutes ces petites choses qui rendirent ces anne´es inoubliables, alors en vrac, MERCI a`
nos essais cine´matographiques, la cre`me fraˆıche, tous les Edward, Fauve, l’Abbaye aux Hommes, le Carnaval, le
Molkky, la west coast, Georges RR Martin (faut e´crire la suite maintenant!), les sushi, le justaucorps mauve, et
celui a` rayures, la maison de l’e´tudiant, les hiboux de la forˆet lointaine, Vente Prive´e, Niagara, le Feuuuu, radio
Bazarnaom,Cielmondoctorat,auchocolat,DamonS.,lavoiedegoogle,lefameuxcocktailCaennais(oupas!),la
Bretagne, les Cobayes, les crˆepes, la tarte tatin, la soupe angevine, la Belgique, les crocodiles les tortues et tout le
reste,lesvoisinsdudessus,ruedesjardins,lesingstar,Gouville,lesmoules-frites,ete´videmmentleBe´aBar!!
Jenetermineraipassansremerciermesproches.MafamilledeCaen,mafamilledecœur,enparticulierFranc¸oise,
CatherineElodieetElsapourleuraccueilenterrenormandeetleurgentillessequim’ontpermisdemesentircomme
chez moi!! Lulu et Coco, mes amies de toujours! Et bien suˆr, je remercie du fond du cœur mes parents pour leur
soutieninconditionneletleurconfianceduranttoutescesanne´es,jen’enseraipasla` sansvous!
Enfin,Thomas,toiquim’astoujoursconnue commec¸a ,tun’aspaside´ecommelesmomentsquel’onapasse´s
(cid:28) (cid:29)
ensemblem’onte´te´pre´cieux.Mercipourcetespace the`se-free quetuaspre´serve´etbiensuˆrpourtoutlereste!
(cid:28) (cid:29)

Table des mati`eres
I Introduction g´en´erale 1
1 L’aquaculture :
Contexte socio-´economique 3
1.1 L’aquaculture : une activit´e multi-facettes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Les enjeux socio-´economiques de l’aquaculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 Les impacts environnementaux de l’aquaculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.1 L’aquaculture : une activit´e g´en´eratrice de rejets polluants . . . . . . . . 11
1.3.2 Impact sur les populations animales locales . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.3 Des liens ´etroits avec la pˆeche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.4 Vers une aquaculture durable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2 L’alimentation en aquaculture 19
2.1 L’aliment aquacole : d´efinition et ´evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.1 L’aliment aquacole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.2 Des aliments traditionnels aux aliments hautement ´energ´etiques . . . . . 22
2.1.3 Les farines et huiles de poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2 Introduction des farines d’origine v´eg´etale dans l’alimentation des poissons car-
nivores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2.1 Vers l’utilisation des farines d’origine v´eg´etale . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2.2 Composition des farines d’origine v´eg´etale . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.3 Cons´equences sur les poissons carnivores . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3 Vers de nouveaux ingr´edients et mati`eres premi`eres . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.1 Vers de nouvelles sources de prot´eines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.2 Vers des ingr´edients capables d’am´eliorer le bien-ˆetre et la sant´e animal . 34
3 Les hydrolysats de co-produits d’origine aquatique 37
3.1 D´efinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1.1 Les co-produits et leur valorisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1.2 L’hydrolyse enzymatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2 Int´erˆet nutritionnel des hydrolysats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2.1 Composition des hydrolysats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2.2 Applications en alimentation humaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
i
3.2.3 Applications en aquaculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3 Int´erˆet fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3.1 Les peptides bioactifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3.2 R´egulation du syst`eme immunitaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.3 R´egulation du syst`eme cardio-vasculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.3.4 Autres bioactivit´es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4 E´l´ements de physiologie digestive 49
4.1 Anatomie du syst`eme digestif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.1.1 Structure g´en´erale du syst`eme digestif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.1.2 Histologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.2 Digestion et absorption des prot´eines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2.1 Digestion des prot´eines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2.2 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.2.3 Digestion intra-cellulaire et passage dans le sang . . . . . . . . . . . . . . 57
4.3 Besoins nutritionnels des poissons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.1 Besoins ´energ´etiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.2 Besoins prot´eiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5 Mod`ele d’´etude :
Le bar Dicentrarchus labrax 63
5.1 Pr´esentation g´en´erale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.1.1 Position syst´ematique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.1.2 Aire de r´epartition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
´
5.1.3 El´ements d’anatomie g´en´erale du bar commun . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.1.4 Biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.2 Aquaculture du bar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
6 Objectifs de la th`ese 69
II Mat´eriels et m´ethodes 71
1 Mat´eriels et m´ethodes 73
1.1 Approches peptidomique et prot´eomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
1.1.1 Extraction et pr´e-purification des peptides . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
1.1.2 HPLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
1.1.3 Extraction de prot´eines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
1.1.4 Electrophor`ese pr´eparative (OFFGEL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
1.1.5 R´eduction, alkylation et digestion trypsique . . . . . . . . . . . . . . . . 75
ii