Génétique de l'utilisation des produits d'origine végétale chez la truite arc-en-ciel

289 Pages·2017·18.02 MB·French

by  Richard Le Boucher

Génétique de l’utilisation des produits d’origine végétale
chez la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) et le
bar européen (Dicentrarchus labrax)
Richard Le Boucher
To cite this version:
RichardLeBoucher. Génétiquedel’utilisationdesproduitsd’originevégétalechezlatruitearc-en-ciel
(Oncorhynchusmykiss)etlebareuropéen(Dicentrarchuslabrax). Génétiqueanimale. AgroParisTech,
2011. Français. ￿NNT: 2011AGPT0064￿. ￿pastel-00808583￿
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Doctorat ParisTech
T H È S E
pour obtenir le grade de docteur délivré par
L’Institut des Sciences et Industries
du Vivant et de l’Environnement
(AgroParisTech)
Spécialité : Sciences de la vie et de la santé
présentée et soutenue publiquement par
Richard LE BOUCHER
le 16 décembre 2011

Génétique de l’utilisation des aliments d’origine végétale chez la truite arc-

en-ciel (Oncorhynchus mykiss) et le bar européen (Dicentrarchus labrax)

Co-directrice de thèse:Béatrice CHATAIN

Co-directrice de thèse:Edwige QUILLET
Co-encadrement de la thèse : Mathilde Dupont-Nivet
Jury
MmePascaleLE ROY,Directrice de recherches, INRA Rapporteur
M. Johan VERRETH,Senior Scientist, Université de Wageningen Rapporteur
M. ThierryBOUJARD,Directeur de recherches,INRA Examinateur
Mme Béatrice CHATAIN,Chercheur, Ifremer Examinateur
M. Hervé CHAVANNE,Coordonnateur de projet,NOFIMA Examinateur
Mme EdwigeQUILLET,Directrice de recherches, INRA Examinateur
M. EtienneVERRIER,Professeur,AgroParisTech Examinateur
AgroParisTech
Glossaire________________________________________________________________________________ 5
Remerciements __________________________________________________________________________ 7
1Introduction __________________________________________________________________________ 11
1-1) Des aquacultures dans le monde ___________________________________________14
1-2) Des aquacultures en Europe ______________________________________________15
1-3) Des aquacultures en France_______________________________________________16
Chapitre 2._____________________________________________________________________________ 19
Les produits d’origine végétale dans l’alimentation pour poisson________________________________ 19
2-1) L’aliment des poissons carnivores d’hier à aujourd’hui _________________________20
2-1-1) Une évolution vers des aliments hautement énergétiques________________________________ 21
2-1-2) La transition vers les produits d’origine végétale______________________________________ 22
2-1-3) Des liens étroits avec la pêche ____________________________________________________ 24
2-2) Le rôle des lipides dans l’organisme et particularités des huiles végétales___________26
2-2-1) Le métabolisme lipidique________________________________________________________ 28
Les besoins______________________________________________________________________ 28
Le transport______________________________________________________________________ 30
La synthèse endogène et la bioconversion des acides gras__________________________________ 31
Le stockage______________________________________________________________________ 33
2-2-2) Les caractéristiques essentielles des huiles végétales___________________________________ 33
2-2-3) Les impacts de la substitution ____________________________________________________ 34
Sur l’ingestion des poissons _________________________________________________________ 34
Sur la croissance__________________________________________________________________ 35
Sur la composition de la chair________________________________________________________ 38
Sur le métabolisme lipidique ________________________________________________________ 38
Sur la santé______________________________________________________________________ 39
2-3) Le rôle des protéines dans l’organisme et particularités des farines végétales________40
2-3-1) Le métabolisme protéique________________________________________________________ 40
Les besoins______________________________________________________________________ 40
Origine et utilisation des protéines____________________________________________________ 40
2-3-2) Les caractéristiques essentielles des farines végétales __________________________________ 41
Les glucides _____________________________________________________________________ 41
Les facteurs antinutritionnels ________________________________________________________ 42
2-3-3) L’impact de la substitution_______________________________________________________ 43
Sur l’ingestion des poissons _________________________________________________________ 43
Sur la croissance__________________________________________________________________ 43
Sur la composition de la chair________________________________________________________ 44
1
Sur le métabolisme lipidique ________________________________________________________ 44
Sur la santé______________________________________________________________________ 44
2-4) Les autres particularités de l’aliment végétal _________________________________45
2-4-1) Les polluants__________________________________________________________________ 45
2-4-2) Les minéraux et vitamines _______________________________________________________ 46
2-4-3) Les plantes OGM (organismes génétiquement modifiés)________________________________ 46
Chapitre 3._____________________________________________________________________________ 47
Les principes de l’amélioration génétique et leur application en pisciculture_______________________ 47
3-1) Les objectifs de sélection en pisciculture ____________________________________49
3-1-1) Les caractères d’intérêt__________________________________________________________ 49
Le sex-ratio, l’âge àla maturation sexuelle et la reproduction_______________________________ 49
La croissance ____________________________________________________________________ 50
La résistance aux maladies__________________________________________________________ 52
La qualité de la chair et des carcasses__________________________________________________ 53
L’efficacité alimentaire_____________________________________________________________ 53
3-1-2) Les objectifs et programmes de sélection chez la truite et le bar __________________________ 54
3-2) Les particularités de l’estimation de l’héritabilité en pisciculture__________________55
3-2-1) L’héritabilité des caractères quantitatifs_____________________________________________ 55
Les caractères quantitatifs___________________________________________________________ 55
L’héritabilité_____________________________________________________________________ 56
3-2-2) L’estimation de l’héritabilité par l’étude de la covariance entre apparentés__________________ 57
La précision et la répétabilité de la mesure______________________________________________ 57
La structure du plan de croisement____________________________________________________ 58
Les effets d’environnement communs _________________________________________________ 58
3-3) Les méthodes de sélection en pisciculture____________________________________59
3-3-1) La population de base___________________________________________________________ 59
3-3-2) Les méthodes de sélection _______________________________________________________ 61
La sélection individuelle (ou sélection massale)__________________________________________ 61
La sélection fondée sur l’information familiale __________________________________________ 62
L’utilisation des marqueurs génétiques en sélection_______________________________________ 63
3-3) Les interactions génotype-environnement (IGE) ______________________________64
3-3-1) La problématique ______________________________________________________________ 64
3-3-2) L’estimation __________________________________________________________________ 66
3-3-3) Les IGE chez lespoissons?______________________________________________________ 67
3-3-4) Le cas particulier des interactions génotype-aliment ___________________________________ 69
Contexte et objectifs de l’étude________________________________________________73
2
Chapitre 4._____________________________________________________________________________ 80
L’estimation des paramètres génétiques dans un contexte d’alimentation entièrement d’origine végétale.80
4-1) Chez le bar européen, en fin de croissance ___________________________________81
Eléments de discussion _______________________________________________________________ 94
Principaux résultats________________________________________________________________ 94
Un faible effet aliment sur les performances zootechniques tardives__________________________ 94
Une variabilité génétique lorsque des bars sont nourris avec PB_____________________________ 95
Des interactions génotype-environnement ______________________________________________ 95
Un dispositif peu puissant___________________________________________________________ 97
4-2) Chez le bar, dès les stades précoces ________________________________________99
Elements de discussion ______________________________________________________________ 130
Principaux résultats_______________________________________________________________ 130
Effet de l’aliment PB: fort sur le taux de survie mais faible sur le taux de croissance ___________ 130
L’IGAaffecte les vitesses de croissance plus que le poids_________________________________ 131
Une stratégie de sélection conservative face à l’évolution de l’aliment_______________________ 132
4-3) Chez la truite, dès la première alimentation _________________________________133
Eléments de discussion ______________________________________________________________ 144
Principaux résultats_______________________________________________________________ 144
Un effet modéré de l’aliment _______________________________________________________ 144
Des héritabilités plus élevées dans le lot PB____________________________________________ 145
Les paramètres génétiques des caractères liés à la qualité du filet___________________________ 146
Une IGA modérée qui tend à diminuer dans le temps ____________________________________ 147
Chapitre 5.____________________________________________________________________________ 149
La sélection pour l’aptitude survivre et grandir en utilisant un aliment entièrement d’origine végétale 149
5-1) Mesure de la réponse à la sélection chez la truite arc-en-ciel____________________150
Eléments de discussion ______________________________________________________________ 174
Principaux résultats_______________________________________________________________ 174
La sélection confirme les résultats obtenus sur l’IGA ____________________________________ 174
Les phases précoces au cœur de l’effet phénotypique et du gain génétique____________________ 175
5-2) Etude des réponses corrélées à la sélection chez la truite arc-en-ciel : conséquences sur
l’utilisation de l’aliment ____________________________________________________177
Eléments de discussion ______________________________________________________________ 202
Principaux résultats_______________________________________________________________ 202
Des résultats confus sur l’IGA pour l’efficacité alimentaire________________________________ 202
Un incident sanitaire qui complique l’interprétation _____________________________________ 203
3
5-3) Etude préliminaire à la sélection chez le bar européen: Liens entre croissance et
utilisation de l’aliment______________________________________________________205
Eléments de discussion ______________________________________________________________ 226
Principaux résultats_______________________________________________________________ 226
Une croissance et un ingéré altérés___________________________________________________ 227
Chapitre 6.____________________________________________________________________________ 230
Discussion générale_____________________________________________________________________ 230
6-1) Principaux résultats ____________________________________________________231
Un effet aliment contrasté selon l’espèce ________________________________________________ 231
L’héritabilité des caractères___________________________________________________________ 233
L’interaction génotype-aliment________________________________________________________ 234
6-2) Les contraintes du dispositif _____________________________________________235
Le choix de la substitution totale_______________________________________________________ 235
Interactions sociales et cannibalisme____________________________________________________ 236
Les limites statistiques_______________________________________________________________ 238
L’importance des phases précoces______________________________________________________ 239
Des estimations en conditions deproduction _____________________________________________ 241
6-3) Adapter les schémas de sélection aux transitions alimentaires___________________242
Quel point de départ ?_______________________________________________________________ 244
Scénario 1. Une sélection s’appuyant sur l’environnement alimentaire de production______________ 245
Scénario 2. Une sélection utilisant l’aliment commercial____________________________________ 245
Scénario 3. Une sélection utilisant un aliment tout végétal___________________________________ 246
Scénario 4. On identifie les points de blocage des aliments PB et on en fait un critère de sélection.___ 246
Des enseignements pour la sélection génétique en aquaculture________________________________ 247
Références ____________________________________________________________________________ 249
Formations suivies______________________________________________________________________ 281
Valorisations __________________________________________________________________________ 282
Résumé_______________________________________________________________________________ 286
4
Glossaire
AA : acide aminé
AAI : acide aminé indispensable
AANI : acide aminé non indispensable
ACV : analyse de cycle de vie
ADC : apparent digestibility coefficicent
ADN : acide désoxyribonucléique
AFSSA: Agence Française de sécurité sanitaire des aliments
AGI : acide gras insaturé
AGPI : acide gras poly-insaturé
AGPI-LC: acide gras poly-insaturé longue chaine
AGPI-LCn-3: acide gras poly-insaturé longue chainede la série n-3
AGPI-LCn-6: acide gras poly-insaturé longue chainede la série n-6
AGS : acidegras mono-saturé
ANC : apports nutritionnels conseillés
BKD : bacterial kidney disease
BLUP : best linear unbiaised prediction
BPC : biphényle polychloré
BW : body weight
DGC : daily growth rate
DHA : acide docosahexaénoïque (22:6n-3)
Dpf : days post fertilization
EA : efficacité alimentaire (=FE: feed efficiency)
EATIP : European aquaculture technology and innovation platform
EBV : estimated breeding value
EDPB : ether diphényle polybromé
EPA : acide eicosapentaénoïque (20:5n-3)
FAO : Food and Agriculture Organization
FCR : feed conversion rate
FE : feed efficiency (= EA: efficacité alimentaire)
FIFO : fish-in-fish-out (=FI/FO)
FL : fork length
FM : fish meal
5
FMr : fish meal replacement
FO : fish oil
FOr : fish oil replacement
GIFT : geneticallyimproved farmed tilapia
h2 : héritabilité
HDL : high density lipoprotein
IGA : interaction génotype aliment
IGE : interaction génotype environnement
NHI : Nécrose hématopoïétique infectieuse
NPI : Nécrose pancréatique infectieuse
K : coefficient de condition de Fulton
LDL : low density lipoprotein
M : marine -aliment compose de produits d’origine marine
MS : matière sèche
NH : ammoniaque
3
OGM : organisme génétiquement modifié
PEIMA: pisciculture expérimentale de monts d’Arrée
PB : plant-based-aliment compose de produits d’originevégétale
PBB : polybromodiphényle
POP : polluant organique persistant
PROSPER : procédure optimisée de sélection individuelle par épreuves répétées
Rg : correlation génétique
SGR : specific growth rate
SHV : septicémie hémorragique virale
SL : standard length
SYSAAF : Syndicat des sélectionneurs avicoles et aquacoles français
TAC : total admissible de capture
TGC : thermal growth rate
VLDL : very low density lipoprotein
VM : vegetablemeal
VO : vegetable oil
6
Remerciements
7
En premier lieu, je souhaite remercier les organismes financeurs qui ont permis la
réalisation de ces travaux, à savoir l’INRA et l’Ifremer par l’intermédiaire du GDR et le fond
unique interministériel (FUI) grâce auquel le projet VEGEAQUA a pu voir le jour. Le
montage de tels projets est complexe et je remercie dans le même temps les différents
partenaires qui sont intervenus lors de l’élaboration et la réalisation du projet VEGEAQUA.
Mes premières pensées vont à Mathilde Dupont-Nivet qui a su être, pour moi, une
encadrante idéale. En m’aiguillant sans me contraindre, elle m’a appris tout ce que la
recherche nécessite de rigueur, d’esprit d’entreprise et de volonté. Sans le plaisir d’échanger
en toute décontraction avec elle, ces trois années n’apparaitraient pas, aujourd’hui, comme
une heureuse et trop brève aventure.
Mathilde est aussi un membre essentiel d’un quintette talentueux de chercheurs avec
qui j’ai eu la chance de travailler. Lorsque ceux-ci m’ont accueilli en thèse, j’ignorais qu’ils le
feraient avec cette tendre rigueur et cet enthousiasme de «bande ». J’ai énormément appris
auprès d’Edwige Quillet, Béatrice Chatain, Françoise Médale et Marc Vandeputte et je suis
extrêmement honoré d’avoir pu être leur élève. Si les mots peuvent manquer pour leur
exprimer ma reconnaissance, je souhaite sincèrement être à la hauteur de leurs enseignements
et avoir la chance de les transmettre avec la même ferveur et les mêmes attentions.
Travailler au sein de plusieurs équipes de recherche n’a rendu cette aventure que plus
humainement riche et je suis autant reconnaissant qu’admiratif envers les personnes qui
gravitent dans les équipes INRA GABI Genaqua de Jouy-en-Josas, Ifremer Palavas-les-Flots,
INRA Numea Saint Pée-sur-Nivelle et INRA PEIMA Sizun. Avec des nuances variées, elles
épousent toute la passion de chercher mieux pour en savoir plus, et elles composent chacune
l’étudiant que j’ai été. Un grand merci à Nicolas Dechamp, Alain Vergnet, Lionel Goardon,
Laurent Labbé, Thierry Kerneïs, Jean Michel Lecalvez, Vincent Gayet, Jonathan Heurteaux,
Lise-Anna Leven, Matthieu Gaumé, François Guyvarch, Béatrice Saout, Francine Krieg,
Caroline Hervet, Bernard Chevassus-au-Louis, Eloi Verrier, Carine Genet, Patricia Houdoux,
Martine Andriamanga, René Guyaumard, Céline Ciobotaru, Aurélie Charlet, Mekki
Boussaha, Matthieu Besson, François Ruel, Denis Covès, Emmanuel Rezzouk, Benoist de
Vogüé, Benoit Rollin, Christian Fauvel, Vivianne Boulo, Stéphane Lallement, Marie-Odile
Vidal, Monique Alliau, Marie-Claire Helleringer, Cédric Vilard, Cyril Przypyla.
8