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Soutenance de thèse de Mathilde Le Sciellour

AGROCAMPUS OUEST, campus de Rennes, amphi Moule

Microbiote intestinal chez le porc, facteurs de variation et relations avecles performances des animaux

Thèse dirigée par David Renaudeau (UMR Pegase)

Résumé

L’amélioration de l’efficacité alimentaire (EA) est un enjeu important pour la filière porcine. L’EA est un phénotype complexe faisant intervenir un grand nombre de fonctions chez le porc. Au travers son rôle dans le métabolisme de son hôte et le maintien de sa santé, le microbiote intestinal est susceptible d’impacter les performances de l’hôte et en particulier son EA. Ce travail de thèse vise à étudier les modifications de composition du microbiote intestinal du porc soumis à différents facteurs environnementaux et à évaluer les relations entre cette composition microbienne et les performances de l’hôte. Pour cela, les données de trois études réalisées sur des porcs en croissance-finition (entre 60 et 1 200 porcs par étude) soumis à des perturbations de natures différentes (aliment riche en fibres, aliment contaminé par des mycotoxines (DON) ou exposition à un stress thermique chronique ou aigu) ont été utilisées. L’analyse du microbiote a été réalisée sur la base de prélèvements de fèces obtenus avant et après les perturbations. Parallèlement, des phénotypes en lien avec l’EA de l’hôte ont été mesurés afin d’évaluer et quantifier les relations entre les performances du porc et son microbiote intestinal.
L’analyse bio-informatique et statistique approfondie des données microbiennes a montré que les perturbations environnementales impactent la composition du microbiote fécal mais que cet effet n’est généralement que transitoire. Selon la nature du challenge (régime alimentaire standard vs. riche en fibre, exposition à un stress thermique chronique ou aigu, et aliment contaminé par DON), l’impact sur la composition du microbiote intestinal diffère. Les données d’abondances relatives des OTU permettent de discriminer les groupes de porcs suivant des facteurs de variation qualitatifs mais ne permettent pas d’établir des modèles de prédiction quantitatifs entre les performances et les profils bactériens. Des phénomènes de redondance fonctionnelle pourraient expliquer la faible capacité prédictive de ces modèles. Une approche écosystémique basée sur la notion d’entérotype a été utilisée pour caractériser le microbiote. Ces travaux montrent que les entérotypes peuvent être instables au cours du temps chez le porc mais peuvent être associés à des phénotypes, notamment en lien avec la robustesse. Ces résultats ouvrent des perspectives quant à l’utilisation fonctionnelle des données microbiennes pour l’étude des performances de l’hôte.

Mots clés : microbiote, porc, efficacité alimentaire, fibres, stress thermique, mycotoxines

Title : Intestinal microbiota in pigs, variation factors and relationships with animals’ performance

Abstract : Improving feed efficiency (FE) is a major preoccupation for pig production. The FE is a complex trait dealing with lots of functions in pig. The intestinal microbiota is known to play a key role in host metabolism and health with subsequent impact on its performance. The PhD program aimed at studying the modifications of the intestinal microbiota composition on pigs exposed to several environmental perturbations and to evaluate the relationships between digestive microbiota composition and the host performance. Data from three experimental studies conducted on growing-finishing pigs (60 to 1.200 depending on the study) which were exposed to different perturbations [high fiber diet, diet contaminated by mycotoxin (DON), or exposed to acute or chronic heat stress] have been used. The microbiota analysis was based on fecal samples collected before and after the perturbations. Phenotypes directly or indirectly related to FE were measured to evaluate and to quantify the relationships between the host performance and its microbiota.
A detailed bioinformatic and statistical analysis of the microbial data demonstrated that the environmental perturbations affect the fecal microbiota composition but these effects were generally transient. Depending on the nature of the challenge (standard or high fiber diet, exposition to a chronic or acute heat stress, or DON-contaminated diet), the impact on fecal microbiota composition seemed to differ. In this PhD program, the relative abundance of the OTU does not allow to implement quantitative prediction models of pig performance. Functional redundancy found in the microbiota related information could explain the low predictive capacity of these models. An ecosystemic approach based on the enterotypes was used to characterize the microbiota. This work shows that enterotypes are unstable across ages in pigs but that they can be related to phenotypes, in particular those in relation with robustness. These results offer some promising perspectives on the functional use of microbiota data to study the host performance.

Keywords : microbiota, pig, feed efficiency, fiber, heat stress, mycotoxins