Cette défense aura lieu le mardi 13 septembre 2022 de 16h à 18h à l’amphithéâtre A (bâtiment B41) de la Faculté de Médecine Vétérinaire de Liège et sera suivie d’un drink.
Invitation cordiale à tous !
Composition du jury
Promotrice :
Véronique DELCENSERIE
Co-promotrice :
Nadia EVERAERT (KU Leuven)
Comité de thèse :
Yvan LARONDELLE (comité de thèse, UCL)
Pierre RONDIA (comité de thèse, CRA-W)
Jury externe :
Stéphanie BLANQUET-DIOT (Université Clermont Auvergne)
Tom VAN DE WIELE (UGent)
Jury interne :
Jean-Luc HORNICK
Martine LAITAT
Jacques MAINIL
Martine SCHROYEN
Président :
Geoffroy de la REBIERE DE POUYADE
Résumé des travaux
Dans le domaine de la nutrition porcine, les recherches de ces dernières décennies ont largement porté sur les alternatives nutritionnelles aux antibiotiques ou à l’oxyde de zinc pour assurer la santé intestinale au moment du sevrage – une étape critique de la production qui peut mener à des pertes de performance et à une dysbiose intestinale. Dans ce contexte, l’utilisation d’un modèle in vitro est d’un grand intérêt pour étudier le potentiel de fermentation d’une matière première ou d’un additif.
L’objectif de cette thèse consistait à développer un modèle gastro-intestinal du porcelet incluant une étape de sevrage pour tester le marc de pomme afin de l’intégrer dans des aliments de post-sevrage.
Le marc de pomme est connu pour être riche en fibres alimentaires, en polyphénols et en triterpènes, ce qui pourrait avoir un effet positif sur la production d’acides gras à chaîne courte et le microbiote.
En complément, une expérimentation sur porcelets a été prévue pour évaluer l’effet du marc de pomme sur les performances, l’architecture intestinale et le microbiote et également obtenir des données permettant d’approfondir la discussion sur le modèle, les résultats in vitro et l’intérêt du marc de pomme au sevrage.
Pour obtenir le modèle porcelet, le modèle dynamique et multi-compartiments SHIME (Simulator of Human intestinal Microbial Ecosystem) a été identifié comme un modèle adéquat à adapter pour le porcelet – baby-SPIME (baby Simulator of Pig Intestinal Microbial Ecosystem). Il devait inclure 1°) un bioréacteur iléon inoculé afin de modéliser l’étude des fermentations qui se produisent en fin d’intestin grêle et 2°) une étape de sevrage intégrée dans la chronologie de chaque expérimentation afin de créer un changement du microbiote proche de celui rencontré in vivo. Concernant le microbiote du baby-SPIME, les principaux phyla présents dans le modèle étaient les Firmicutes, Bacteroidetes et Proteobacteria bien que le phyla des Bacteroidetes diminuait après inoculation (p = 0,043 dans l’iléon, p = 0,021 dans le côlon) et que le phyla Delta-Proteobacteria était favorisé – ou tendait à l’être – (p = 0,083 dans l’iléon, p = 0,043 dans le côlon) par rapport aux Gamma-Proteobacteria. Le modèle ainsi établi amenait une sous-estimation des bactéries de la classe Bacilli – en particulier Lactobacillus sp. dans l’iléon et à une plus faible représentation des Bacteroidia dans le côlon proximal. Cependant, les bactéries des genres Mitsuokella et Prevotella faisaient partie des principaux genres bactériens retrouvés dans le modèle avec Bifidobacterium, Fusobacterium, Megasphaera et Bacteroides.
Résultant de l’étape de sevrage en bioréacteurs, deux évolutions majeures – pouvant se produire in vivo – ont été observées in vitro : premièrement, l’abondance de Firmicutes diminuait alors que celle de Bacteroidetes augmentait, particulièrement dans le côlon proximal ; deuxièmement, Bacteroides diminuait et Prevotella augmentait (en valeur moyenne sur 4 expérimentations distinctes). Cependant, le profil du microbiote et les acides gras à chaines courtes dans le bioréacteur iléon ne s’est pas révélé conforme à ce qui était attendu. Il s’est avéré agir plutôt à l’image d’un pré-côlon. Et l’oxygène est apparu comme un facteur clé probable à explorer en vue de reproduire les fermentations de l’iléon en bioréacteur.
Malgré la limitation observée du modèle, le marc de pomme a été testé dans le baby-SPIME. Les résultats ont montré que le marc de pomme a favorisé des bactéries et des voies métaboliques liées au propionate en induisant une augmentation du ratio molaire de cet acide gras volatil tout en induisant une diminution de celui du butyrate dans l’équilibre acétate: propionate: butyrate. Le marc de pomme tendait à réduire l’abondance relative des Bifidobacteriaceae (p = 0,067) dans le bioréacteur pré-côlon et il a augmenté celle des Prevotellaceae (p = 0,036) dans le bioréacteur du côlon proximal lorsque sont observées les bactéries dominantes dans le système. Le marc de pomme a par contre amené à une augmentation, en valeur moyenne, des bactéries appartenant au phylum
Bacteroidetes et aussi à Akkermansia sp. du phylum Verrucomicrobia, toutes deux productrices de propionate et considérées comme de probables NGP (next generation probiotics).
In vivo, le marc de pomme a été ajouté à deux niveaux d’incorporation dans un aliment post-sevrage.
Le marc de pomme a été évalué dès le sevrage de porcelets de 28 jours d’âge, et distribué pendant une période de 5 semaines. Aucun effet du marc de pomme n’a été observé sur la production des acides gras volatils dans les fèces ou dans le caecum. Cependant, des effets significatifs ont été observés sur le microbiote (richesse et diversité des groupes bactériens, avec effet dépendant du type d’échantillon et du contenu d’incorporation du marc de pomme) et sur d’autres paramètres.
L'expérience a mené à observer que les régimes marc de pomme favorisaient le gain quotidien moyen calculé à la semaine 3 de post-sevrage (p = 0,038) et certains paramètres de l'architecture intestinale au 35ème jour post-sevrage. Le régime à 4% de marc de pomme a été bénéfique sur le taux de conversion alimentaire (p = 0,002) et l'efficacité énergétique (p = 0,004) au jour 35 après le sevrage.
Le marc de pomme a eu tendance à diminuer la consistance des matières fécales (plus molles à liquides, p = 0,096) et à augmenter le nombre d'agents pathogènes excrétés (p = 0,072). L’aliment à 4% de marc de pomme a influencé la richesse du microbiote et le profil bactérien comme observé pour le phylum Bacteroidetes ou la classe Clostridia. En ce sens, Bacteroidetes est apparu comme un point de convergence entre les données in vitro et in vivo. Pour conclure l’expérimentation, le régime 4% marc de pomme apparaît comme une stratégie de sevrage intéressante qui doit être évaluée sur une large cohorte pour évaluer plus finement le risque de dysbiose dû à l'excrétion d'agents pathogènes
au début de la période post-sevrage.
La thèse a permis le développement d’un modèle gastrointestinal permettant l’étude du microbiote du porcelet au moment du sevrage (baby-SPIME) et a mis en lumière les possibles futures recherches à mener pour faire évoluer le modèle baby-SPIME (par exemple en reproduisant l’absorption passive d’une partie des ingrédients à l’aide d’un système de dialyse combiné au SHIME, en utilisant des réactifs de l’espèce porcine tels que la bile porcine, en utilisant des perles de mucine et en combinant une approche quantitative aux données de composition du microbiote) qui pourraient probablement améliorer les fermentations d’un bioréacteur iléon. Avec l’expérimentation in vivo, un concept qui a émergé était l’effet bénéfique du marc de pomme pour la période critique du sevrage probablement
grâce à son contenu en monosaccharides, fibres et polyphénols en améliorant l’absorption d’énergie – dans l’intestin grêle – et en modifiant le microbiome intestinal. Ce concept a montré l’importance de combiner des études in vitro et in vivo. Il a également montré l’intérêt de poursuivre les recherches sur le marc de pomme pour élucider les mécanismes d’action en jeu sur le métabolisme.
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