Des élevages plus durables en pilotant le microbiote intestinal du porc

Un consortium de chercheurs réuni autour de l’INRA a pour la première fois répertorié l’ensemble des gènes du microbiote intestinal du porc. Ce travail ouvre la voie à une meilleure connaissance des fonctions du microbiote et à l’identification de nouveaux marqueurs de résistance aux stress biotiques et abiotiques chez le porc.

Les porcelets Large White à l'heure de la têtée (celle-ci se répète 24 fois par jour).. © Inra, CHEVALIER Jacky

Le microbiote intestinal : un acteur clé dans la construction du phénotype d’un animal

Les nouvelles technologies de séquençage apportent aujourd’hui un éclairage nouveau sur le rôle du microbiote intestinal. Ces technologies permettent d’explorer plus en profondeur les populations microbiennes hébergées dans l’intestin des animaux. Elles permettent de mettre en lumière toutes les espèces microbiennes présentes, y compris celles qui étaient maintenues dans l’ombre jusque-là parce que non cultivables en laboratoire. Ces explorations permettent aujourd’hui d’attribuer au microbiote intestinal des fonctions qui vont bien au-delà de la digestion. Acteur de l’immunité et de nombreuses autres fonctions, le microbiote intestinal interagit avec son hôte et joue un rôle fondamental dans la santé des individus et la variation individuelle des phénotypes. Le microbiote est un écosystème soumis aux variations de son environnement. Une rupture de l’équilibre des communautés présentes ou dysbiose, peut conduire à l’apparition de maladies.

Concilier bien-être animal et productivité des systèmes d’élevage en orientant le microbiote

Un des objectifs des études par séquençage des populations microbiennes de l’intestin est d’obtenir une caractérisation fine des communautés microbiennes et de leurs fonctionnalités. Les nouvelles technologies de séquençage permettent de mettre en évidence l’ensemble des gènes présents au sein du microbiote et donc des fonctions potentiellement associées. Ces gènes pourraient être utilisés comme autant de marqueurs de prédisposition à des désordres - métaboliques ou pathologiques - ou, au contraire, de marqueurs de robustesse.  
Dans un avenir proche, il sera peut-être alors possible d’orienter le contenu microbien par la combinaison de système d’élevage (environnement et conditions de vie), de sélection génétique et de modification de l’alimentation de l’animal, pour obtenir des animaux plus résistants aux stress biotiques et abiotiques et améliorer ainsi les performances des élevages. 

Un catalogue de gènes : une nouvelle ressource pour explorer le microbiote

Pour la première fois au monde, un catalogue recensant l’ensemble des gènes du microbiote intestinal du porc a été constitué. C’est le premier animal d’élevage pour lequel un tel catalogue est constitué. Ce résultat est le fruit d’un travail réalisé dans le cadre d’un consortium de recherche international (conduit par l’INRA avec l’Université de Copenhague (Danemark) et le Beijing Genomics Institute (Shenzhen, Chine). Ce catalogue a été obtenu par séquençage haut-débit (assemblage de novo) de toutes les espèces microbiennes présentes dans l’intestin*.
 Ce sont 7,7 millions de gènes différents (non redondants) qui ont été identifiés. Une première analyse de ces séquences (majoritairement d’origine bactérienne) a permis d’identifier trois grands groupes de fonction : renouvellement cellulaire (réplication et réparation), métabolisme cellulaire (des sucres, des acides aminés, des nucléotides) et enfin transport trans-membranaire. Par reconstitution in silico – algorithme de co-abondance des gènes – 719 espèces métagénomiques ont pu être identifiées.  
Un premier groupe d’industriels, rassemblé au sein d’un consortium de recherche, a collaboré pour évaluer la représentativité de ce premier catalogue et montré que, sans être encore totalement exhaustif, il est déjà largement exploitable pour analyser l’ensemble des gènes microbiens présents dans le microbiote intestinal de porcs issus d’élevages commerciaux en France.  
Ce catalogue ouvre dorénavant de multiples pistes pour analyser finement le microbiote intestinal du porc par des approches de métagénomique quantitative (identification des gènes présents et quantification de leurs abondances relatives). Des équipes de recherche se focalisent maintenant sur l’impact de la composition du microbiote sur la sensibilité au sevrage (voir encadré PigletBiota), l’efficacité digestive dans une perspective d’augmentation de l’apport de matières fibreuses dans l’alimentation, l’apparition de dysbioses, les défenses immunitaires dans un contexte de réduction de l’apport d’antibiotiques dans les élevages. Ces travaux sont propices à des partenariats avec des industriels et certains d’entre eux font l’objet de partenariats qui ont déjà démarré.
* ces analyses ont été faites sur les fèces des animaux, considérés comme représentatifs du microbiote intestinal de l’animal, bien que la population microbienne évolue en fonction des compartiments du tube digestif. Prélèvement non invasif.
Ces travaux ont été initiés à l’Inra dans le cadre de son programme de recherche transdisciplinaire et transversal, le métaprogramme « Méta-omiques et écosystèmes microbiens » (MEM).

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Claire Rogel-Gaillard Unité mixte de recherche Génétique Animale et Biologie Intégrative - UMR 1313 GABI -Inra / AgroParisTech INRA Domaine de Vilvert, 78352 JOUY-EN-JOSAS CEDEX
Département(s) associé(s) :
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Génétique animale
Centre(s) associé(s) :
Jouy-en-Josas

Le projet PigletBiota

Le projet PigletBiota (2014-2018) propose une approche de biologie intégrative pour identifier les principaux facteurs qui impactent la variabilité individuelle de la sensibilité au sevrage. Les chercheurs étudient des porcelets jeunes depuis la naissance jusqu’au post-sevrage. D’une part ils mesurent des paramètres de l’hôte (surveillance clinique, paramètres immuns et de stress, paramètres zootechniques, génotypes) et, d’autre part, ils caractérisent le microbiote intestinal pendant cette période de transition. Les paramètres génétiques de sensibilité au sevrage sont estimés et des études d’association génétique sont entreprises pour identifier les régions du génome qui influent sur la variation du phénotype. Les échantillons de fèces sont prélevés avant et après sevrage pour analyser la dynamique de changement du microbiote intestinal et étudier son influence sur la réponse individuelle des porcelets au sevrage.
Le projet est financé par l'ANR à hauteur de 793k€. Les partenaires du projet sont : Inra, Bioporc, Lallemand SAS, Neovia (ex InVivo NSA), groupe CCPA, Mixscience (groupe Avril), Techna France Nutrition.

Pour en savoir plus

  • Xiao, L., Estellé, J., Kiilerich, P., Ramayo-Caldas, Y., Xia, Z., Feng, Q., ... , Maguin, E., Doré, J., …, Ehrlich, S.D.,  Madsen, L., Kristiansen, K., Rogel-Gaillard, C. & Wang, J. (2016). A reference gene catalogue of the pig gut microbiome. Nature Microbiology, 1, 16161.