Les tanins hydrolysables et condensés : une piste pour la réduction de la production du méthane entérique par les ruminants en mileu tropical

Hydrolysable and condensed tannins : a way for reducing enteric methane production by ruminants in tropical environments

• Auteur / Autrice : Moufida Rira
• Direction : Diego Pablo Morgavi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique et Physiologie
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut National de la Recherche Agronomique (France). Unité Mixte de Recherche sur les Herbivores (Clermont-Ferrand, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Mailhot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Bastianelli, Christelle Philippeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Corine Bayourthe, Maria José Ranilla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthane

Tanins

Plantes fourragères

Mots clés libres

Méthane

Fourrages tropicaux

Tanins hydrolysables

Tanins condensés

Fermentation ruminale

Methane

Tropical forages

Hydrolysable tannins

Condensed tannins

Ruminal fermentation

Résumé

En zone tropicale, la production de lait et de viande par les ruminants est limitée par une faible disponibilité et une qualité médiocre des fourrages. A ces contraintes alimentaires s’ajoute l’impact environnemental lié en particulier aux émissions de méthane entérique par les ruminants. L’objectif de cette thèse était de comparer la production de méthane en milieu tempéré et en milieu tropical, puis de valoriser des fourrages tropicaux connus pour leur richesse en tanins dont les propriétés anti-méthanogènes sont reconnues, et qui peuvent réduire l’impact environnemental sans compromettre la productivité animale. Cette thèse comporte trois expérimentations distinctes. La première consistait en une étude in vivo visant à déterminer si les différences de digestibilité, de production de méthane, de fermentation et d’écosystème microbien du rumen observées entre les zones tempérées et tropicales proviennent de l’environnement (site d’expérimentation en milieu tempéré ou tropical), du fourrage (produit en zone tempérée ou tropicale), ou du génotype ovin (race de zone tempérée ou tropicale). Les résultats ont montré que les différences sont liées en priorité à la nature du fourrage, et sont influencées par les interactions entre génotype, caractéristiques du fourrage et environnement. La seconde expérience consistait à étudier l’effet de plantes riches en tanins condensés (feuilles de Gliricidia sepium, Leucaena leucocephala, Manihot esculenta) sur la production de méthane, l’ingestion et la digestibilité de la ration, les fermentations et l’écosystème microbien du rumen. Un essai in vivo a montré que l’incorporation de ces plantes à raison de 40% du régime d’ovins sous forme de granulés permettait de réduire le méthane entérique sans effets indésirables sur la digestibilité et la fermentation ruminale. Un essai in vitro a montré que le principal facteur de la réponse a été la dose de tanins condensés plutôt que la source. La troisième expérience consistait en l’étude in situ et in vitro du pouvoir anti-méthanogène et de la dégradation dans le rumen de plantes riches en tanins hydrolysables (feuilles et gousses d’Acacia nilotica) ou en tanins condensés (feuilles de Calliandra calothyrsus, Gliricidia sepium, Leucaena leucocephala, Manihot esculenta, Musa spp). Les résultats obtenus suggèrent que les tanins hydrolysables conviennent mieux à la réduction des émissions de méthane que les tanins condensés car ils inhibent fortement la production de méthane sans effets négatifs marqués sur la fermentation ruminale. Les effets des tanins sur la production de méthane et la fermentation dans le rumen ont été en partie expliqués par le devenir des différentes fractions des tanins (libres, associés aux protéines ou aux fibres) dans le rumen. L’association de plantes riches en tanins hydrolysables et en tanins condensés ne parvient pas à dégager de possibles synergies entre ces de types de molécules. Ce travail a permis de montrer qu’il était possible de réduire les émissions de méthane entérique par les ruminants en milieu tropical par la consommation de fourrages riches en tanins hydrolysables sans compromettre les processus digestifs dans le rumen ; la diminution de la méthanogenèse avec les tanins condensés présente plus de risque de réduire les fermentations.

In tropical areas, dairy and meat production from ruminants is limited by low availability and poor quality of forages. In addition to this dietary constraint, the emission of enteric methane under these less productive conditions is proportionally larger than under temperate conditions. The aim of this work is i) to compare enteric methane production in tropical and temperate environments, and ii) to promote tropical forages rich in hydrolysable or condensed tannins having anti-methanogenic properties that could reduce the environmental impact without compromising animal productivity. This work includes three separate studies. The first one was an in vivo study aiming to determine the origin of the differences of digestibility, methane production, ruminal fermentation and microbial ecosystem between tropical and temperate countries using as variables: the site of the experiment (tropics or temperate area), the type of forage (grown in the tropics or in temperate areas); and the animal genotype (tropical or temperate). Results showed that differences are mainly due to forages, but with interactions between nature of forages, environment and genotype. The objective of the second study was to determine the effect of plants rich in condensed tannins (leaves of Gliricidia sepium, Leucaena leucocephala, and Manihot esculenta) on methane production, intake, digestibility, ruminal fermentation and microbial ecosystem. An in vivo trial demonstrated that the inclusion of 40% of these plants as pellets in sheep diet reduced enteric methane without compromising the nutritive value of the diet. An in vitro trial showed that the response to tannins was more due to tannin concentration than to the plant species. In the third study, plants rich in hydrolysable tannins (leaves and pods of Acacia nilotica) or in condensed tannins (leaves of Calliandra calothyrsus, Gliricidia sepium, Leucaena leucocephala, Manihot esculenta, Musa spp) were studied for their anti-methanogenic properties and their ruminal degradation in an in situ and an in vitro trial. Results suggest that hydrolysable tannins are more suitable than condensed tannins for mitigating methane emission because of a strong reduction in methane production without negatively affecting ruminal fermentation. These results have been partly explained by the fate of the different fractions of condensed tannins (free, protein-bound and fibre-bound) in the rumen. The association of plants rich in hydrolysable tannins with plants rich in condensed tannins failed to produce synergistic effects on methane mitigation. This work showed that enteric methane production by ruminants could be reduced in tropical areas by the inclusion of hydrolysable tannins without compromising digestive processes in the rumen; methane mitigation with condensed tannins may result in a reduction of the extent of fermentation.