COMMENT LA RECHERCHE MONDIALE ACTUELLE SUR LA NUTRITION EN AQUACULTURE REPOND-ELLE AUX NOUVELLES DEMANDES DE L’INDUSTRIE ET DU MARCHE ?

Une production réussie de poissons de bonne qualité peut être obtenue en nourrissant les poissons avec des aliments équilibrés sur le plan nutritionnel, dont les besoins nutritionnels  sont satisfaits par différents aliments artificiels à base d’animaux et de plantes. Or, le développement de l’aquaculture repose essentiellement sur la recherche en nutrition d’aquaculture qui a contribué de manière significative au développement de l’industrie moderne de l’alimentation aquatique et, en tant que section constituant le coût principal de ce secteur. Cependant, compte tenu de la diversité des espèces animales aquatiques comprenant plus de 730 espèces dans le monde selon la FAO (2024), différentes sources d’ingrédients sont utilisés pour assurer la durabilité de cette industrie, afin de soutenir fondamentalement la formulation d’aliments pour les poissons, sachant qu’à mesure que l’industrie de l’alimentation aquatique se développe, de nouvelles demandes apparaissent et les intérêts de la recherche doivent s’adapter en conséquence pour répondre aux exigences de l’industrie aquacole et du marché.

Après des décennies de développement rapide, l’aquaculture est devenue la principale source de consommation humaine de produits de la mer (FAO, 2024). Par conséquent, les activités de recherche en aquaculture ont prospéré au cours des dernières décennies. En particulier, la recherche sur l’aqua-nutrition a contribué de manière significative au développement de l’industrie moderne de l’alimentation aquatique et, en tant que section constituant le coût principal (˃60%) des activités aquacoles, l’alimentation aquacole est devenue le matériau de base de l’industrie aquacole. Cependant, compte tenu de la diversité des espèces animales aquatiques (˃730 espèces dans le monde) (FAO, 2024), des différentes sources d’ingrédients et des différents modes d’aquaculture, il est difficile d’obtenir une compréhension globale et complète de l’état actuel de la recherche sur l’aqua-nutrition, et ces défis nous empêchent de mieux comprendre l’ensemble du scénario de la recherche dans ce domaine.

Pour y remédier, une enquête sur les publications concernant des sujets liés à l’aqua-nutrition a été menée tout au long de l’année (avril 2023 à mars 2024) dans 50 revues qui étaient les principales revues cibles pour la publication d’articles de recherche sur l’aqua-nutrition (matériel supplémentaire). Après une sélection manuelle, un total de 1094 articles sur des sujets concernant l’aqua-nutrition a été collecté, et les principales caractéristiques de ces articles, telles que le nutriment cible, l’espèce cible, le stade de développement de l’animal, le type d’eau et les informations sur l’auteur, ont également été collectées.

La variété des nutriments cibles décrits dans les articles collectés constitue une information clé, qui permet de mieux comprendre l’intérêt de la recherche dans ce domaine, ainsi que les nouvelles demandes de l’industrie (figure 1). En général, la proportion des différentes catégories d’éléments nutritifs ciblés dans les articles collectés était la suivante : additifs alimentaires (50,6 %) > protéines (29,5 %) > lipides (8,3 %) > minéraux (5,8 %) > vitamines (3,5 %) > hydrates de carbone (2,2 %).

Tout au long de la recherche sur l’aqua-nutrition, l’objectif principal a été d’étudier les besoins optimaux en nutriments clés des animaux d’aquaculture. De nombreuses études ont été menées pour déterminer les besoins optimaux en protéines brutes, en lipides bruts, en acides aminés clés, en acides gras clés, en vitamines clés et en minéraux clés chez un certain nombre d’espèces aquatiques économiquement importantes (NRC, 2011). Cela a permis de soutenir fondamentalement la formulation d’aliments pour poissons commerciaux. Néanmoins, à mesure que l’industrie de l’alimentation aquatique se développe, de nouvelles demandes apparaissent et les intérêts de la recherche doivent s’adapter en conséquence.

Les résultats de l’enquête susmentionnée indiquent clairement que le domaine de recherche le plus en vogue dans le domaine de l’aqua-nutrition est celui des additifs alimentaires. Ce phénomène est lié à la transformation des modes de développement des industries de l’aquaculture et de l’alimentation animale. Par exemple, les antibiotiques ont été utilisés dans le monde entier pour la prévention et le traitement des maladies ; cependant, il a été clairement établi que l’utilisation d’antibiotiques a une série d’impacts négatifs sur la sécurité environnementale et alimentaire, tels que des résidus de médicaments dans les produits de la mer et une tolérance accrue aux médicaments chez les agents pathogènes. C’est pourquoi l’utilisation des antibiotiques est progressivement interdite dans un nombre croissant de pays, et des mesures alternatives – en particulier des stratégies alimentaires – sont par conséquent fortement encouragées.

Parmi les additifs alimentaires (607 articles), les trois catégories de nutriments les plus fréquemment étudiées sont les extraits de plantes (175 articles), les agents microbiens (92 articles) et les polysaccharides (49 articles), suivis par les composés chimiques (40 articles) et les plantes médicinales (39 articles). Tous ces additifs alimentaires sont des immunostimulants et des régulateurs de santé qui démontrent le besoin urgent de rechercher des alternatives aux antibiotiques.

Les extraits de plantes et les herbes médicinales ont été un point chaud de la recherche pendant une décennie en raison de la demande de régulateurs de santé naturels et verts dans l’aquaculture. Les principaux avantages de ces additifs sont leurs niveaux élevés de sécurité et leur efficacité à large spectre. En outre, en raison de la vaste distribution des espèces végétales candidates dans le monde entier, les régulateurs de santé d’origine végétale proviennent de sources très diverses et très répandues. En particulier, dans certaines régions éloignées où d’autres immunostimulants ne sont pas disponibles, les plantes locales peuvent être utilisées comme régulateurs de santé pratiques pour les animaux aquatiques d’élevage. L’année dernière, des extraits de plus de 100 espèces végétales ont été étudiés (figure 2) et, parmi tous les additifs alimentaires étudiés, ce sont les composés dérivés du curcuma et les tanins qui ont suscité le plus d’intérêt de la part des chercheurs. Les effets positifs de ces extraits végétaux sur la croissance animale, l’immunité et la résistance aux maladies ont été démontrés chez un certain nombre d’espèces de poissons et de crustacés (Aqmasjed et al., 2023, Huanf et al., 2024 et Wang et al., 2024).

Outre les extraits de plantes, les agents microbiens constituent un autre domaine de recherche important en raison de préoccupations similaires en matière de sécurité et d’efficacité. En examinant les agents microbiens étudiés dans la littérature, on remarque que les probiotiques (74 articles sur 92 au total) dominent toujours ce domaine ; parmi eux, Bacillus a suscité le plus d’intérêt de la part des chercheurs (figure 3). Ses techniques de production matures, son efficacité stable et, surtout, sa tolérance élevée à la température de granulation sont les principales raisons de sa popularité durable (Nayak, 2021). Il est intéressant de noter que l’intérêt de la recherche pour le bifidobacterium, qui est populaire chez les animaux terrestres, semble diminuer. En revanche, de plus en plus de bactéries aquatiques dérivées de l’hôte ont été étudiées et utilisées comme probiotiques pour les espèces aquacoles (Amoah et al., 2023), car ces probiotiques peuvent avoir une plus grande capacité à coloniser et à proliférer dans les intestins des animaux aquatiques. Une autre tendance importante dans cette catégorie est que les postbiotiques sont apparus comme des candidats prometteurs pour le maintien de la santé. En tant que probiotiques non viables, les postbiotiques peuvent être produits, stockés et appliqués de manière plus pratique dans les aliments pour animaux aquatiques (Tao et al., 2023).

En ce qui concerne les polysaccharides, le β-glucane reste un immunostimulant classique (Figure 4) qui suscite le plus d’intérêt de la part des chercheurs, ce qui est probablement dû à son efficacité stable et à la maturité de ses procédés de production. Cependant, outre la levure, de nouvelles sources telles que l’avoine et les algues ont été utilisées pour produire du β-glucan (Luo et al., 2023 ; do Carmo Alves, 2023).

Après les additifs alimentaires, les protéines (354 articles) et les lipides (100 articles) constituent les deuxième et troisième catégories de sujets de recherche les plus populaires, et sont principalement axés sur les sources alternatives de protéines (260 articles) et de lipides (50 articles), respectivement (figure 1). La croissance rapide de l’industrie de l’aquaculture a exercé une pression croissante sur la disponibilité des ingrédients des aliments pour animaux, en particulier la farine et l’huile de poisson (FAO, 2024). Cette situation a suscité un intérêt considérable pour la recherche de substituts économiquement viables à la farine et à l’huile de poisson. Parmi les sources de protéines étudiées, les sources de protéines animales (120 articles) et les sources de protéines végétales (119 articles) ont fait l’objet d’une attention similaire de la part des chercheurs, les insectes (52 articles) et les plantes terrestres (102 articles) étant respectivement les sous-types les plus recherchés. Les protéines d’insectes sont apparues comme une solution prometteuse pour le remplacement partiel ou complet des farines et des huiles de poisson. La production de protéines d’insectes utilise des sous-produits alimentaires renouvelables de faible valeur comme substrats et présente donc de nombreux avantages en termes de durabilité et d’environnement, bien que dans certains cas, la composition en nutriments de la farine d’insectes soit instable et varie en fonction du type de substrat utilisé (Gomez et al., 2019). La mycoprotéine a également été utilisée comme nouvelle source de protéines alternative pour les aliments pour animaux aquatiques. Les mycoprotéines de deux espèces bactériennes, Clostridium autoethanogenum et Methylcoccus capsulatus, qui utilisent respectivement des gaz résiduels industriels et du méthane comme substrats, ont été approuvées pour une application dans les aliments pour poissons sur les principaux marchés mondiaux (Kuo et al., 2023 ; Dai et al., 2024). Les applications à grande échelle de ces nouvelles mycoprotéines pourraient contribuer de manière significative aux efforts visant à réduire les rejets de carbone dans l’industrie de l’aquaculture.

Par rapport aux sources de protéines, les sources de lipides étudiées dans les articles collectés sont réparties de manière plus homogène, dans l’ordre suivant (figure 1) : huile végétale (28 articles) > microalgues (12 articles) > huile de volaille (7 articles) > huile d’insecte (3 articles). L’huile végétale reste une source de lipides de base pour l’alimentation aquatique. Cependant, l’huile de microalgues et l’huile d’insectes sont devenues de nouvelles sources importantes de lipides. Les huiles de microalgues peuvent fournir des acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC), qui étaient principalement fournis par l’huile de poisson, et l’huile d’insecte, comme l’huile de larve de mouche soldat noire (Hermetia illucens), contient un niveau élevé d’acide laurique (12:0), ce qui en fait un bon substrat pour la β-oxydation orientée vers l’énergie. Néanmoins, leurs coûts de production élevés restent le principal facteur limitant pour l’application à grande échelle de ces nouvelles sources de lipides. Par conséquent, outre la recherche d’autres sources de lipides, l’optimisation de l’efficacité de l’utilisation de l’huile de poisson a été étudiée comme un autre moyen d’économiser l’utilisation de l’huile de poisson. L’une des mesures prises à cet égard consistait à mélanger l’huile de poisson et d’autres sources alternatives de lipides afin d’utiliser les acides gras saturés et monoinsaturés des huiles d’origine terrestre et d’éviter l’utilisation des AGPI-LC de l’huile de poisson. Une autre mesure concerne l’application de modulateurs du métabolisme lipidique (37 articles parmi les additifs alimentaires, figure 1) afin d’améliorer la digestion, l’absorption et l’utilisation de l’huile de poisson chez les espèces de poissons et de crustacés.

En ce qui concerne l’avenir, la recherche et le développement de nouveaux ingrédients pour l’alimentation animale seront toujours une tâche urgente et un sujet d’actualité à long terme, compte tenu de la pénurie d’ingrédients clés pour l’alimentation aquatique. Bien que l’aquaculture ne consomme qu’une petite partie des ressources en ingrédients alimentaires par rapport à d’autres systèmes de production d’aliments pour animaux, elle est en concurrence avec l’industrie de l’élevage et la consommation humaine directe pour les ressources végétales (Troell et al., 2014). Cet aspect doit être sérieusement pris en compte.

Parmi les minéraux étudiés, le sélénium (23 articles) a reçu le plus d’attention, suivi du zinc (14 articles), du phosphore (9 articles) et du fer (6 articles) (figure 1). Le zinc est un composant d’une série d’enzymes métaboliques clés telles que la carboxypeptidase, la phosphatase alcaline et la lactate déshydrogénase, et joue donc un rôle important dans le métabolisme des acides nucléiques, des protéines et de l’énergie, dans la capacité antioxydante et dans la réponse immunitaire. Les minéraux sous leurs formes nano et organiques sont de plus en plus fréquemment utilisés dans les aliments pour poissons. Parmi les vitamines examinées dans la littérature, les vitamines D3 (10 articles) et E (10 articles) ont été les plus fréquemment étudiées, suivies par la vitamine B (9 articles) et la vitamine C (8 articles) (figure 1). Les nouvelles fonctions de la vitamine D3 dans le métabolisme du phosphore et des lipides ont été élucidées. Comparés aux protéines et aux lipides, les glucides (seulement 26 articles) ont suscité peu d’intérêt de la part des chercheurs, bien moins que les minéraux et les vitamines (figure 1). Cela s’explique par le fait qu’à ce jour, il est encore très difficile d’améliorer la capacité des animaux aquatiques à utiliser les hydrates de carbone.

À l’instar de la répartition des nutriments cibles étudiés dans les articles rassemblés, la répartition des espèces animales cibles correspondait également aux demandes du marché. Les articles collectés font référence à 187 espèces animales cibles (figure 5), dont 65,9 % sont élevées en eau douce et 34,1 % en eau de mer (figure 6). Les cinq premières espèces étaient toutes des espèces mondiales, notamment le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus) (127 articles), la crevette blanche du Pacifique (Litopenaeus vannamei) (91 articles), la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) (70 articles), l’achigan à grande bouche (Micropterus salmoides) (67 articles) et la carpe (Cyprinus carpio) (43 articles). Les autres espèces les plus fréquemment étudiées, telles que la carpe herbivore (Ctenopharyngodon idella) (34 articles), le bar européen (Dicentrarchus labrax) (31 articles), le saumon de l’Atlantique (Salmo salar) (31 articles), le crabe chinois à mitaines (Eriocheir sinensis) (28 articles), le mérou hybride (Epinephelus fuscoguttatus♀× E. lanceolatus♂) (28 articles), et la dorade rose (Sparus aurata) (25 articles), sont des espèces locales importantes sur des marchés clés tels que l’Europe et la Chine. Parmi les pays étudiés, c’est la Chine qui a publié le plus grand nombre d’articles (plus de 500 articles), ce qui correspond à la plus grande production aquacole et à la plus grande population de chercheurs dans ce pays. De même, l’Égypte (62 articles), l’Inde (43 articles) et l’Iran (43 articles) ont apporté de nombreuses contributions à la recherche sur l’aqua-nutrition, ce qui correspond également à la production aquacole émergente et importante, aux marchés élevés et aux groupes de recherche croissants dans ces pays (FAO, 2024).

Figure 5. Répartition des espèces animales (Top 50) étudiées dans les articles collectés. Le chiffre après une certaine espèce représente le nombre d’articles ciblant l’espèce en particulier.

En ce qui concerne les stades de développement des animaux étudiés, la plupart des articles (92,9 %) portaient sur les stades juvénile et de croissance des espèces aquacoles commerciales (figure 7), seule une petite partie d’entre eux étant consacrée aux stocks de géniteurs (3,5 %) et aux larves (2,4 %). Cela s’explique principalement par la longue durée, le coût élevé et les exigences techniques de haut niveau nécessaires à ces dernières études. Cependant, la recherche nutritionnelle sur les géniteurs et les larves est très importante, voire plus importante que celle sur les animaux juvéniles et adultes. Il est vivement recommandé de mener à l’avenir des recherches systématiques dans ce domaine.

Figure 7. Distribution des stades de développement des animaux étudiés dans les articles collectés.

En conclusion, l’enquête sur les publications relatives à l’aqua-nutrition menée au cours de l’année écoulée a révélé des informations précieuses sur les tendances et les points chauds de la recherche dans ce domaine. La recherche et le développement d’additifs alimentaires naturels et verts, de nouveaux ingrédients alimentaires remplaçant les farines et les huiles de poisson, et de nouvelles formes d’oligo-éléments sont des besoins urgents et des orientations futures de la recherche sur l’aqua-nutrition. En outre, la recherche en aqua-nutrition doit toujours répondre aux exigences de l’industrie aquacole et du marché, comme c’est le cas actuellement.

Source : Xiong, H.; Xu, H. How Current Global Aqua-Nutrition Research Matches the New Industry and Market Demands. Fishes 2024, 9, 259. https://doi.org/10.3390/fishes9070259