QU’EST-CE QUI FAIT LE SUCCES D’UN ESSAI EXPERIMENTAL SUR L’ALIMENTATION DANS LA RECHERCHE EN NUTRITION D’AQUACULTURE?

Les essais d’alimentation expérimentale sont le fondement de la recherche visant à faire progresser la science de la nutrition en aquaculture et l’industrie des aliments aquacoles. Les essais d’alimentation in vivo sont des activités qui nécessitent beaucoup de ressources et doivent donc être soigneusement conçus pour garantir que les résultats soient scientifiquement valables et contribuent à l’ensemble des connaissances dans le domaine de la nutrition aquacole. Néanmoins, de nombreuses études sur la nutrition des poissons publiées ces dernières années ne contiennent pas l’élément central qui définit une étude scientifiquement valable – une articulation minutieuse et concise d’une question scientifique suivie du développement d’une hypothèse vérifiable et d’un plan d’étude approprié à tester elle. Les chercheurs doivent combiner leurs compétences et capacités analytiques avec des études qui font en sorte que ces compétences donnent lieu à une hypothèse solide plutôt qu’à l’élaboration d’une hypothèse dictée par la capacité analytique. Dans cet article d’opinion, les auteurs passent en revue les étapes qui font que les essais d’alimentation expérimentale sont réussis et décrivent les pièges à éviter pour s’assurer que les ressources consacrées aux essais d’alimentation expérimentale fournissent des informations justifiant leur investissement.

1. Introduction

Nourrir les poissons d’élevage est essentiel pour la durabilité environnementale, la viabilité économique et l’acceptabilité sociale de l’aquaculture. Atteindre ces objectifs en constante évolution, qui sont directement ou indirectement affectés par diverses forces extérieures telles que les marchés, la disponibilité des ressources, les changements mondiaux, y compris les innovations climatiques et sociopolitiques, biotechnologiques, les gains de connaissances et la concurrence, nécessite la participation et l’évolution de la discipline communément appelée « nutrition en aquaculture ». Ce domaine est passé d’une pratique artisanale aux débuts de l’aquaculture à une discipline pionnière au milieu du XXe siècle, et est maintenant devenu une discipline scientifique et technologique très développée (Hardy et al., 2022).

Les activités de recherche sur la nutrition en aquaculture visent à acquérir des connaissances et à élaborer des solutions réalisables à divers problèmes techniques, ce qui permettra d’améliorer les pratiques actuelles. Les chercheurs dans ce domaine ont accès à plusieurs outils, et les essais d’alimentation in vivo sont l’une des options les plus puissantes et les plus informatives. En bref, dans les essais d’alimentation in vivo, des individus d’une espèce étudiée sont nourris avec des régimes expérimentaux. Les résultats obtenus à partir de ces essais sont ensuite utilisés pour répondre à des questions de recherche précises et peuvent mener à la découverte de nouvelles connaissances et idées qui peuvent être appliquées pour améliorer la nutrition en aquaculture (Glencross et al., 2007). Cette approche a bien servi l’industrie aquacole et a caractérisé l’histoire et l’évolution rapide de la science de la nutrition des poissons (Jobling, 2016).

Malgré leur efficacité et le fait qu’ils sont les outils d’enquête les plus couramment utilisés, les essais de nutrition présentent également des défis importants. Elles sont relativement coûteuses, longues, laborieuses et compliquées (Glencross, 2020), nécessitent l’utilisation d’animaux vivants et des considérations et contraintes éthiques relatives (Sloman et al., 2019) et, le plus souvent, donnent des résultats peu concluants.

Reconnaissant les limites ainsi que le potentiel d’utilisation abusive de cet outil analytique, les auteurs du présent document d’opinion estiment qu’il serait bénéfique pour le secteur, en particulier pour les étudiants diplômés et les jeunes collègues qui commencent leur parcours de recherche, prennent un moment pour réfléchir aux stratégies qui peuvent améliorer le succès d’un essai expérimental d’alimentation en nutrition aquacole. Les essais d’alimentation expérimentale représentent un investissement important en temps, en efforts et en fonds de recherche; il est donc tentant de concevoir des études pour répondre à autant de questions de recherche que possible dans un seul essai d’alimentation. Le piège potentiel de cette approche est qu’une telle étude ne peut pas répondre clairement à toutes les questions.

Avant d’analyser les avantages et les inconvénients pour maximiser les chances de réussir un essai in vivo, nous avons pensé qu’il était nécessaire de faire un pas en arrière. Nous croyons qu’il est essentiel de commencer par souligner l’importance d’articuler une question scientifique valable avant d’entrer dans le raisonnement sur la conception expérimentale, les cibles de rendement et les objectifs pour atteindre des résultats significatifs. Les études publiées qui utilisent des essais d’alimentation in vivo semblent ne pas présenter de justification scientifique explicite et une hypothèse clairement formulée.

2. Le préalable : une question scientifique valable

Une question scientifique valable et clairement énoncée est une condition préalable à toute expérience scientifique significative, et ce principe s’applique dans le domaine de la nutrition aquacole.

Compte tenu des défis susmentionnés de la mise en œuvre d’essais d’alimentation in vivo, il devrait être évident qu’une question scientifique bien définie et justifiable doit être formulée avant de se lancer dans un exercice aussi exigeant. Néanmoins, nous observons fréquemment que certaines activités de recherche dans la discipline générale de la nutrition aquacole adoptent une approche « nourrir et voir » ou justifient des expériences en affirmant que « cela n’a jamais été fait auparavant ». Aucune de ces approches n’est une question ou une hypothèse scientifique et, par conséquent, elles ne devraient pas constituer un point de départ acceptable pour la conception ni pour l’exécution d’un essai sur l’alimentation. Il ne s’agit pas d’une simple lucubration sémantique, mais plutôt d’une étape cruciale dans la conception de l’expérience qui détermine les résultats finaux probables et réalisables de l’effort de recherche.

Lors de la vérification d’une hypothèse, nous définissons l’hypothèse nulle (il n’y a pas d’effet de traitement) et l’hypothèse alternative (il y a un effet de traitement détectable). Ce faisant, nous réduisons d’abord le nombre de questions et de réponses possibles : l’une ou l’autre. Cela donne déjà un pouvoir incroyable à la signification de notre étude par rapport au fait de laisser la porte ouverte pour tester plusieurs questions qui aboutissent généralement à de nombreuses réponses improbables et inclusives. En fait, lorsqu’on teste une hypothèse, à la fin d’une étude, il faut être capable de faire l’une des deux conclusions suivantes : accepter l’hypothèse nulle ou accepter l’hypothèse alternative.

En revanche, la méthode « nourrir et voir » consiste à enregistrer les résultats d’un traitement donné, généralement avec un ingrédient alimentaire dans l’aliment pour animaux, sans hypothèse fondée sur une justification solide, comme le rapport coût-efficacité, le contenu nutritionnel ou l’impact métabolique. L’expérience stéréotypée « nourrir et voir » est généralement justifiée comme un essai d’une matière première apparemment « nouvelle X » pour remplacer une matière première actuellement utilisée, telle que la farine de poisson ou l’huile de poisson, qui a été utilisée avec succès dans les aquafeed commerciaux depuis de nombreuses années. , mais sont en offre limitée et deviennent de plus en plus chères (Turchini et al., 2019). Souvent, ces expériences donnent des résultats indécis ou confus. Néanmoins, les résultats seront analysés, présentés et discutés avec des auteurs qui tenteront de justifier pourquoi la « matière première nouvelle X » peut ou ne peut pas être incluse avec succès dans les formulations des aliments aquacoles. Très souvent, les auteurs ne revisitent pas leur justification initiale pour mener l’étude, si elle a jamais été exprimée explicitement, dans leur discussion et conclusion, ce qui donne lieu à des discussions fastidieuses de chaque variable dépendante mesurée, comment ils confirment ou contredisent les résultats publiés par d’autres auteurs et, en l’absence de résultats clairs, quelles tendances sont observées. Aucune réponse certaine n’est obtenue et aucune information utilisable n’est générée. Ce type d’étude est peu susceptible d’être largement lu, encore moins de se voir cité et presque certainement ne sera pas utile à l’industrie. En substance, ces études ne sont pas susceptibles d’avoir une valeur pratique ou scientifique qui fasse progresser les connaissances sur la nutrition de l’aquaculture.

Si une question scientifique valable ou une hypothèse avait été formulée avant l’essai, les choses auraient probablement évolué dans une direction différente et la même étude aurait pu être dirigée vers un résultat positif. Alors que les lecteurs de cet avis pourraient, à présent, avoir l’impression que les auteurs sont « deux vieux hommes grincheux » exprimant leurs critiques envers la recherche d’autres, nous avons l’intention de formuler des suggestions pour accroître les chances de succès des essais d’alimentation en aquaculture, au profit des auteurs, des chercheurs, de l’industrie aquacole et, surtout, pour faire progresser la discipline de la nutrition en aquaculture.

3. Les avantages de passer du « nourrir et voir » à une hypothèse, et comment éviter le piège « on n’a pas fait ça avant »

Suivant l’exemple décrit ci-dessus, l’hypothèse aurait pu être que la « matière première nouvelle X » peut remplacer l’huile de poisson alimentaire sans effet sur la croissance, la santé et la qualité finale du poisson (hypothèse nulle), ou il ne peut pas, car il affectera la croissance et la composition finale des acides gras (hypothèse alternative). L’essai expérimental aurait pu être fondé sur un seul régime expérimental comparé au régime témoin à base d’huile de poisson, mais s’étendre sur une période suffisamment longue pour évaluer de manière fiable les effets possibles sur la croissance et le renouvellement des acides gras dans tout le corps et les tissus. À la fin de l’essai, il faut mesurer les paramètres de performance de croissance et d’efficacité alimentaire ainsi que la composition en acides gras des tissus. Les résultats d’un tel essai vont soit prouver l’hypothèse nulle ou alternative, fournissant des informations très utiles à toute personne intéressée par les lipides alimentaires dans l’aliment aquacole.

Une autre hypothèse aurait pu être que la « nouvelle matière première X », qui dans ce deuxième exemple a un contenu en protéines et un profil d’acides aminés semblable à celui de la farine de poisson, peut remplacer seulement une fraction de farine de poisson parce qu’elle a des attributs négatifs d’appauvrissement et une digestibilité limitée (hypothèse nulle), ou ne peut pas, car son inclusion partielle entraînera un effet mesurable (hypothèse alternative). Dans ce cas, on peut combiner cela avec une hypothèse secondaire, à savoir que le degré d’inclusion de la « nouvelle matière première X » en remplacement de la farine de poisson n’aura aucun effet sur l’apport en aliments et la digestibilité (hypothèse secondaire nulle), ou qu’il y a un effet.  (hypothèse secondaire alternative). Par conséquent, l’expérience aurait dû être conçue avec des niveaux d’inclusion graduels de « matière première nouvelle X » remplaçant la farine de poisson et pourrait être menée pour une période relativement courte, suffisant pour mesurer la palatabilité et l’apport alimentaire, et pour recueillir suffisamment de matières fécales pour permettre d’estimer la digestibilité. Contrairement au premier exemple, l’essai sur une longue période de temps et la mesure des indices de croissance et de la composition en acides gras des tissus seraient sans signification, car il ne répond pas aux questions formulées par les deux hypothèses. En fait, dans ce cas, des preuves fiables et concluantes testant les hypothèses primaire et secondaire seront obtenues par l’essai d’alimentation suivi de l’analyse de la prise volontaire d’aliments et de la digestibilité des nutriments, et quel que soit le résultat, Il sera concluant et contribuera de manière positive au domaine de la nutrition aquacole.

Les deux exemples ci-dessus montrent clairement qu’une question scientifique simple, claire et bien définie permettra aux chercheurs d’obtenir une réponse solide et étayée, mais aussi comment la conception expérimentale, y compris le nombre de traitements, la durée de l’essai et de l’analyse subséquente, doit être modifiée par rapport à la question scientifique. En d’autres termes, le plan d’étude doit correspondre à l’hypothèse que l’étude vise à traiter, plutôt qu’à celle qui est souvent déterminée par les installations expérimentales disponibles, comme le nombre et la taille des réservoirs de réplication, ou la capacité d’analyse du laboratoire de recherche.

Comme mentionné précédemment, la méthode « nourrir et voir » est souvent accompagnée de la justification « ce n’est pas encore fait », et cette approche devrait être rapidement remise en question par les chercheurs responsables. Premièrement, dans la plupart des cas, ce n’est pas vrai, car, par exemple, en utilisant toujours l’exemple de « matière première nouvelle X », une recherche bibliographique rapide confirmera que la « matière première nouvelle X » n’est pas si neuve, que quelqu’un l’avait déjà testée et que les résultats étaient quelque peu négatifs ou non concluants. Deuxièmement, s’il est vrai que cela n’a pas été testé auparavant, avant de se lancer dans un territoire de recherche inconnu, on devrait demander pourquoi il n’a pas été exploré auparavant. Peut-être que l’offre de « matière première X » est extrêmement limitée, ou que le matériau est très coûteux, ou qu’il contient des concentrations élevées d’antinutriments ou de composés toxiques, ou toute autre raison qui limiterait sévèrement son utilisation dans les formulations des aliments aquacoles. Cette simple étape peut permettre d’économiser des ressources précieuses, notamment du temps et de l’argent, et surtout, de protéger le bien-être animal.

Une deuxième justification courante, qui « n’a pas été faite auparavant », est relative à l’espèce étudiée. La phrase « c’est la première étude sur l’ingrédient X dans les espèces α » devient malheureusement un mantra dans la littérature sur la nutrition en aquaculture. Ce n’est pas toujours un défaut fatal, mais le fardeau de l’auteur est d’identifier les raisons pour lesquelles la performance des espèces α pourrait différer de celle des espèces β, qui a déjà fait l’objet d’une, Si pas beaucoup, essais d’alimentation avec l’ingrédient X. Qu’est-ce qui diffère de la physiologie ou du comportement alimentaire des espèces α par rapport aux espèces β? Pourquoi cette étude est-elle justifiée?

4. Le marteau de Maslow et « mesurons tout »

Dans certains cas, les chercheurs semblent donner la priorité à la conduite d’essais sur l’alimentation comme objectif ultime, puis chercher des justifications par la suite. Il s’agit d’un bon exemple de la loi de l’instrument, également connu sous le nom de marteau de Maslow. La loi de l’instrument est un biais cognitif bien connu qui entraîne une dépendance excessive à l’égard d’un outil familier, et elle est résumée par exemple par la célèbre phrase : « si le seul outil dont vous disposez est un marteau, vous avez tendance à voir chaque problème comme un clou » (Maslow, 1966).

Les chercheurs qui ont investi beaucoup d’efforts, de temps, d’argent et de ressources dans la mise en place d’une installation expérimentale pour animaux aquatiques et qui possèdent un éventail particulier d’outils et de capacités analytiques, conformément à la loi de l’instrument, On a tendance à considérer que tous les problèmes liés à la nutrition en aquaculture sont imputables à un essai d’alimentation in vivo. Cela peut bien sûr conduire à des pratiques de recherche problématiques. Les chercheurs devraient plutôt commencer par une question scientifique valable, et ensuite, si un essai d’alimentation est nécessaire pour répondre à cette question, il devient un outil précieux dans le processus de recherche, Mais la conduite d’un essai in vivo sur l’alimentation ne devrait jamais être l’objectif ultime du processus de recherche lui-même.

En accord avec la nécessité de pouvoir justifier un essai d’alimentation, malgré l’absence d’une hypothèse, et visant à maximiser les chances de voir quelque chose lors d’un « nourrir et voir » Une pratique de plus en plus courante que nous avons observée dans de nombreuses études récentes est l’expansion des variables dépendantes, avec la dépendance excessive d’une pléthore d’outils et d’analyses analytiques. Cette approche, que nous pouvons appeler « mesurons tout », est parfaitement compatible avec les considérations précédentes et le processus de recherche qui en résulte devient :

1. « Cela n’a jamais été fait auparavant »

2. « Nourris et vois »

3. « Mesurons tout »

Des essais d’alimentation astronomiquement coûteux, utilisant des milliers d’animaux sur de longues périodes et des centaines d’échantillons différents, pour être analysés à la recherche de tout ce qui est possible, depuis les analyses chimiques analytiques avancées jusqu’aux tests « omiques » et moléculaires, sont ensuite mises en oeuvre sans avoir d’hypothèse et souvent avec l’aide de nombreux étudiants postdoctoraux travaillant de très longues heures. Bien que ces activités présentent des avantages sur le plan de l’éducation et de la formation, les étudiants en troisième cycle étant devenus extrêmement compétents dans l’exécution de procédures analytiques complexes, certains pourraient remettre en question l’utilité de tels efforts. En outre, il met l’accent sur les compétences de laboratoire dans le cadre de l’éducation et de la formation. Bien que cela soit certainement important, il est tout aussi important, voire plus important encore, de former les étudiants à une réflexion critique sur des questions scientifiques et à la formulation d’une hypothèse scientifique valable avant de se lancer dans un projet de recherche.

Les lecteurs de cet article d’opinion ont peut-être remarqué que dans les sections ci-dessus, nous n’avons pas fourni de références bibliographiques pour étayer nos déclarations. Ce n’est pas une omission, mais plutôt une intention, car nous croyons qu’il n’est pas productif de pointer du doigt des études particulières qui ont, à notre avis, illustré ces événements. Mais nous sommes convaincus que de nombreux lecteurs avides de littérature scientifique dans la discipline de la nutrition aquacole reconnaîtraient très probablement ces problèmes et seraient d’accord avec nous.

Dans notre discipline, une autre tendance récente semble être de mener des études axées sur les ingrédients fonctionnels. Les variables dépendantes dans ces cas comprennent souvent toutes les mesures de chimie clinique auxquelles les chercheurs ont accès (souvent beaucoup trop, grâce à l’accès institutionnel relativement facile aux installations médicales voisines). Ces mesures sont mises en œuvre indépendamment de leur pertinence par rapport au bénéfice supposé de l’ingrédient fonctionnel. De même, les études portant sur les matières premières nouvelles utilisent également une approche similaire « mesurons tout », ce qui donne lieu à des allégations selon lesquelles cette matière première améliore la fonction immunitaire. Il est surprenant de constater que la même matière première, censée être bénéfique pour le système immunitaire, ne montre presque jamais d’effet sur la survie, ni dans les essais de dépistage des maladies ni dans les essais sur le terrain avec exposition naturelle à des agents pathogènes courants.

Un autre marteau de Maslow qui affecte la nutrition aquacole, ainsi que de nombreux autres domaines, est l’utilisation du taux de transcription des gènes, plus souvent qu’autrement, comme seule variable dépendante. Sans entrer dans les détails, les auteurs souhaitent simplement attirer l’attention des lecteurs sur le concept fondamental de la vitesse de transcription génique : il s’agit d’une mesure de l’ARN et non des protéines, ni de leurs activités au sein d’une voie donnée (Panserat et Kaushik Citation2010). Bien que les informations obtenues par l’évaluation de la transcription génique puissent être très utiles pour comprendre les réponses physiologiques des interventions alimentaires, sans confirmation supplémentaire d’ordre chimique, enzymatique ou physiologique, Il s’agit fondamentalement d’une indication du signal de communication interne cellulaire demandant une synthèse accrue de cette protéine donnée. On a toujours observé une correspondance fluctuante et relativement faible entre les expressions génétiques et les concentrations de protéines chez diverses espèces (Kosti et al., Citation2016; Li et al., Citation2014). En outre, l’expression des gènes dans les échantillons prélevés pendant ou à la fin d’un essai d’alimentation mesure l’expression de l’ARN à un seul moment, et c’est donc une sorte d’instantané des activités à un seul moment d’un processus dynamique et prolongé (Panserat et Kaushik Citation2010). En tant que telles, ces mesures doivent être interprétées avec prudence étant donné que l’activité métabolique résultant d’une expression génique élevée est un processus dynamique. De cette façon, l’expression génique en tant que variable dépendante diffère des variables dépendantes mesurées ou calculées courantes telles que le gain de poids, le coefficient de croissance thermique, la consommation d’aliments et le taux de conversion alimentaire.

En résumé, la recherche sur la nutrition en aquaculture devrait toujours commencer par une question scientifique valable. Si cette question nécessite un essai d’alimentation pour obtenir la réponse, les chercheurs devraient alors procéder en conséquence à l’élaboration d’une conception expérimentale adéquate, y compris le choix de la variable dépendante appropriée qui sera mesurée.

5. La conception expérimentale : les choses à faire et à ne pas faire

Une fois qu’une question scientifique valable est établie et que les chercheurs déterminent qu’un essai d’alimentation est nécessaire pour y répondre, il devient primordial de prendre en considération la conception expérimentale. Tout en évitant une discussion approfondie des subtilités expérimentales et en omettant consciemment toutes les considérations relatives à la statistique et en suggérant aux lecteurs de se référer à la littérature spécialisée abondamment disponible (Casler , 2015; Kaps et Lamberson, 2017; Quinn et Keough, 2023), dans le cadre de la recherche en nutrition aquacole et des essais d’alimentation in vivo, il y a toujours un équilibre délicat à faire : les besoins statistiques idéaux, en termes d’unités expérimentales indépendantes, de nombre de répétitions, de nombre de poissons et d’échantillons, et la puissance ultime du test statistique, en conflit avec les contraintes logistiques et pratiques dues à ce qui est réalisable dans l’installation expérimentale de logement d’animaux aquatiques disponible. Pour cette raison, les facteurs clés à considérer et à réfléchir comprennent la définition des traitements expérimentaux et les formulations alimentaires expérimentales.

Avec une hypothèse scientifique bien formulée et explicite, la définition des traitements est un exercice relativement simple. Un principe souvent oublié mais très important est que le nombre total de traitements devrait être le plus petit nécessaire pour tester sans équivoque l’hypothèse. Ajouter un traitement, simplement parce que des unités d’élevage supplémentaires sont disponibles ou dans l’espoir de fournir des données supplémentaires et de faire une découverte supplémentaire pourrait être une grosse erreur. L’ajout d’un traitement supplémentaire ne va pas seulement capter beaucoup, il va probablement ajouter du bruit et diluer la force de l’étude et confondre la question originale lorsque les auteurs écriront leur article. Si les chercheurs disposent de réservoirs dans leur système expérimental après l’affectation des réservoirs à l’essai d’alimentation, il serait préférable d’utiliser les réservoirs restants pour augmenter le nombre de répétitions plutôt que d’ajouter un ou plusieurs traitements, La multiplication des tests augmentera la puissance du test statistique. De plus, bien que cela puisse être un point évident, les auteurs estiment qu’il est utile de rappeler à tous les chercheurs que l’inclusion d’un traitement témoin/de référence est fondamentale pour des essais d’alimentation bien conçus.

   5.1. La puissance du test statistique : plus de répétitions, moins de traitements

Si une hypothèse bien développée est formulée, un régime d’essai et un régime de contrôle suffiront souvent. Mais les essais d’alimentation dans la littérature scientifique sur la nutrition aquacole qui ne comprennent que deux traitements, un régime de référence/contrôle et un régime d’essai, sont aussi rares que les dents de poule. Cela est dû au fait que, selon nous, la plupart des maisons d’animaux aquatiques expérimentaux ont plusieurs réservoirs (généralement de 12 à 24 et dans plusieurs de trois). Les chercheurs veulent utiliser tous leurs réservoirs disponibles et, ce faisant, ajouter des traitements supplémentaires inutiles qui auront probablement pour effet de diluer la signification de l’essai lui-même. En fait, le nombre de réservoirs disponibles dicte la reproduction des groupes de traitement expérimental. Bien que, comme mentionné précédemment, nous renvoyons les lecteurs aux nombreuses publications scientifiques et ouvrages savants pour obtenir des conseils complets sur ces aspects et considérations statistiques, nous devons rappeler une fois de plus aux lecteurs la puissance du test statistique, et de planifier la reproduction adéquate des unités expérimentales pour améliorer la validité statistique. La conception expérimentale la plus puissante ne nécessite pas nécessairement trois cuves de réplication par groupe de traitement. Les essais de puissance nécessitent souvent plus de trois réservoirs répliqués. En substance, notre recommandation est d’utiliser le moins de traitements possible et d’augmenter le nombre de répétitions. Cela augmentera la puissance du test statistique et réduira ainsi le risque d’une erreur de type II (faux négatif), qui se produit lorsque le test ne parvient pas à rejeter l’hypothèse nulle alors qu’elle est en fait fausse. Un appel à l’attention sur la puissance du test statistique dans la recherche aquacole a été lancé il y a plus de trente ans par Searcy-Bernal (1994). Un appel important qui a malheureusement reçu jusqu’à présent une attention relativement limitée. En fait, dans la littérature, il est possible de trouver un nombre extraordinairement élevé d’études où une « matière première nouvelle X » a été incluse au niveau d’inclusion de Y % pour remplacer une matière première couramment utilisée, comme la farine de poisson, l’huile de poisson ou, plus récemment, la farine de soja. Dans tous ces cas, l’hypothèse nulle est qu’il n’y a pas d’effet du traitement. Ainsi, à la fin de l’essai, lorsque les auteurs n’observent pas une différence statistiquement significative dans les performances des poissons, ils concluent généralement que la « matière première nouvelle X » peut être utilisée en toute sécurité jusqu’à Y % pour remplacer la matière première couramment utilisée donnée.  (c.-à-d., l’hypothèse nulle est confirmée). Il est intéressant de noter que le traitement d’essai donne presque toujours des valeurs numériques plus faibles pour les variables dépendantes, comme le gain de poids, par rapport au contrôle, mais la valeur P ne peut pas être remise en question et donc « nouvelle matière première X » est promue comme une alternative viable. Pourtant, la puissance du test statistique est très rarement rapportée et si elle était rapportée, une conclusion différente pourrait bien être faite.

Nous croyons que, compte tenu de la variabilité normale observée entre les valeurs moyennes des réservoirs répliqués dans les essais d’alimentation in vivo, l’utilisation standard de triples et l’utilisation d’un seuil p-valeur de 0,05 sont la cause d’une faible puissance du test statistique, et la plupart de ces études et leurs conclusions sont susceptibles d’être des erreurs de type II. Par conséquent, nous croyons que pour affirmer avec confiance que « la matière première X nouvelle » peut être utilisée sans affecter le rendement des animaux, il faut indiquer la puissance du test statistique. Les lecteurs sont invités à explorer la littérature croissante qui pointe vers le « vide de pouvoir » et les limites de la valeur-p, avec l’examen de Halsey (Citation2019) étant fortement recommandé. Sans avoir à engager des discussions statistiques compliquées, il est recommandé aux chercheurs d’augmenter le nombre de répétitions, de faire des essais sur de longues périodes (voir ci-dessous), et éventuellement aussi d’augmenter la valeur de p à 0,1, sinon plus. Ensuite, si aucune différence statistiquement significative n’est observée, il sera possible d’affirmer confidentiellement que la « matière première X nouvelle » peut être utilisée dans la formulation aquafeed pour cette espèce donnée, dans ces conditions environnementales et à ce stade physiologique de la vie.

Contre-intuitivement, cependant, le concept d’utiliser le moins de traitements possible pour répondre à l’hypothèse devrait parfois entraîner un plus grand nombre de traitements par rapport à de nombreuses études publiées, lorsque, par exemple, l’hypothèse est que notre « matière première nouvelle X » peut être incluse dans la formulation d’aliments jusqu’à un niveau d’inclusion spécifique sans effets négatifs, ou nous supposons qu’il existe un niveau d’inclusion idéal de « nutriment Y » pour un effet positif maximal. Dans de tels cas, il faut mettre en œuvre des traitements multiples (et pour la nutrition du poisson nous voudrions en suggérer au moins cinq, mais plus on est nombreux, plus le nombre sera élevé), avec une inclusion progressive de la « matière première X » ou du « nutriment Y », puis analyser les résultats par analyse de régression, et non le test de comparaison multiple, c’est-à-dire l’ANOVA, tel que recommandé précédemment (Francis et al., 2007; Yossa et Verdegem,2015).

   5.2. Les régimes expérimentaux

Une fois la question expérimentale définie et l’hypothèse formulée, la conception des traitements expérimentaux est la prochaine étape fondamentale qui affecte directement les résultats réalisables. En nutrition aquacole, il est généralement admis que les traitements expérimentaux dans un essai d’alimentation avec « nouvel ingrédient X » doivent tout d’abord être nutritionnellement compatibles avec des formulations idéales ou commerciales et que tous les traitements testés doivent être iso-énergétique, iso-protéique et iso-lipidique pour minimiser les variables de confusion (NRC, 2011). Fait intéressant, les études axées sur les sources de protéines sont dans la plupart des cas correctement conçues pour être iso-protéiques sur une base nutritive digestible; alors que, à la meilleure connaissance des auteurs, aucun essai axé sur les sources lipidiques n’a été conçu et mis en œuvre pour être iso-protéique ,les propriétés lipidiques et iso-énergétiques sur une base nutritive digestible, réduisant considérablement l’appréciation des potentiels de sources d’énergie riches en acides gras saturés (Mock et al.,2021; Turchini et al.,2024).

Un aspect souvent négligé, lorsque des régimes expérimentaux sont formulés, est leur praticité. Les auteurs devraient s’assurer que les régimes proposés sont techniquement réalisables et que les granulés obtenus peuvent être fabriqués de manière réaliste, en possédant les caractéristiques chimiques, physiques, nutritionnelles et sensorielles essentielles adaptées à l’espèce spécifique.  (Glencross et al., 2007, Turchini et al., 2019). Cela pourrait être difficile pour les chercheurs. Les nutritionnistes possèdent généralement de solides connaissances et une expertise biologique et physiologique, mais ils ont relativement peu d’expérience directe de la complexité des processus de fabrication et d’extrusion des aliments pour animaux. Néanmoins, cette évaluation pourrait être relativement simple pour les producteurs d’aliments et les formulateurs, et demander conseil à un producteur expérimenté est une solution facile à mettre en œuvre qui pourrait non seulement conduire à une formulation plus pratique des régimes expérimentaux, mais aussi probablement à de nouveaux partenariats et activités collaboratives.

Une fois que les régimes expérimentaux ont été formulés pour correspondre aux traitements expérimentaux et à la conception expérimentale de superposition, ils sont fabriqués. Ensuite, avant de commencer l’essai in vivo, il est fortement suggéré que les niveaux de nutriments proches et, dans certains cas, sélectionnés dans les régimes expérimentaux soient analysés pour confirmer qu’ils correspondent aux niveaux attendus, et qu’aucune différence inattendue dans les caractéristiques nutritionnelles ne peut entraver les résultats finaux de l’expérience. Les auteurs ont appris cette leçon à leurs dépens. La plupart des nutritionnistes du monde entier ont sans doute vécu des expériences similaires, où des écarts inattendus par rapport à la teneur en éléments ou en éléments nutritifs de leurs formulations expérimentales d’aliments pour poissons ont été découverts après la fin d’un essai d’alimentation et où les poissons avaient déjà été échantillonnés. À ce stade, rien ne peut être fait pour sauver l’expérience.

   5.3. L’essai d’alimentation

Après avoir confirmé que les teneurs en éléments proximaux et nutritifs des régimes expérimentaux correspondent aux niveaux calculés, la piste d’alimentation peut commencer. Les poissons doivent être en santé et de la bonne taille, souvent en fonction non seulement du plan expérimental mais aussi de la taille des bassins et de la disponibilité des poissons, et les conditions d’élevage devraient être appropriées pour correspondre au plan expérimental. Le régime et la méthode d’alimentation doivent également être soigneusement sélectionnés et mis en œuvre. Dans de nombreuses études, l’alimentation des poissons jusqu’à satiété apparente est une pratique courante, mais si nous soupçonnons ou observons que la « nouvelle matière première X » a un effet sur l’appétence et pourrait donc affecter l’apport alimentaire, alors nous devrions également envisager d’avoir un traitement restreint par paires. Inclure les groupes de traitement nourris par paires permettra de séparer les effets du niveau « matière première X » dans les régimes expérimentaux sur l’apport alimentaire des effets sur la croissance et le métabolisme des poissons. De nombreuses études qui n’ont pas tenu compte de cette situation ont eu une incidence négative sur la valeur de leurs résultats, car il est impossible d’évaluer la variation du rendement en croissance des animaux ayant consommé différents aliments.

Un autre aspect important et souvent négligé de la conduite d’essais d’alimentation pour évaluer les effets du niveau d’un ingrédient alimentaire sur le rendement de croissance des poissons est que les poissons réduisent généralement l’apport alimentaire au début de l’étude pendant une courte période lorsque leur alimentation est commutée d’un standard, Les animaux ont été nourris avant l’étude avec des aliments souvent commerciaux et expérimentaux (NRC, 2011). Cet effet est particulièrement perceptible lorsque l’aliment précurseurs était à base de farine de poisson et que les aliments expérimentaux contiennent une protéine d’oléagineux ou un ingrédient protéique unicellulaire. Selon nos observations, cette diminution initiale de l’apport alimentaire disparaît en quelques jours ou semaines et les taux de croissance des poissons nourris au témoin et certains des traitements alimentaires expérimentaux deviennent plus ou moins identiques. Il est important de noter que cette diminution précoce à court terme de la consommation d’aliments réduira le gain de poids initial et affectera le poids final du poisson, en particulier dans les études à court terme avec des alevins. Par exemple, si le poisson perd du poids de 10 % au cours des deux premières semaines d’une étude de 12 semaines en raison d’une diminution de l’apport alimentaire avant de reprendre un apport normal équivalent à celui d’un groupe de traitement témoin, cette différence de 10 % en poids persistera jusqu’à la fin de l’étude et sera incorrectement attribuée à une différence dans la qualité nutritionnelle de l’« ingrédient brut X », plutôt qu’à une différence initiale d’apport alimentaire causée par un simple changement d’alimentation. Dans ce cas, la mise en œuvre d’une approche par couple permettra aux chercheurs de détecter et de rendre compte de ce phénomène.

Tout au long d’un essai in vivo, les poissons doivent être robustes et actifs, exempts de signes de maladie, et la mortalité doit être absente ou extrêmement limitée. À la fin d’un essai d’alimentation in vivo, le traitement témoin doit présenter une performance de croissance et une efficacité alimentaire optimales correspondant aux attentes pour l’espèce donnée dans ces conditions.

    5.4. Laissez-les grandir

Enfin, l’un des aspects les plus souvent négligés dans les essais de nutrition en aquaculture qui peuvent compromettre la crédibilité et l’utilité scientifique de nombreuses études est la durée de l’essai d’alimentation/croissance. Cette période ne devrait pas être uniquement fondée sur les pratiques habituelles observées dans d’autres expériences publiées, généralement de 8 à 12 semaines. Elle devrait plutôt être déterminée en fonction du taux de croissance prévu des poissons pendant la période désignée. Si l’étude porte sur des spécimens juvéniles d’une espèce à croissance rapide, une durée plus courte peut suffire, tandis que les essais portant sur des spécimens subadultes ou des espèces à croissance lente peuvent nécessiter un délai plus long. Une croissance minimale prévue de 300 % a été recommandée (NRC, Citation2011) et est souvent utilisée par les rédacteurs en chef et les réviseurs comme premier point de départ pour évaluer une étude scientifique. Avec des juvéniles en croissance rapide, il n’est pas rare que les poissons atteignent 5 à 10 fois leur poids de départ dans une étude de courte durée (12 semaines). Mais pour les spécimens de plus grande taille, ou pour certaines espèces à croissance lente, une étude de 12 semaines pourrait entraîner des gains de poids aussi faibles que 50 % du poids corporel initial.

Une croissance de 300 % signifie que le poids initial est doublé, deux fois. Par exemple, si le poids initial du poisson est de 100 g, le poids final pour atteindre 300 % de gain sera de 400 g (100 2 x 2). Cette croissance minimale prévue devrait servir de critère directeur minimal pour évaluer la validité de l’essai d’intervention lorsque l’hypothèse inclut l’effet des traitements alimentaires sur le gain de poids ou la composition tissulaire du poisson. Il est évident que les poissons doivent être exposés à des régimes expérimentaux pendant une période suffisante pour qu’ils puissent présenter des effets biologiques possibles.

En utilisant des études de remplacement d’huile de poisson comme exemple, et en testant l’hypothèse que « la nouvelle matière première X », dans ce cas une huile imaginaire extraite par une biomasse très durable et économique sous-utilisée, peut remplacer l’huile de poisson sans affecter les oméga-33 Composition en acides gras du filet de poisson, nous pouvons concevoir une expérience avec deux régimes : un contrôle avec 100% d’huile de poisson et un test avec 100% de matière première nouvelle X. Si nous faisons ensuite l’expérience pendant une courte période de temps, et les poissons grandissent de 100 g à 120 g (gain de 20%), lorsque nous analyserons la teneur en oméga-3 du poisson rempli sous l’un ou l’autre des traitements, nous trouverons probablement très peu de différences. Nous pourrions alors conclure à tort que la nouvelle matière première X peut remplacer l’huile de poisson sans nuire à la composition finale en acides gras de la partie comestible du poisson. Pourtant, il s’agit d’un parfait exemple d’erreur de type II, car nous ne sommes tout simplement pas en mesure de voir les effets réels de la nouvelle matière première X, parce que la composition finale des acides gras du poisson nourri avec cette huile était fondamentalement les mêmes acides gras qui étaient présents dans le poisson initial, Diluée seulement légèrement dans un corps légèrement plus grand. Autrement dit, il n’y avait pas assez de temps pour que les acides gras alimentaires provenant de la matière première X soient déposés dans les tissus en quantités suffisamment élevées pour modifier de façon significative la composition finale des acides gras.

6. Conclusions : l’essai d’alimentation réussi

Après avoir examiné toutes les considérations mentionnées ci-dessus et effectué un essai d’alimentation expérimental, les chercheurs négligent souvent une question cruciale initiale : cet essai d’alimentation a-t-il été réussi? Il ne s’agit pas seulement de réussir à répondre à la question initiale de recherche ou de déterminer si des résultats positifs ou négatifs ont été obtenus, ni uniquement de générer de nouvelles connaissances scientifiques. Il s’agit plutôt de savoir si les résultats de l’essai sont fiables et peuvent contribuer à répondre à la question de recherche et à faire progresser les connaissances scientifiques de façon plus générale. Dans cet article concis, nous avons cherché à clarifier la façon de répondre à cette question particulière. Nous croyons qu’il y a cinq étapes à franchir pour réussir un essai d’alimentation :

1. une hypothèse valable doit être conçue;

 2. une conception expérimentale appropriée doit être élaborée pour répondre à l’hypothèse ;

3. les régimes expérimentaux doivent correspondre à la conception;

4. le poisson doit être en bonne santé, bien nourri et bien en croissance;

5. Un gain de poids minimal de 300 % doit être atteint.

Lorsque ces cinq étapes sont suivies, l’essai d’alimentation in vivo expérimental est un succès. Les chercheurs peuvent célébrer!

Par conséquent, lorsque les auteurs présentent leurs résultats dans un article scientifique, ils devraient commencer leur discussion en abordant ce point précis en incluant un bref résumé relatif à la réussite (ou aux limites éventuelles) de l’essai. Cette déclaration est totalement indépendante des résultats obtenus. En outre, cela sera très important pour les lecteurs car c’est à ce moment-là qu’ils se feront une idée de la fiabilité et de l’utilité de l’étude. Dans la section de discussion suivante, les auteurs doivent indiquer clairement si les résultats de l’étude appuient l’hypothèse nulle (aucune différence statistique) ou l’hypothèse alternative (différences statistiques entre le groupe témoin et le groupe traité expérimental), avant d’entrer dans des raisonnements plus compliqués et détaillés sur les constatations.

En conclusion, nous espérons que les lecteurs trouveront ce court article d’opinion utile et que ces considérations présentées ici pourraient aider à soutenir davantage l’expansion de l’efficacité des efforts de recherche dans la nutrition aquacole. Nous sommes convaincus qu’en améliorant la qualité des essais d’alimentation in vivo, les efforts de recherche appuieront efficacement l’expansion continue d’une industrie aquacole écologiquement durable, économiquement viable et socialement acceptée.

Source : Turchini, G. M., & Hardy, R. W. (2024). Research in Aquaculture Nutrition: What Makes an Experimental Feeding Trial Successful? Reviews in Fisheries Science & Aquaculture, 1–9. https://doi.org/10.1080/23308249.2024.2413672