Caractérisation moléculaire des procaryotes et facteurs de variation des écosystèmes digestifs chez deux mammifères herbivores: approche comparée vache/lapin
Résumé
L’objectif de ce travail était de caractériser la variabilité spécifique (Bos taurus vs Oryctolagus cuniculus), individuelle, spatiale (inter- et intra- fermenteurs digestifs) et temporelle (en conditions non perturbée ou perturbée) des écosystèmes digestifs des mammifères herbivores (communautés procaryotiques et biotope) en comparant deux modèles animaux, la vache et le lapin, et en utilisant des outils moléculaires (CE-SSCP et qPCR). D’un point de vue méthodologique, nous avons développé un programme informatique, StatFingerprints, pour améliorer le traitement et l’analyse statistique des profils CE-SSCP et ainsi mieux extraire l’information écologique qu’ils contiennent en termes de structure et de diversité des communautés. Nous avons également mis au point des systèmes de qPCR plus spécifiques (Firmicutes et Bacteroides Prevotella) que ceux précédemment décrits. D’un point de vue cognitif, nos travaux démontrent une forte influence de l’espèce hôte sur les caractéristiques de son écosystème : les communautés sont plus riches (+8 %, +12 % pour les bactéries et les Archaea, respectivement), plus diverse (+19 % pour les bactéries) mais moins abondantes (-4.9 % de bactéries) dans le rumen de la vache que dans le cæcum du lapin. Le biotope ruminal est moins acide (+0.6 unité pH), plus réducteur (-30 mV), et contient moins d’acides gras volatils (-19%) et plus de NH3-N (+39%) que le biotope cæcal. Cela suggère un rôle déterminant de la physiologie digestive de l’hôte et/ou des phénomènes de coévolution hôte/microbiote. Nos travaux n’ont pas permis de mettre en évidence un effet de « l’individu hôte » sur les caractéristiques de sa communauté microbienne suggérant que la proximité génétique entre les individus (race) et/ou la forte standardisation des conditions d’élevage (logement, alimentation etc.) tendent à uniformiser l’influence des individus sur le déterminisme de leurs communautés procaryotiques. Nous avons montré qu’il existe une évolution des communautés microbiennes le long du tractus digestif en relation avec la physiologie et les conditions environnementales des différents compartiments à laquelle s’additionne, dans le rumen, une variabilité liée à la fraction, liquide ou solide, considérée. Nos données suggèrent qu’à l’état basal et en situation de perturbation, les communautés procaryotiques des deux espèces hôtes n’évoluent pas de la même façon dans le temps. Ainsi, dans le rumen de la vache, la communauté bactérienne fluctue de façon sporadique suggérant un état d’équilibre dynamique alors qu’elle reste dans un état d’équilibre statique dans le cæcum du lapin. Les deux communautés réagissent de façon rapide (<2jours) et s’adaptent rapidement à une augmentation du ratio amidon/fibres pour atteindre un nouvel équilibre, dynamique dans le rumen et statique dans le cæcum. En revanche, nos travaux n’ont pas mis en évidence de corrélations importantes entre les communautés bactériennes et les paramètres de leur environnement. D’un point de vue finalisé, ces données confirment que la nutrition est une voie d’action pertinente pour essayer de réorienter le fonctionnement des écosystèmes digestifs chez ces espèces d’intérêt zootechnique, vers une meilleure santé et/ou efficacité digestive.