La (méta)génomique des microorganismes du rumen et ses applications à la production des ruminants

Abstract

La viande et le lait produits par les ruminants sont d'importants produits agricoles qui représentent une source importante de protéines pour les humains. La production des ruminants a une valeur économique considérable et un impact sur la sécurité alimentaire de nombreuses régions du monde. Cependant, le secteur fait face à des défis majeurs en raison de la diminution des ressources naturelles et de la conséquente hausse des prix, mais également en raison de la prise de conscience grandissante de l'empreinte écologique laissée par les ruminants d'élevage. Une particularité des ruminants est la digestion prégastrique des aliments par les microbes du rumen. Une meilleure connaissance du microbiome du rumen et de ses fonctions aura pour conséquence une amélioration de l'efficacité de la digestion des aliments et une réduction de la production de méthane entérique, contribuant ainsi à relever les défis de la durabilité. Le progrès des technologies de séquençage d'ADN et de la bioinformatique accroît notre connaissance des écosystèmes microbiens complexes, y compris du tractus gastro-intestinal des mammifères. L'application de ces techniques à l'écosystème du rumen a permis d'étudier la diversité microbienne sous différentes conditions alimentaires et de production. Par ailleurs, le séquençage des génomes de différentes espèces bactériennes et d’archées isolées du rumen fournit des informations détaillées sur leur physiologie. La métagénomique, utilisée principalement pour comprendre les mécanismes enzymatiques impliqués dans la dégradation des polyosides structurels des végétaux, commence à offrir de nouvelles connaissances en permettant de contourner les limitations imposées par la culture des espèces microbiennes et ainsi de permettre l’accès à la totalité de la communauté. Ces approches permettent non seulement de caractériser la structure de la communauté microbienne du rumen, mais aussi d'établir un lien entre celle-ci et les fonctions du microbiome du rumen. Les premiers résultats obtenus grâce à ces technologies à haut débit ont également montré que le microbiome du rumen est bien plus complexe et diversifié que le caecum humain. Par conséquent, le catalogage de ses gènes exigera des efforts de séquençage et bioinformatiques considérables, mais constitue néanmoins un objectif réaliste. Un catalogue des gènes microbiens du rumen est nécessaire pour comprendre la fonction du microbiome et son interaction avec l'animal hôte et ses aliments. De plus, il fournira une base pour les modèles d'intégration microbiome-hôte et bénéficiera aux stratégies cherchant à diminuer l'action polluantes des ruminants et à les rendre plus robustes et rentables.