Protéines alternatives pour l’alimentation des poissons : les algues, une option prometteuse

L’aquaculture est devenue un fournisseur majeur de protéines animales. La croissance et l’établissement de l’aquaculture au cours des dernières décennies ne peuvent être dissociés des avancées en matière de nutrition des poissons. Les protéines, coûteuses, représentent 30 à 50 % des régimes alimentaires des poissons, avec la farine de poisson comme source principale. Sa teneur élevée en protéines, son profil équilibré en acides aminés, sa grande appétibilité, sa digestibilité élevée et l’absence générale de facteurs antinutritionnels ont contribué à définir la farine de poisson comme une norme. Cependant, des préoccupations de durabilité ont stimulé la recherche de substituts. Les protéines alternatives sont étudiées pour minimiser l’impact environnemental, économique et social. Cependant, ces alternatives notamment les alternatives végétales terrestres peuvent contenir des facteurs antinutritionnels biologiquement actifs pouvant affecter négativement la santé des poissons. Dans ce sens, la recherche sur les sources de protéines alternatives pour l’alimentation des poissons s’est poursuivie au-delà des ingrédients végétaux terrestres.

Les macro- et microalgues ont été considérées comme des ingrédients alternatifs en raison de leurs taux de croissance élevés et de l’absence de concurrence pour les terres arables destinées à la culture. Les macroalgues regroupent des algues multicellulaires et macroscopiques, et selon les espèces, leur valeur nutritionnelle est assez différente. En raison de leur valeur nutritionnelle, leurs composés bioactifs et de leurs propriétés prébiotiques potentielles, les microalgues ont été reconnues comme un ingrédient intéressant pour les aliments pour poissons, et spécifiquement en tant que source de protéines alternatives. Leurs coûts de production élevés ont été un obstacle majeur à une inclusion viable dans les aliments pour poissons ; cependant, dans un avenir proche, cette limitation devrait être surmontée.

Dans ce contexte, cette synthèse vise à passer en revue les impacts de ces potentielles sources de protéines alimentaires alternatives et novatrices sur le stress les réponses immunitaires, la santé et la résistance aux maladies des poissons.

Impacts des sources de protéines alternatives sur la santé intestinale et hépatique des poissons

Le soja était considéré comme une bonne alternative à la farine de poisson en raison de sa teneur élevée en protéines, de son profil d’acides aminés relativement équilibré et de sa disponibilité. Cependant, des études ont montré que l’inclusion alimentaire de farine de soja à des niveaux supérieurs à 10 % induisait une entérite chez les poissons. Le trouble était associé à la présence de facteurs antinutritionnels dans les farines de soja brutes, en particulier les saponines de soja. L’intégrité de l’épithélium intestinal est fondamentale pour assurer l’absorption des nutriments, et les effets négatifs des régimes à base de protéines végétales sur la santé intestinale peuvent entraîner des perturbations de la fonction d’absorption intestinale. Les altérations de l’épithélium intestinal, dues à l’entérite, affectent négativement la digestibilité des nutriments, les activités des enzymes intestinales, et l’expression des gènes des transporteurs d’acides aminés et de peptides. Par conséquent, les perturbations observées au niveau de l’épithélium intestinal se traduisent par une disponibilité réduite en nutriments pour les poissons, ce qui, dans certaines circonstances, peut se refléter par une réduction des performances de croissance. Outre le rôle important de l’intestin dans l’absorption des nutriments, l’intégrité de l’intestin est essentielle dans la défense contre les agents pathogènes.

Une stratégie intéressante avec l’utilisation d’ingrédients novateurs est leur utilisation pour contrer les effets négatifs de certaines protéines végétales. L’inclusion de la microalgue Chlorella vulgaris dans des régimes avec 20 % de farine de soja, a été très efficace pour contrer l’entéropathie induite par le soja chez le saumon atlantique. De même l’inclusion alimentaire d’un mélange de biomasse sèche de Tisochrysis lutea et Tetraselmis suecica a amélioré les fonctions digestives et absorbantes de l’intestin du bar européen, par rapport aux poissons recevant un régime riche en farine de soja (35 % d’inclusion).

Ainsi, l’utilisation stratégique d’ingrédients novateurs, tels que les microalgues, peut atténuer les effets négatifs des protéines végétales dans les régimes alimentaires.

Impacts des sources alternatives de protéines sur le microbiote des poissons

Le microbiote intestinal des poissons joue un rôle crucial dans leur santé, influençant des processus tels que la digestion, la défense immunitaire et la stabilité tissulaire. L’un des processus les plus pertinents influencés par le microbiote est la digestion des composants alimentaires indigestes pour l’hôte, conduisant à la synthèse d’acides gras à chaîne courte. Ceux-ci représentent une source d’énergie majeure pour les cellules épithéliales intestinales et sont essentiels pour la santé intestinale. La composition microbienne est connue pour varier en fonction de l’espèce, de la saison et des événements du cycle de vie, entre autres facteurs. Le microbiote intestinal des poissons est également assez sensible aux manipulations alimentaires.  

Les protéines alternatives, en particulier celles des  algues, modulent la composition du microbiote. Cependant, leur efficacité dépend grandement du taux d’inclusion, de l’espèce d’algue et des prétraitements de la biomasse qui vont potentialiser la digestibilité et l’utilisation des nutriments. Ainsi les algues (Ulva rigida, Schizochytrium limacinum, Arthrospira platensis) incorporées dans l’aliment à hauteur de 5 à 25% semblent prometteuses, en réduisant l’abondance de flore potentiellement pathogène et augmentant celle de bactéries bénéfiques comme Lactobacillus. Cette modulation du microbiote pourrait contribuer à une résistance accrue aux maladies, une baisse de la mortalité et de meilleures performances chez les poissons nourris aux algues. Des études in vitro n’ont pas révélé d’effet inhibiteur direct contre le pathogène, ce qui souligne que le résultat est probablement dû aux capacités prébiotiques des algues; la réduction de l’abondance du pathogène est un effet indirect de la modulation du réseau microbien. Plus d’études sont nécessaires pour aborder cette résistance potentielle aux maladies avec la modulation du microbiote par les algues, en liant l’abondance du microbiote à des résultats physiologiques.

Impacts des sources alternatives de protéines sur la fonction immunitaire et la résistance aux maladies

L’activation du système immunitaire chez les poissons entraîne des besoins nutritionnels spécifiques, influençant la compétition entre les nutriments pour la maintenance, le fonctionnement immunitaire et le dépôt de protéines corporelles. La nutrition peut donc avoir des implications significatives pour la santé des poissons.

Les macro et microalgues fournissent des nutriments essentiels et bioactifs aux poissons d’élevage. Plusieurs espèces ont été étudiées en tant que sources naturelles pour améliorer l’immunité innée, telles que Ulva rigida, Gracilaria gracilis et Arthrospira platensis, entre autres.

Les algues ont montré des effets bénéfiques, modulant positivement les paramètres immunitaires et améliorant la résistance aux pathogènes chez diverses espèces de poissons. Les microalgues telles que Tetraselmis sp. et Chlorella sp. ont été associées à une augmentation de l’activité immunitaire chez la daurade royale, tandis que la spiruline (Arthrospira platensis) a amélioré la survie et les réponses immunitaires des bars européens. Les résultats varient en fonction de la source d’algue, de l’espèce de poisson et des conditions d’inclusion (2.5% à 25%). Des études supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les meilleurs taux d’inclusion, les effets sur différentes espèces de poissons et les mécanismes sous-jacents pour optimiser l’utilisation des algues dans l’alimentation des poissons en aquaculture.

Impacts des sources de protéines alternatives sur la réponse au stress

Les poissons réagissent au stress par une cascade complexe de processus neurologiques et physiologiques, entraînant des compromis énergivores qui peuvent affecter la croissance et l’immunocompétence. La modulation alimentaire de la réponse au stress est bien étudiée, et la protéine alimentaire joue un rôle majeur dans la manière dont les poissons réagissent aux défis. Les additifs fonctionnels, tels que les probiotiques et les prébiotiques, sont souvent étudiés pour leurs propriétés d’atténuation du stress. Les algues, en tant que source alternative de protéines avec une composition bioactive riche, sont également considérées comme des ingrédients atténuant le stress. Des études ont montré que l’inclusion de microalgues comme la spiruline (5% à 28%) et Tetraselmis sp. (10%) ou de macroalgues telles que Sargassum aquifolium (20%) dans l’alimentation des poissons peut réduire la glycémie plasmatique et la cortisolémie après des événements stressants. Certains composés bioactifs des algues, tels que les antioxydants, les phlorotannins et les fucoïdanes, peuvent contribuer à améliorer la résistance des poissons au stress. Cependant, les effets dépendent de la source d’algue, de l’espèce de poisson et de la dose d’inclusion, soulignant la nécessité de recherches approfondies pour une nutrition précise adaptée aux besoins spécifiques des poissons.

Impacts des sources de protéines alternatives sur le stress oxydatif

Le stress oxydatif peut avoir des effets néfastes sur la santé, les performances et la qualité de la chair des poissons d’élevage, soulignant l’importance de maintenir un équilibre redox optimal. La nutrition joue un rôle crucial dans la modulation du stress oxydatif, avec des régimes équilibrés en composés antioxydants favorisant l’allostasie animale. Cependant, certains ingrédients alimentaires peuvent induire le stress oxydatif en raison de la présence de facteurs antinutritionnels, de carences en acides aminés ou d’un excès de protéines/lipides. L’inclusion de microalgues dans l’alimentation des poissons pourrait permettre d’atténuer le stress oxydatif. Une inclusion de 19 % d’Arthrospira platensis ou de Chlorella vulgaris dans les régimes de poisson-chat africain (Clarias gariepinus) peut favoriser les performances de croissance et augmenter l’activité des antioxydants SOD et CAT chez ces poissons, comparativement à ceux nourris avec un régime sans microalgues. Les résultats suggèrent que l’utilisation d’ingrédients novateurs, comme les algues, peut être une option précieuse pour remplacer la farine de poisson sans compromettre les performances de croissance ou la robustesse des poissons.

Conclusion

En conclusion, l’aquaculture a émergé comme un acteur majeur dans la production de protéines animales. Cette croissance est indissociable des avancées en matière de nutrition des poissons, avec la farine de poisson jouant un rôle central en raison de ses propriétés nutritionnelles exceptionnelles.

Cependant, les préoccupations liées à la durabilité ont stimulé la recherche de substituts à la farine de poisson. Les sources alternatives, telles que les ingrédients végétaux, les sous-produits animaux transformés, les microalgues, les protéines d’organismes unicellulaires, les macroalgues et les insectes, sont étudiées pour minimiser l’impact environnemental, économique et social.

Les macro- et microalgues se distinguent comme des alternatives prometteuses en raison de leur productivité élevée et de leur potentiel à ne pas utiliser de terres arables. Cependant, leurs coûts de production élevés constituent encore un défi à surmonter.

Les algues émergent comme des options viables pour l’alimentation des poissons en aquaculture, offrant des avantages potentiels pour la durabilité, la santé intestinale, la résistance aux maladies, la réponse au stress et la modulation du stress oxydatif. Cependant, des recherches complémentaires sont nécessaires pour optimiser les taux d’inclusion, comprendre les mécanismes sous-jacents et garantir une nutrition précise adaptée aux besoins spécifiques des différentes espèces de poissons.

Aragão, C.; Gonçalves, A.T.; Costas, B.; Azeredo, R.; Xavier, M.J.; Engrola, S. Alternative Proteins for Fish Diets: Implications beyond Growth. Animals 2022, 12, 1211. https://doi.org/10.3390/ani12091211

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