Study of the potential of adaptation of broilers to optimise dietary phosphorus and calcium utilisation | Exploration du potentiel d'adaptation du poulet de chair pour optimiser l'utilisation du phosphore et du calcium alimentaire

English. The sustainability of poultry production relies on the improvement of the efficiency of phosphorus (P) utilization. Depletion-repletion strategies represent a valuable strategy to reduce P excretion in the environment and production’s cost. A diet with reduced P and calcium (Ca) levels compared to standard conditions during an early phase (depletion) could induce an increase in the efficiency of P utilization. It would however impair bone mineral status. Broilers fed according to the recommendations during a latter phase (repletion) could catch-up for the delay in mineralization thanks to a higher P utilization efficiency. The aim of the present work was to fine-tune the depletion-repletion itineraries (time, duration and P and Ca dietary content on each phase) to ensure optimal growth performance and bone mineral status at slaughter. The second aim was to better understand the mechanisms involved in the regulation of P and Ca homeostasis.These strategies were studied throughout four experimental studies. The bone mineral status was estimated thanks to classical measurements and by the determination of bone mineral content with dual X-ray absorptiometry or tomodensitometry scanner. Phosphorus and calcium (Ca) utilization efficiencies were estimated based on the measurement of ileal digestibility and the expression of intestinal transporters (mRNA by RT-qPCR and proteins by Western-Blot). The P intake were reduced by 20 to 40% depending of the phases without affecting growth performance. A diet low in P and Ca and fed during the starter and the grower periods impaired bone mineral status. Following an initial depletion during the grower phase, birds were able to compensate for bone mineralization delay during the finisher phase if fed a repletion diet. The higher the dietary content of P and Ca in the repletion diet, the higher the catch-up in bone mineralization was. The bone mineral status observed was always equivalent to the one of control birds fed with the same diet during the finisher phase. For an initial depletion during the starter phase, birds were able to catch-up for their bone mineral status at the end of the grower phase with an adequate diet. A second depletion during the finisher phase was then possible without affecting bone mineralization allowing the highest reduction of P excretion. Broilers did adapt to a decrease in dietary P and Ca levels by increasing digestibility and the expression of some intestinal transporters’ mRNA. However, this adaptation was limited to the phase during which birds received the diet low in P and Ca. Moreover, a strategy built with safe dietary content during the starter phase followed by a decrease of the dietary content during grower and finisher phases led to the same results compared to depletion-repletion strategies.This work has show that depletion-repletion itineraries represented efficient alternative feeding strategies to improve broilers’ production sustainability. However, applying these strategies with a parallel decrease of P and Ca in the diet did not lead to a long-term programming of P and Ca utilization efficiencies. This work also led to a better understanding of mechanisms of P and Ca homeostasis regulation.

French. Améliorer l'efficacité d'utilisation de phosphore (P) est un enjeu clé pour assurer la durabilité de la production avicole. Les stratégies de déplétion-réplétion représentent une solution pour réduire les rejets en P dans l’environnement et les coûts de production. Un aliment réduit par rapport aux pratiques courantes sur une phase précoce (déplétion) peut induire une augmentation de l'efficacité d'utilisation de P mais dégrade le statut minéral osseux. L'animal nourri selon ses besoins sur la phase suivante (réplétion) peut ainsi être en mesure de rattraper le déficit de minéralisation engendré compte tenu d’une efficacité d'utilisation de P accrue. L'objectif de ce travail de thèse était de caractériser les itinéraires de déplétion-réplétion (moment, durée, niveaux d'apports sur chaque phase) assurant un maintien des performances et du statut minéral osseux à l'abattage. Un deuxième objectif était de mieux comprendre les mécanismes liés à la régulation de l'homéostasie phosphocalcique.Ces stratégies ont été étudiées dans le cadre de quatre essais expérimentaux. Le statut minéral osseux a été estimé par des méthodes classiques et par la détermination du contenu minéral osseux au moyen d’un radiographe à absorptiométrie biénergétique à rayons X ou à tomodensitométrie. L'efficacité d'utilisation digestive de P et de calcium (Ca) a été évalué par des mesures de digestibilité iléale et d'expression des transporteurs intestinaux (ARNm par RT-qPCR et protéines par Western-Blot). Il a été possible de diminuer les apports de P de 20 à 40% selon les phases sans affecter les performances de croissance. Un aliment bas distribué sur les phases démarrage ou croissance dégradait le statut minéral osseux. Suite à une déplétion initiale sur la phase croissance, les animaux étaient capables de rattraper leur déficit de minéralisation sur la phase finition en recevant l’aliment de réplétion. Plus les niveaux dans l'aliment de réplétion étaient hauts, plus le rattrapage était important. Le statut minéral osseux atteint était toujours égale à celui atteints par les animaux témoins recevant le même aliment sur la phase finition. Pour une déplétion initiale sur la phase démarrage, le rattrapage minéral était possible à la fin de la phase croissance après distribution d'un aliment correspondant aux besoins. Une réduction subséquente des apports sur la phase finition n'affectait pas le statut minéral osseux à l'abattage et permettait une réduction maximale des rejets de P. Les animaux s'adaptaient à une baisse des apports en P et Ca en augmentant leur digestibilité et l'expression des ARNm de certains transporteurs intestinaux. Toutefois, cette adaptation se limitait à la phase sur laquelle l'aliment était bas. Par ailleurs, une stratégie alliant sécurisation de l'aliment sur la phase démarrage suivi d'une baisse des apports sur les phases croissance et finition aboutissait aux mêmes résultats que nos stratégies de déplétion-réplétion.Ce travail a permis de montrer que les stratégies de déplétion-réplétion représentaient des stratégies d'alimentation alternatives efficaces pour améliorer la durabilité de la production de poulet de chair. Toutefois, l'application de ces stratégies avec une baisse conjointe des apports de P et Ca ne permettait pas un conditionnement sur le long terme de l'efficacité d'utilisation du P. Ce travail a également permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes de régulation de l'homéostasie phosphocalcique.