Plant secondary compounds in small ruminant feeding in stall-fed and pastoral system in the Mediterranean

Inglés. The utilisation of alternative feed resources such as agro-industrial by-products or rangelands may contribute to reduce carbon footprint and improve sustainability of livestock farming systems. My thesis aimed at investigating how animals can be made to ingest alternative feed resources containing higher amounts of Plant Secondary compounds (PSCs) than usual forages and concentrates. PSCs are present in agro-industrial by-products and in the natural vegetation of rangelands in the Mediterranean area. They are often associated with anti-nutritive properties such as reduced palatability and protein digestion but can also have positive effects especially on health. Two systems of lamb meat production were investigated, namely stall-fed in Sicily and pastoral in Morocco. In the stall-fed system, we investigated the potential of replacing barley by two locally available agro industrial by-products containing polyphenols, namely carob pulp and dehydrated citrus pulp (DCP). The animals were 90 days of age Comisana lambs assessed during fattening. Food intake pattern and blood metabolic profile were monitored. It was found that ingestion of a diet containing 35% of carob pulp or DCP resulted in comparable performance, feed efficiency and carcass weight and yield as compared to animals ingesting a cereal based diet (control). The daily feed consumption pattern was markedly affected by the inclusion of carob pulp in the diet. Control group ate more than 40% of the whole daily intake in the first 90 min of feeding compared with only 33% in the carob groups but the overall feed intake was unchanged. The highest level of DCP inclusion in the diet also produced a different rate of feed consumption, as compared to the control group. In terms of blood metabolic profile, carob ingesting animals had lower cholesterol, higher urea and higher NEFA compared to the control whilst with DCP ingestion none of the parameters measured were affected. Pertaining to the blood protein profile, carob pulp addition gave minor effects, only a tendency for the albumin to globulin (AG) ratio to rise has been observed; in the case of DCP inclusion in lambs diet, the serum albumin and the AG ratio were higher compared to the control; but the values were not at a level to cause metabolic distress. In the pastoral system, we collected the local ecological knowledge (LEK) of shepherds and analysed the possible relationship between the grazing management implemented and the PSCs content of rangeland plants. Three sites were investigated in the Middle Atlas of Morocco, around the towns of Boulemane, Guigou and El Ksabi. Thirty-five farmers were encountered to describe local farming systems, and eleven shepherds were selected, which were subsequently interviewed in situ to collect their LEK about plant species, seasonality, grazing strategies and animal ingestion behaviour. In parallel, based on the interviews, samples of plants ingested were collected and the chemical composition in terms of nutrients and PSCs i.e. total phenols and tannins. It was found that each site could be associated with a type of grazing system and that the rangelands were classified based on the most predominant plant. The amount of LEK of the shepherds increased with experience and involvement in decision making. Only a handful of plants were considered as important in the opinion of shepherds and plants were classified as a function of their role in the daily intake (e.g. fodder, appetizer). Polyphenols were relatively low in most of the plants assayed ranging from 0.7 %DM in Festuca sp. to 4.0% DM in Quercus rotundifolia. Shepherds identified the plants which differed in circumstantial palatability and designed the grazing circuits to stimulate the intake of a diversity of plants. Due to the government concern about rangeland over-utilisation and the increasing reliance on conserved feed, there is a risk for the pastoral systems to become less dependant on rangelands resources and for the LEK of shepherds to be lost over generations. The study demonstrated that PSCs have a central role in both stall-fed and pastoral system of livestock production and in each case; strategies are available to increase their intake and there by enhance the use of agro-industrial by products in the former and PSCs rich plants in the latter. This will contribute in reducing carbon footprint, improving the sustainability of the systems and at the same time maintaining animal well-being.

Francés. En alimentation animale l'utilisation des ressources alimentaires alternatives telles les parcours ou les sous-produits de l’agro-industrie peut contribuer à atténuer l’empreinte de carbone des systèmes d’élevage et améliorer leur durabilité. Ma thèse a pour objectif d’étudier des moyens d’introduire dans la ration des ressources alimentaires alternatives qui contiennent des concentrations élevées en composés secondaires par rapport aux concentrés et fourrages utilisés habituellement. Dans la région méditerranéenne, il est reconnu que les composés secondaires sont présents dans les sous-produits agro industriels ainsi que dans la végétation naturelle des parcours. Ils sont souvent associés à des propriétés anti-nutritives telles que la réduction de l’appétence et de la digestion des protéines, mais peuvent aussi avoir des effets positifs, notamment sur la santé. Deux systèmes de productions d’agneaux de viande ont été étudiés ; un système en stabulation dans la Sicile centrale et un système pastorale au Maroc. Dans le système en stabulation, nous avons étudié le potentiel de remplacer l'orge par deux sous-produits qui contiennent les polyphénols et qui sont disponibles localement, il s’agit de la pulpe de caroube et de la pulpe d'agrumes déshydratée (PAD). Pour des agneaux de race Comisana de 90 jours d’âge furent sélectionnés durant la phase d’engraissement et les paramètres tel que la prise alimentaire et le profil métabolique hématique ont été contrôlés. Il a été constaté que l'ingestion d'une ration contenant 35% de pulpe de caroube ou DCP a donné lieu à des performances comparables en terme d'efficacité alimentaire, poids et rendement carcasse par rapport aux performances d’ animaux ingérant une alimentation à base de céréales. Le pattern de consommation journalière d'aliments a été sensiblement affecté par l'inclusion de pulpe de caroube. Le groupe témoin a mangé plus de 40% de l'ensemble de l'apport quotidien durant les 90 premières minutes suivant la distribution d’aliments par rapport à seulement 33% pour le groupe de caroube mais l'apport global d'alimentation était inchangée. Le pourcentage le plus élevé de PAD dans la ration a donné lieu à un taux de prise alimentaire différent par rapport au groupe contrôle. En ce qui concerne le profil métabolique, les animaux alimentés à base de caroube avaient un taux de cholestérol plus bas mais l’urée et le NEFA (acides gras non esterifiés) supérieurs par rapport aux animaux du groupe témoin, par contre aucun de ces paramètres n’as été changé par l’ingestion de PAD. En addition, par rapport au profil protéique du sang, l’addition de caroube a eu des effets mineurs, on a observé une tendance à ce que le rapport Albumine/Globuline (AG) soit plus élevé. Cette tendance a été plus marquée par l’inclusion de PAD par rapport au contrôle, mais sans arriver aux niveaux de stress métabolique. Dans le système pastoral, nous avons pu recueillir les savoirs écologiques locaux (LEK) de bergers ainsi qu’analyser la relation entre la gestion des pâturages en oeuvre et le contenu en composés secondaires des plantes (PSC) des pâturages. L’étude a intéressé trois sites du Moyen Atlas Marocain, aux alentours des villes de Boulemane, Guigou et El Ksabi. Trente-cinq agriculteurs ont été rencontrées pour décrire les systèmes agricoles locaux, et onze bergers ont été sélectionnés et ont été interviewé in situ pour recueillir leur CEL sur les espèces végétales, la saisonnalité, les stratégies de pâturage et le comportement d'ingestion des animaux. En parallèle, sur la base des entretiens, des échantillons de plantes ingérées ont été recueillies et la composition chimique en terme de nutriments et PSC (phénols totaux et tanins) ont été déterminés. Il a été constaté, que chaque site pourrait être associé à un type de système de pâturage et que les pâturages étaient classés par les bergers en fonction de la plante la plus prédominante. Les savoirs des berger augmentaient avec l’expérience et l’implication dans la prise de décision. Selon les bergers, seulement quelques plantes ont été considérés comme importantes et celles-ci ont été classées en fonction de leur rôle dans l'apport quotidien (par exemple fourrage, apéritif, ...). Dans la plupart des plantes analysées le contenu en phénols a été relativement faible allant de 0,7% MS pour Festuca sp à 4,0% MS pour Quercus rotundifolia. Les bergers identifiaient les plantes qui diffèrent dans l’appétence circonstancielle et concevaient les circuits de pâturage pour stimuler l'apport de plusieurs plantes. En raison de la préoccupation du gouvernement pour la sur exploitation des parcours et de la dépendance croissante sur les aliments concentrées, les systèmes pastoraux risquent de devenir encore moins répandus et que la connaissance des bergers de ne pas être transmise aux générations futures. L'étude a démontré que les plantes qui contiennent des composés secondaires jouent un rôle central tant dans le système pastoral qu’en stabulation, et dans chaque cas des stratégies qui permettent d’augmenter leur prise alimentaire par les animaux existent ; à travers l’amélioration de leur utilisation dans le premier système, et l’augmentation de l’emploi des sous-produits agroindustriels dans le second. Ceci contribuera à réduire l'empreinte environnementale, améliorer la durabilité des systèmes tout en respectant le bien-être animal.