Yeast as sustainable ingredient to improve new diets in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). | La levure, un ingrédient durable pour améliorer l'efficacité des régimes à base de nouveaux ingrédients chez la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss)

Inglés. Since the late 1990s, aquaculture has enjoyed a remarkable expansion, surpassing capturefisheries production in 2012. This progress has reduced pressure on natural populations andelevated the sector to the status of key contributor to global food security. Fish oil and fishmealhave traditionally been used for aquafeeds manufacturing, but their limited availability can nolonger meet the sector's demand. In salmonids, feed composition has undergone significantchanges. Marine ingredients have largely been replaced by plant-based raw materials but alsoindustrial by-products from terrestrial animals. However, complete replacement of marineingredients by alternative ones remains problematic as it decreases growth, compromises productquality and weakens fish health. The use of functional ingredients such as yeast may be relevantto improve the efficiency of new aquafeeds. Thus, the main objective of this PhD was to evaluatethe benefits of a yeast extract supplementation in a rainbow trout diet that did not containfishmeal but plant proteins and animal by-products. The benefits of yeast supplementation werefirst evaluated over a 12-week long-term feeding trial. The results indicate that substitutingfishmeal with alternative ingredients has a negative impact on fish growth. However, yeast extractsupplementation helps compensate this negative effect and improved growth. Analysis of plasmaimmune parameters and histological study of the gut indicate that there is no acute inflammatoryresponse to feeds, whether supplemented with yeast extract or not. We sought to identify themolecular mechanisms that may underlie the observed differences in growth. For this purpose,RNA and microRNA sequencing were performed on two key nutritional tissues, the liver and theintestine. These transcriptomic analyses revealed that alternative diets, with or without yeastextract supplementation, influence the expression of genes involved in immune and inflammatoryfunctions, pathogen resistance, and coagulation. However, both tissues show very fewdifferentially expressed microRNAs, which did not allow establishing a link between themicroRNAs and the underlying mechanisms of the observed phenotypes. The performance andeffects of alternative ingredients are generally examined over the long term without necessarilyconsidering the early responses of the fish. Therefore, short-term effects were evaluated in asecond experiment focusing on the first meals with new diets but no impact of the diets onimmune defenses and gut structure was observed. However, short-term fasting applied before thefirst meal significantly altered the expression of genes involved in immune defenses, coagulationfunctions, and the endoplasmic reticulum stress response. Therefore, the long-term effects of thediets used in this PhD on gut structure and hepatic and intestinal transcriptomes do not seem tobe related to an early fish response but rather to long-term adaptation. In conclusion, the additionof yeast to new aquafeeds could improve the robustness and ultimately the growth of the rainbowtrout. These results confirm the interest of using yeast in aquafeeds but also raise questions aboutthe practice of short-term fasting in aquaculture, which is not without physiological consequences for fish.

Francés. Depuis la fin des années 1990, l’aquaculture a bénéficié d’une expansion remarquable au pointde dépasser la production des pêches de capture en 2012. Cette progression a permis de réduirela pression exercée sur les populations naturelles et d’élever le secteur au statut de contributeurmajeur à la sécurité alimentaire mondiale. Les huiles et les farines de poissons sonttraditionnellement utilisées pour la production d’aliments aquacoles mais leur disponibilitélimitée ne permet plus de répondre à la demande du secteur. Chez les salmonidés, les alimentsont fortement évolué. Les ingrédients marins ont été en grande partie remplacés par des matièrespremières végétales mais aussi par des coproduits industriels d’animaux terrestres. Néanmoins,remplacer intégralement les ingrédients marins par des ingrédients alternatifs resteproblématique car cela diminue la croissance, altère la qualité des produits et fragilise la santédes poissons. L’utilisation d’ingrédients fonctionnels tels que les levures pourrait donc êtrepertinente pour améliorer l’efficience des nouveaux aliments. Ainsi, le principal objectif de cettethèse était d’évaluer les bénéfices d’une supplémentation en extrait de levure dans un régimealimentaire de truite arc-en-ciel qui ne contenait pas de farines de poissons mais des protéinesvégétales et des coproduits animaux. Les bénéfices de la supplémentation en levure ont d’abordété évalués à long terme sur 12 semaines d’alimentation. Les résultats indiquent que lasubstitution de la farine de poissons par des ingrédients alternatifs a un impact négatif sur lacroissance des truites. Cependant, une supplémentation en extrait de levure permet decompenser cet effet et d’améliorer la croissance. L’analyse de paramètres immunitairesplasmatiques et l’étude histologique de l’intestin indiquent qu’il n’y a pas de réactioninflammatoire aigüe en réponse aux aliments, qu’ils soient supplémentés ou non en extrait delevure. Nous avons cherché à identifier les mécanismes moléculaires pouvant être à l’origine desdifférences de croissance observées. Pour cela, un séquençage des ARNs et des microARNs a étéréalisé sur deux tissus clés, le foie et l’intestin. Ces analyses transcriptomiques ont révélé que lesrégimes alternatifs, supplémentés ou non en extrait de levure, influencent l’expression de gènesimpliqués dans les fonctions immunitaires et inflammatoires, dans la lutte contre les pathogèneset dans la coagulation. Les deux tissus présentent en revanche très peu de microARNsdifférentiellement exprimés ce qui n’a pas permis d’établir de lien entre les microARNs et lesmécanismes sous-jacents aux phénotypes observés. Les performances et effets des ingrédientsalternatifs sont généralement examinés sur le long terme sans nécessairement prendre encompte les réponses précoces des poissons. Par conséquent, les effets à court terme ont étéévalués dans une seconde expérimentation ciblée sur les premiers repas mais qui n’a mis enévidence aucune répercussion précoce des aliments sur les défenses immunitaires et la structurede l’intestin. En revanche, le jeûne de courte durée appliqué avant le premier repas a modifiésignificativement l’expression de gènes impliqués dans les défenses immunitaires, la fonction decoagulation et la réponse au stress du réticulum endoplasmique. Par conséquent, les effets à longterme des régimes alimentaires de cette thèse, sur la structure de l’intestin et les transcriptomeshépatique et intestinal, ne semblent pas liés à une réaction précoce des poissons, mais plutôt àune adaptation à long terme. En conclusion, l’ajout de levure dans les nouveaux aliments aquacoles pourrait améliorer la robustesse de la truite arc-en-ciel et in fine sa croissance. Ces résultats confirment l’intérêt porté aux levures en alimentation aquacole mais soulèvent également des questions sur la pratique du jeûne de courte durée en élevage qui n’est pas sans conséquences physiologiques pour les poissons.