Optimizing genetics and nutrition to respond to the diversification of feed resources in pig production systems | Optimiser génétique et nutrition pour répondre à la diversification des ressources alimentaires dans les systèmes de production porcins

Inglés. The diversification of breeding systems and feeding strategies in response to the volatility of feed ingredient prices and the competition for resources foreshadows a wide set of resource profiles in the future. Feed production is a major contributor to the environmental impact of pig farms. The aim of this thesis was to individually characterize the pigs that achieve best economic and environmental performances in breeding systems with diversified feeding strategies, to propose selection strategies that support the sustainability of the pig industry. A multi-criteria assessment approach based on an individual-based model of the fattening unit was used to assess economic performances and environmental impacts of each pig using Life Cycle Assessment. To ensure that each pig fully expresses its impacts, an innovative fair evaluation procedure based on feed formulations according to individual nutritional requirements was implemented, with objectives of least cost, or joint minimization of feed costs and impacts. The performance of 732 Large White pigs representing the genetic variability of a commercial population was evaluated in a conventional reference system, an alternative conventional and soy-free system with low-impact co-products and innovative resources, a conventional local system promoting low-processed ingredients, and an organic system including forages. Analysis of the economic and environmental responses obtained in all systems identified three clusters of pigs, studied at phenotypic and genetic level. Efficient, lean pigs with moderate digestible amino acid requirements at the start of fattening had the best phenotypic and genetic potential for low environmental impacts, irrespective of the system. The least technically efficient pigs always had high environmental impacts. Efficient pigs with high requirements had contrasting climate change (CC), freshwater and marine eutrophication (EUfreshw, EUmar), fossil resource use (RU) and land use (LU) impacts across systems. Technical performances were the main determinants of the impacts when the variability of feed impacts was reduced (local and organic systems). In that case, impacts of all efficient pigs were low. The genetic variability of environmental impacts predicted at system level was estimated for the first time in pigs. Environmental impacts were globally heritable, with low heritabilities for some impact x system combinations (0.06 ± 0.11), and up to 0.54, indicating that a selection potential would exist for most situations. All environmental impacts were positively correlated with each other, and moderately and favourably correlated with technical traits included in the current selection objectives. Simulation of selection for a production index thus showed a favourable effect on the reduction of environmental impacts, in particular CC, acidification, terrestrial eutrophication, and RU, and could punctually degrade EUfreshw, EUmar and LU impacts. Correlations between genetic values between systems show strong rerankings for highly feed-dependent impacts, indicating genotype x system interactions. The transfer efficiency of genetic gain between systems is also affected by differences in the genetic variance of impacts between systems. These initial estimates need to be strengthened on a larger dataset, and supplemented by simulations of breeding schemes integrating environmental impacts to support changes in breeding objectives adapted to the diversity of systems.

Francés. La diversification des systèmes d’élevage et des stratégies d’alimentation des porcs en réponse à la volatilité des prix des matières premières et à la compétition pour les ressources laisse anticiper des profils de ressources variés. La production d’aliments est un poste majeur des impacts environnementaux des élevages porcins. L’objectif de cette thèse était de caractériser individuellement les porcs qui réalisent les meilleures performances économiques et environnementales dans des systèmes d’élevage à stratégies alimentaires diversifiées, pour proposer des stratégies de sélection qui soutiennent la durabilité de la filière porcine. Une démarche d’évaluation multicritère s’appuyant sur un modèle individu-centré de l’atelier d’engraissement a été utilisée pour évaluer les performances économiques et les impacts environnementaux par Analyse de Cycle de Vie de chaque porc. Pour que chaque porc exprime complètement ses impacts, une procédure innovante d’évaluation équitable basée sur des formulations d’aliments en fonction des besoins nutritionnels individuels a été mise en œuvre, avec des objectifs de moindre coût, ou de minimisation conjointe des coûts et impacts des aliments. Les performances de 732 porcs Large White, représentatifs de la variabilité génétique d’une population commerciale ont été évaluées dans un système conventionnel de référence, un système conventionnel alternatif sans soja avec des coproduits et ressources innovantes à faibles impacts, un système local conventionnel privilégiant des matières premières peu transformées, et un système biologique incluant des fourrages. L’analyse des réponses économiques et environnementales obtenues dans l’ensemble des systèmes a discriminé trois groupes de porcs, étudiés au niveau phénotypique et génétique. Les porcs efficaces, maigres, avec des besoins en acides aminés digestibles modérés en début d’engraissement, avaient un meilleur potentiel phénotypique et génétique à avoir des impacts environnementaux faibles dans tous les systèmes. Les porcs les moins bons techniquement avaient toujours des impacts élevés. Les porcs efficaces mais à besoins élevés avaient des impacts changement climatique (CC), eutrophisations de l’eau douce et marine (EUfreshw, EUmar), utilisation de ressources fossiles (RU) et utilisation des terres (LU) contrastés selon les systèmes. Les performances techniques étaient le déterminant majeur des impacts quand la variabilité des impacts des aliments était réduite (systèmes local et biologique). Les impacts de tous les porcs efficaces étaient alors faibles. La variabilité génétique des impacts environnementaux prédite à l’échelle du système a été estimée pour la première fois chez le porc. Les impacts étaient globalement héritables, avec des valeurs faibles pour certaines combinaisons impacts-systèmes (0,06 ± 0.11), et jusqu’à 0,54, indiquant qu’un potentiel de sélection existerait pour la plupart des situations. Tous les impacts environnementaux étaient corrélés positivement entre eux, et modérément et favorablement aux caractères techniques inclus dans les objectifs de sélection actuels. La simulation de sélection pour un index de production montrait ainsi un effet favorable sur la réduction des impacts, en particulier CC, acidification, eutrophisation terrestre, et RU, et pouvait ponctuellement dégrader les impacts EUfreshw, EUmar et LU. Les corrélations entre les valeurs génétiques entre systèmes montrent des reclassements forts pour les impacts très dépendants des aliments, pointant des interactions génotype x système. L’efficacité de transfert du gain génétique entre systèmes est aussi affectée par des différences de variance génétique des impacts entre systèmes. Ces premières estimations devront être consolidées sur un plus large jeu de données, et complétées par des simulations de schémas de sélection intégrant les impacts environnementaux pour soutenir des changements d’objectifs de sélection adaptés à la diversité des systèmes.