Residual feed intake phenotype modulates growth performance and ruminal microbiome responses to a Bacillus-based direct-fed microbial in beef steers

Résumé Technique : Le phénotype de l'ingestion résiduelle de nourriture module les performances de croissance et les réponses du microbiote ruminal à un microbien direct alimenté à base de Bacillus chez les bœufs de boucherie

Énoncé du problème
Les microbiens directs alimentés (DFM), particulièrement les additifs à base de Bacillus, sont largement utilisés pour améliorer la santé et la productivité des ruminants en modulant les communautés microbiennes gastro-intestinales. Cependant, l'efficacité de ces additifs chez les bovins de boucherie est incohérente, les réponses variant tant en magnitude qu'en direction. Bien que des recherches antérieures attribuent cette variabilité à des facteurs tels que les différences de souches, le dosage et la composition de l'alimentation, peu d'attention a été portée aux déterminants liés à l'hôte. Plus précisément, il reste incertain de savoir si le phénotype d'efficacité alimentaire intrinsèque d'un animal, mesuré par l'ingestion résiduelle de nourriture (RFI), influence la réponse à la supplémentation en DFM. Les bovins à RFI négatif (plus efficaces sur le plan alimentaire) possèdent des communautés microbiennes et des profils métaboliques distincts de ceux des bovins à RIF positif (moins efficaces), ce qui suggère que l'environnement ruminal peut conditionner l'efficacité des additifs microbiens. Cette étude comble la lacune de connaissances concernant la question de savoir si le phénotype RFI module les réponses de la performance de croissance et du microbiote ruminal à une supplémentation à base de Bacillus.

Méthodologie
L'étude a utilisé un plan expérimental factoriel 2 × 2 impliquant 40 bœufs de boucherie (croisés Angus × Hereford) sélectionnés à partir d'un groupe initial de 108 basé sur des phénotypes RFI divergents.

• Sélection du phénotype : Après une période de détermination du RFI de 49 jours, 20 bœufs à RFI négatif (RFI moyen = −1,66 kg/j ; plus efficaces) et 20 bœurs à RFI positif (RFI moyen = 1,62 kg/j ; moins efficaces) ont été sélectionnés.
• Traitements : Les bœufs ont été assignés à l'un des quatre groupes : régime témoin (CON) ou régime supplémenté avec Bacillus (BAC) au sein de chaque phénotype RFI. Le DFM à base de Bacillus (Papillon, Easton, MD) a été administré à raison de 14 g/bœuf/jour (environ 1,5 × 10⁸ CFU/g) mélangé dans une ration totale mélangée (TMR) à base de ensilage de maïs.
• Durée : L'essai de conduite d'élevage a duré 70 jours.
• Mesures :
  • Performance de croissance : L'ingestion de matière sèche (DMI) individuelle a été enregistrée en continu à l'aide de capteurs GrowSafe. Le poids corporel (BW) a été mesuré aux jours 0, 14, 42 et 70 pour calculer le gain quotidien moyen (ADG) et les ratios Alimentation:Gain.
  • Analyse du microbiote : Le liquide ruminal a été collecté au jour 70. L'ADN microbien a été extrait et les régions V3–V4 du gène de l'ARNr 16S ont été séquencées sur une plateforme Illumina MiSeq.
  • Bioinformatique : Les séquences ont été traitées via QIIME 2 et DADA2 pour générer des variants de séquences d'amplicons (ASV). La classification taxonomique a été réalisée par rapport à la base de données SILVA 138. Les données ont été analysées à l'aide de MicrobiomeAnalyst pour les mesures de diversité (richesse Chao1, diversité bêta de Bray–Curtis) et de SAS pour la modélisation statistique des abondances relatives.
• Analyse statistique : Les données de croissance et du microbiote ont été analysées à l'aide de modèles mixtes avec le régime, le phénotype RFI et leur interaction comme effets fixes. La significativité a été fixée à P ≤ 0,05, les tendances étant notées à 0,05 < P ≤ 0,10.

Résultats clés

• Performance de croissance : Une interaction régime × RFI significative a été observée pour le poids corporel final et l'ADG (P = 0,02). Chez les bœufs à RFI négatif, la supplémentation en Bacillus a augmenté de manière significative le poids corporel final (489 kg contre 467 kg) et l'ADG (2,19 kg/j contre 2,05 kg/j) par rapport au témoin. À l'inverse, aucune amélioration des performances n'a été détectée chez les bœufs à RFI positif recevant l'additif. La DMI a été influencée par le phétope RFI (P = 0,03) mais pas par le régime ou l'interaction.
• Diversité du microbiote :
  • Diversité Alpha : La richesse Chao1 a présenté une interaction régime × RFI (P = 0,05). La supplémentation a augmenté la richesse microbienne chez les bœufs à RFI négatif mais n'a eu aucun effet sur les bœufs à RFI positif.
  • Diversité Bêta : La composition de la communauté (dissimilarité de Bray–Curtis) a montré une interaction régime × Rfi (P = 0,01). Des différences significatives entre les régimes témoin et supplémentés ont été trouvées chez les bœufs à RFI positif (P = 0,04), tandis qu'aucune différence n'a été détectée chez les bœufs à RFI négatif (P = 0,31).
• Changements taxonomiques :
  • Niveau du Phylum : Des interactions significatives ont été détectées pour Bacteroidota et Firmicutes. Chez les bœufs à RFI négatif, la supplémentation a augmenté l'abondance de Bacteroidota (32,3 % contre 28,6 %), tandis que l'abondance de Firmicutes n'a pas augmenté (45,1 % contre 48,1 % dans BAC− contre CON−). Chez les bœufs à RFI positif, la supplémentation a diminué les Bacteroidota (24,7 % contre 32,3 %) et augmenté les Firmicutes (50,5 % contre 45,9 %).
  • Niveau du Genre : Les interactions étaient significatives pour Prevotella, Lachnospiraceae_NK3A20_group et Ruminococcus. La supplémentation en Bacillus a augmenté l'abondance de Prevotella chez les bœurs à RFI négatif (23,5 % contre 21,0 %) mais l'a diminuée chez les bœufs à RFI positif. Inversement, Lachnospiraceae_NK3A20_group et Ruminococcus ont augmenté chez les bœufs à RFI positif mais pas chez les bœufs à RFI négatif.
  • Effets principaux : La supplémentation a augmenté l'abondance relative d'Acetitomaculum et de Desulfobacterota à travers les phénotypes, tout en diminuant Ruminobacter.

Signification et affirmations
Les auteurs concluent que l'efficacité des DFM à base de Bacillus n'est pas uniforme mais dépend fortement du phénotype d'efficacité alimentaire de l'hôte. L'étude démontre que les bovins plus efficaces (RFI négatif) bénéficient de la supplémentation par une amélioration des performances de croissance et un changement microbien vers des taxons producteurs de propionate (Bacteroidota et Prevotella). En revanche, les bovins moins efficaces (RFI positif) ont présenté une restructuration microbienne détectable (enrichissement des taxons associés à l'acétate/butyrate) sans gains de performance correspondants.

L'article affirme que ces résultats soutiennent le développement de stratégies de supplémentation de précision basées sur la classification de l'efficacité alimentaire. Il souligne que les mesures taxonomiques seules sont insuffisantes pour prédire l'efficacité des DFM, car les résultats fonctionnels (croissance) et les changements de composition peuvent diverger, particulièrement chez les animaux à RFI positif. Les auteurs notent que bien que l'étude identifie des associations dépendantes du phénotype, la nature corrélative des données à un seul point temporel empêche d'établir la causalité, et que des travaux futurs intégrant la métabolomique (par exemple, le profilage des VFA) sont nécessaires pour résoudre pleinement les mécanismes sous-jacents.