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Les insectes comme source durable de nourriture pour animaux

Les insectes pourraient améliorer la durabilité des aliments pour animaux et réduire le gaspillage.

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Avec la croissance de la population mondiale et de plus en plus de gens dans les pays en développement qui gagnent mieux leur vie, la demande de viande augmente. Cette montée en demande pousse à chercher des sources durables pour l'alimentation animale. Les insectes attirent de plus en plus l'attention pour ça parce qu'ils sont riches en protéines et en graisses et peuvent être élevés sur divers déchets alimentaires. Utiliser des insectes comme aliment pour les animaux peut aider à réduire le gaspillage agricole et à promouvoir une manière plus durable de produire de la nourriture.

Régulations sur l'alimentation aux insectes

Dans beaucoup de coins du monde, les règles concernant l'utilisation des insectes dans l'alimentation animale deviennent moins strictes. En Australie, par exemple, l'alimentation à base d'insectes est autorisée pour les fermes de volailles et de poissons, mais seulement si les insectes ne sont pas élevés avec de la viande ou des déchets comme les ordures humaines. Dans l'Union Européenne, on peut utiliser des insectes dans l'alimentation animale tant qu'ils sont élevés sur des matériaux approuvés. Aux États-Unis, on autorise aussi les larves de mouches soldats noires entières comme aliment pour certains poissons. Cependant, en Afrique du Sud, les entreprises doivent faire une demande pour produire de l'alimentation aux insectes, ce qui implique des tests en laboratoire avant de pouvoir vendre leurs produits. Pendant ce temps, en Asie et en Amérique du Sud, les régulations concernant l'utilisation des insectes pour l'alimentation animale sont encore en cours de développement.

Types d'insectes comestibles

Il y a plus de 1 900 espèces d'insectes qui sont considérées comme sûres pour la consommation humaine et animale. Parmi les insectes les plus courants utilisés pour l'alimentation animale, on trouve les vers de farine jaunes, les mouches domestiques et les mouches soldats noires. Parmi ceux-ci, les larves de mouches soldats noires sont particulièrement populaires car elles peuvent être élevées sur de nombreux types de déchets organiques. Ces larves ont un bon profil nutritionnel et peuvent être utilisées dans divers aliments de qualité pour animaux, comme la nourriture pour animaux de compagnie et l'alimentation du bétail.

Le problème avec l'acide phytique

L'acide phytique est une source majeure de phosphore qu'on trouve dans beaucoup d'aliments végétaux, mais les animaux comme les cochons, les poissons et les volailles ne l'absorbent pas facilement. C'est surtout parce que ces animaux n'ont pas les enzymes nécessaires pour décomposer l'acide phytique. L'acide phytique est constitué d'un alcool de sucre avec des groupes phosphate attachés. Beaucoup de céréales et de légumineuses contiennent de fortes concentrations d'acide phytique, et une grande partie du phosphore de ces aliments est excrétée dans les déchets animaux. Malheureusement, lorsque ces déchets se retrouvent dans les sources d'eau, cela peut entraîner une prolifération excessive d'algues, ce qui nuit aux écosystèmes aquatiques.

Utilisation de phytases pour améliorer l'alimentation

Pour résoudre le problème de l'acide phytique, les agriculteurs ajoutent souvent des phytases à l'alimentation animale. Les phytases sont des enzymes qui peuvent décomposer l'acide phytique, rendant le phosphore disponible pour l'absorption par les animaux. Ajouter des phytases à leur régime peut conduire à de meilleurs résultats de santé, y compris une meilleure prise de poids et une solidité osseuse, ce qui bénéficie aussi aux agriculteurs en améliorant la rentabilité et le bien-être du bétail.

Le marché des suppléments d'enzymes phytases est en pleine croissance, avec une part significative du marché des enzymes pour l'alimentation animale provenant des phytases. Ces enzymes sont généralement produites en utilisant des bactéries ou des champignons spécifiques. Il existe plusieurs classes de phytases, chacune avec des caractéristiques et des sources différentes.

Ingénierie de Drosophila melanogaster pour la production de phytase

Une étude récente s'est concentrée sur l'ingénierie de mouches à fruits (Drosophila melanogaster) pour produire différents types de phytases à utiliser dans l'alimentation animale. Les chercheurs ont modifié la composition génétique de ces mouches pour leur permettre d'exprimer des phytases provenant de différentes sources. Les résultats ont montré qu'une phytase particulière provenant d'E. coli était active dans les mouches transgéniques, marquant une avancée importante vers l'utilisation des insectes pour la biomanufacture d'enzymes.

Les chercheurs ont examiné huit phytases différentes, y compris des types qui pouvaient fonctionner dans divers environnements. Ils ont adapté les séquences génétiques pour s'assurer que les mouches sécrétaient efficacement ces enzymes et ont sélectionné un promoteur pour une expression équilibrée.

Évaluation de l'activité de la phytase

Pour tester à quel point les mouches ingénierées produisaient des phytases, les chercheurs ont créé des lysats de mouches et mesuré leur activité enzymatique. Ils ont découvert que la souche de phytase d'E. coli montrait une activité claire après une incubation de six heures. Cependant, d'autres mouches transgéniques n'ont montré que peu ou pas d'activité, indiquant que certaines phytases peuvent ne pas bien fonctionner lorsqu'elles sont produites dans des insectes.

D'autres tests ont été effectués pour voir si la phytase d'E. coli maintenait son activité après avoir été lyophilisée, un processus courant pour produire des poudres enzymatiques utilisées dans l'alimentation animale. Les résultats ont montré que la phytase d'E. coli restait efficace après lyophilisation.

Caractéristiques de performance de la phytase

L'étude a également examiné comment le pH et la température affectent la performance de la phytase ingénierée. Les résultats ont indiqué que la phytase était la plus active à un pH acide et fonctionnait mieux à des températures plus élevées, ce qui est en accord avec les connaissances existantes sur des enzymes similaires.

Le niveau d'activité de la phytase produite dans les mouches transgéniques s'est avéré prometteur, avec un potentiel d'utilisation dans l'alimentation animale qui répond à des normes d'activité commerciales. Les résultats suggèrent que seule une petite quantité de mouches ingénierées serait nécessaire pour compléter efficacement l'alimentation animale.

Défis potentiels

Malgré le succès de la phytase d'E. coli, toutes les phytases testées n'ont pas montré d'activité dans les mouches à fruits. Cela peut être dû à des différences dans la façon dont les protéines sont traitées dans différents organismes, ce qui pourrait affecter la fonction de l'enzyme. L'étude indique que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre ces différences et explorer le potentiel d'utiliser d'autres insectes, comme les larves de mouches soldats noires, pour la production de phytase.

Conclusion

En résumé, cette recherche fournit des preuves que les insectes peuvent être utilisés comme plateforme pour produire des enzymes précieuses comme les phytases, ce qui peut améliorer l'efficacité de l'alimentation animale. Cette approche offre non seulement une solution aux problèmes de gestion des déchets, mais promeut aussi des pratiques agricoles plus durables. Alors que la demande de viande augmente, trouver des solutions innovantes comme l'alimentation à base d'insectes pourrait profiter à la fois au bétail et à l'environnement.

Source originale

Titre: Biomanufacturing of a functional microbial phytase in an insect host.

Résumé: BackgroundInsects, such as Black Soldier Flies (Hermetia illucens), are increasingly used as sustainable animal feed ingredients that can be reared on plentiful organic substrates such as agricultural residues and pre-consumer food waste. Genetically engineering insects to heterologously express feed additive enzymes has the potential to generate more value from organic waste, while improving livestock health and productivity. Phytases are widely used feed additive enzymes that hydrolyse the phosphate groups from the myo-inositol backbone of phytic acid, a phosphate rich antinutrient compound that monogastric animals cannot efficiently digest. Dietary phytase supplementation improves absorption of phosphorous, proteins, and cationic nutrients, while mitigating the negative environmental effects of phytic acid rich excreta. ResultsWe evaluated the potential of using insects to biomanufacture microbial feed additive enzymes by engineering the model insect, Drosophila melanogaster, to express phytases. One histidine acid phytase, three beta propellor phytases, three purple acid phosphatases, and one PTP-like phytase were selected for screening in D. melanogaster. Transgenic flies expressing the AppA histidine acid phytase from E. coli had 27.82 FTU/g of phytase activity, which exceeds the 0.5-1.0 FTU/g required in animal feed. Maximum activity from AppA phytase expressed by D. melanogaster was observed at pH 5 and 55 {degrees}C, however, more than 50% of phytase activity was present at 25 {degrees}C and pH 2. Here we demonstrate that insects may be suitable hosts for the heterologous expression of a microbial phytase enzyme with applications for improving animal feed nutrition and organic waste valorisation.

Auteurs: Maciej Maselko, C. Retief, S. Kumar, K. Tepper

Dernière mise à jour: 2024-09-09 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.07.611833

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.07.611833.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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