Comprendre l’écosystème du microbiome des vaches
Les ruminants, comme les bovins, sont uniques en ce sens qu’ils ont une anatomie spécifique qui leur permet de digérer des plantes qui serait autrement indigestes. Par exemple, le premier estomac, appelé rumen, contient une collection de micro-organismes, ou microbiome, qui permet à l’animal de décomposer la biomasse végétale qu’il consomme et de la convertir en énergie. «Cette coopération entre la vache et son microbiome a évolué au cours de millions d’années, au point que l’animal dépend désormais de son microbiome pour digérer les aliments», explique Itzhak Mizrahi(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeur à l’Université Ben Gourion du Néguev(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Itzhak Mizrahi explique que cette relation a également un impact majeur sur les humains. «C’est ce même microbiome qui permet aux vaches de convertir l’énergie stockée dans les plantes en produits alimentaires digestibles pour la consommation humaine, comme la viande et le lait», ajoute-t-il. Parce que cette relation symbiotique entre les vaches et les humains est si efficace, le bétail est devenu l’une des formes dominantes de production alimentaire. Mais cette relation pose aussi des défis. Par exemple, les 1,5 milliard de vaches dans le monde consomment environ 20 % de toutes les cultures cultivées sur terre et occupent près de 30 % de la masse terrestre totale de la Terre. En outre, pendant le processus de dégradation microbienne des fibres, du méthane, un gaz à effet de serre très puissant, est produit et émis dans l’atmosphère. «Les défis critiques comme le changement climatique, la conservation de l’environnement et la sécurité alimentaire ont tous une ligne qui ramène au rumen et à son microbiome résident», explique Itzhak Mizrahi. «Ainsi, plus nous en savons sur le microbiome, mieux nous serons en mesure d’augmenter la disponibilité alimentaire et de développer un élevage du bétail respectueux de l’environnement.» Avec le soutien du projet RuMicroPlas, financé par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), Itzhak Mizrahi dirige une équipe de chercheurs qui vise précisément ces découvertes.
Plasmides et écosystème du rumen
L’un des principaux objectifs du projet était les plasmides, des éléments génétiques mobiles trouvés dans les cellules qui peuvent se répliquer indépendamment des chromosomes. «Notre objectif était de comprendre le rôle que jouent les plasmides dans l’écosystème du rumen: comment ils sont maintenus lorsque l’écosystème est modifié, comment ils changent au fil du temps et s’ils peuvent ou non être modifiés ou contrôlés», fait remarquer Itzhak Mizrahi. En essayant de répondre à ces questions, les chercheurs ont découvert que différents écosystèmes de microbiome existent même entre les vaches d’une même ferme suivant exactement le même régime alimentaire. «Nous avons constaté que certains de ces écosystèmes détournaient moins d’énergie vers l’animal et émettaient plus de méthane, tandis que d’autres communautés microbiennes émettaient moins de méthane et détournaient plus d’énergie vers l’animal, augmentant la production de lait», explique Itzhak Mizrahi. Les chercheurs pensent que cette différence se résume aux plasmides. «D’énormes quantités de gènes sont portées par des plasmides, mais nous ne savons pas vraiment ce que beaucoup d’entre eux codent», ajoute Itzhak Mizrahi.
Augmenter l’énergie, diminuer le méthane
Ce que les chercheurs savent, c’est que ces gènes pourraient potentiellement être modulés d’une manière qui aurait un impact sur le développement de l’écosystème du microbiome. «Une telle intervention permettrait de faire pencher la balance vers des écosystèmes capables de produire plus d’énergie et moins de méthane», conclut Itzhak Mizrahi. «Cela représenterait un grand pas vers l’augmentation de la sécurité alimentaire tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre nocifs responsables du changement climatique.» Sachant que de telles modifications sont possibles, les chercheurs se concentrent désormais sur la manière de concevoir un écosystème de microbiome plus productif et moins gazeux, l’objectif du projet RuMinimum, financé par l’UE.
Mots‑clés
RuMicroPlas, changement climatique, sécurité alimentaire, rumen, microbiome, vaches, méthane, ruminants, bovins, bétail, production alimentaire, gaz à effet de serre, plasmides
