a. Utilisation des surfaces, compétition « feed-food-fuel »

Les ruminants utilisent de larges surfaces agricoles, mais une grande partie de celles-ci (prairies permanentes, parcours, zones humides et pentues) ne sont pas ou difficilement exploitables pour la production végétale ou d'énergie. Selon les rations, seulement 5 à 25 % des aliments et des protéines consommés par les ruminants (les céréales sous forme de grains principalement) pourraient être directement utilisés en alimentation humaine (Laisse et al., 2018). Plusieurs études ont montré que les ruminants peuvent être producteurs nets de protéines pour l'alimentation humaine. Ils produisent plus de protéines consommables par l'être humain qu'ils n'en ont consommées. Les systèmes les plus efficients sont les systèmes laitiers herbagers et les ovins sur parcours (Wilkinson, 2011 ; Ertl et al., 2015 ; Laisse et al., 2018 ; Hennessy et al., 2021). La compétition « feed-food » peut être fortement réduite par la maximisation de l'utilisation des herbages et de coproduits. Dans un contexte de renchérissement du prix de l'énergie et des céréales, la réduction de la compétition « feed-food » devient aussi un enjeu économique.

b. Autonomie protéique et surfaces « importées »

L'élevage de ruminants mobilise des surfaces en dehors du territoire national pour assurer l'approvisionnement en protéines. En tenant compte des fourrages, l'autonomie protéique de l'élevage français atteint 84 %, mais elle n'est que de 59 % pour l'ensemble des aliments concentrés et de 43 % pour les aliments riches en matières protéiques (MAT > 150 g/kg) (Sailley et al., 2021). À l'échelle des ateliers de ruminants et pour l'ensemble de l'alimentation, l'autonomie protéique est supérieure à 80 % pour les bovins et les ovins viande, comprise entre 65 et 70 % pour les bovins et ovins lait et inférieure à 50 % pour les caprins (Seegers et al., 2020).

Réduire la dépendance des élevages aux importations de soja est une priorité. La crise ukrainienne de 2022 a également mis en évidence notre dépendance à l’importation de tourteau de tournesol HiPro qui est riche en matières azotées (MAT = 350 g/kg). Pour cela l’utilisation de légumineuses fourragères (dans les prairies, sous forme de méteils) et à graines doit être développée (cf. CAP Protéines et autres programmes, Pavie et Le Gall, 2022). L’utilisation de sources alternatives de protéines (algues, microalgues, insectes) doit être considérée même si les volumes nécessaires pour alimenter des ruminants en limitent aujourd’hui le potentiel.

c. Gaz à effet de serre, stockage de C et énergie

Le système d’alimentation des ruminants joue un rôle important sur les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES), et de méthane en particulier, ainsi que sur le bilan C des élevages. Les ruminants sont au cœur d’un paradoxe qui fait que l’utilisation des prairies, avec des conduites plutôt « extensives », est souhaitable vis-à-vis des nombreux services qu’elles rendent (Stockage de C, biodiversité, paysage…), mais qu’une alimentation basée sur l’herbe est en défaveur de la réduction des émissions de méthane par les ruminants (Poux et Aubert, 2022).

L'utilisation des légumineuses en réduisant les besoins en fertilisation azotée, permet de réduire les consommations d'énergie et les GES (Lüscher et al., 2014 ; Baumont et al., 2016). Les leviers alimentaires pour réduire les émissions de méthane entérique peuvent aussi reposer sur l'utilisation des légumineuses, en particulier celles qui contiennent des tanins condensés (sainfoin, lotier). Enfin l'utilisation de ressources fourragères « pérennes » (prairies permanentes, arbres fourragers), contribuera positivement au stockage de C (Klumpp et Fornara, 2018). En complément de ces leviers, l'utilisation d'additifs alimentaires permettant de réduire les émissions de méthane est à considérer (inhibiteur d'enzymes impliquées dans la méthanogènèse comme le 3NOP maintenant autorisé en Europe et présentant un potentiel de réduction des émissions de méthane de 20 %, algues rouges, huiles essentielles) (Hegarty et al., 2021).

d. Biodiversité et paysage

Les systèmes de ruminants herbagers, en particulier lorsqu’ils utilisent des prairies diversifiées comme des prairies permanentes peu productives (parcours, estives) peuvent contribuer positivement à la biodiversité et à l’entretien de des paysages. Dans des zones agricoles exploitées de façon plus intensive, utiliser une diversité de biomasses pour alimenter les ruminants contribuera aussi à améliorer l’impact des élevages sur la biodiversité à travers l’introduction de prairies (en particulier si elles sont diversifiées) et de légumineuses (plantes à fleurs) dans les rotations culturales.

a. Adapter les prairies et leur gestion au changement climatique

Un des premiers leviers pour sécuriser les systèmes fourragers face au réchauffement climatique est le recours à des espèces et des variétés plus adaptées dans les prairies. Il s'agit par exemple d'intégrer dans les prairies temporaires des espèces plus résistantes à la sécheresse comme la fétuque élevée, le dactyle, la luzerne ou des légumineuses annuelles méditerranéennes. Il est également possible de jouer sur la complémentarité des espèces afin d'assurer une production plus continue sur la saison. Dans une revue récente, Lüscher et al. (2022) montrent qu'il existe une variabilité intraspécifique des plantes fourragères à la sécheresse encore peu exploitée et que la variabilité interspécifique permet de stabiliser la production face aux stress climatiques de deux façons : 1) des communautés de plantes diverses ont plus de chance de contenir des plantes résistantes à la sécheresse, et 2) les interactions positives entre plantes permettent à des communautés diverses de compenser les réductions de production dues à une sécheresse modérée. Toutefois il existe un compromis entre adaptation à la sécheresse et qualité du fourrage, les individus ou espèces les plus adaptées aux conditions difficiles étant généralement de rendement et de valeur alimentaire plus faible, du fait d'une stratégie de conservation des ressources, en particulier de l'eau.

La gestion des prairies doit s'adapter aux effets du changement climatique, en exploitant l'herbe plus tôt en fin d'hiver et plus tard à l'automne, sous réserve que la portance des sols le permette. Les principes d'alignement des besoins des animaux avec la pousse de l'herbe (Baumont et al., 2014 ; Delaby et Horan, 2021) restent valables, mais s'en trouvent compliqués par la variabilité accrue de la pousse de l'herbe et par les périodes estivales de manque d'herbe. Dans la synthèse des projets CLIMALAIT et CLIMAVIANDE, Moreau et al. (2020a) montrent les possibilités de mobiliser différents leviers dans les stratégies d'adaptation : date de mise à l'herbe, répartition entre fauches précoces et tardives, pâturage tôt en saison (déprimage) pour décaler le pic de production sur une partie des surfaces, etc.

b. Produire du fourrage d’appoint : intercultures, dérobées et méteils

Les cultures dérobées fourragères cultivées seules ou en mélange (trèfle incarnat, vesce, phacélie, sarrasin, colza fourrager…) sont une solution pour produire du fourrage supplémentaire en intersaison qui peut être récolté et conservé ou pâturé. Leur exploitation peut avoir lieu à la fin de l'été ou à l'automne mais également au printemps, ou bien à la fois en été-automne et au printemps et la valeur nutritive en vert de ces espèces est généralement intéressante (Maxin et al., 2020).

Les méteils ou mélanges de céréales à paille et de légumineuses sont également une solution pour constituer des stocks car les périodes d'implantation, de récolte et les modes de valorisation (pâturage, ensilage ou enrubannage) sont multiples (Legendre et al., 2019). Il existe ainsi une grande diversité de méteils, liée aux caractéristiques et aux proportions des espèces du mélange, à la densité de semis, au mode et stade de récolte (Daveau et Fortin, 2022). La valeur alimentaire des méteils varie principalement avec la proportion de légumineuses et le stade de récolte : plus un méteil est récolté précocement ou contient de légumineuses, meilleure sera sa valeur nutritive (Maxin et al., 2016, 2017). Legendre et al. (2019) reportent des valeurs énergétiques comprises entre 0,73 et 0,89 UFL et des valeurs teneurs en MAT entre 93 et 211 g/kg MS pour 406 échantillons d'ensilage de méteils analysés. La valeur protéique des ensilages de méteils est souvent diminuée due à des valeurs élevées d'azote soluble et ammoniac (Maxin et al., 2017), suggérant un intérêt à utiliser des conservateurs d'ensilage (bactéries lactiques ou acides organiques) pour limiter la dégradation des protéines.

Comme pour les méteils, la conservation par voie humide des fourrages d'intercultures est parfois difficile à cause de leur faible teneur en matière sèche (généralement fourrages d'arrière-saison) et en sucres et de leur pouvoir tampon élevé lié à la forte teneur en protéines des légumineuses et/ou protéagineux souvent présents dans ces mélanges. Selon les essais réalisés à INRAE et chez ARVALIS en France (Herremans et al., 2018), et chez PROTECT'EAU en Wallonie², les quantités de biomasses récoltées en vert, peuvent atteindre 2,5 t MS/ha après plus de 70 jours d'implantation pour des valeurs nutritives intéressantes en vert. Selon une étude menée en Suisse (Wyss et Mosimann, 2016), les teneurs en matière sèche à la récolte étaient basses (< 25 %) quels que soient les mélanges considérés. Les teneurs en MAT des mélanges en vert dépendaient de la présence de légumineuses et étaient comprises entre 110 g/kg MS et 220 g/kg MS pour une valeur énergétique moyenne de 0,79 UFL/kg MS. Dans de bonnes conditions de récolte et de conservation, la valeur nutritive, et surtout protéique, reste en moyenne correcte après ensilage, l'emploi d'un conservateur d'ensilage à base de nitrite de sodium et d'hexamine s'avérant bénéfique (sans conservateur, perte moyenne de 11 % d'UFL, et de 30 % de PDI ; avec conservateur, perte de 3 % pour les UFL et de 26 % pour les PDI). L'étude de Herremans et al. (2018) menée dans 52 fermes wallonnes montre que la diversité des mélanges rencontrés en ferme est grande (plus de 40 associations différentes d'espèces observées), les associations les plus représentées étant le ray-grass - trèfle (11 % des fourrages) et l'avoine-pois (8 %). L'analyse de 91 ensilages montre que les teneurs en matières sèches étaient assez élevées (38,2 +/– 15,4 %) et les valeurs nutritives comparables à celles décrites par Wyss et Mosimann (2016). En ce qui concerne la conservation des protéines, la proportion moyenne d'ammoniac de ces ensilages était toutefois élevée (> 10 % de l'azote total).

Le pâturage des intercultures, notamment via des partenariats agriculteurs-éleveurs (projet H2020 DIVERIMPACT) est une autre façon de valoriser ce type de fourrage. Le partenariat est gagnant-gagnant, les intercultures fournissent des fourrages de bonne qualité aux animaux, les animaux désherbent et fertilisent les sols par leurs déjections. Ce pâturage d'intercultures est surtout réalisé en automne et en hiver, par des ovins. En raison de sa taille et de son poids, le mouton ne risque pas dégrader la structure du sol malgré des conditions peu portantes des sols à cette période (Régibeau, 2019). Les intercultures pâturables par des ovins sont diverses : repousses de colza en fin d'été, couverts gélifs (tournesol, nyger, trèfle, féverole, phacélie) jusqu'en novembre, couverts d'automne implanté après céréales gélifs ou non d'octobre à janvier, couverts non gélifs avant semis de printemps (RWDR 2020[3]). Pour ce qui est des rendements disponibles, plusieurs suivis réalisés en Wallonie ont permis d'observer des rendements généralement compris entre 2 et 3 t MS/ha. Ces rendements sont cependant largement dépendants des conditions climatiques estivales (implantation et croissance des mélanges), des mélanges et du précédent cultural. Par exemple, en 2020, des couverts semés en Wallonie après du blé ont produit à peine 1 t MS/ha en raison de la sécheresse au moment du semis (Herremans et al., 2021). Ce sont généralement des brebis en lutte ou des brebis gestantes qui pâturent ce type de fourrages. En France, des essais menés au Centre Interrégional d'Information et de Recherche en Production Ovine (87) ont montré qu'il était possible d'engraisser des agneaux en pâturant des intercultures. Selon Sagot (2017), de l'ordre de 20 agneaux peuvent être engraissés par ha d'intercultures si la biomasse disponible atteint 2 t MS/ha. Pour pâturer des intercultures, le pâturage doit être tournant dynamique ou cellulaire. Il nécessite la pose de clôtures mobiles électrifiées placées pour une durée déterminée. La vitesse de rotation dépend non seulement de la biomasse disponible mais aussi du nombre d'animaux présents. Bien choisir le chargement instantané est primordial. Si la charge instantanée est trop élevée, le travail de changement des animaux de parcelles à pâturer devient très contraignant.

Un autre levier est l'utilisation en dérobées estivales de graminées à photosynthèse en C4 (moha, millet perlé, teff grass, sorgho multicoupe) associées ou non avec une ou des légumineuses (par exemple, le trèfle d'Alexandrie). Par exemple, le moha peut être pâturé en été 40 à 50 jours après son semis en dérobée estivale ou récolté en foin ou en mi-fané jusqu'à 80 jours de pousse (Delaby et al., 2022). Les plantes en C4 sont originaires des zones intertropicales et caractérisées par un type de photosynthèse où les premières molécules synthétisées comportent 4 atomes de carbone, contrairement aux plantes tempérées qui synthétisent des molécules à 3 atomes de carbone. Les graminées en C4 sont plus résistantes aux conditions de chaleur et d'aridité. Ces espèces sont généralement semées après des céréales à paille ou un méteil et sont pâturées par les animaux pendant la période estivale. La qualité nutritionnelle de ces espèces cultivées sous nos conditions est encore peu connue (Heuzé et al., 2015a ; Heuzé et al., 2015b ; Heuzé et al., 2020). Cependant, des essais en cours à la ferme expérimentale des Bordes et à INRAE Val de Loire de Nouzilly sur les dérobées estivales observent que le sorgho multicoupe et le teff grass seraient les espèces les plus intéressantes en termes de potentiel de production et de valeur alimentaire (Hernandez, 2021). Les teneurs en MAT des deux espèces étaient comprises entre 115 et 180 g/kg MS et les UFL entre 0,74 et 0,90. Ces deux espèces ont été bien consommées au pâturage par des génisses et des ovins.

c. Intégrer l’agroforesterie dans les systèmes d’élevage

Pour améliorer le niveau d'autonomie alimentaire, l'utilisation des ressources ligneuses peut apporter une contribution intéressante. Selon Émile et al. (2017), la fonction fourragère des ligneux est très marginale dans les exploitations d'élevage. Pourtant, les espèces ligneuses (arbres, arbustes et lianes) valorisables par le bétail sont nombreuses et leur valeur nutritive intéressante malgré une variabilité importante au sein de ces ressources. Ainsi Vandermeulen et al. (2016a) situent la teneur moyenne en protéines des fourrages ligneux à 178 g/kg MS au printemps et 133 g/kg MS en fin d'été, pour des valeurs de digestibilité supérieure à 85 % au printemps, cette digestibilité diminuant tout au long de la saison de pâturage. Les mêmes résultats ont été observés dans des projets ARBELE (Moreau et al., 2020b) et PARASOL (Novak et al., 2020) qui ont montré que des espèces comme le mûrier blanc, le sureau ou le prunelier présentent de très bonnes valeurs nutritives pour les ruminants. Les fourrages ligneux sont également intéressants de par leur teneur en macro et micro nutriments qui peuvent bien complémenter les rations des vaches laitières. Le projet AGFORWARD (www.agforward.eu) a ainsi montré que les saules et les aulnes sont plus riches que l'herbe de ce point de vue (teneur en sélénium particulièrement). Les espèces comme la vigne, le chêne vert, le robinier sont également riches en tanins condensés, ce qui rend les protéines de ces végétaux moins dégradables dans le rumen (Vandermeulen et al., 2016b ; Émile et al., 2017 ; Novak et al., 2020). Les fourrages ligneux, de par leur composition chimique particulière doivent donc être considérés comme des compléments à part entière des rations des ruminants. Selon Liagre et al. (2020), il existe une diversité d'aménagements ligneux à vocation fourragère : arbres hautes tiges dont la taille (émondage) est distribuée aux animaux, tables fourragères ponctuellement exploitées soit par pâturage, soit par coupe mise à disposition des animaux, arbres têtards (trognes) pâturables, haies fourragères diverses, pouvant dans le cas du plessage (haies composées d'un entrelacement de rejets des souches, de branches arbustes) qui, une fois développé, peuvent constituer de véritable clôture vivante, infranchissable par le bétail. Les ligneux permettent de suppléer au manque de fourrage en cas de sécheresse tout en préservant les stocks constitués pour la période hivernale. Des études menées en Nouvelle Zélande, ont montré le potentiel fourrager de taillis à très courte rotation de saule. Selon cette expérimentation, le taillis de saule réparti sur une surface de 4 ha permettait un pâturage complémentaire de 70 à 110 jours par an pour un troupeau de 100 brebis, avec 5 périodes de pâturage contrôlé entre le printemps et l'été (The New Zealand Poplar & Willow Research Trust, 2013). Des questions de recherches restent cependant ouvertes sur la gestion de ces ligneux et leur résilience à un pâturage soutenu, sur les densités à implanter pour un bon équilibre des ligneux et de la prairie, et sur la protection des ligneux contre les ruminants lors de l'implantation.

Pour résumer cette partie sur les ressources fourragères, la figure 1 positionne la valeur alimentaire de certaines ressources fourragères nouvelles ou alternatives par rapport à celle des fourrages classiques renseignée dans les tables INRAE (INRA, 2028), celle de certaines ressources fourragères nouvelles ou alternatives. Les dérobées estivales en vert présentent une valeur alimentaire dans la gamme des meilleures ressources pâturées. Les méteils ensilés riches en légumineuses et les ensilages de sorgho grain présentent une densité énergétique intéressante.

Figure 1. Relations entre la densité énergétique des fourrages (rapport entre la valeur énergétique UFL et la valeur d’encombrement UEL) et leur concentration en protéines digestibles par unité fourragère (rapport entre la teneur en PDI et la valeur UFL).

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Les traits pleins correspondent aux fourrages des tables INRAE (INRA, 2018) et représentent la plage de variation renseignée selon le stade d'exploitation du fourrage. Les traits pointillés représentent des catégories de fourrages non renseignées dans les tables INRAE : en rose, des espèces fourragères utilisées en dérobées estivales (Maxin et al., 2020) ; en violet des valeurs pour les ensilages de sorgho estimées à partir des données de Brunschwig et Lamy (2008) et Chauveau et Uijttewaal (2020) ; en marron les données sur les méteils estimées à partir de Legendre et al., (2019).

a. Aliments issus de nouveaux procédés technologiques

La recherche d'autonomie protéique des filières animales conduit aussi à développer de nouveaux procédés technologiques qui vont améliorer la valorisation des ressources végétales existantes et créer de nouvelles biomasses : par exemple, la valorisation des graines comme la féverole et le pois peut être améliorée par de nouvelles méthodes d'extrusion, de toastage qui est maintenant envisageable à la ferme (cf. par exemple le projet PROTECOW) et de décorticage (Nozière et al., 2022). La concentration et la biodisponibilité des protéines des tourteaux de colza et tournesol pourraient être accrues par de nouveaux procédés comme le blutage.

Le « bioraffinage » des fourrages est une technique qui se développe, en particulier dans les pays du nord de l'Europe (Jørgensen et al., 2022). Le fractionnement des légumineuses fourragères ou de prairies permet d'extraire environ 40 % des protéines du fourrages dans un concentré contenant environ 50 % de protéines pouvant être utilisé en substitution du soja pour alimenter des porcs ou des volailles (Jørgensen et al., 2022). Le résidu fibreux contenant 150-180 g/kg de protéines peut être valorisé par des ruminants, ou pour la production d'énergie ou encore pour l'extraction d'autres molécules d'intérêts.

Dans un contexte d'élevage tropical, citons les travaux conduits sur les ressources duales, dont la valorisation intégrale concilie les besoins de l'Homme et de l'animal (graines et fanes de légumineuses, tubercules et feuilles de manioc ou de patate douce) et sur l'enrichissement protéique par culture de microorganismes sur des substrats riches en glucides (tubercules de manioc, canne à sucre) (Archimède et al., 2018).

Le développement de ces nouvelles technologies pose de nombreuses questions, en premier lieu celles de l’organisation des filières et de l’efficience énergétique des procédés.

b. Les coproduits issus des industries agro-alimentaires

Les coproduits végétaux issus des industries de première transformation agro-alimentaire (par exemple : sons, rémoulage et farines basses issus des céréales, tourteaux issus du pressage des huiles, pulpes issues de l’extraction du sucre des betteraves, drèches de brasseries…) sont aujourd’hui bien connus et valorisés en élevage. En France, une enquête nationale réalisée en 2017 estime le gisement actuellement valorisé à 12,1 millions de tonnes de Matière Sèche (MS) de coproduits générés par les industries agroalimentaires. Ceux-ci sont valorisés à 76 % en alimentation animale (animaux de rente et de compagnie) (RESEDA, 2017). Les autres usages sont, par ordre d’importance, l’industrie alimentaire de seconde transformation, l’agronomie et l’énergie D’autres études ont été menées pour apporter des chiffres plus précis à pour différentes régions et ainsi mieux cerner les enjeux à l’échelle des territoires. Ainsi, 125 000 tonnes MS de coproduits ont été répertoriées en Normandie (RESEDA, 2019) et 1,9 millions de tonnes MS en région Grand-Est dans le projet COPRAME (IDELE, 2021a). Ces gisements sont déjà bien valorisés notamment en alimentation animale et représentent 61 % des utilisations en Normandie et 98 % en Grand-Est respectivement.

Mais de nouveaux gisements et de nouveaux usages pour les gisements déjà valorisés peuvent être identifiés. En particulier, en Europe, environ 50 % des fruits et légumes sont perdus au cours de la chaine de production et de consommation (Halmemies-Beauchet-Filleau et al., 2018). La valorisation de biomasses pour la production de biomatériaux pourrait aussi conduire à de nouveaux coproduits valorisables en élevage. Outre la question de l'organisation des filières, les questions concernent donc la connaissance fine, la conservation et l'utilisation dans la ration des animaux de ces coproduits.

Pour un même coproduit, des variations saisonnières peuvent être constatées en fonction des conditions de culture, de récolte et de stockage et/ou du process industriel. Afin de garantir la qualité de ces coproduits, des techniques de conservation appropriées doivent être mises en œuvre en élevage et des précautions d'emploi dans les rations. Ainsi, un stockage en cuve peut être proposé pour des coproduits liquides comme des lactosérums. Pour des pulpes de betteraves surpressées, la réalisation d'un ensilage permet de garantir une bonne conservation en vue d'une utilisation dans la ration de bovins. Dans le but de valoriser ces coproduits, il est possible d'aller encore plus loin dans le niveau de connaissance des coproduits en analysant la teneur en composés secondaires (phénols, tannins) ainsi que de la digestibilité de différentes fractions d'intérêt. La question de la connaissance de la digestibilité et de la valeur protéique des biomasses lignocellulosiques reste posée notamment pour une valorisation par les ruminants (fourrages pauvres, paille). Certains coproduits, tout comme les fourrages tropicaux (Archimède et al., 2018), pourraient bénéficier des innovations et des traitements enzymatiques développés dans le cadre de la chimie verte pour améliorer leur valeur nutritionnelle pour une valorisation en alimentation animale.

Au-delà de ces opportunités techniques, il convient donc de rappeler que la valorisation des coproduits par les animaux d'élevage doit être sans risque sanitaire pour ceux-ci, notamment vis-à-vis des bactéries, des mycotoxines et des contaminants physiques et chimiques (Chapoutot et al., 2018). Ces risques peuvent être gérés du champ à l'élevage en passant par l'usine, à travers des démarches d'analyse de risque des bonnes pratiques et des contrôles qualité.

Enfin, un critère primordial reste l'intérêt économique des filières pour valoriser des coproduits en alimentation animale. La formulation multicritère des aliments pour animaux (nutrition, environnement…), couplée à une optimisation économique, doit permettre d'assurer un choix pertinent pour valoriser au mieux les coproduits en alimentation animale en fonction du type d'animal, de la ration proposée et des objectifs de performances (Chapoutot et al., 2018).

a. Les insectes

Au cours des cinq dernières années, les insectes (larves, adultes ou vers) ont été identifiés comme des aliments alternatifs pour les animaux d'élevage (van Huis, 2020). La teneur en protéines des insectes est généralement supérieure ou égale à celle du tourteau de soja et ils sont riches en acides aminés essentiels comparés aux protéines végétales (Hawkey et al., 2021). Ils sont également riches en lipides et leur composition en acides gras dépend des classes d'insectes (Hawkey et al., 2021). Ils peuvent donc être utilisés comme source de protéines ou d'énergie dans les rations. Par ailleurs, la production d'insectes à partir de déchets alimentaires, de coproduits et de résidus issus de l'industrie agro-alimentaires se développe (Spranghers et al., 2017 ; Meneguz et al., 2018). Ce nouveau système de production constitue un modèle circulaire et durable pour produire des aliments pour l'alimentation animale et participe à réduire la compétition avec l'alimentation humaine. L'utilisation des insectes dans l'alimentation avicole et porcine est autorisée dans l'UE depuis 2021. Même si leur utilisation chez les ruminants reste interdite, l'intérêt nutritionnel de leur utilisation chez les ruminants s'accroît.

Comparé au tourteau de soja, plusieurs auteurs ont observé une diminution de la digestibilité in vitro de la matière organique et de la production de méthane avec les tourteaux d'insectes (Jayanegara et al., 2017a ; Jayanegara et al., 2017b ; Renna et al., 2022). Ces réductions s'expliqueraient par la composition des insectes. Ils sont riches protéines et en lipides, pauvres en glucides ce qui limite les fermentations ruminales. Ils contiennent également de la chitine, composé partiellement indigestible. La dégradation ruminale des protéines serait également plus faible que celle du tourteau de soja (Toral et al., 2022 ; Renna et al., 2022), ce qui est intéressant pour augmenter la quantité de PDIA, d'autant que des digestibilités intestinales in vitro élevées ont été mesurées (Toral et al., 2022). Deux études ont validé in vivo l‘intérêt de remplacer le tourteau de soja par des tourteaux d'insectes (Astuti et al., 2019 ; Fukuda et al., 2022).

b. Les algues et microalgues

Le potentiel d’utilisation des algues et microalgues en tant que matière première pour l’alimentation animale paraît modeste du fait de leur faible teneur en matière sèche qui nécessiterait de l’énergie pour concentrer les nutriments. En revanche, les algues peuvent fournir des composés d’intérêt utilisables comme additifs pour l’alimentation animale.

Les algues présentent un potentiel en tant que supplément lipidique pour accroitre la teneur en lipides d'intérêt nutritionnel (AG poly-insaturés à chaine longue type EPA/DHA) dans les produits animaux. Certaines algues marines peuvent présenter un intérêt pour réduire les émissions de méthane ruminal grâce à leur teneur en bromoforme et composés halogénés qui réduisent la méthanogénèse. C'est notamment le cas pour les algues rouges (présentes en régions tropicales) comme Asparagopsis armata et Asparagopsis taxiformis (Vijn et al., 2020). Les réductions pourraient être très importantes et atteindre – 80 % chez les bovins sans modifier les performances zootechniques (Honan et al., 2022). En France, le projet METH'ALGUES visant à évaluer des ressources algales locales sur cette question a débuté en 2021 (IDELE, 2021b). Des tests in vitro puis in vivo permettront de conclure sur l'intérêt d'algues disponibles sur les côtes françaises autres que des algues rouges.

De nouvelles technologies pourraient rendre les microalgues compétitives en tant que ressources alimentaires à l'avenir. Des systèmes de production de microalgues couplés à l'alimentation en eau des animaux sont à l'étude. La production de biocarburants dérivés de microalgues pourrait générer des résidus délipidés d'intérêt pour l'alimentation animale (Halmemies-Beauchet-Filleau et al., 2018).

Pour résumer cette partie sur les matières premières concentrées, les insectes et les algues, la figure 2 illustre la diversité des matières premières et coproduits végétaux pouvant être utilisée en alimentation des ruminants et de leurs teneurs en protéines et en parois végétales. Quelques données concernant les algues, les microalgues et les farines d’insectes sont positionnées sur ce graphique.

Figure 2. Teneurs moyennes en matières azotées totales et en parois végétales (NDF) des principaux groupes de matières premières actuellement utilisées ou potentiellement utilisables en alimentation des ruminants.

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Les aliments représentés par des ronds (grains de céréales, graines de protéagineux, coproduits de céréales, tourteaux, coproduits cellulosiques) sont présents dans les tables INRAE (INRA, 2018). Les données sur les algues, microalgues et la lentille d'eau sont issues de Halmemies-Beauchet-Filleau et al. (2018) et les données sur les farines d'insectes de Renna et al. (2022).

a. Nouveaux besoins de caractérisation fine des aliments

Les multiples finalités (productivité, efficience, résilience, santé des animaux et des consommateurs de produits animaux, environnement) auxquelles l'alimentation des ruminants doit répondre rend nécessaire de caractériser plus finement les aliments. Cela recouvre notamment la caractérisation des polysaccharides complexes des parois végétales et leurs rôles nutritionnels et fonctionnels (santé du tube digestif), les acides aminés indispensables pour la nutrition des animaux à fort potentiel, les acides gras (Glasser et al., 2013) les micronutriments (oligoéléments, vitamines – Graulet, 2022), les composés secondaires dont certains peuvent avoir des effets alicaments comme par exemple les tanins condensés de certaines légumineuses (Aufrère et al., 2012), mais aussi des composés antinutritionnels pouvant affecter les performances des animaux, leur santé, les rejets ou la qualité des produits .

b. Evaluation de la valeur alimentaire par les méthodes de référence

Les méthodes de référence pour évaluer les aliments des ruminants reposent sur la mesure in vivo de leur digestibilité dans l'ensemble du tube digestif (Demarquilly et al., 1995), de leur dégradation in situ dans le rumen (principalement pour les fractions azotées et amylacées) et de leur ingestibilité pour les fourrages (Baumont et al., 2018a). Même si le nombre de données de référence accumulées au cours du temps et disponibles dans la littérature est conséquent, l'utilisation de nouvelles ressources dans les rations nécessite l'acquisition d'un nombre suffisant de nouvelles données de référence pour les caractériser. Ces dernières permettront de vérifier la validité des modèles de prévision de la valeur alimentaire pour ces nouvelles ressources. On pourra alors soit étendre leur domaine de validité, soit créer des modèles de prévision spécifiques. C'est en particulier le cas pour les coproduits dont la composition peut varier fortement (cf. 2.2.b).

Il est donc important de maintenir des dispositifs de référence pour l’évaluation in vivo de nouvelles ressources alimentaires utilisées pour l’alimentation des ruminants. L’évolution des thématiques scientifiques, la rationalisation des outils expérimentaux et la prise en compte en expérimentation animale du principe des 3R (Remplacer, Réduire, Raffiner) ont conduit à réduire fortement en France comme à l’étranger le nombre de sites permettant de réaliser ces méthodes de références. Ainsi, à INRAE, le nombre d’ateliers permettant la mesure de la digestibilité et de l’ingestibilité des fourrages par la méthode de référence est passé de 7 dans les années 1990 à 3 dans les années 2020.

En complément, pour certains critères de caractérisation des aliments, le développement des techniques de précision en élevage expérimental voire commercial, par exemple les mesures automatisées des quantités ingérées, ouvrent des perspectives pour le « phénotypage à haut débit » des ressources alimentaires conjointement à celui des animaux.

c. Méthodes alternatives et de prévision

Pour prévoir la valeur des aliments sur le terrain, pour faire du criblage d'un grand nombre de matières premières ou pour réduire l'utilisation d'animaux expérimentaux, des méthodes basées sur des approches in vitro et/ou des relations statistiques entre la composition des aliments et leur utilisation par les animaux ont été développées (Givens et al., 2000). Certaines techniques existent depuis longtemps comme les méthodes in vitro (Tilley et Terry, 1963) et les méthodes enzymatiques (Aufrère et al., 2007), et font toujours l'objet de développements pour augmenter leur précision et leur domaine d'application (Le Morvan et al., 2016). Pour répondre à la demande sociétale, l'arrêt programmé en France pour 2025 de l'utilisation des vaches munies d'une canule du rumen nécessite de mettre au point une méthode de référence alternative basée sur une approche in vitro pour la mesure de la dégradation des aliments dans le rumen. Dans ce but, INRAE conduit actuellement le programme ALTERFI avec le soutien des principales entreprises du secteur de l'alimentation des ruminants.

D'autres méthodes, plus récentes comme la spectrométrie dans le proche infra-rouge (SPIR), présentent un potentiel d'innovation fort (Andueza et al., 2011 ; Bastianelli et al., 2018). Basée sur l'absorption de la lumière infrarouge par la matière organique des échantillons, cette méthode non invasive et non destructive des échantillons peut être appliquée sur de nombreuses matrices alimentaires (fourrages, coproduits, ingrédients des rations) ou produites par les animaux (lait, fèces). Elle permet une estimation de la composition chimique des aliments en termes de teneurs en protéines, fibres, digestibilité enzymatique mais également, à titre expérimental, une estimation de l'utilisation digestive des rations. Ainsi, par exemple la mesure de la digestibilité d'une ration et des émissions de méthane à l'échelle d'un individu à partir du spectre infra-rouge d'un simple prélèvement de fèces constitue une perspective prometteuse tant pour l'évaluation des ressources que le phénotypage des animaux (Andueza et al., 2021).

La miniaturisation des spectromètres infrarouges permet aujourd'hui d'envisager une utilisation sur le terrain pour une analyse directe des échantillons de matières premières fraiches. Ces développements récents permettent de s'affranchir des étapes de séchage et de broyage préalables à toutes analyses. Cependant, analyser les échantillons sur les lieux de prélèvements n'a de sens que si les performances des spectromètres portables ne sont pas impactées par cette miniaturisation. Selon Bastianelli et al. (2018), les spectromètres infrarouges portables permettent de prédire avec une fiabilité raisonnable les principales caractéristiques nutritionnelles des aliments (humidité, protéines brutes, fibres, digestibilité de la matière sèche…). En raison de l'humidité, de l'hétérogénéité des échantillons et de la simplification des appareils de mesures, la précision des étalonnages est cependant significativement plus faible qu'avec des échantillons secs sur des appareils de laboratoire, et l'erreur de prédiction généralement multipliée par un facteur de 1,3 à 3,0.

Récemment, dans le cadre du projet régional wallon EFFORT (www.cra.wallonie.be/fr/effort), plusieurs types d'appareils portables ont été comparés sur différents types de fourrages. Les performances varient entre appareils. Les paramètres comme l'humidité, les protéines et la cellulose semblent raisonnablement bien prédits. Des erreurs plus importantes ont été observées pour la composition en fibres (NDF – ADF) et la digestibilité enzymatique (Fernández Pierna et al., 2021) Le développement de base de données spectrales sur matériel frais, couvrant une large variété d'aliments (fourrages et matières premières) conditionnera l'utilisation en routine de ce type d'appareils.

a. Agréger les données de composition et les valeurs nutritionnelles : une étape indispensable pour intégrer de nouvelles ressources dans l’alimentation des ruminants

La collecte de données est la première étape pour la mise en place d’un système d’information cohérent sur la composition et la valeur nutritionnelle des matières premières destinées à l’alimentation animale.

Les travaux menés par l’Association Française de Zootechnie (AFZ) depuis 1989 dans le cadre de la Banque de données de l’alimentation animale française ont permis une collecte massive de données (3 millions de données dont 100 000 in vivo) pour 600 000 échantillons correspondants à près de 7 000 matières premières et fourrages différents[4].

Les travaux conduits à INRAE sur les fourrages depuis les années 1950 ont permis de constituer une base de données de plus de 2 000 mesures de digestibilité et d'ingestibilité sur les fourrages verts de graminées et de légumineuses et de 290 mesures sur le maïs. Cette base de données a été complétée par plus de 300 mesures permettant de prévoir la valeur des fourrages conservés à partir de celle du fourrage vert correspondant, et par plus de 450 mesures de dégradation de l'azote dans le rumen (Baumont et al., 2018a ; Baumont et al., 2018b).

Avoir de nombreuses données permet de couvrir les besoins en information de façon à la fois qualitative, quantitative (en termes de produits et de paramètres nutritionnels) et sécurisée (élimination des données anormales). L’exploitation statistique de ces bases de données donne lieu à l’établissement d’équations de prédiction liant des valeurs chimiques entre elles ou des valeurs chimiques et des valeurs nutritionnelles mesurées in vivo. Il devient alors possible de calculer des valeurs type de composition chimique et nutritionnelle qui ne sont pas de simples moyennes de valeurs brutes.

b. Produire des tables de référence

Des premières tables de la valeur des fourrages ont été proposées par Demarquilly et Weiss (1970), INRA (1978) et Andrieu et al. (1989). Depuis 2002, les travaux conjoints d'INRAE et de l'AFZ ont abouti à la création de plusieurs tables de références : tables multi-espèces de matières premières (« Tables vertes », Sauvant et al., 2004), tables pour ruminants contenant à la fois des données de matières premières et de fourrages (INRA, 2007). La rénovation des systèmes d'alimentation des ruminants (INRA, 2018) a inclus celle des tables qui sont désormais consultables en ligne : www.feedtables.com pour les tables matières premières multi espèces et www.inration.fr pour les tables des fourrages et des concentrés utilisés pour les ruminants (cf. données des tables présentées dans les figures 1 et 2).

c. Étendre la portée des tables, améliorer la caractérisation des matières premières

Suite au succès des « Tables vertes » et des tables pour les ruminants à l’international (elles ont été traduites en Anglais, Espagnol et Chinois), l’AFZ a entrepris en 2006, en collaboration avec INRAE, le CIRAD et la FAO, la construction de tables destinées initialement aux régions chaudes. Ce travail est devenu par la suite Feedipedia (www.feedipedia.org), une encyclopédie des aliments pour animaux de ferme de portée mondiale et accessible gratuitement sur internet depuis 2012. Cette encyclopédie propose à la fois une caractérisation qualitative des aliments (description botanique et physique, conditions de culture et d’obtention, contraintes et modalités d’utilisation pour les différentes productions animales), et une caractérisation quantitative via des tables de composition et de valeurs nutritionnelles sur plus de 1 500 matières premières et fourrages. Feedipedia est un outil de transfert de connaissances majeur, consulté dans le monde entier par plus d’un million de visiteurs par an.

Dans le contexte du changement climatique, Feedipedia constitue une source d’information précieuse pour ceux qui envisagent de recourir à des aliments adaptés aux sécheresses ou capables de remplacer des cultures précédemment détruites (après une grêle ou un gel tardif). Avec 72 % d’aliments alternatifs, Feedipedia offre une base de connaissances solide pour choisir ceux qui, dans les rations, remplaceront opportunément les matières premières et fourrages conventionnels et pourront ainsi contribuer à la résilience des élevages.

d. Offrir des outils de calcul de valeurs alimentaires et de calcul des rations

Les données publiées dans les tables INRAE et INRAE-AFZ sont par construction des données correspondant à des aliments « moyens ». Pour une meilleure précision dans les calculs de ration, ces tables viennent nourrir différents outils sous licence, dont le module PrevAlim du logiciel de rationnement INRAtion V5 et RUMIN’AL développé par INRAE avec France Conseil Élevage (www.inration-ruminal.fr) et le calculateur multi-espèces Feedinamics (www.feedinamics.com) développé par l’AFZ avec A-Systems. Grâce à ces outils, l’utilisateur peut calculer les valeurs alimentaires de ses propres aliments (matières premières seules pour toutes espèces animales pour Feedinamics ; toutes matières premières et fourrages pour les ruminants pour PrevAlim dans INRAtion et RUMIN’AL) et, pour les deux outils INRAE, calculer les valeurs de rations complètes. INRAtion V5 et RUMIN’AL intègrent des lois de réponses multicritères qui permettent d’évaluer les rations sur différents aspects, en particulier les rejets dans l’environnement (N, CH4), et le risque d’acidose.