DSCHANG SCHOOL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Unité de Recherche de Biologie et Écologie Appliquées (URBEA)
SUJET :
Thèse soutenue publiquement en vue de l’obtention du diplôme de Doctorat/PhD en Biologie Animale
Option : Parasitologie Spécialité : Entomologie appliquée
Par:
DZEPE TOGUE Daniel Rostand Matricule: CM-UDS-12SCI1628
Master en Biologie Animale
Sous la co-supervision de :
Et
Production et valorisation des larves de mouche soldat noire, Hermetia illucens (Diptera : Stratiomydae)
REPUBLIQUE DU CAMEROUN PAIX-TRAVAIL-PATRIE
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UNIVERSITE DE DSCHANG
***************
Ecole Doctorale
REPUBLIC OF CAMEROON PEACE-WORK-FATHERLAND
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UNIVERSITY OF DSCHANG
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Post Graduate School
Président
KANA Jean Raphael Superviseurs
TCHUINKAM Timoléon NANA Paulin
Examinateurs
DJIETO LORDON Champlain KEKEUNOU Sévilor
DJOUAKA Rousseau
TCHUINKAM Timoléon
Maître de Conférences
NANA Paulin
Maître de Conférences
Le 26 Juin 2021 devant le jury suivant :
Professeur
Maître de Conférences Maître de Conférences
Professeur Professeur
Maître de Recherches
Université de Dschang
Université de Dschang Université de Dschang
Université de Yaoundé I Université de Yaoundé I IITA-Cotonou (Bénin)
i
Certificat de l’originalité du travail
Je soussigné, DZEPE TOGUE Daniel Rostand, étudiant en Doctorat/PhD, option Parasitologie au Département de Biologie Animale de l’Université de Dschang, atteste que la présente Thèse intitulée « Production et valorisation des larves de mouche soldat noire, Hermetia illucens (Diptera : Stratiomydae) », effectuée à l’Unité de Recherche de Biologie et d’Écologie Appliquées (URBEA) sous la Co-direction de TCHUINKAM Timoléon (Maîtres de Conférences à l’Université de Dschang) et NANA Paulin (Maîtres de Conférences à l’Université de Dschang) est le fruit de mes propres travaux de recherches.
Cette thèse est authentique et n’a jamais été présentée pour l’obtention d’un quelconque diplôme ou grade universitaire.
Visa de l’auteur
DZEPE TOGUE Daniel Rostand
Visa du Co-directeur Visa du Co-directeur
Visa du Chef de Département
ii
Attestation de correction
Nous, les soussignés, attestons que la Thèse de Doctorat/PhD intitulée « Production et valorisation des larves de mouche soldat noire, Hermetia illucens (Diptera : Stratiomydae) » soumise au Département de Biologie Animale de l’Université de Dschang en vue de l’obtention du Doctorat/PhD option Parasitologie, a été revue et corrigée conformément aux observations du jury et aux règlements du Département.
Visa de l’auteur
DZEPE TOGUE Daniel Rostand
Visa du Co-directeur Visa du Co-directeur
TCHUINKAM Timoléon NANA Paulin Maître des Conférences Maître des Conférences Université de Dschang Université de Dschang
Visas des examinateurs
DJIETO LORDON Champlain KEKEUNOU Sévilor DJOUAKA Rousseau Professeur Professeur Maître de Recherches Université de Yaoundé I Université de Yaoundé I IITA-Cotonou, Bénin
Visa du Président du Jury
KANA Jean Raphael Professeur Université de Dschang
Visa du Chef de Département
iii
Dédicace
À ma Maman Victorine MADINKO
iv
Remerciements
Ce travail a bénéficié du financement de l’Institut International d’Agriculture Tropicale (IITA) et a été réalisé à l’Unité de Recherche de Biologie et Écologie Appliquées (URBEA) de l’Université de Dschang, sous la co-direction de Timoléon TCHUINKAM (Maîtres de Conférences, Université de Dschang) et Paulin NANA (Maîtres de Conférences, Université de Dschang). Je les remercie pour avoir dirigé ce travail de manière complémentaire.
Mes remerciements les plus sincères vont également à l’endroit de Rousseau DJOUAKA (Chercheur Senior, IITA-Bénin) qui m’a accueilli au sein de son équipe de recherche et a activement contribué à la réalisation de ce travail avec rigueur scientifique et disponibilité.
Je remercie Hervé MUBE (Enseignant Assistant, Université de Dschang) pour son implication et son étroite collaboration dans la réalisation de ce travail.
Je remercie également les Professeurs KHAN PAYNE, Jean Raphael KANA et Théophile FONKOU et Docteur Honorine NTANGMO, pour avoir accepté de critiquer et d’améliorer la qualité de ce travail au cours des différents séminaires doctoraux.
C’est avec beaucoup d’estime que je remercie tous les enseignants de la Faculté des Sciences de l’Université de Dschang, particulièrement ceux du Département de Biologie Animale pour avoir activement contribué à ma formation.
Ma reconnaissance va également à l’endroit de mes camarades du laboratoire des maladies à transmission vectorielle de l’unité de recherche en biologie et écologie appliquées (VBID-URBEA). J’ai été heureux de faire ce bout de chemin avec vous.
Un grand merci à mes frères et sœurs, pour m’avoir encouragé et soutenu durant ces années universitaires. Je n’oublie pas ma charmante Alvine SIMO, ainsi que notre princesse Aline MADINKO.
Enfin, je tiens à exprimer ma reconnaissance aux différents membres du jury pour avoir accepté d’évaluer la qualité scientifique de ce travail.
v
Table des matières
Certificat de l’originalité du travail ... i
Attestation de correction……….…….ii
Dédicace ... iii
Remerciements ... iv
Table des matières ... v
Résumé ... ix
Abstract ... xii
Liste des abréviations ... xiii
Liste des tableaux ... xiv
Liste des figures ... xvi
Liste des annexes ... xxi
Introduction générale ... 1
Chapitre I : Revue de la littérature ... 6
I.1. Systématique et distribution de la MSN ... 7
I.2. Présentation générale de la MSN ... 8
I.3. Morphologie et anatomie de la MSN ... 10
I.4. Physiologie et éthologie de la MSN ... 16
I.5. Cycle de développement de la MSN ... 17
I.6. Domestication et facteurs de développement de la MSN ... 20
I.7. MSN et la biotechnologie industrielle ... 22
I.8. Larves de la MSN dans les déchets organiques ... 23
I.9. Relation entre les larves de la MSN et les microorganismes des déchets organiques ... 26
I.10. Composition chimique des larves de la MSN ... 27
I.11. Valeur nutritionnelle des larves de MSN dans l’alimentation animale ... 31
I.12. Risques potentiels associés à l’utilisation des larves de la MSN dans l’alimentation animale ... 34
vi
Chapitre II : Matériel et méthodes ... 36
II.1. Description du site d’étude et installation de la colonie de MSN ... 37
II.1.1. Présentation du site d’étude... 37
II.1.2. Origine de la colonie ... 37
II.1.3. Présentation du dispositif expérimental ... 37
II.2. Influence des facteurs abiotiques sur le développement des stades immatures de la MSN ... 40
II.2.1. Influence de la densité sur le développement larvaire ... 41
II.2.2. Influence de la teneur en eau du substrat sur le développement larvaire ... 41
II.2.3. Influence de la disponibilité du substrat dans le milieu de culture sur le développement larvaire ... 42
II.2.4. Influence du substrat de pupaison sur le développement du stade pupe de la MSN ... 42
II.2.5. Paramètres mesurés et collecte des données ... 42
II.3. Influence du type de substrat sur les performances de croissances de la MSN à différents stades ... 45
II.3.1. Influence du type de substrat sur le développement du stade larve ... 45
II.3.2. Influence du type de substrat sur la composition chimique des prépupes ... 46
II.3.3. Influence du type de substrat larvaire sur le développement du stade pupe ... 48
II.3.4. Influence du type de substrat larvaire sur le développement du stade adulte ... 49
II.3.5. Paramètres mesurés et collecte des données ... 50
II.4. Optimisation du potentiel des larves de MSN à recycler les déchets organiques ... 52
II.4.1. Stratégie alimentaire continue ... 52
II.4.2. Stratégie alimentaire discontinue ... 53
II.4.3. Paramètres mesurés et collecte des données ... 53
II.5. Évaluation de la valeur nutritive des larves de MSN dans l’alimentation des poulets de chair. ... 55
II.5.1. Larves de MSN et rations expérimentales ... 55
vii
II.5.2. Mise en bâtiment des poulets de chair et expérimentation... 56
II.5.3. Paramètres mesurés et collecte des données ... 57
II.6. Analyses statistiques ... 58
Chapitre III : Résultats et discussion ... 59
III.1. Résultats... 60
III.1.1. Développement du stade larve de la MSN en fonction de la densité ... 60
III.1.2. Développement du stade larve de la MSN en fonction de la teneur en eau du substrat ... 61
III.1.3. Développement du stade larve de la MSN en fonction de la disponibilité du substrat dans le milieu de culture ... 62
III.1.4. Développement des prépupes de la MSN en fonction du substrat de pupaison ... 63
III.1.5. Effet du type de substrat larvaire sur le développement, la survie et la biomasse des larves ... 66
III.1.6. Effet du type de substrat larvaire sur la taille et l’épaisseur des prépupes ... 68
III.1.7. Effet du type de substrat larvaire sur la teneur en protéines, lipides et cendre des prépupes ... 69
III.1.8. Effet du type de substrat larvaire sur composition en minéraux des prépupes ... 69
III.1.9. Effet du type de substrat larvaire sur le développement des prépupes et l’émergence des adultes ... 70
III.1.10. Effet du type de substrat larvaire sur la taille des adultes ... 72
III.1.11. Effet du type de substrat larvaire sur la fécondité et la longévité des adultes ... 72
III.1.12. Influence de la stratégie alimentaire sur la survie des larves ... 76
III.1.13. Influence de la stratégie alimentaire sur la biomasse larvaire ... 79
III.1.14. Influence de la stratégie alimentaire sur la réduction des substrats par les larves de MSN ... 82
III.1.15. Influence de la stratégie alimentaire sur la bioconversion des substrats par les larves de MSN ... 86
viii
III.1.16. Influence de la farine des larves de MSN sur les performances de
croissance du poulet de chair ... 91
III.1.17. Influence de la farine des larves de MSN sur les paramètres hématologiques des poulets de chair ... 93
III.2. Discussion ... 94
III.2.1. Développement des stades immatures de la MSN en fonction des facteurs du milieu ... 94
III.2.2. Performances de croissances de la MSN à différents stades en fonction du type de substrat larvaire ... 98
III.2.3. Recyclage des déchets organiques par les larves de MSN ... 102
III.2.4. Valeur nutritive des larves de MSN dans l’alimentation des poulets de chair .... 105
Conclusion générale, Perspectives ... 107
Conclusion générale ... 108
Perspectives ... 110
Références bibliographiques ... 111
Annexes ... 134
ix
Résumé
La mouche soldat noire (MSN), Hermetia illucens est un insecte à métamorphose complète qui durant son stade larvaire s’alimente avec voracité sur divers types de substrats organiques tout en convertissant les composés azotés et les hydrates de carbones en biomasses larvaires hautement riches en protéines et en lipides alimentaires. Cette étude avait pour objectif d’élucider les processus biologiques clés qui ont lieux durant son cycle de développement et leurs applicabilités dans le recyclage des déchets organiques pour générer des biomasses larvaires utilisables dans l’alimentation des animaux d’élevages.
L’étude a été menée dans une serre à l’aide d’une souche locale de MSN. Les essais consistaient à utiliser une approche multidisciplinaire pour évaluer l’influence des facteurs abiotiques (densité larvaire, teneur en eau du substrat, quantité de substrat, substrat de pupaison) et du type de substrat larvaire (aliment poussin, fiente de poule, déchets de fruits) sur le développement de la MSN à différents stades et leur potentiel à convertir les substrats organiques en biomasses larvaires. Ces dernières ont été échantillonnées et transférer au laboratoire de nutrition et d’alimentation animale et au laboratoire des sciences du sol de l’université de Dschang pour la mise en place des analyses chimiques. Une fois leur composition chimique connue, les larves ont été séchées et moulues pour obtenir la farine des larves de MSN qui a servir dans la ration alimentaire des poulets de chair comme source de protéine animale.
Les résultats ont montré que le développement de la MSN est fortement influencé par les conditions du milieu de vie larvaire. Les meilleures performances de croissance larvaire ont été obtenues à la densité 01 larves/cm², avec l’aliment poussin diluée à 60 % d’eau, et servi à la ration 150 mg/larve/jour. Les différents types de substrats testés dans cette étude conviennent parfaitement pour produire les larves de MSN. La vitesse de recyclage des substrats frais était plus rapide comparée à celle des vieux substrats, avec des taux de bioconversions compris entre 13,34% - 51,34% et des taux de réductions compris entre 24,52
% - 72,78 %. Par ailleurs, les biomasses larvaires issues des processus de bioconversions avaient des teneurs en protéine brute et en matière grasse comprises entre 36,29% - 39,39%
et de 10,82% - 23,07%, respectivement. Ces dernières étaient également fortement concentrées en calcium (35,55g/kg), potassium (13,03g/kg), phosphore (7,11g/kg) et en magnésium (4,49g/kg). La substitution de la farine de poisson par celle des larves de MSN
x
dans la ration alimentaire des poulets de chair n’a révélée aucune différence significative sur les performances de croissances et aucune influence négative n’a été observée sur leur santé.
Cette étude atteste le potentiel de la MSN à dégrader divers types de substrats organiques et à générer une biomasse vivante utilisable dans l’alimentation animale. Les résultats qui en découlent peuvent être exploités dans une unité de production pour optimiser les rendements de recyclage et de bioconversion.
Mots clés : Mouche soldat noire, alimentation animale, gestion des déchets, biomasse larvaire, source de protéine, lipide alimentaire.
xi
Production and valorisation of black soldier fly larvae,
Hermetia illucens (Diptera: Stratiomydae)
xii
Abstract
Black soldier fly (BSF), Hermetia illucens is a holometabolous insect which during its larval stage feeds voraciously on various types of organic substrates and converts nitrogen compounds and carbohydrates into larval biomasses highly rich in proteins and dietary lipids. The objective of this study was to elucidate the key biological processes that take place during its development and their applicability in the recycling of organic waste to generate larval biomasses that can be used as animal feed.
The study was carried out in a greenhouse using a local strain of the BSF. The experiments consisted in using a multidisciplinary approach to assess the effects of abiotic factors (larval density, substrate water content, amount of substrate, pupation substrate) and the type of larval substrate (chicken feed, chicken manure, fruits waste) on the development of the BSF at different stages and their potential to convert organic substrates into larval biomasses. The latter were sampled and transferred to the “Laboratoire de Nutrition et d’Alimentation Animale” and the
“Laboratoire des Sciences du Sol” of the University of Dschang for chemical analyses. Once their chemical composition was known, the larvae were dried and ground to obtain insect larvae meal which was used in the diet of broilers as a main source of animal protein.
The results showed that the development of the BSF is strongly affected by the larval living conditions. The best larval growth performances were obtained at a density of 01 larvae/cm², with a feeding rate of 150 mg of 60% moistened chicken feed per larva per day.
However, the different substrates tested in this study were all suitable for BSF larvae production.
The recycling activity of fresh substrates was faster than that of old substrates, with bioconversion rates ranging from 13.34% to 51.34% and reduction rates ranging from 24.52% to 72.78%. On the other hand, the larval biomass from bioconversion activities had crude protein and crude fat contents between 36.29 - 39.39% and 10.82 - 23.07%, respectively. The latter were also highly concentrated in calcium (35.55 g/kg), potassium (13.03 g/kg), phosphorus (7.11 g/kg) and magnesium (4.49 g/kg). The substitution of fishmeal by insect larval meal in the diet of broilers did not reveal a significant difference in growth performance and no negative effects were observed on their health.
This study demonstrates the potential of the BSF to convert various types of organic substrates into live biomass that can be used in animal feed. The results obtained can be used in a production unit to optimize the recycling and bioconversion activities.
Keywords: Black soldier fly, animal feed, waste recycling, larval biomass, protein source, dietary lipid
xiii
Liste des abréviations
ABC: Agri-Business vocational training Center AP : Aliment Poussin
BSF : Black Soldier Fly DF : Déchets de Fruits ES : Erreur Standard
FAO : Food and Agriculture Organization FP : Fiente de Poule
HR : Humidité Relative
IITA : Institut International d’Agriculture Tropicale MS: Matière Sèche
MSN: Mouche Solder Noire NRC: National Research Council
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
xiv
Liste des tableaux
Tableau 1: Composition proximale des larves de la MSN (% de matière sèche)... 28
Tableau 2: Composition en minéraux des larves de la MSN... 29
Tableau 3: Profil des acides aminés des larves de la MSN (g/100g MS) ... 30
Tableau 4: Profil des acides gras des larves de la MSN (%) ... 31
Tableau 5: Comparaison de la composition nutritionnelle de la farine des larves de la mouche domestique à d’autres sources de protéines conventionnelles ... 32
Tableau 6: Description des stratégies alimentaires utilisées pendant les essais ... 53
Tableau 7 : Composition centésimale des rations alimentaires utilisées pendant le démarrage et la croissance ... 56
Tableau 8: Influence de la densité larvaire sur les paramètres de développement des larves de la MSN ... 60
Tableau 9: Influence de la teneur en eau du substrat sur les paramètres de développement des larves de la MSN ... 61
Tableau 10: Influence de la disponibilité du substrat dans le milieu de culture sur les paramètres de développement des larves de la MSN ... 63
Tableau 11: Influence du substrat de pupaison sur les paramètres de pupaison et d’émergence des prépupes de la MSN... 65
Tableau 12: Composition chimique des prépupes de la MSN issues de trois types de substrats larvaires... 69
Tableau 13: Composition en minéraux des prépupes de la MSN issues de trois types de substrats larvaires ... 70
Tableau 14: Durée de développement de la MSN en fonction du type de substrat larvaire à différents stade ... 75
xv
Tableau 15: Indices de réductions des différents types de substrats soumis aux larves de la MSN avec les stratégies alimentaires continue et discontinue ... 84 Tableau 16: Efficacité de conversion des différents types de substrats digérés (%) par
les larves de la MSN pendant les traitements continus et discontinus ... 88 Tableau 17 : Effet de la farine des larves de la MSN sur la prise alimentaire (g) des
poulets de chair ... 91 Tableau 18 : Effet de la farine des larves de la MSN sur le gain de poids (g) des
poulets de chair ... 92 Tableau 19 : Effet de la farine des larves de la MSN sur l’indice de consommation des
poulets de chair ... 93 Tableau 20 : Effet de la farine des larves de la MSN sur les paramètres hématologiques
du poulet de chair... 93
xvi
Liste des figures
Figure 1: Carte de distribution des spécimens collectés et identifiés de la MSN. ... 8 Figure 2: (A) Vue dorsale et (B) vue latérale de la MSN adulte, Hermetia illucens
(Diclaro II et Kaufman, 2009). ... 9 Figure 3: (A) Oviposition des femelles adultes dans les petites cavités d’un pondoir
artificiel fait de carton ondulé. (B) Amas d’œufs de la MSN collecté (Symton BSF, 2018). ... 9 Figure 4: Larve de la MSN à différents stades (Caruso et al., 2014). ... 10 Figure 5: (A) Jeune pupe de la MSN. (B) Émergence d’une mouche adulte à partir
du puparium (Diclaro II et Kaufman, 2009). ... 10 Figure 6: (A) Capsule céphalique et premiers segments thoracique de la larve de
MSN. (B) Organisation des soies des segments thoracique de la larve de MSN vue au microscope électronique (Oliveira et al., 2016). ... 11 Figure 7: Spiracle antérieur observé au microscope électronique sur le premier
segment thoracique de la larve de MSN (Oliveira et al., 2016). ... 12 Figure 8: Morphologie du système respiratoire de la MSN observée au microscope
électronique. (A) Projection latérale des tubes respiratoire, (B, C) corne de pupe, (D) pointe de la corne de pupe, (E) ouvertures respiratoires (Barros- Cordeiro et al., 2014). ... 13 Figure 9: Séquences de développement intrapuparial de la MSN observées au
microscope électronique. (A) Pupe Cryptocephalique, (B) Pharate adulte, (C) Imago (Barros-Cordeiro et al., 2014). ... 14 Figure 10: Organes reproducteurs de la MSN adulte. (A) Femelle et (B) Mâle
(Caruso et al., 2014). ... 15 Figure 11: Cycle de développement de la MSN avec la durée moyenne de chaque
stade de développement (De Smet et al., 2018). ... 19
xvii
Figure 12: Aperçu général du processus de traitement des déchets organiques par les
larves de la MSN. ... 22
Figure 13: Présentation de la serre construite pour les essais ... 38
Figure 14: Présentation de la cage des mouches soldats noires adultes ... 39
Figure 15: Larves séchées (A), et farine des larves (B) de la MSN ... 40
Figure 16: Répartition des jeunes larves en fonction des différents traitements effectués au cours de l’essai. ... 45
Figure 17: Cages expérimentales pour les mouches adultes (A), pondoir déposé au- dessus du contenant de substrat de ponte (B), et pondoirs faits de cartons ondulés (C)... 50
Figure 18: Design expérimental appliqué au cours de l’étude ... 57
Figure 19: Variations dans la taille (A) et l’épaisseur (B) des larves de la MSN soumises à six différentes densités ... 61
Figure 20: Variations dans la taille (A) et l’épaisseur (B) des larves de la MSN soumises à différents taux d’humidités de substrats ... 62
Figure 21: Variations dans la taille (A) et l’épaisseur (B) des larves de la MSN en fonction de la ration alimentaire journalière ... 63
Figure 22: Dynamiques de pupaisons des prépupes de la MSN dans quatre types de milieux de pupaisons. ... 64
Figure 23: Dynamiques des émergences des pupes de la MSN dans quatre types de milieux de pupaison. ... 65
Figure 24: Durée de développement des larves de la MSN soumises aux différents types de substrats. ... 66
Figure 25: Taux de survie des larves de la MSN soumises aux différents types de substrats. ... 67
Figure 26: Biomasse des larves de la MSN soumises aux différents types de substrats.... 67
xviii
Figure 27: Variations de la taille (A) et l’épaisseur (B) des prépupes de la MSN soumises à trois types de substrats à la ration 100 mg/larve/jour. ... 68 Figure 28: Variations de la taille (A) et l’épaisseur (B) des prépupes de la MSN
soumises à trois types de substrats à la ration 200 mg/larve/jour. ... 68 Figure 29: Durée de développement du stade pupe de la MSN en fonction des
différents types de substrats larvaires. ... 71 Figure 30: Taux d’émergence des pupes de la MSN issues des différents types de
substrats larvaires... 71 Figure 31: Variations de la taille des mouches soldats noires adultes issus de trois
types de substrats à la ration (A) 100 mg/larve/jour et (B) 200 mg/larve/jour... 72 Figure 32: Nombre de paquet d’œuf pondu par femelle adulte de la MSN en fonction
des différents types de substrats larvaires. ... 73 Figure 33: Longévité des mâles adultes de la MSN en fonction des différents types de
substrats larvaires... 74 Figure 34: Longévité des femelles adultes de la MSN en fonction des différents types
de substrats larvaires. ... 74 Figure 35: Taux de survie des larves de la MSN soumises aux différents types de
substrats avec la stratégie alimentaire continue. ... 76 Figure 36: Taux de survie des larves de la MSN soumises aux différents types de
substrats avec la stratégie alimentaire discontinue. ... 77 Figure 37: Comparaison des taux de survies des larves de la MSN avec la stratégie
alimentaire continue et discontinue. ... 78 Figure 38: Biomasse totale des larves de la MSN issues de la stratégie alimentaire
continue... 79 Figure 39: Biomasse totale des larves de la MSN issues de la stratégie alimentaire
discontinue. ... 80
xix
Figure 40: Comparaison de la biomasse totale des larves de la MSN issues de l’alimentation continue et discontinue avec l’aliment poussin. ... 81 Figure 41: Comparaison de la biomasse totale des larves de la MSN issues de
l’alimentation continue et discontinue avec la fiente de poule. ... 81 Figure 42: Comparaison de la biomasse totale des larves de la MSN issues de
l’alimentation continue et discontinue avec les déchets de fruits. ... 82 Figure 43: Réduction des différents types de substrats soumis aux larves de la MSN
avec la stratégie alimentaire continue. ... 83 Figure 44: Réduction des différents types de substrats soumis aux larves de la MSN
avec la stratégie alimentaire discontinue. ... 83 Figure 45: Comparaison des taux de réductions de l’aliment poussin soumis aux
larves de la MSN avec les stratégies alimentaires continue et discontinue. ... 85 Figure 46: Comparaison des taux de réductions de la fiente de poule soumis aux
larves de la MSN avec les stratégies alimentaires continue et discontinue. ... 85 Figure 47: Comparaison des taux de réductions des déchets de fruits soumis aux
larves de la MSN avec les stratégies alimentaires continue et discontinue. ... 86 Figure 48: Taux de bioconversion des différents types de substrats par larves de la
MSN dans la stratégie alimentaire continue. ... 87 Figure 49: Taux de bioconversion des différents types de substrats par larves de la
MSN dans la stratégie alimentaire discontinue. ... 87 Figure 50: Comparaison des taux de bioconversions de l’aliment poussin par les
larves de la MSN dans les stratégies alimentaires continue et discontinue. ... 89 Figure 51: Comparaison des taux de bioconversions de la fiente de poule par les
larves de la MSN dans les stratégies alimentaires continue et discontinue. ... 89 Figure 52: Comparaison des taux de bioconversions des déchets de fruits par les
larves de la MSN dans les stratégies alimentaires continue et discontinue. ... 90
xx
Figure 53 : Effet de la farine des larves de la MSN sur l’évolution pondérale des poulets de chair. ... 92 Figure 54 : Dynamiques de collectes des prépupes de MSN issues de trois types de
substrats servis à la ration 100 mg/larve/jour et 200 mg/larve/jour... 135 Figure 55: Dynamiques de pupaison et d’émergence des MSN adultes issues de trois
types de substrats servis à la ration 100 mg/larve/jour et 200 mg/larve/jour. 136 Figure 56: Dynamiques de pontes des paquets d’œufs par les MSN adultes issues de
trois types de substrats servis à la ration 100 mg/larve/jour et 200 mg/larve/jour... 137 Figure 57: Survies des MSN adultes issues de trois types de substrats servis à la ration
100 mg/larve/jour et 200 mg/larve/jour. ... 138
xxi
Liste des annexes
Annexe 1 : Influence du régime alimentaire sur la dynamique de développement des
larves de MSN ... 135 Annexe 2 : Influence du régime alimentaire larvaire sur la dynamique de pupaison et
d’émergence des MSN adultes ... 136 Annexe 3 : Influence du régime alimentaire larvaire sur la dynamique de ponte des
MSN adultes ... 137 Annexe 4 : Influence du régime alimentaire larvaire sur la longévité des MSN
adultes ... 138 Annexe 5 : Programme de prophylaxie appliqué aux poulets de durant l’essai ... 139 Annexe 6 : Publications issues de la thèse ... 140
Introduction générale
2 Introduction générale
1. Contexte de l’étude
L’accroissement de la démographie s’accompagne de la diminution des terres cultivables et du changement des habitudes alimentaires, qui imposent désormais une forte demande en ressources protéiques (Bouvarel et al., 2013 ; Van Huis et al., 2015 ). Selon les estimations de la FAO, la production mondiale de nourriture devra augmenter de 70 % pour pouvoir nourrir le monde d’ici 2050. Par ailleurs, l’élevage constitue le moyen le plus efficace pour accroitre la production et la consommation des protéines animales. Cependant, la plupart des intrants utilisés dans la formulation des aliments protéiques pour l’élevage comme par exemple la farine de poisson et le tourteau de soja sont prioritairement destinés à l’alimentation humaine. De plus, la production et la distribution de ces aliments conventionnels s’accompagnent de multiples problèmes environnementaux tels que la destruction de la faune aquatique par les pêches excessives, la déforestation dans les zones de culture du soja, la pollution dans les sites de transformation et de distribution des produits et bien d’autres. Il devient alors impératif de rechercher de nouvelles sources de protéines non concurrentielles aux besoins de consommations humaines, écologiquement durables et localement accessibles pour satisfaire les besoins futurs de l’industrie animale. La mouche soldat noire (MSN) a fait des preuves et peut être utilisée à cette fin.
La MSN est un insecte des zones tropicales dont la larve est hautement riche en protéines et en lipides alimentaires. Plusieurs travaux effectués sur cette dernière rapportent des propriétés nutritives comparables à la farine de poisson et au tourteau de soja traditionnellement utilisés dans les rations des animaux d’élevages (Aniebo et al., 2008;
Kenis et al., 2014 ; Dortmans et al., 2017). La MSN a une grande prolificité et peut facilement être élevée localement. Ses larves sont voraces et très aptes à recycler les composés azotés et les hydrates de carbones présents dans les déchets organiques en biomasses vivantes riches en substances de réserves (Kroeckel et al., 2012 ; Makkar et al., 2014 ; Schiavone et al., 2017a ; Liu et al., 2017). La matière organique résiduelle obtenue en fin de recyclage est également riche en éléments nutritifs et peut être utilisée comme un biofertilisant pour l’amendement des terres agricoles. L’application de cet insecte en biotechnologie pourrait contribuer à générer une chaîne de valeur autour de la collecte et du traitement des déchets alimentaires responsables de multiples problèmes d’insalubrités en milieux urbains. En effet, 30 à 40 % des aliments produits dans le monde sont perdus ou gaspillés et ne sont jamais consommés (FAO, 2011). Ces pertes sont pour la plupart des produits post récoltes et surviennent principalement au moment du transport, du stockage, de
3 Introduction générale la transformation, de la distribution ou de la vente et de la consommation. A côté de ces pertes post récoltes, on peut ajouter les excréments d’animaux dont la gestion reste un réel problème pour les pays en développement. Plusieurs études révèlent un grand potentiel de recyclage de ces différents types de déchets avec les larves de MSN (Dortmans et al., 2017 ; Gold et al., 2018 ; De Smet et al., 2018). Par exemple, les travaux de Dortmans et al. (2017) rapportent que 01 kg d’œufs de MSN permet de recycler en moyenne 45 tonnes de déchets organiques et de générer 10 tonnes de biomasse larvaire en deux semaines seulement dans les conditions favorables.
2. Problématique
La plupart des projets entrepris sur la production et la commercialisation de la MSN se trouvent confrontés à un problème de rendement qui ne permet pas un retour sur l’investissement. Il est cependant probable qu’une bonne maitrise de la biologie et des facteurs de développement de la MSN garantisse de meilleures performances à l’élevage.
Les données de la littérature révèlent que le développement de cet insecte est fortement influencé par les facteurs biotiques et abiotiques (Schneider et al., 2000 ; Nekrasova, 2004 ; Wiwatanaratanabatr et Kittayapong, 2009), et que le milieu de vie larvaire détermine la survie, la longévité et la fécondité des stades adultes (Gobbi et al., 2013). Barragan-Fonseca et al. (2018) ajoutent que la qualité et la disponibilité des substrats sont également des facteurs importants qui affectent le rendement de production et la valeur nutritive des larves de MSN. En effet, dans tout élevage en général, la disponibilité des aliments de qualité réduit la compétition entre les individus et favorise leur développement. La température, l’humidité et l’ensoleillement semblent également être des facteurs clés à prendre en considération pour tout projets de production de MSN (Holmes et al., 2012 ; Chia et al., 2018a).
Diverses études ont été menées ces dernières années sur les effets de différents flux de déchets organiques tels que les ordures ménagères et les excréments d’animaux sur le développement et la suivie des larves de MSN en laboratoire (Sideris et Tsagkarakis, 2017 ; Chia et al., 2018 ; Bava et al., 2019). D'autres travaux ont même été consacrés entièrement à l’étude des paramètres de recyclages de ces dernières (Nguyen et al., 2015 ; Nyakeri et al., 2019). Cependant, la plupart de ces études sont restées focalisées sur les qualités et les quantités de déchets à utiliser, et manquent d’informations sur les stratégies d’approvisionnement de ces derniers dans le milieu de culture ou de recyclage. Par exemple, que se passerai-t-il si dans un milieu de culture les déchets sont servis aux larves en un bloc
4 Introduction générale pour toute la période de recyclage ? Est-ce que servir progressivement de petites quantités de déchets aux larves tout au long du développement améliorerai leur efficacité de recyclage et de conversion en substances nutritives indispensables à l’alimentation animale ?
Au regard de ce qui précède, cette étude se propose de comprendre dans un conteste local comment les facteurs abiotiques affectent le développement de la MSN à différents stades et la contribution de ses larves dans le traitement des déchets organiques et la production d’une source alternative de protéines pour les animaux d’élevages.
3. Hypothèses de recherche
L’association des capacités de la MSN à recycler les déchets organiques et à générer des produits de valeurs fait d’elle un outil prometteur pour la gestion des déchets dans les pays en développement. Elle offre aux petits entrepreneurs la possibilité de générer des revenus avec de faibles investissements et contribue à l’assainissement des périmètres urbain. Cependant, malgré les nombreuses recherches menées sur le sujet, les initiatives de production de masse de la MSN son rares et très peu d’études sont concentrées sur le cas des pays en développement qui disposent malheureusement très peu d’options pour gérer les déchets qu’ils génèrent. Afin de mieux comprendre le développement de cette technologie dans le contexte local, cette étude se propose de tester les hypothèses selon lesquelles : (i) le succès de développement des stades immatures de la MSN est déterminé par les conditions du milieu ; (ii) le régime alimentaire larvaire affecte le développement du stade adulte de la MSN; (iii) l’efficacité des larves de MSN à recycler les déchets organiques peut être optimisée par un apport progressif de ces derniers dans le milieu ; (iv) la farine des larves de MSN peut servir comme source de protéines dans l’alimentation animale.
4. Objectifs
Ce travail a pour objectif général d’étudier les processus biologiques clés qui ont lieux durant le cycle de développement de la MSN et les déterminants de sa croissance, en vue de les appliquer dans le traitement et le recyclage des déchets organiques pour générer de manière efficace des biomasses larvaires utilisables dans l’alimentation animale.
De manière spécifique, il est question :
(i) d’évaluer l’influence de quelques facteurs biotiques et abiotiques sur le développement des stades immatures de la MSN ;
5 Introduction générale (ii) de déterminer l’influence du type de substrat sur le développement de la MSN à différents stades ;
(iii) de évaluer le potentiel des larves de MSN à recycler les déchets organiques ; (iv) de déterminer la valeur nutritive de la farine des larves de MSN dans la ration alimentaire des poulets de chair.
