<p>Carbohydrases have been used to improve fiber utilization in monogastric animals. However, their effects on animal performance and nutrient digestibility have been inconsistent in pigs. The efficacy of carbohydrases has been suggested to depend on enzyme activity and fiber composition, but recent evidence suggests other factors like environmental conditions may play significant role. The effect of heat stress (HS) on the efficacy of a multienzyme carbohydrase blend in growing pigs was investigated. It was hypothesized that HS alters the efficacy of carbohydrases. Ninety-six growing pigs (gilts:barrows; 1:1) (initial BW of 20.15±0.18 kg) were randomly assigned to 6 treatments, with 8 replicates of 2 pigs replicate pen in a 3×2 factorial arrangement: three levels of carbohydrase (0, 1X or 2X) and two room temperature conditions (20^oC constant or cyclical 28^oC night time and 35^oC daytime). The 1X is the recommended commercial dose of the enzyme (50g/tonne) and provides 1250 visco-units endo-β-1,4-xylanase, 4600 units α-L-arabinofuranosidase and 860 visco-units endo-1,3(4)-β-glucanase per kg of feed. The 2X dose was 100g/tonne. Pigs were fed ad libitum for 28 days and 1 pig per pen was sacrificed at d28. Heat stress increased the respiratory rate and skin temperature (P<0.001). There was no enzyme × temperature effect on response criteria. Enzyme treatment quadratically increased BW d28 (P=0.025), ADG (P=0.022) and average daily feed intake (ADFI) (P=0.032) with 1X being the highest. Heat stress reduced the BW at d14 (P=0.002) and d28 (P=0.006), average daily gain (ADG) (P=0.005) and ADFI (P<0.001). However, there was a trend of increased gain: feed ratio (G/F) (P=0.093) in the HS pigs compared to the thermoneutral (TN). Heat stress increased apparent jejunal digestibility (AJD) of energy (P=0.039) and apparent ileal digestibility (AID) of calcium (P=0.007). ADFI was positively correlated to ADG (r=0.57; P<0.001) but negatively correlated to G/F (r=-0.42; P=0.003). Enzyme supplementation increased in vitro viscosity at 3, 4 and 5 hours (P value). Heat stress reduced serum glucose concentration on d1 (P=0.0002) but increased serum non esterified fatty acid (NEFA) concentration (P=0.002). A similar trend to NEFA was observed in triacylglycride (TAG). In the jejunum, carbohydrases had trend for increased villi height (P=0.07) while HS reduced villi height (P=0.02). Heat stress increased the jejunal mRNA abundance of IL1β in the jejunum (P<0.001). There was a trend for a reduction in ileal MUC2 (P=0.092), occludin (P=0.091) due to HS, with the trend increasing in PEPT1 (P=0.064). There was no effect of HS on alpha diversity of fecal microbiome, but sampling day affected beta diversity. There was an increase in the abundance of pathogenic bacteria (like Clostridium) in the HS group. Heat stress did not alter the efficacy of carbohydrase but both carbohydrase and HS modulate pig performance independently.</p>

L'amélioration de l'efficacité alimentaire est un enjeu économique et environnemental important pour la production porcine. L'aliment est le premier poste de dépenses en élevage porcin, et le restera vraisemblablement au vu de l'évolution du coût des matières premières. Historiquement, l'efficacité alimentaire a été améliorée en sélectionnant, avec succès, pour une diminution de l'indice de consommation (IC), qui représente l'efficacité de conversion de l'aliment en gain de poids. Dans un contexte d'évolution des objectifs de sélection, de nouvelles stratégies d'amélioration de l'efficacité alimentaire sont recherchées. Ce travail de thèse propose d'en explorer certaines en utilisant des données enregistrées en stations publiques de contrôle de performance entre 2000 et 2009 dans les quatre races porcines en sélection collective en France, deux races maternelles (Large White femelle et Landrace) et deux races paternelles (Large White mâle et Piétrain). L'approche privilégiée s'appuie sur la consommation moyenne journalière résiduelle (CMJR), qui est un critère d'efficacité alimentaire indépendant des performances des animaux, afin d'estimer ses relations génétiques avec les performances de production, ainsi qu'avec les quantités d'azote et de phosphore excrétées. Dans un premier temps, l'étude d'une population expérimentale Large White a montré que les corrélations génétiques entre sexes pour la CMJR étaient proches de 1, permettant par la suite de comparer les estimations de paramètres obtenues sur des femelles Piétrain à celles obtenues sur les mâles castrés des trois autres races. Nous montrons que ce caractère a une héritabilité (h²) comprise entre 0,21 et 0,33 selon les races, qu'il est un peu moins héritable que l'IC (h² entre 0,30 et 0,40), que ces deux caractères présentent des corrélations génétiques favorables (entre 0,52 et 0,85), et que si la CMJR est par définition phénotypiquement indépendante des caractères de croissance et de composition corporelle, elle l'est aussi au niveau génétique (corrélations inférieures à 0,16 en valeur absolue quelle que soit la race). En revanche, la CMJR, comme l'IC, a des relations génétiques antagonistes avec les caractères de qualité de la viande. Cependant, nous montrons que la CMJR, contrairement à l'IC, n'est pas affectée par le génotype halothane en ségrégation chez le Piétrain. Enfin, des corrélations génétiques très élevées avec l'IC (0,97 et plus), et plus modérées avec la CMJR (entre 0,38 et 0,86) ont été trouvées pour l'excrétion d'azote et de phosphore, suggérant la réduction attendue des rejets en réponse à la sélection sur l'efficacité alimentaire. Ces corrélations étaient globalement plus élevées dans les races paternelles que dans les races maternelles. Enfin, l'étude des cinétiques de croissance et d'ingestion des animaux en fonction de leur niveau d'efficacité alimentaire a montré qu'une sélection pour des animaux plus efficaces ne peut être réalisée qu'en adaptant la formulation des aliments, notamment leur concentration en acides aminés, de façon à permettre la pleine expression de leur potentiel génétique. / Improvement of feed efficiency is a main economic and environmental goal for pig production. Feed is the first component of cost production for pig farmers, and this will remain the case due to the evolution of feedstuffs cost. Historically, feed efficiency has been improved through selection, with success, for a decrease of feed conversion ratio (FCR) representing efficiency of feed conversion into body weight gain. In a context of evolving breeding objectives, new strategies of feed efficiency improvement are investigated. This PhD work has studied some of them using data collected in the French central test stations between 2000 and 2009 for the four main pigs breeds used in collective selection, i.e. two dam breeds (Large White dam line and Landrace) and two sire breeds (Large White sire line and Piétrain). The main approach retained here deals with residual feed intake (RFI), which is a criterion of feed efficiency independent from animal's performance level, in order to estimate its genetic relationships with usual production traits, and also with nitrogen and phosphorus quantities excreted by the animals. In a first step, a study of an experimental Large White population showed that genetic correlations between the three sexes for RFI were very close to 1 for RFI. This result allowed the comparisons of the results obtained on Piétrain females with those obtained on castrated males in the three other breeds. We showed that RFI had an heritability (h²) ranging between 0.21 and 0.33 depending on the breed, slightly less heritable than FCR (h² between 0.30 and 0.40) and with a favourable genetic correlation between them (between 0.52 and 0.85). The RFI is, by definition, phenotypically independent from growth rate and carcass composition traits, and this was also the case at the genetic level (genetic correlations lower than 0.16 in absolute values whatever the breed). However, RFI, like FCR, did not display favourable genetic correlations with meat quality traits. Contrary to FCR, RFI was shown to be unaffected by the halothane genotype segregating in the Piétrain breed. Very high genetic correlations with FCR (0.97 and higher), and more moderate genetic correlations with RFI (between 0.38 and 0.86) were found for nitrogen and phosphorus excreted quantities, which indicates that the reduction of excreted quantities is expected in response to selection for a better feed efficiency. These genetic correlations were globally higher in sire lines than in dam lines. Finally, the study of growth and feed intake curves of animals classified according to their feed efficiency level (either RFI or FCR) suggested that breeding for more efficient animals could not be conducted without an adaptation of feed formulation (e.g. for amino acids concentration), in order to allow the full expression of their genetic potential.

La production porcine européenne fait face à des enjeux économiques et environnementaux. Les outils d’aide à la décision peuvent aider les éleveurs à tester les effets des facteurs d’élevage sur leur système de production. Nous avons développé un modèle individu-centré de l’atelier d’engraissement porcin, qui intègre la variabilité des performances entre individus, la conduite d’élevage, et estime les résultats technico-économiques (ECO) et les impacts environnementaux (ENV) de l’atelier. L’analyse de sensibilité a montré que le comportement du modèle est cohérent et que les variables d’entrée les plus influentes sont les caractéristiques des porcs. La comparaison des valeurs prédites et observées nous a permis de construire un processus de paramétrage et a montré que le modèle fournit des estimations fiables des résultats ECO et ENV de l’atelier.Une expérimentation virtuelle a été effectuée pour évaluer les effets combinés des pratiques d’alimentation, du statut sanitaire du troupeau, et des infrastructures. Le statut sanitaire a un impact majeur sur les résultats ECO et ENV, pouvant être atténué par le choix de la conduite en bandes et de la stratégie d’alimentation. S’approcher au plus près des besoins nutritionnels individuels des porcs semble être une solution appropriée pour améliorer le revenu de l’élevage et réduire ses impacts quel que soit son statut sanitaire. Ce modèle sera inclus dans un outil d’aide à la décision construit en accord avec les résultats de l’analyse de sensibilité et le processus de paramétrage développé. / European pig production is facing economic and environmental challenges. Decision support tools can help farmers testing the effects of rearing factors on their production system. For this purpose, we developed an individual-based model of the pig fattening unit which includes farmers’ practices, individual variability in performance among pigs and, and estimates economic results (ECO) and environmental impacts (ENV) of the unit. Global sensitivity analysis has shown that the model behavior is consistent and that the most influent input variables are related to the pigs’ characteristics. Formal comparison of predicted with observed data has enabled us to produce a process for parameterisation of the model and has shown that the model provides reliable estimates of ECO and ENV.A virtual experiment using the model was designed in order to evaluate the combined effects of feeding practices, health status of the pig herd, and infrastructure on technical performance, ECO and ENV of the unit. Health status has the major impact on unit performance but this effect can be reduced through batch management and feeding strategies. Approaching more closely the individual pigs’ nutritional requirements seems to be an appropriate solution to increase farm income and to reduce environmental impacts regardless the health status. The model will be included into a decision support tool designed according to the influent inputs resulting from the sensitivity analysis and the parameterisation process

L'objectif de la thèse est de caractériser la variabilité génétique de la tolérance à la chaleur chez le porc P.n r.roissance.Dans un premier temps, l'effet de deux envîrnnnements climatiques (tempéré, TEMP vs. tropical humide, TROP) sur les performances de production et les réponses thermorégulatrices des porcs en croissance a été évalué.Dans un deuxième temps, nous avons caractérisé le déterminisme génétique de l'adaptation à la chaleur chez le porc en croissance.Les 2 analyses ont permis de proposer des régions qui affectent significativement: les caractères de croissance, l'ingestion, l'efficacité alimentaire, l'épaisseur de lard et les caractères de réponse de thermorégulation sur le chromosome sur SSC 2, 5, 8, 10, 11 et 15. Les mutations des gènes MC4R et IGF2 semblent avoir un effet sur les températures corporelles. Des interactions entre ces mutations et des ré ions sur le énome ont été détectées. / The aim of the thesis is to characterize the genetic variability of heat tolerance in pork P.ngrowth.Initially, the effect of two climatic events (temperate, TEMP vs. tropical moist, TROP) on production performance and thermoregulatory responses of growing pigs was evaluated.In a second step, we characterized the genetic determinism of heat adaptation in growing pigs.The two analyzes made it possible to propose regions that significantly affect: growth characteristics, ingestion, feed efficiency, blubber thickness and thermoregulatory response characteristics on the chromosome on SSC 2, 5, 8, 10, 11, and 15. Mutations in the MC4R and IGF2 genes appear to have an effect on body temperatures. Interactions between these mutations and ions on the enome have been detected.