Les nématodes gastrointestinaux (NGIs) représentent une contrainte majeure en élevage des ruminants. Jusqu’à présent, la maîtrise de ces parasitoses a reposé essentiellement sur l’emploi répété de traitements anthelminthiques (AH) de synthèse. Cependant, le développement constant de résistances aux AH dans les populations de nématodes chez les petits ruminants conduit à rechercher des méthodes alternatives ou complémentaires de lutte contre ces parasitoses. Au cours des deux dernières décennies, les données se sont accumulées montrant que certaines plantes étaient dotées de propriétés anthelminthiques, ce qui a été associé à la présence de tannins condensés (TCs) et de flavonoïdes. Ces ressources contenant des TCs, exploitées comme nutricaments, représentent donc une alternative attractive à la chimiothérapie, en combinant des effets bénéfique sur la santé et la nutrition des ruminants. Toutefois, une des difficultés à résoudre, pour un usage pertinent de ces nutricaments, est de comprendre l’origine de la variabilité des résultats observés dans l’activité AH. A côté de facteurs quantitatifs, la qualité (la structure) des TC semble également jouer un rôle dans les propriétés antiparasitaires mais ce facteur demeure peu exploré. En utilisant Haemonchus contortus comme modèle expérimental de nématode et le sainfoin (Onobrychis viciifolia) comme modèle de plantes contenant des tannins, l’objectif général de cette thèse a été de mieux comprendre les relations structure/activité des TCs. Les objectifs spécifiques des diverses études menées ont été 1) d’ examiner in vitro (par la méthode LEIA) l’activité AH de 36 fractions purifiées de TCs présentant une large diversité de caractéristiques structurelles [ex: la taille (mDP), les proportions prodelphinidols /procyanidols (PD/PC) et trans/cis ], et 2) le rôle possible d’interactions entre tannins et flavonoïdes, 3) d’ évaluer et comparer in vivo chez des agneaux, les conséquences sur les populations de vers et sur la résilience de l’hôte de la distribution de 2 ressources contenant des TCs de qualité contrastée pour les valeurs PD/PC [fort PD/PC, sainfoin (O. viciifolia); bas PD/PC, pellicules de noisettes (Corylus avellana)], 4) d’ examiner si les résultats varient en fonction de l’espèce et de la localisation des parasites (abomasum, H. contortus vs intestin grêle, Trichostrongylus colubriformis), 5) d’évaluer les concentrations, la qualité et la bio-disponibilité des TCs le long du tube digestif chez les ovins. Les résultats acquis ont montré: 1) des relations in vitro entre certaines caractéristiques des TCs et l’activité AH : un rapport élevé PD/PC pour les 2 espèces de nématodes auquel s’ajoute un rôle de la taille des tanins (mDP) pour H. contortus sont les facteurs identifiés. De manière générale, H. contortus s’est avéré plus sensible (valeurs EC50 plus faibles) aux effets des diverses ressources que T. colubriformis. Des synergies d’effets AH ont été observés entre tannins et flavonoides (quercétine et lutéoline), tout particulièrement dans le cas de TCs avec un faible rapport PD/PC. Dans l’étude in vivo, les agneaux consommant du sainfoin ont montré des effets AHs et une amélioration de la résilience de l’hôte alors que les effets de la noisette ont été beaucoup plus discrets. Les analyses menées sur les contenus des divers organes digestifs et les fèces, pour les deux types de ressources ont montré de fortes réductions de TCs détectés par rapport aux teneurs initiales dans la ration alors que les caractéristiques de structure étaient globalement préservées au long du tube digestif. En conclusion, le rôle de la qualité (structure) des TCs dans l’activité AH a été confirmé à la fois par les études in vitro et in vivo. Ces résultats suggèrent l’importance de prendre en compte ces facteurs dans la recherche de ressources pouvant être exploitées comme futurs nutricaments chez les ruminants. / Gastrointestinal nematodes (GINs) represent a major threat for the breeding and production of grazing ruminants. So far, their control has been based mainly on the repeated use of synthetic AH drugs. However, worm populations in small ruminants have consistently developed resistance against all AH drugs. In the search for alternative solutions to such drug treatments, the last two decades have provided evidence that some plants possess natural AH bioactivity. This has been related to the presence of condensed tannins (CTs) and flavonoids. Therefore, CT-containing resources represent a promising alternative to chemotherapy especially when used as nutraceuticals that combine beneficial effects on health and nutrition in small and large ruminants. However, one of the main constraint to use these nutraceuticals relates to the variations in AH results. The structural features (quality) that contribute to the AH activities of CTs remain elusive. By using the GIN Haemonchus contortus as a experimental model of nematode and Onobrychis viciifolia as a model of CT-containing plant, the general aim of this PhD was to better understand the structure/activity relationship of CT. The specific objectives were i) to examine in vitro (LEIA) the AH activity of 36 purified CT fractions with a wide range of structural features [i.e. size (mDP), prodelphinidin/procyanidin (PD/PC) and trans/cis ratios], and ii) the possible role of interactions between tannins and flavonoids, iii) to evaluate in vivo the AH activity and host resilience of two CT-resources with contrasting PD/PC ratios (i.e. high PD/PC, O. viciifolia; low PD/PC, Corylus avellana), iv) to examine whether these results vary depending on the parasites species (abomasal, H. contortus vs intestinal, Trichostrongylus colubriformis), v) to examine the CT availability (quantity and quality) along the digestive tract in sheep. In regard of CT features and AH activity, in vitro correlations were observed between AH activity and high PD/PC for both species. mDP was an additional criteria for H. contortus. Lower EC50 values were assessed for H. contortus. Synergistic AH effects were observed between CT and flavonoids (quercetin and lutein), and they were higher with fractions of low PD/PC ratios. In vivo, the lambs consuming sainfoin pellets showed consistently higher AH effects and improvement in the host’s resilience. Analyses of digesta samples and faeces, for both diets showed large reduction of detected CT related to the feed, whereas the CT structures seem preserved along the gut. In our studies, the role of CT structural features in the AH activity was observed both in vitro and in vivo. These results confirmed the influence of CT quality in the AH effects, and underline the relevance of taking these factors into account when screening CT resources as potential nutraceuticals in small ruminants.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniversitet, 2004. / Härtill 4 uppsatser.

La germination et la croissance hétérotrophe sont des phases clés de l'établissement des plantes. Ils sont sous contrôle génétique et affectés par la température. L'objectif de cette thèse est d'analyser la variabilité inter et intra-spécifique de cinq espèces prairiales dans leurs réponses à la température pendant la germination et la croissance hétérotrophe. Trente-deux populations de Lolium perenne, Festuca arundinacea, Dactylis glomerata, Medicago sativa, et Onobrychis viciifolia ont été évalués sous huit températures constantes entre 5 et 40°C.La nouveauté de ce travail vient de la large gamme de températures et le nombre de populations évaluées. Il a été observé que, au sein des espèces, la réaction des populations à la température indique une forte variabilité et des différences significatives. La germination n'a été pas observée à 40°C pour l'une des 23 graminées, l'O. viciifolia germé peu tandis que les variétés de M. sativa ont été peu affectées. La croissance hétérotrophe des 32 populations a été affectée par la température. La croissance des axes fortement fiable ou nulle à 40°C. Les courbes de réponse du taux de croissance maximale de l'axe sont asymétriques en forme de cloche.Des interactions significatives entre la température et la population ont été détectées pour la germination et la croissance hétérotrophe. La germination des populations des sites froids est renforcée par des températures plus chaudes et limité par les plus froids et vice-versa pour les populations chaudes adaptées. / Germination and heterotrophic growth are key phases for plant establishment. They are under genetic control and affected by temperature. The objective of this thesis was to analyse the inter- and intra-specific variability of five pasture species in their responses to temperature during germination and heterotrophic growth.Thirty two populations of Lolium perenne, Festuca arundinacea, Dactylis glomerata, Medicago sativa, and Onobrychis viciifolia were evaluated under eight constant temperatures between 5 and 40°C.The novelty of this work comes from the wide range of temperatures and the number of populations evaluated. It was observed that, within species, the response of populations to temperature shows high variability and significant differences. No germination was observed at 40°C for any of the 23 grasses, O. viciifolia germinated poorly while M. sativa varieties were little affected. Heterotrophic growth of the 32 populations was affected by temperature. The growths of the axes were negligible or lethal at 40°C. Response curves of maximum growth rate of the axis were asymmetric bell-shaped.Significant interactions between temperature and population were detected for germination and heterotrophic growth. Germination of populations from cold sites is enhanced by warmer temperatures and limited by colder ones and vice versa for warm-adapted populations. This study demonstrates that genetic variability does exist within the five studied species. This variability could be exploited to breed new varieties adapted to the future climate.

Grünland mit hoher Produktivität und Futterqualität bildet die Grundlage der Wiederkäuerernährung. In Grünlandbeständen mit ausbleibender oder geringer Stickstoffdüngung sind Leguminosen unerlässlich für Produktivität und Futterqualität, was auf die Fähigkeit von Leguminosen Luftstickstoff zu binden zurückzuführen ist. Gegenwärtig ist Trifolium repens L. eine der wichtigsten Futterleguminosen im Grünland der gemäßigten Zonen Europas. Es ist allerdings bekannt, dass T. repens eine gute Wasserversorgung benötigt, um einen hohen Ertrag zu erzielen. Verringerte Niederschlagsmengen in der Vegetationsperiode, die unter Klimawandelbedingungen vorausgesagt werden, könnten somit die Ertragsleistung von T. repens verringern. In Zukunft steigt dadurch möglicherweise auch die Bedeutung anderer Futterleguminosen, die besser an trockenere Bedingungen angepasst sind und somit als Alternative für T. repens dienen könnten. Da die Kenntnisse über das agronomische Potenzial solcher möglichen alternativen Leguminosen begrenzt sind, haben wir in dieser Studie fünf vielversprechende und wahrscheinlich besser an Trockenheit angepasste Leguminosen untersucht. Für unsere Versuche haben wir Lotus corniculatus L., L. uliginosus Schkuhr, Medicago lupulina L., M. falcate L. und Onobrychis viciifolia Scop. ausgewählt. In einem ersten Schritt wurde das agronomische Potenzial der Leguminosen im Hinblick auf Etablierung und frühe Ertragsentwicklung mit nicht limitierter Wasserversorgung getestet. Weiterhin wurden der Ertrag und die Ertragsstabilität sowie die Wassernutzung der alternativen Leguminosen bei temporärer Trockenheit untersucht und mit der von T. repens verglichen. Der Einfluss von Trockenstress auf wichtige Futterwert bestimmende Inhaltsstoffe der Leguminosen (Rohprotein, neutrale Detergenzienfasern, saure Detergenzienfasen und wasserlösliche Kohlenhydrate) war überdies Gegenstand der Betrachtungen. Um die oben genannten Parameter zu untersuchen, wurde von 2009 (Einsaatjahr) bis 2011 ein Experiment in Großgefäßen in einer Vegetationshalle durchgeführt. In diesem Versuch wurden alle Leguminosen sowohl in Monokultur als auch in einer praxisüblichen Mischung mit Lolium perenne L. angesät. Im Versuchszeitraum folgten die klimatischen Bedingungen in der Vegetationshalle einem normalen jahreszeitlichen Verlauf, der Frost im Winter und höhere Temperaturen im Sommer umfasste. Der für den Versuch notwendige Trockenstress wurde in drei Aufwüchsen innerhalb von zwei Jahren durch temporären Bewässerungsstopp erzeugt. Dabei wurde im Frühjahr 2010 (April/Mai) ein moderater und im Sommer 2010 (Juli/August) sowie im Frühjahr 2011 (April/Mai) je ein starker Trockenstress induziert. Mit Ausnahme von M. falcata, welches eine verzögerte Anfangsentwicklung zeigte, waren die Keimung und die Etablierung von allen alternativen Leguminosen vergleichbar mit der von T. repens. Die Ertragsleistung von M. lupulina und L. corniculatus in Monokultur war ähnlich hoch wie die von T. repens. In Mischung zeigten beide alternativen Leguminosen zwar Potenzial, aber die Ertragsleistungen waren dennoch geringer als die der T. repens/L. perenne Mischung. In unserem Versuch führte Trockenstress zu verringertem Ertrag und er beeinflusste auch die agronomische Wassernutzungseffizienz (Verhältnis von Ertrag zu Wasserverbrauch). Ausschlaggebend waren dabei die Stärke und die Dauer des Trockenstresses. Besonders starker, aber auch bereits moderater Trockenstress führten bei T. repens zu erheblichen Ertragsverlusten von bis zu 56%. Demgegenüber zeigten vor allem M. lupulina, aber auch L. corniculatus und M. falcata lediglich marginale Ertragsverluste bei moderatem Trockenstress und meist geringere Ertragsverluste als T. repens bei starkem Stress. Die agronomische Wassernutzungseffizienz war bei moderatem Stress verhältnismäßig stabil, wohingegen starker Stress im Vergleich zur Kontrolle meist zu einer geringeren agronomischen Wassernutzungseffizienz führte. Sowohl unter Kontroll- als auch unter Stressbedingungen zeigte speziell M. lupulina in Monokultur eine ähnliche oder sogar eine höhere agronomische Wassernutzugseffizienz als T. repens. Zudem war die agronomische Wassernutzungseffizienz der Mischungen mit M. lupulina, L. corniculatus und M. falcata weniger negativ von starkem Trockenstress betroffen als die Mischung mit T. repens. Dies bestätigte zum einen die Trockenheitsempfindlichkeit von T. repens und zum anderen die bessere Anpassung der alternativen Leguminosen an trockenere Bedingungen. Wir beobachteten, dass eine Änderung in der Stickstofffixierungsleistung der Leguminosen eine gute Erklärungsgröße für Änderungen des Ertrags und der agronomischen Wassernutzungseffizienz darstellt. Hohe Stickstofffixierungsleistung geht dabei meist mit höherem Ertrag und höherer agronomischer Wassernutzungseffizienz einher. Die intrinsische Wassernutzungseffizienz (Verhältnis von assimiliertem CO2 und stomatärer Leitfähigkeit), gemessen als 13C, war ein schlechterer Indikator für die agronomische Wassernutzungseffizienz: Obwohl die intrinsische Wassernutzungseffizienz unter starkem Trockenstress zunahm, sank die agronomische Wassernutzungseffizienz meist ab. Dennoch besitzt die Erhöhung der intrinsischen Wassernutzungseffizienz ein gewisses Potenzial als Anpassung an trockenere Bedingungen Der Trockenstresseffekt auf die Futterqualität war in unserer Studie generell deutlich geringer als der Effekt auf den Ertrag. Besonders moderater Stress hatte wenig Einfluss auf die Futterqualität, während sich die Effekte bei starkem Stress verstärkten. Starker Trockenstress führte meist zu einer Verringerung des Rohprotein- und Fasergehalts (neutrale und saure Detergenzienfasern), wohingegen sich der Gehalt an wasserlöslichen Kohlenhydraten erhöhte. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass sich die Futterqualität bei Trockenstress sogar verbessert. Nichtsdestotrotz hatten in unserem Versuch die Leguminosenart und die Einsaat als Monokultur oder Mischung einen größeren Einfluss auf die Futterqualität als der Trockenstress. Der Einfluss von Trockenstress auf die Futterqualität ist deshalb bei der Wahl einer geeigneten Futterleguminose weniger von Bedeutung als andere agronomische Eigenschaften. Zusammenfassend ist zu sagen, dass besonders M. lupulina und in geringerem Maße auch L. corniculatus und M. falcata Potenzial als Alternative für T. repens bei Trockenstress zeigen. Nach ausreichender Etablierungszeit entwickeln sich besonders M. lupulina aber auch L. corniculatus und M. falcata stabiler und können sogar höhere Erträge als T. repens bei Trockenstress produzieren. Bezüglich der Futterqualität sind oben genannte alternative Leguminosen ebenfalls vergleichbar mit T. repens.