La production porcine occupe une place importante dans l'industrie agroalimentaire vue l'appréciation de la viande porcine par le consommateur. Ainsi, l'étude de l'écologie microbienne de la chaîne de valeur du porc est importante pour développer de nouvelles stratégies visant à améliorer la qualité microbiologique des produits. L'objectif de cette étude consistait à caractériser le microbiote porcin sur l'ensemble de la chaine de valeur lorsque les animaux sont nourris avec ou sans un probiotique commercial (BioPlus 2B, Chr Hansen, Hoersholm, Denmmark ; *Bacillus licheniformis* et *subtilis*) pendant toute la période d'engraissement. Pour se faire, deux cohortes de porcs consécutives et constituées de 1000 animaux par groupes expérimentaux, avec et sans supplémentation de probiotique, pour un total de 4000 animaux ont été suivies dans des conditions commerciales pendant toute la période d'engraissement. Des analyses métataxonomiques par séquençage d'amplicons du gène de l'ADNr 16S ont été effectuées sur les échantillons prélevés en ferme (salive, fèces, air, moulée et eau), en usine (convoyeurs, drains et dalot), sur les carcasses, ainsi que sur des longes gauches emballées sous vide et réfrigérées (0, 27, 48, 62 et 76 jours). L'ajout du probiotique a eu un effet significatif sur les niveaux de *Bacillus* présents dans la moulée du groupe traitement confirmant leur présence accrue comparativement au groupe témoin (*p*<0,05). Le séquençage de l'amplicon du gène ribosomal 16S a permis de caractériser le microbiote à la ferme et de démontrer que *Firmicutes*, *Bacteroidota*, *Proteobacteria* et *Actinobacteriota* sont les phylums dominants. L'analyse LEfSe a révélé que *Clostridium sensu stricto 1* et *Prevotella* constituent des biomarqueurs à la ferme associés au groupe traitement. Les indices de diversité alpha étaient significativement plus élevés dans les échantillons de fèces et de salive du groupe supplémenté en probiotique (*p* < 0.01). Cette diversité accrue est plus marquée dans les prélèvements issus de la deuxième cohorte. De plus, l'analyse avec le logiciel SourceTracker a permis d'inférer que le microbiome de la ferme représente 3,9 % de l'origine écologique des variants de séquence d'amplicons présents sur les longes. À l'abattoir, les analyses métataxonomiques ont révélé des niveaux d'abondance relative faibles pour les *Enterobacteriaceae* et ce pour les deux groupes expérimentaux. L'analyse métataxonomique a montré également une prévalence plus élevée de bactéries lactiques par rapport aux *Enterobacteriaceae* sur les longes de porc. Notamment, *Carnobacterium* a été identifié comme le genre prédominant dans les deux groupes expérimentaux, en particulier pour la deuxième cohorte, représentant 99,5 % de la population microbienne. Ces résultats ont contribué à une meilleure compréhension du microbiote tout au long de la chaîne de production porcine à la suite de l'utilisation de probiotiques. L'effet du probiotique sur le microbiote de la chaîne de valeur porcine nécessitera une étude à plus grande échelle afin de mieux comprendre ses mécanismes d'actions sur l'hôte. / Pig production occupies an important place in the agri-food industry, given the consumer's appreciation of pork meat. The study of the microbial ecology throughout the pork value chain is important for developing new strategies to enhance the microbiological quality of products. The objective of this study was to characterize the porcine microbiota throughout the value chain when animals are fed with or without a commercial probiotic (BioPlus 2B, Chr Hansen, Hoersholm, Denmark; *Bacillus licheniformis* and *subtilis*) during the entire fattening period. To achieve this, two consecutive cohorts of pigs, each consisting of 1000 animals per experimental group, with and without probiotic supplementation, for a total of 4000 animals, were followed under commercial conditions throughout the fattening period. Metataxonomic analyses by sequencing of the 16S rDNA gene amplicons were performed on samples collected on the farm (saliva, feces, air, feed, and water), in the slaughterhouse (conveyors, drains, and drains), on carcasses, as well as on vacuum-packed and refrigerated loins (0, 27, 48, 62, and 76 days). The addition of the probiotic had a significant effect on the levels of *Bacillus* present in the feed of the treatment group, confirming their increased presence compared to the control group (*p* <0.05). The 16S rDNA gene amplicon sequencing allowed the characterization of the microbiota on the farm and showed that *Firmicutes*, *Bacteroidota*, *Proteobacteria*, and *Actinobacteriota* were the dominant phyla. LEfSe analysis revealed *Clostridium sensu stricto 1* and *Prevotella* as farm biomarkers associated with the treatment group. Alpha diversity indices were significantly higher in fecal and saliva samples from the probiotic-supplemented group (*p* < 0.01). This diversity was more pronounced during the second cohort. Furthermore, the SourceTracker software analysis inferred that the farm microbiome represented only 3.9% of the ecological origin of the amplicon sequence variants present on the loins. At the slaughterhouse, metataxonomic analyses revealed low relative abundance levels of *Enterobacteriaceae* for both experimental groups. Metataxonomic analysis showed a higher prevalence of lactic acid bacteria compared to *Enterobacteriaceae* on pork loins. Specifically, *Carnobacterium* identified as the predominant genus in both experimental groups, especially in the second cohort, representing 99.5% of the microbial population. These results have contributed to a better understanding of the microbiota throughout the pig production chain following the use of probiotics. The effect of probiotics on the porcine value chain microbiota requires further large-scale study to better understand the mechanism of action on the host.

Optimiser l'utilisation des nutriments par le porc, particulièrement l'azote et le phosphore qui sont essentiels à la croissance des porcs, mais peuvent être dommageables pour l'environnement, est un élément clé pour la durabilité de la production. Pour une évaluation plus précise des ingrédients, une bonne compréhension de la disponibilité de la ration et des nutriments à l'intérieur du tractus digestif est de mise. Le tractus gastrointestinal (TGI) est un milieu présentant un mélange complexe de macromolécules, microorganismes et enzymes qui interagissent ensemble pour extraire et fournir les nutriments à l'animal. Les caractéristiques physico-chimiques, telles que le pH et le temps de transit du digesta, peuvent altérer le processus digestif en incluant l'efficacité des enzymes, l'absorption de nutriments et la fermentation microbienne. Les essais nutritionnels conduits pour évaluer la valeur nutritive des rations incluant leur digestibilité sont souvent réalisés avec des porcs restreints nourris avec un ou deux repas par jour. Cependant, ces conditions ne sont pas celles généralement retrouvées en élevage. En plus de la taille et de la fréquence des repas, le temps de transit et donc la capacité digestive des porcs peuvent être affectés par la composition de leur ration. Parmi les composantes de la ration, les fibres alimentaires sont reconnues pour modifier le temps de transit et la capacité digestive. Ainsi, de nos jours, le type de ration et son impact sur la digestibilité est à revoir car les aliments peuvent inclure une grande proportion d'ingrédients alternatifs riches en fibres pour remplacer une partie du maïs et du tourteau de soya. Des enzymes exogènes sont fréquemment ajoutées aux aliments pour porcs afin d'améliorer la digestibilité du phosphore phytique (phytase) et de la fibre (xylanase). En plus de leur action spécifique sur le phosphore et les fibres, ces enzymes peuvent agir de manière positive sur la valeur nutritionnelle globale en améliorant la digestibilité des minéraux, des acides aminés et de l'énergie. La première étude de cette thèse visait à évaluer l'impact de la granulation et du type de ration sur la digestibilité des nutriments. Cette étude a montré que la granulation permet d'augmenter la digestibilité des nutriments et de réduire la variation de digestibilité dépendamment de la source d'ingrédients utilisés. Par ailleurs, l'inclusion de 30 % de coproduits dans la ration n'a pas diminué la digestibilité des nutriments ou de l'énergie. La deuxième étude avait pour but de déterminer l'impact de la fréquence et la taille de repas et l'ajout d'enzymes exogènes sur la digestibilité des nutriments d'une ration riche en fibres. Les résultats ont montré que la fréquence et la taille des repas ont un faible impact sur la digestibilité affectant seulement l'amidon et le calcium. En revanche, la supplémentation en enzymes a permis d'améliorer la digestibilité de la matière sèche et des fibres ainsi que du phosphore et du calcium. La dernière étude visait à évaluer l'impact de la fréquence et la taille de repas et du type de ration (faible ou riche en fibres) sur la digestibilité des nutriments et le transit gastrointestinal. Cette étude a montré que le transit peut être modifié par un changement de la fréquence et taille de repas et était ainsi augmenté par des repas moins fréquents (deux fois par jour). Par ailleurs, le transit était plus long lorsque la ration servie était riche en fibres. Les porcs nourris avec plusieurs repas par jour (huit repas par jour) obtenaient une meilleure digestibilité de la matière sèche et des fibres indépendamment du type de ration. En conclusion, les résultats de cette thèse montrent que la fréquence et la taille de repas peuvent modifier le temps de transit selon le type de ration servie aux porcs. Par contre, la digestibilité des nutriments était faiblement modifiée par les caractéristiques du repas. D'autre part, la supplémentation en enzymes exogènes et la granulation sont deux moyens d'augmenter la digestibilité des rations. / Optimizing the use of nutrients by pigs, especially nitrogen and phosphorus which can be harmful to the environment and essential for pig growth, is a key element for the sustainability of production. For a more accurate evaluation of the ingredients, a good understanding of the fate of the diet and the nutrients within the digestive tract is required. The gastrointestinal tract (GIT) is a medium with a complex mixture of macromolecules, microorganisms and enzymes that interact together to supply nutrients to the animal. Physicochemical characteristics, such as pH and transit time, can alter the digestive process including the efficiency of enzymes, nutrient uptake and microbial fermentation. Digestibility trials conducted to assess the nutritional value of rations as well as their digestibility are often carried out with restricted pigs fed one or two meals a day. However, these conditions are not those found in commercial farms. In addition to the size and frequency of meals, the transit time and therefore the digestive capacity of pigs can be affected by the composition of their diet. Among the components of the feed, dietary fibers are known to modify transit time and digestive capacity. Thus, the type of diet is of particular concern nowadays since diets can include a large proportion of alternative high-fibre ingredients to replace some of the corn and soybean meal. Exogenous enzymes are frequently added to pig diet to improve the digestibility of phytic phosphorus (phytase) and fibre (xylanase). In addition to their specific action on phosphorus and fibre, these enzymes can have a positive effect on the overall nutritional value by improving the digestibility of minerals, amino acids and energy. The first study of this thesis aimed to assess the impact of pelleting and type of diet on nutrient digestibility. This study has shown that pelleting increases the digestibility of nutrients and reduces variation in digestibility depending on the source of ingredients used. Also, the inclusion of 30% byproducts in the diet did not decrease nutrient or energy digestibility. The second study aimed to determine the impact of frequency and size of meals and the addition of exogenous enzymes on the digestibility of nutrients in a high fibre diet. The results showed that the frequency and size of meals had a low impact on digestibility affecting only starch and calcium. In contrast, supplementation with enzymes improved the digestibility of dry matter and fibre as well as phosphorus and calcium. The last study aimed to assess the impact ivof frequency and size of meals and type of diet (low or high in fibre) on nutrient digestibility and gastrointestinal transit. This study showed that the transit can be altered by a change in the frequency and size of meals and was thus increased by less frequent meals (twice a day). In addition, transit was longer when the diet served was rich in fibre. Pigs fed several meals per day (eight meals per day) obtained better digestibility of dry matter and fibre regardless of the type of diet. In conclusion, the results of this thesis show that the frequency and size of meals can modify the transit time depending on the type of diet fed to the pigs. The digestibility of nutrients was however marginally modified. On the other hand, supplementation with exogenous enzymes and granulation are two ways of increasing the digestibility of nutrients.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2024 / L'administration préventive de chlortétracycline dans l'alimentation des porcelets au sevrage est une pratique courante pour assurer leur santé, particulièrement pour ceux ayant un statut sanitaire inférieur. Dans un contexte où la réduction de l'utilisation des antibiotiques est souhaitée pour réduire le développement de l'antibiorésistance, l'impact sur l'écologie microbienne de la chaîne de valeur du porc doit être établi. L'objectif poursuivi consistait à caractériser l'écologie microbienne porcine sur l'ensemble de la chaîne de valeur lorsque des animaux à statut sanitaire inférieur sont élevés avec et sans chlortétracycline au sevrage. L'hypothèse étant que lorsque le traitement d'antibiotique se limite au moment du sevrage, il influencera l'écologie microbienne des porcs, mais celle-ci se rétablira avec le temps pour devenir similaire à celle du groupe non traité au moment de l'abattage et sur la viande. Deux groupes de 600 porcelets ayant reçu ou non de la chlortétracycline (660 g/t moulée administrés pendant 21 jours) ont été suivis de la pouponnière à l'abattoir. Des analyses métataxonomiques ont été effectuées sur les échantillons prélevés en ferme, en usine, sur les carcasses, ainsi que sur les longes gauches emballées sous vide et réfrigérées. Le traitement d'antibiotique a modifié l'écologie microbienne de l'air de la ferme temporairement et celle des porcs jusqu'à l'abattage (abondance relative et diversité bactérienne). Il a aussi influencé la qualité microbiologique des carcasses (diversité bactérienne et les comptes microbiens), mais au final, peu d'effet a été observé sur la qualité microbiologique des longes et sur leur durée de vie. / The preventive administration of chlortetracycline in piglets' feed is a common practice to ensure their health, particularly for ones with a lower health status. In a context of antibiotics use reduction to diminish the development of antibiotic resistance, the impact on the microbial ecology of the pork value chain must be established. The objective of this study was to characterize the swine microbiota across the entire value chain when animals with lower health status are raised with and without chlortetracycline at weaning. The hypothesis was that the antibiotic treatment will influence the microbial ecology of pigs, but it will recover over time to become similar to the untreated group microbiota by slaughter time and on the meat, if the antibiotic treatment is restricted to the time of weaning. Two experimental groups of 600 piglets receiving or not chlortetracycline (660 g/t of feed administered for 21 days) were followed from the nursery to the slaughterhouse. Metataxonomic analyses were performed on farm, meat plant, carcass surface as well as on refrigerated vacuum-packed left loin surface samples. The antibiotic treatment at weaning changed the microbial ecology of farm air temporarily and that of pigs until slaughter (relative abundance and bacterial diversity). It also influenced carcasses microbiological quality (bacterial diversity and microbial counts), but overall, it had a limited to no effect on the microbiological quality of meat and its shelf life.

Cette étude présente des résultats zootechniques et économiques en lien avec une augmentation du poids d'abattage des porcs au Québec. Un essai zootechnique permet d'obtenir une appréciation de l'effet du poids d'ahattage sur les performances les plus susceptibles d'affecter la rentabilité d'une entreprise porcine. Dans cet essai, les outils de sélection que sont les indices de potentiel génétique ont permis de diminuer de façon substantielle l'impact d'une augmentation du poids sur la durée d'engraissement. Par ailleurs, une méthode d'analyse est présentée pour permettre la comparaison de courbes de performances pour différents ni veaux des facteurs à l'étude. Les performances de croissance peuvent maintenir un niveau élevé dans la zone des poids d'abattage considérés. Certains résultats présentés concernent l'évolution de la densité animale par parc durant l'engraissement, ainsi que la variabilité du besoin en lysine, et apportent un éclairage sur la problématique de l'augmentation du poids d'abattage. Finalement, des simulations effectuées au moyen de modèles économiques développés ont permis de mieux comprendre les interactions entre des variations du prix des aliments et du prix de vente des porcs, l'assurance stabilisation ainsi que le type d'entreprise, lors de la comparaison de la rentabilité obtenue à deux poids d'abattage. L'intégration de la stochasticité dans l'un des modèles permet de plus d'étudier l'impact d'une augmentation du poids sur le paiement de la vente des porcs.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Les micro-minéraux, y compris le zinc (Zn) et le cuivre (Cu) sont couramment ajoutés dans les aliments en raison de leurs rôles physiologiques divers et afin supporter la croissance des porcs. La digestion et l'absorption du Zn et du Cu dépendent toutefois de différents facteurs, dont leur concentration dans les aliments, la forme du supplément minéral ou la présence de composantes, comme les phytates ou les fibres. L'incorporation d'enzymes exogènes comme la phytase ou la xylanase, qui dégradent respectivement les phytates et les fibres peut donc agir sur la disponibilité des nutriments, dont le Zn et le Cu. Afin d'étudier le rôle des composantes nutritionnelles sur la digestibilité du Zn et du Cu, différentes approches expérimentales ont été utilisées dans cette thèse, dont l'approche méta-analytique et l'expérimentation animale. Dans un premier temps, l'approche méta-analytique a été utilisée pour quantifier l'impact de la supplémentation en Zn et Cu (forme et concentration) et de facteurs alimentaires sur le contenu apparent digestible en Zn et Cu. Les résultats ont montré que le contenu digestible en Zn et Cu dépend du niveau de supplémentation alimentaire en ces micro-minéraux, la forme (inorganique versus chélatée) ayant un effet limité sur la digestibilité du Zn et du Cu. Pour le Zn, la relation entre de le niveau de supplémentation et le contenu digestible a montré un maximum du contenu digestible avec un apport de 100-110 mg/kg. Pour le Cu, cette relation était linéaire suggérant une digestibilité constante se situant entre 39 et 45 %. La méta-analyse a également permis de quantifier l'effet antagoniste du Zn sur la digestibilité du Cu avec une baisse de 0,021 mg de Cu digestible/kg d'aliment par l'ajout de 1 mg/kg de Zn. Le contenu digestible en Zn est également influencé positivement par la supplémentation en phytase, confirmant que la dégradation des phytates affecte positivement la digestibilité du Zn. À la suite de la méta-analyse, un premier essai expérimental a été effectué visant à évaluer l'impact des différentes doses de Zn et de Cu sur la digestibilité des micro-minéraux et d'autres nutriments chez le porc en croissances. Les résultats de la méta-analyse montraient le manque de données sur les interactions spécifiques entre le Zn et le Cu à des concentrations alimentaires entre les concentrations « physiologiques » et les doses « élevées ». Les résultats obtenus ont montré que la digestibilité iléale apparente et la digestibilité totale apparente du Cu et du Zn augmentaient avec leur niveau alimentaire (Zn, 100 vs 500 mg/kg) (Cu, 40 vs 80 mg/kg). Contrairement aux résultats de la méta-analyse, la hausse de la concentration en Zn a augmenté la digestibilité du Cu suggérant que des mécanismes différents agissent à ces niveaux de Zn et Cu. Il a été également démontré que les niveaux de Cu et de Zn agissent sur les mécanismes de digestion d'autres nutriments, comme le Ca et le P, et la dégradabilité des fibres. Dans la suite de cet effet sur la fibre, un deuxième essai expérimental visait à évaluer l'effet d'un supplément composé d'une combinaison de xylanase et protéase et des concentrations alimentaires de Zn et de Cu sur leur digestibilité et celle d'autres nutriments. Les résultats ont montré que l'ajout de xylanases et de protéases dans les régimes alimentaires modifiait la digestibilité colique des nutriments tels que la fibre NDF, la matière sèche, la protéine brute et le Cu mais cet effet dépendait du niveau alimentaire de Zn et de Cu. En résumé, ce travail a permis de confirmer que les teneurs en Zn et Cu influençaient leur digestibilité mais que ces effets variaient selon les niveaux considérés suggérant que des mécanismes d'absorption différents seraient impliqués selon l'apport en micro-minéraux. Les enzymes, comme la phytase et les xylanase/protéase, ont un effet positif sur la digestibilité du Zn et du Cu montrant une interaction négative entre les phytates, les fibres et les micro-minéraux. Finalement, la teneur en Zn et Cu semble influencer la dégradation de la fibre, suggérant une possible altération du microbiote par les micro-minéraux. / Micro-minerals, including zinc (Zn) and copper (Cu), are commonly added to foods due to their various physiological roles in supporting pig growth. However, the digestion and absorption of Zn and Cu depend on factors such as their concentration in foods, the form of the mineral supplement, or the presence of components such as phytates or fibers. The incorporation of exogenous enzymes like phytase or xylanase, which respectively degrade phytates and fibers, can affect the availability of nutrients, including Zn and Cu. To study the role of nutritional components on the digestibility of Zn and Cu, different experimental approaches were used in this thesis, including meta-analytical and animal experimentation. First, the meta-analytical approach was used to quantify the impact of Zn and Cu supplementation (form and concentration) and dietary factors on the apparent digestible content of Zn and Cu. The results showed that the digestible content of Zn and Cu depends on the level of dietary supplementation with these micro-minerals, with the form (inorganic vs. chelated) having a limited effect on the digestibility of Zn and Cu. For Zn, the relationship between supplementation level and digestible content showed a maximum digestible content with an intake of 100-110 mg/kg. For Cu, this relationship was linear, suggesting a constant digestibility ranging between 39 and 45%. The meta-analysis also quantified the antagonistic effect of Zn on the digestibility of Cu, with a decrease of 0.021 mg of digestible Cu/kg of feed per addition of 1 mg/kg of Zn. The digestible content of Zn is also positively influenced by phytase supplementation, confirming that phytate degradation positively affects Zn digestibility. Following the meta-analysis, a first experimental trial was conducted to evaluate the impact of different doses of Zn and Cu on the digestibility of micro-minerals and other nutrients in growing pigs. The results of the meta-analysis showed a lack of data on specific interactions between Zn and Cu at dietary concentrations between "physiological" concentrations and "high" doses. The results obtained showed that the apparent ileal digestibility and total apparent digestibility of Cu and Zn increased with their dietary level (Zn, 100 vs. 500 mg/kg) (Cu, 40 vs. 80 mg/kg). Contrary to the results of the meta-analysis, the increase in Zn concentration increased Cu digestibility, suggesting that different mechanisms act at these levels of Zn and Cu. It was also demonstrated that the levels of Cu and Zn affect the digestion mechanisms of other nutrients, such as Ca and P, and fiber degradability. Following this effect on fiber, a second experimental trial aimed to evaluate the effect of a supplement composed of a combination of xylanase and protease and dietary concentrations of Zn and Cu on their digestibility and that of other nutrients. The results showed that the addition of xylanases and proteases in the diets modified the colonic digestibility of nutrients such as NDF fiber, dry matter, crude protein, and Cu, but this effect depended on the dietary level of Zn and Cu. In summary, this work confirmed that Zn and Cu levels influenced their digestibility but that these effects varied depending on the levels considered, suggesting that different absorption mechanisms would be involved depending on the intake of micro-minerals. Enzymes, such as phytase and xylanase/protease, have a positive effect on the digestibility of Zn and Cu, showing a negative interaction between phytates, fibers, and micro-minerals. Finally, the content of Zn and Cu seems to influence fiber degradation, suggesting a possible alteration of the microbiota by micro-minerals.

Les acides aminés (AA) sont une composante essentielle du régime alimentaire des animaux de ferme, mais la détermination précise des besoins en AA est un défi. Les besoins en AA peuvent être influencés par de nombreux facteurs, notamment la génétique, la santé, l’âge et, comme récemment montrée, la variabilité individuelle. Dans les systèmes classiques d’alimentation des troupeaux par phase (SATP), tous les porcs reçoivent la même ration pendant de longues périodes. De ce fait et afin de s’assurer qu’ils expriment leur plein potentiel de croissance, la plupart des porcs reçoivent plus d’éléments nutritifs qu’ils n’en n’ont besoin, ce qui engendre des effets nuisibles sur l'environnement par l'excrétion d'azote accrue, et sur les coûts de production. Dans les systèmes d’alimentation individuelle de précision (SAIP), les porcs reçoivent une ration ajustée chaque jour en fonction de leurs besoins nutritifs. Dans ce contexte, il est nécessaire de distinguer les exigences de l’AA d’une population de celles des individus. Les rapports optimaux d’AA entre les différents AA essentiels ont été établis pour les systèmes d’alimentation classiques par phase, mais ces rapports pourraient différer selon qu’il s’agit d’un système d’alimentation classique ou d’un système d’alimentation de précision des porcs. L’objectif principal de cette recherche a été de comparer le rapport optimal thréonine: lysine (Thr: Lys) entre le système d’alimentation classique par phase et le système individuel d’alimentation de précision. À l’aide d’une méthodologie de dose-réponse avec cinq ratios Thr: Lys pour des porcs en croissance dans un SATP ou SAIP la composition chimique et la concentration en AA de la carcasse ont été affectées par le ratio Thr: Lys et l’ampleur ainsi que le type de réponse était dépendant du système d’alimentation utilisé. Il a été possible de confirmer l’hypothèse de départ selon laquelle les ratios optimaux des AA utilisés par le SATP ne sont pas adéquats pour établir les besoins des AA dans les systèmes d’alimentation de précision. Dans une seconde étude de dose-réponse avec des rapports Thr: Lys similaires offerts aux porcs en finition, les besoins de Thr:Lys étaient plus élevés que ceux observés précédemment pour les porcs en croissance suggérant que les besoins en AA pour le dépôt de protéine est dépendant de l'âge. Ces deux études suggèrent que les porcs peuvent moduler leur croissance et leur composition corporelle en fonction du niveau d'apport en AA et peuvent répondre différemment à la même quantité d'AA ingérée. Ces études soulignent en outre la faiblesse de l'utilisation d'un profil protéique idéal en considérant des exigences fixes en AA en raison de la composition en AA de la carcasse supposée constante. L'estimation précise des besoins en AA pour les porcs dans un SAIP semble être limitée par l'utilisation de ratios AA fixes, car les porcs ont des exigences en AA différentes. Enfin, une nouvelle approche basée sur une conception composite centrale avec une configuration factorielle visant à estimer indépendamment les besoins pour la Lys et la Thr en temps réel chez les porcs nourris individuellement a été proposée. Une réponse non unique du dépôt de protéines à diverses combinaisons Thr et Lys a été observée en raison des différences dans les exigences en AA entre les porcs. Cet aperçu de la variabilité entre les porcs est utile pour affiner le système d'alimentation de précision en estimant les besoins en AA de manière plus précise et en nourrissant les porcs selon leurs besoins individuels. De plus, cela permettrait de réduire le gaspillage de nutriments chez les porcs avec moins de dépôt protéique. Les résultats présentés dans cette thèse soutiennent l'idée que les changements dans la composition corporelle chez les porcs sont induits par des changements dans les niveaux alimentaires en AA. Par conséquent, la croissance peut être modulée en fonction de la composition corporelle optimale souhaitée par le consommateur. Cette thèse propose un changement de perspective dans la nutrition animale, où l’AA peut être un déclencheur de la réponse métabolique animale avec des exigences en AA dynamiques et distinctes chez les animaux de manière individuelle. / Amino acids (AA) are essential components of diets but accurate determination of AA requirements in farm animals is a challenge. Requirements for AA in pigs can be influenced by several factors, including genetics, health, age, and, as recently shown, also individual variability. In conventional group-phase feeding (GPF) systems, large groups of pigs receive the same feed during extended periods and most pigs receive more nutrients than required to express their growth potential with potential detrimental effects on the environment through increased nitrogen excretion, and on production costs. In individual precision feeding (IPF) systems, pigs are fed diets tailored daily to their individual nutrient requirements. In light of this, it is necessary to distinguish the AA requirements of a population from those of individuals. Optimal essential AA ratios have been established for pigs in conventional GPF systems, but these optimal AA ratios might differ for pigs in IPF systems. The main research objective was to compare the ideal protein profile in pigs using the optimal threonine-to-lysine (Thr:Lys) ratio between conventional GPF and IPF systems. Based on a dose-response approach with five levels Thr:Lys ratios offered to growing pigs in a GPF or IPF system, it was possible to confirm the initial hypothesis that optimal AA ratios differ between feeding systems. Carcass chemical composition and AA concentration was likewise affected by the Thr:Lys ratio, and the magnitude and type of response depended on the feeding system. In a second dose-response study with similar Thr:Lys ratios offered to late finishing pigs, requirements were larger than to those previously observed for growing pigs, suggesting that AA requirements for protein deposition is age dependent. These two studies suggest that individual pigs can modulate their growth and body composition according to the level of AA intake and can respond differently to same amount of ingested AA. These studies further highlighted the weakness of using an ideal protein profile by considering fixed requirements for AA due the assumed constant AA carcass composition. Accurate estimation of AA requirements for pigs in an IPF system seems to be mainly limited by the use of fixed AA ratios as pigs have different AA requirements. Finally, a novel approach to the dose-response approach based on a central composite design with a factorial design aiming at independently estimating real-time requirements for Lys and Thr in individual pigs was proposed. A non-unique response of protein deposition to various Thr and Lys combinations was observed due to the differences in AA requirements among individual pigs. This insight on variability among individual pigs is useful to fine-tune the precision feeding system by estimating AA requirements more accurately, feeding pigs according to their individual requirements, and, ultimately, reduce waste of nutrients in pigs with lower protein deposition. The results presented in this thesis support the idea that changes in body composition in pigs are induced by changes in dietary AA levels. Therefore, growth may be modulated to the optimal body composition desired by the consumer. This thesis proposes a change of perspective in animal nutrition, where AA may be seen as a trigger for animal metabolic response with dynamic and distinctive AA requirements in individual animals. / Os aminoácidos (AA) são componentes essenciais das dietas, mas a determinação exata das exigências de AA em animais de criação é um desafio. Exigências nutricionais de AA em suínos podem ser influenciadas por vários fatores os quais incluem: genética, estado sanitário, idade, e como recentemente demonstrado, a variabilidade individual. Tradicionalmente animais recebem a dieta usando um sistema convencional de alimentação de grupos por fase (AGF). Nesse sistema todos os suínos recebem a mesma ração durante toda uma fase de crescimento e a maioria dos animais recebem mais nutrientes do que o necessário para expressar o seu potencial de crescimento. Isso vai impactar negativamente no meio-ambiente devido a grande excreção de nitrogênio e nos aumentados custos de produção. Em sistemas de alimentação precisão individual (API), os suinos são alimentados com dietas diariamente adaptadas às suas exigências individuais de AA. Neste contexto, é necessário distinguir as exigência de AA de uma população e de indivíduos. O perfil de proteína ideal foi estabelecido para suínos em sistemas convencionais de AGF, mas estas relações ideais de AA podem ser diferentes para suínos em sistemas API. O objetivo principal da pesquisa foi comparar o perfil de proteína ideal em suínos, usando a relação ideal treonina-para-lisina (Thr:Lys) entre sistemas convencionais de AGF e API. Usando a metodologia de dose-resposta com cinco relações Thr:Lys dentre de um sistema AGF ou API, foi possível confirmar a hipótese inicial que perfil de proteína ideal em suínos diferem entre sistemas de alimentação. A composição química e concentração de AA na carcaça também foi afetada pela relação Thr:Lys, e a magnitude e o tipo de resposta foram dependentes do sistema de alimentação usado. Em um segundo estudo de dose-resposta, com relações de Thr:Lys semelhantes as oferecidas anteriormente aos suínos em crescimento foram oferecidas à suínos em terminação. Foi possivel observar que para estes as exigências de Thr eram maiores do que aquelas observadas anteriormente para suínos em crescimento, sugerindo que as exigências de AA para deposição de proteína é idadedependente. Estes dois estudos sugerem que suínos podem modular a sua taxa de crescimento e composição corporal de acordo com o nível de ingestão de AA e podem responder de forma diferente a mesma quantidade de AA ingerido. Estes estudos destacam a fragilidade do uso do conceito perfil de proteína ideal, considerando exigências fixas de AA devido a assunção de que a composição de carcaça tem concentração de AA constante. A determinação exata das exigências de AA para suínos em um sistema API parece ser limitada principalmente pelo uso de relações fixas e constantes de AA, porém suínos têm exigências de AA diferentes entre eles. Finalmente, propõe-se uma nova abordagem baseada num desenho composto central com uma configuração fatorial visando independentemente estimar as exigências de Lys e Thr em tempo real para suínos em um sistema API. Com esta metodologia, observou-se uma resposta de deposição de proteína não-unica para diferent combinações de Thr e Lys, devido às diferenças nas exigências de AA entre suínos. Essa percepção sobre a variabilidade entre individuos é útil para ajustar o modelo de nutrição de precisão aprimorando as estimativas de exigências AA, nurrindo animais de acordo com suas necessidades individuais possibilitando a redução do desperdício de nutrientes especialmente em suínos com baixa deposição de proteína. Os resultados apresentados nesta tese, apoiam a ideia de que alterações na composição corporal em suínos são induzidas por alterações nos níveis dietéticos de AA. Portanto, o crescimento pode ser modulado para a composição de corporal ideal desejada pelo consumidor. Esta tese propõe uma mudança de perspectiva na alimentação animal, onde AA pode ser visto como um gatilho para desencadear uma resposta metabólica animal ao invés da tradicional visão de AA como exigências nutricionais fixas.

Les mycotoxines sont une problématique d’importance mondiale dans le domaine de l’alimentation animale. Le porc est une espèce très sensible aux principales mycotoxines retrouvées dans les grains. Le désoxynivalénol (DON) est une mycotoxine qui est connue pour avoir un impact sur l’industrie porcine, principalement à cause de la réduction des performances de croissance qu’elle cause. Présentement, peu de produits anti-mycotoxiniques sont disponibles et efficaces pour limiter l’effet de cette mycotoxine. La présente étude visait donc à en connaître davantage sur les effets de DON d’un produit anti-mycotoxinique, le DefusionMC, à base de métabisulfite de sodium, sur la digestibilité des nutriments. Les porcs à l’étude ont reçu une ration contenant 55 % d’orge contaminée ou saine, avec ou sans DefusionMC. L’expérience a été réalisée avec des porcs munis d’une canule à l’iléon dans un dispositif de type design croisé. La digestibilité apparente iléale (DIA) et la digestibilité apparente totale (DAT) de plusieurs nutriments ont été mesurées à partir du digesta et des fèces. Les résultats de l’étude ont montrés un effet positif de la contamination au DON sur la DIA des nutriments, mais une tendance du DON à la diminution de la DAT de l’énergie, ce qui peut expliquer en partie son effet négatif sur les performances de croissance. À l’opposé, l’ajout de DefusionMC a réduit l’absorption de DON mais a eu un effet négatif sur la DIA des nutriments. Bien que le DefusionMC soit connu pour améliorer les performances de croissance des porcs ayant consommé une ration contaminée au DON, son effet positif ne serait donc pas associé à un effet positif sur la digestibilité des nutriments.

Les objectifs expérimentaux de ce projet étaient en premier lieu de comparer la digestibilité d'une source de cuivre (Cu) et de zinc (Zn) organiques (protéinate de minéral) par rapport à une forme inorganique (sulfate), et en deuxième lieu de vérifier l'impact des mannan-oligosaccharides (MOS) sur la digestibilité des minéraux, le pH intestinal et la production d'acides gras volatiles. Vingt-huit porcs d'environ 25 kg ont reçu aléatoirement quatre traitements enrichis avec 10 ppm de Cu et 100 ppm de Zn. Les traitements impliquaient l'utilisation d'une source inorganique ou organique, et l'absence ou la présence de mannan-oligossacharides. Les résultats montrent que la source organique a amélioré la digestibilité (P<0,01) et l'utilisation nette (P<0,01) du Cu. En revanche, les MOS n'ont eu comme seul effet de montrer une tendance (P<0,10) à augmenter la digestibilité et l'utilisation nette du Cu en présence d'une source inorganique de minéraux. Bref, la source organique a permis une meilleure digestibilité et utilisation du Cu, alors que le MOS n'a engendré aucune modification de l'environnement intestinal qui aurait pu modifier de façon significative l'absorption du Zn et du Cu.

Chaque année, l'industrie acéricole produit d'importantes quantités de sous-produits, composés essentiellement de sirops déclassés ne répondant pas aux normes de qualité et de résidus de filtration (appelés « râches ») provenant du processus pour obtenir un sirop d'érable limpide. Par souci de durabilité et d'efficacité économique, il est crucial d'explorer de nouvelles voies pour valoriser ces sous-produits. Parallèlement, l'industrie porcine recherche des solutions pour améliorer la santé de ses porcelets, notamment pendant la période critique du sevrage, marquée par des épisodes diarrhéiques qui entrainent des pertes de poids et des dysbioses, résultant en un retard de croissance. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'explorer le potentiel de valorisation de certains des sous-produits de l'industrie acéricole par le développement de nouveaux produits à haute valeur ajoutée destinés à la nutrition animale. De façon plus spécifique, ce projet de doctorat avait comme objectif de développer et caractériser un produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable et d'évaluer son potentiel comme supplément nutritionnel en production porcine. Dans une première partie, nous avons caractérisé les sous-produits acéricoles en analysant leurs propriétés physicochimiques (degré Brix, viscosité, couleur, pH), leur composition chimique (carbohydrates, acides organiques, polyphénols et minéraux) ainsi que leur digestibilité in vitro. D'une part, pour la râche, les analyses physicochimiques ont montré une très grande variabilité entre les échantillons en fonction de l'origine du produit et de la saison. D'autre part, l'analyse des sirops déclassés (filant et bourgeon) a démontré une composition similaire au sirop d'érable standard, avec notamment une teneur élevée en polyphénols et la présence de polysaccharides, suggérant un fort potentiel d'utilisation comme source de molécules prébiotiques. La deuxième partie a portée sur l'évaluation du potentiel probiotique de Bacillus velezensis FZB42 (=DSM 23117) pour l'alimentation animale. La croissance de la souche, sa susceptibilité aux antibiotiques et ses caractéristiques génomiques telles que les gènes de virulence ainsi que sa survie aux conditions physiologiques du tube digestif de porcelet, ont été évalués à l'aide de différentes approches in vitro. Ces résultats ont mis en lumière le potentiel de B. velezensis FZB42 comme souche probiotique pour le développement du produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable. Dans la troisième partie de la thèse, nous avons développé, en partenariat avec des chercheurs de l'Université de Sherbrooke, un procédé de fermentation utilisant la souche bactérienne Bacillus velezensis FZB42, en vue de la création du produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable. Les conditions optimales de fermentation ont été établies, d'abord en petits volumes, puis validées dans un bioréacteur de 25 litres. Un procédé de séchage par atomisation a ensuite été développé et optimisé pour le conditionnement du produit synbiotique et sa conservation à long terme. Ce synbiotique a par la suite été évalué à l'aide du modèle digestion in vitro TIM-1. Les résultats obtenus ont montré sa capacité de survie en atteignant le côlon. La quatrième et dernière partie de cette étude a consisté en un test in vivo, où des porcelets en post-sevrage ont été nourris avec une moulée additionnée du supplément synbiotique. Les résultats ont démontré une amélioration des performances zootechniques, à savoir, une meilleure croissance, un gain de poids quotidien plus élevé et un ratio nourriture / poids au moins égal à celui obtenu avec les antibiotiques. La supplémentation avec ce synbiotique a entraîné une augmentation des concentrations d'acides gras à chaîne courte dans le côlon. De plus, une modulation positive du microbiote colique a été observée, avec une diminution de la proportion du genre Terrisporobacter et une augmentation de la proportion du genre Streptococcus. En conclusion, les recherches entreprises dans le cadre de cette thèse ont permis de réaliser une caractérisation poussée des sous-produits de l'industrie acéricole et de développer une formule synbiotique à base de ces produits et contenant B. velezensis comme souche probiotique. Ce synbiotique ayant ensuite été consommé par des porcelets en post-sevrage. Ces résultats répondent, non seulement à un enjeu économique et écologique pour l'industrie acéricole par la valorisation des sirops d'érable déclassés et des râches, mais également à un enjeu sanitaire global, en contribuant à la lutte contre la résistance aux antibiotiques. / Every year, the maple syrup industry produces significant quantities of by-products, primarily composed of downgraded syrups that do not meet quality standards and filtration residues (referred to as "râches") from the process to achieve clear maple syrup. For sustainability and economic efficiency, it is crucial to explore new ways to valorize these by-products. Meanwhile, the pork industry is looking for solutions to improve the health of its piglets, especially during the critical weaning period marked by diarrheal episodes that lead to weight loss and dysbiosis, resulting in growth retardation. Thus, the goal of this thesis is to explore the potential for valorizing certain by-products of the maple syrup industry by developing new high-value products for animal nutrition. More specifically, this doctoral project aimed to develop and characterize a synbiotic product based on maple by-products and evaluate its potential as a nutritional supplement in pig production. In the first part, we characterized the maple by-products by analyzing their physicochemical properties (?Brix, viscosity, color, pH), chemical composition (carbohydrates, organic acids, polyphenols, and minerals), and in vitro digestibility. On the one hand, for the « râche », physicochemical analyses showed a great variability among samples depending on the product's origin and season. On the other hand, the analysis of downgraded syrups (ropy and buddy), showed a composition similar to standard maple syrup, notably high in polyphenols and the presence of polysaccharides, suggesting a strong potential for use as a source of prebiotic molecules. The second part focused on evaluating the probiotic potential of Bacillus velezensis FZB42 (=DSM 23117) for animal feed. The strain's growth, antibiotic susceptibility, and genomic characteristics, such as virulence genes, as well as its survival under physiological conditions of the piglet digestive tract, were evaluated using different in vitro approaches. These results highlighted the potential of B. velezensis FZB42 as a probiotic strain for the development of the synbiotic product based on maple by-product. In the third part of the thesis, we developed, in partnership with researchers from the University of Sherbrooke, a fermentation process using the bacterial strain Bacillus velezensis FZB42, aimed at creating the synbiotic product based on maple by-products. Optimal fermentation conditions were established, first in small volumes and validated in a 25-liter bioreactor. Then a spray drying process was developed and optimized for the packaging and long-term preservation of the synbiotic product. Subsequently, this symbiotic was evaluated using the in vitro digestion model TIM-1. The results showed its ability to survive, reaching the colon. The fourth and final part of this study consisted of an in vivo test, in which post-weaning piglets were fed a feed supplemented with the synbiotic. The results demonstrated improved zootechnical performance, namely better growth, higher daily weight gain, and at least an equal feed-to-weight ratio compared to that obtained with antibiotics. Supplementation with this synbiotic led to an increase in short-chain fatty acid concentrations in the colon. Additionally, positive modulation of the colonic microbiota was observed, with a decrease in the proportion of the genus Terrisporobacter and an increase in the proportion of the genus Streptococcus. In conclusion, the research undertaken in this thesis enabled a thorough characterization of the maple syrup industry by-products and the development of a symbiotic formula based on these products and containing B. velezensis as a probiotic strain. This synbiotic was subsequently consumed by post-weaning piglets. These results address not only an economic and ecological challenge for the maple syrup industry by valorizing downgraded syrups and râches but also a global health issue by contributing to the fight against antibiotic resistance.

Chez les troupeaux porcins malades, l’ingestion irrégulière de moulée médicamenteuse peut diminuer l’efficacité du traitement et favoriser la sélection de bactéries antibio-résistantes. Pour vérifier l’influence du rang social sur le comportement alimentaire, 108 mâles castrés, pesant en moyenne 49,5 ± 4,71 kg, ont été logés en groupes de 12 et répartis en trois répétitions de trois parcs chacune. Chaque groupe a été soumis à deux tests de compétition alimentaire pour déterminer les rangs sociaux des porcs. Des stations d’alimentation informatisée IVOG© ont enregistré les données alimentaires individuelles durant dix jours d’alimentation médicamenteuse. Le test de corrélation de rangs de Spearman a démontré l’inconsistance des deux tests dans la détermination des rangs sociaux. L’analyse par regroupement des données alimentaires a séparé les porcs en 3 groupes. Le nombre de dominants et de subordonnés par groupe étant les mêmes, l’influence des rangs sociaux sur les patrons alimentaires n’a pu être démontrée. / In the pig industry, bacterial diseases are usually treated with in-feed antibiotics. Irregular ingestion can decrease treatment efficiency and promote the selection of antibiotic-resistant bacteria. The aim of this study was to determine the effect of social rank on individual feeding patterns in pigs. A total of 108 barrows of 49.5 ± 4.71 kg were housed in groups of 12 pigs distributed into 3 replicates of 3 pens each. The IVOGÒ feeding-stations registered individual feeding data during a 10-day period of medicated feed (chlortetracycline). Two social rank tests were done to determine social ranks in each group. Spearman’s rank correlation tests confirmed inconsistency in social rank determination from one test to the other. Three clusters were established based on feeding data. The number of dominant and subordinate pigs was not significantly different from one cluster to the other. Therefore, no clear relationship could be demonstrated between social ranks and individual feeding patterns.