Projet H2020 HoloFood : Une solution holistique pour améliorer la production d'aliments pour animaux en déconstruisant les interactions biomoléculaires entre les aliments, les micro-organismes intestinaux et les animaux en relation avec les paramètres de performance

Assurer la durabilité de la production alimentaire tout en répondant aux besoins d'une population croissante est un défi majeur à relever. Les micro-organismes intestinaux jouent un rôle essentiel dans la santé et le bien-être des animaux, et un microbiote intestinal équilibré est essentiel à une production alimentaire optimale. Les additifs alimentaires se sont révélés efficaces pour moduler les microbiomes dans de nombreux systèmes, bien que leur efficacité varie souvent. Une des raisons probables de cette incohérence est le manque de connaissances sur leurs modes d'action spécifiques. Idéalement, les fabricants d'additifs alimentaires pourraient recourir à des expériences in vitro et in vivo pour tester les propriétés et les avantages de l'additif.

Cependant, la capacité informative de ces approches est limitée, car la réponse in vivo des micro-organismes peut être radicalement différente de celle obtenue in vitro. En effet, les micro-organismes d'intérêt se trouvent dans des conditions physico-chimiques différentes et peuvent interagir avec des centaines d'autres taxons microbiens, ainsi qu'avec l'hôte. Par conséquent, l'amélioration des additifs alimentaires repose souvent sur des approches par essais et erreurs, ce qui limite la compréhension complète des raisons du succès ou de l'échec des additifs. Par conséquent, les procédures d'amélioration des additifs alimentaires sont inefficaces, et il est peu probable que des produits véritablement optimaux puissent être trouvés sans modifier radicalement l'approche adoptée. HoloFood surmonte ces limites en s'appuyant sur des développements informatiques et de laboratoire de pointe pour fournir un aperçu direct des effets des interactions biomoléculaires entre les additifs alimentaires, les micro-organismes intestinaux et les hôtes sur la production alimentaire. Cet objectif a été atteint grâce à la mise en œuvre d'un nouveau cadre holomique, qui exploite la réduction du coût de génération d'ensembles de données omiques, ainsi que des méthodes biomoléculaires et statistiques de pointe.

HoloFood se base sur deux constats :

1. Les animaux et leurs micro-organismes associés se comportent différemment selon l’environnement et le stade de développement de l’animal.
2. De nombreux processus biologiques des animaux et de leurs micro-organismes associés sont affectés, voire conditionnés, par l’autre partenaire de la symbiose.

Cela implique que l'effet de tout additif alimentaire pourrait varier selon le contexte génomique et le stade de développement de l'animal, la composition du microbiome et l'environnement de production. Notre cadre analyse les génomes, les transcriptomes et les métabolomes des animaux et des micro-organismes intestinaux qui leur sont associés, puis les relie à la santé et à la physiologie animales, ainsi qu'aux paramètres de performance de la production alimentaire. Afin de démontrer le potentiel de différents systèmes de production alimentaire et de mesurer l'impact commercial et sociétal de notre approche, HoloFood a mené des essais à l'échelle commerciale sur la volaille et le saumon. Ces essais ont analysé les interactions biomoléculaires entre les micro-organismes et les animaux nourris avec différents additifs alimentaires, en relation avec les paramètres de production alimentaire liés à la quantité, à la qualité, à la sécurité sanitaire, ainsi qu'à la durabilité et au bien-être des animaux.

En comprenant les effets physiologiques des interactions biomoléculaires se produisant lors de l'administration de différents additifs alimentaires, HoloFood a optimisé son utilisation en adaptant son administration au contexte génomique et au microbiome intestinal des animaux, ainsi qu'à l'environnement agricole. L'objectif était ainsi d'accroître l'efficacité des additifs alimentaires et, par conséquent, d'améliorer les produits alimentaires finis. À l'avenir, nous pensons que d'autres systèmes de production alimentaire pourraient être optimisés grâce à ces approches holomiques. HoloFood servira ainsi de modèle pour ces approches et, ce faisant, favorisera la création d'emplois liés à la recherche scientifique et au secteur alimentaire, tant pour les entreprises productrices que pour les industries associées. De plus, les ressources ouvertes et la disponibilité des données résultant du projet HoloFood seront précieuses pour les acteurs de la recherche et de l'industrie au-delà de la durée du projet.