Comprendre comment une algue rouge réduit les émissions de méthane des vaches

Le méthane est le deuxième plus grand responsable du réchauffement climatique après le dioxyde de carbone. Les scientifiques ont donc accordé une attention particulière à l’une des principales sources : les émissions de méthane provenant du bétail. En d’autres termes, les rots des vaches sont mauvais pour la planète.

Les agriculteurs ajoutent diverses algues à l’alimentation des vaches comme source de protéines, de graisses insaturées et d’autres ingrédients bénéfiques pour la santé qui fournissent une énergie immédiate, explique Dipti Pitta de l’École de médecine vétérinaire de l’Université de Pennsylvanie, et une étude de 2016 en Australie a révélé que nourrir les moutons avec une espèce d’algue rouge appelée Asparagopsis taxiformis (AT) éliminait les émissions de méthane de 80 %.

Mais les effets de cette algue varient considérablement, et c’est pourquoi des chercheurs du laboratoire de systèmes agricoles et de génomique microbienne de Pitta (laboratoire ASMG) et de l’université d’État de Pennsylvanie ont entrepris d’évaluer la manière dont elle modifie le microbiome dans le rumen, un compartiment de l’estomac d’une vache. Les résultats sont publiés dans la revue mBio.

Les chercheurs ont réparti au hasard 20 vaches entre quatre traitements : une dose élevée d’AT ; une faible dose de cette algue rouge ; de l’origan, qui inhibe également la formation de méthane ; et le groupe témoin. Ils ont fait tourner les animaux entre les traitements sur quatre périodes de 28 jours.

L’équipe a constaté que la dose élevée d’algues inhibait les émissions de méthane de 55 % au cours des deux premières périodes, mais cet effet semble de courte durée. Il a progressivement diminué au cours des troisième et quatrième périodes.

Pitta affirme qu’il s’agit de l’une des premières études examinant la formation du méthane dans le rumen et la manière dont les voies de transport du méthane sont modifiées par diverses stratégies d’atténuation, soulignant l’importance de préserver la santé du microbiome et la productivité animale dans le cadre de la réduction du méthane. Les recherches antérieures n’ont pas examiné les effets de l’AT sur les populations microbiennes et leurs voies fonctionnelles à ce niveau de détail.

Les chercheurs ont constaté que, durant les deux premières périodes de 28 jours, la dose élevée d’algues a entraîné une élimination presque totale de Methanosphaera, un microbe qui utilise l’hydrogène pour réduire le méthanol en méthane, dans le rumen. Pitta explique que ce fait est important car le traitement aux algues n’a pas eu le même effet sur les autres microbes qui produisent du méthane, ce qui amène les chercheurs à penser que Methanosphaera joue un rôle plus important dans la formation du méthane qu’on ne le pensait auparavant.

Cependant, l’étude explique que les populations de Methanosphaera ont augmenté plus tard parce qu’elles étaient incapables d’inactiver le bromoforme, une substance présente dans les algues qui supprime la formation de méthane dans le rumen.

L’étude a également exploré l’activité des enzymes impliqués dans la méthanogénèse, le processus de production de méthane en tant que sous-produit du métabolisme énergétique. Le premier auteur, Nagaraju Indugu, chercheur principal au laboratoire ASMG, affirme que les enzymes impliqués dans cette voie ont été réduits, par rapport au groupe témoin, lorsque les vaches ont reçu de l’AT.

Les auteurs notent également que, s’ils s’attendaient à des effets indirects de l’AT sur les bactéries du microbiote, ils ont également constaté des effets directs moins attendus. Plus précisément, les types de bactéries qui produisent du butyrate, un acide gras à chaîne courte servant de source d’énergie aux vaches, ont augmenté de manière significative chez les animaux traités aux algues par rapport au groupe témoin.

« Il est très important de comprendre quelle est la teneur en éléments nutritifs des algues et quels sont leurs effets antimicrobiens afin de mieux comprendre l’impact de l’inclusion globale de différentes concentrations d’algues dans l’alimentation animale », explique Pitta.

Selon Indugu, les travaux antérieurs du laboratoire ASMG ont conduit à l’étude actuelle. Les chercheurs avaient précédemment rapporté que le composé organique 3-nitrooxypropanol réduisait les émissions de méthane de 26 %, et une étude ultérieure a déterminé les caractéristiques microbiennes des vaches à faibles émissions de méthane.

Pitta indique que le laboratoire travaille à combiner différentes stratégies, comme l’ajout d’algues dans l’alimentation des vaches identifiées comme émettrices de méthane élevées ou faibles. « En combinant ces méthodes avec les algues, nous pourrions avoir la possibilité de réduire efficacement les émissions de méthane dans une mesure bien plus importante que si nous utilisions une seule stratégie », dit-elle.

Pitta ajoute que les chercheurs étudient également différentes doses de variétés d’algues dans les cultures méthanogènes, ce qui fournira plus de spécificité sur les concentrations nécessaires pour inhiber la méthanogénèse.