Contribution À La Promotion De La Pisciculture Intégrée

Contribution à la promotion de la pisciculture intégrée de tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) par la valorisation des sous-produits agro-industriels et l’utilisation rationnelle des fertilisants animaux en République Démocratique du Congo

Thèse

Albert TSHINYAMA NTUMBA

Doctorat en Sciences Animales Philosophiae Doctor (Ph.D.)

Québec, Canada

Sous la direction de :

Grant W. VANDENBERG, Directeur de recherche et Professeur à l’Université Laval – Québec Damase P. KHASA, Codirecteur de recherche et Professeur à l’Université Laval – Québec

Résumé

Le tilapia du Nil est l’une des espèces des poissons d’eaux douces qui convient le mieux pour la pisciculture à faibles intrants en climat tropical pour lutter contre l’insécurité alimentaire. Le recours à l’intégration aquaculture-agriculture (IAA) est une approche privilégiée pour le développement de l’aquaculture paysanne de façon durable. Cette étude a éte conduite afin d’évaluer les effets de l’aliment et de la fertilisation animale (lisier de porc et fiente de canard) sur la qualité physico-chimique et microbiologique de l’eau, la productivité primaire des étangs, la salubrité et la croissance du poisson, la digestibilité enymatique des ingrédients, le comportement alimentaire et le coût de production du tilapia du Nil. Les résultats ont démontré que la fertilisation a influencé les propriétés physico- chimiques de l’eau des étangs sans en affecter toutefois la qualité. Les meilleures performances de croissance ont été enregistrées chez les poissons nourris à l’aliment formulé et élevés dans les étangs fertilisés. La fertilisation a influencé la productivité primaire, avec les diatomées largement représentées par une abondance relative de Flagilaria spp, la proie dominante chez le tilapia. Le prétraitement des excréments animaux par séchage solaire a réduit les infections bactériennes dans les échantillons analysés, dont le muscle a été colonisé par des infections bactériennes très mineures (4,9 %), comparé aux intestins (10,8 %) et à l’eau (13,0 %). Bien que plus élevées dans les quatre premiers segments intestinaux, les activités protéolytiques ont été généralement faibles chez le tilapia. La présence d’inhibiteurs des protéases a été mise en évidence dans les ingrédients végétaux, dont le tourteau de soja a été plus inhibitif. Enfin, le coût de production/kg de poisson a été réduit avec l’aliment formulé (1,5 USD/kg) comparé à la provende commerciale (2,3 USD/kg), et ce coût a été davantage réduit pour les poissons élevés dans des étangs fertilisés (0,4 USD/kg).

Mots Clés : Aquaculture-agriculture intégrée, aquaculture à faible intrants, Écodévelopement, Fertlisation organique, Insécurité alimentaire, Tilapia du Nil, Congo

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Abstract

Contribution to the promotion of integrated fish farming of Nile tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) by the valorization of agro-industrial by-products and the rational use of animal fertilizers in the Democratic Republic of Congo

Nile tilapia is one of the freshwater fish species that is best suited for low-input fish farming in tropical climate to alleviate food insecurity. The use of integrated aquaculture- agriculture (IAA) is a preferred approach for the sustainable development of rural aquaculture. This study was carried to assess the effects of feed and animal fertilizers (pig manure and duck droppings) on the physico-chemical and microbiological water quality, primary productivity of ponds, safety and fish growth, enzymatic digestibility of plant ingredients, feeding behaviour and production cost of Nile tilapia. The results showed that fertilization has influenced the physico-chemical properties of pond water without affecting negatively its quality. The best growth performance was recorded in fish fed with a formulated feed and those reared in fertilized ponds. Fertilization has improved primary productivity, with diatoms largely represented by a relative abundance of Flagilaria spp, the dominant prey in the stomach content of tilapia. Pretreatment of animal faeces by sun- drying prior to use, reduced bacterial infections in the analyzed samples, whose muscle tissues were colonized only by very minor bacterial infections (4.9%), compared to intestines (10.8%) and water (13.0%). Although higher in the first four intestinal segments, proteolytic activity was generally low in tilapia. The presence of protease inhibitors has been demonstrated in plant ingredients, of which soybean meal has been more inhibitive. Finally, the production cost/kg of fish was reduced with formulated feed (1.5 USD/kg) compared to commercial feed (2.3 USD/USD), and this cost was further reduced for fish reared in fertilized ponds (0.4 USD/kg).

Key words: Integrated aquaculture-agriculture, Low inputs aquaculture, Ecodevelopment, Organic fertlization, Food insecurity, Nile tilapia, Congo.

Table des matières

Résumé ...... iii Abstract ...... iv Table des matières ...... v Liste des tableaux ...... viii Liste des figures ...... ix Liste des abréviations et sigles ...... x Dédicace ...... xv Remerciements ...... xvi Avant-propos ...... xx Chapitre 1 Revue de la littérature ...... 1 1.1 Introduction générale ...... 1 1.1.1 Hypothèse de l’étude ...... 4 1.1.2 Objectif général ...... 4 1.1.3 Objectifs spécifiques ...... 4 1.2 Bref aperçu sur la production et la nutrition du tilapia du Nil ...... 5 1.2.1 Origine et importance du tilapia du Nil ...... 5 1.2.2 Alimentation de tilapia du Nil ...... 8 1.2.3 Anatomie du tractus gastro-intestinal du tilapia du Nil ...... 11 1.2.4 Digestion des aliments chez le tilapia du Nil ...... 13 1.2.5 Alimentation en aquaculture : problématique et défis ...... 18 1.3 Intégration aquaculture-agriculture (IAA) ...... 20 1.3.1 Considérations socio-économiques de l’IAA ...... 20 1.3.2 Impacts sur la productivité des systèmes...... 22 1.3.3 Impact environnemental de l’IAA ...... 24 1.4 Bibliographie ...... 26 Chapitre 2 Évaluation de la qualité de l’eau, des paramètres de croissance, de la productivité primaire et du comportement alimentaire chez le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) en pisciculture intégrée à l’élevage de porc et de canard en République Démocratique du Congo ...... 38 2.1 Résumé ...... 39 2.2 Abstract ...... 40 2.3 Introduction ...... 41 2.4 Matériel et méthodes ...... 42 2.4.1 Localisation du site de l’expérience ...... 42 2.4.2 Aménagement et gestion des étangs expérimentaux ...... 43 2.4.3 Poissons, formulation des rations et alimentation ...... 45 2.4.4 Détermination de la qualité physico-chimique de l’eau des étangs ...... 47 2.4.5 Évaluation des paramètres de croissance et analyses biochimiques des poissons ...... 47 2.4.6 Évaluation de la productivité primaire et des préférences alimentaires ...... 48 2.4.7 Estimation des coûts de production d’aliment et de poissons ...... 50 2.4.8 Analyses statistiques ...... 51 2.5 Résultats ...... 52

2.5.1 Effets de la fertilisation et de l’alimentation sur la qualité physico-chimique de l’eau des étangs ...... 52 2.5.2 Paramètres zootechniques des tilapias ...... 55 2.5.3 Détermination de la composition biochimique du tilapia ...... 58 2.5.4 Évaluation de la productivité primaire des étangs ...... 59 2.5.5 Estimation de la tension stomacale (indice de réplétion stomacale) des tilapias ...... 61 2.5.6 Évaluation du comportement alimentaire des tilapias ...... 62 2.5.7 Coûts de production d’aliment et de poissons ...... 64 2.6 Discussion ...... 64 2.6.1 Propriétés physico-chimiques de l’eau des étangs ...... 64 2.6.2 Paramètres zootechniques et nutritionnels ...... 70 2.6.3 Productivité primaire des étangs et comportement alimentaire des tilapias ...... 73 2.6.4 Coût de production d’aliment et de poisson...... 76 2.7 Conclusion ...... 76 2.8 Remerciements ...... 78 2.9 Références bibliographiques ...... 80 Chapitre 3 Évaluation des effets de la fertilisation animale des étangs intégrés à tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) sur la qualité microbiologique de l’eau et la salubrité du poisson ...... 88 3.1 Résumé ...... 89 3.2 Abstract ...... 90 3.3 Introduction ...... 91 3.4 Matériel et méthodes ...... 93 3.4.1 Localisation de la zone d’étude ...... 93 3.4.2 Aménagement et gestion des étangs piscicoles ...... 93 3.4.3 Poissons, alimentation et fertilisation des étangs ...... 94 3.4.4 Collecte et préparation des échantillons d’analyses ...... 96 3.4.5 Énumération des colonies bactériennes et des microorganismes ...... 97 3.4.6 Identification ou isolement de bactéries et/ou champignons ...... 98 3.4.7 Analyses statistiques ...... 99 3.5 Résultats ...... 99 3.5.1 Enumération des colonies microbiennes dans l’eau et le poisson ...... 99 3.5.2 Prévalences microbiennes dans l’eau et poisson ...... 101 3.5.3 Sensibilité des tests biochimiques à l’identification des bactéries ...... 103 3.6 Discussion ...... 104 3.7 Conclusion ...... 108 3.8 Remerciements ...... 109 3.9 Références bibliographiques ...... 110 Chapitre 4 Contribution to the Identification of a Local and Available Food Source for Sustainable Production of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) in the Democratic Republic of Congo ...... 118 4.1 Résumé ...... 119 4.2 Abstract ...... 120 4.3 Introduction ...... 121

4.4 Material and methods ...... 122 4.4.1 Fish and experimental conditions ...... 122 4.4.2 Feeding and diet formulation ...... 123 4.4.3 Digestibility assays in Nile tilapia fish ...... 125 4.4.4 Experimental sampling ...... 125 4.4.5 Biochemical and nutrient budget analysis ...... 126 4.4.6 Evaluation of diet and fish production cost...... 128 4.4.7 Statistical analysis ...... 128 4.5 Results ...... 128 4.5.1 Evaluation of nutritional and growth performance in fish ...... 128 4.5.2 Apparent digestibility of nutrients in tilapia ...... 130 4.5.3 Nutrient budget in tilapia ...... 131 4.6 Discussion ...... 135 4.7 Conclusion ...... 142 4.8 Acknowledgements ...... 142 4.9 References ...... 143 Chapitre 5 Assessment of the inhibitory effects of different diets and plant ingredients in tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758)...... 148 5.1 Résumé ...... 149 5.2 Abstract ...... 150 5.3 Introduction ...... 151 5.4 Materials and methods...... 153 5.4.1 Fish ...... 153 5.4.2 Feed and diets ...... 153 5.4.3 Determination of protease activity in fish enzyme extracts ...... 155 5.4.4 Evaluation of digestive protease inhibition by plant extracts ...... 156 5.4.5 Statistical analysis ...... 157 5.5 Results ...... 157 5.5.1 Soluble proteins and protease activities in enzyme extracts ...... 157 5.5.2 Effects of diets on the inhibition of digestive proteases in fish...... 159 5.5.3 Effects of plant ingredients on the inhibition of digestive proteases ...... 159 5.5.4 Assessment of protease sensitivity to inhibitors according to fish age ...... 163 5.6 Discussion ...... 164 5.6.1 Digestive protease activity ...... 164 5.6.2 Inhibition of digestive proteases ...... 167 5.7 Conclusion ...... 171 5.8 Acknowledgements ...... 171 5.9 References ...... 172 6. Discussion et conclusion générales ...... 177 7. Bibliographie ...... 181

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Liste des tableaux

Tableau 2-1 Composition et analyses biochimiques de la ration expérimentale pour le tilapia Oreochromis niloticus1 ...... 46 Tableau 2-2 Quantité et coût de fertilisants nécessaires pour toute l’expérience ...... 51 Tableau 2-3 Les concentrations de nitrites, nitrates, phosphates, azote et phosphore total selon les sources de fertilisation des étangs ...... 54 Tableau 2-4 Paramètres zootechniques de tilapias selon les sources de fertilisants et d’aliment ...... 56 Tableau 2-5 Composition corporelle (% MF) de carcasses de tilapias selon les sources de fertilisation des étangs ...... 59 Tableau 2-6 Effets des apports d’aliments et de fertilisants animaux sur la densité des organismes planctoniques (individus/l ± E.T. (%)) dans les étangs ...... 60 Tableau 3-1 Composition et analyses biochimiques de la ration expérimentale pour les tilapias Oreochromis niloticus1 ...... 95 Tableau 3-2 Expression des résultats des tests biochimiques selon les bactéries identifiées ...... 99 Tableau 3-3 Enumération des colonies microbiennes (UFC/g ou ml) dans l’eau des étangs, muscles et intestins de tilapias1 ...... 100 Tableau 3-4 Dénombrement des microorganismes (Log UFC/g ou ml ± Ecartype) dans l’eau des étangs, muscle et intestin de tilapias1 ...... 101 Tableau 3-5 Sensibilité des tests biochimiques pour l’identification des bactéries1 ...... 104 Table 4-1 Biochemical composition, production costs and analysis of experimental diets in Nile tilapia Oreochromis niloticus1 ...... 124 Table 4-2 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on the biomass, total and standard length and K coefficient in Nile tilapia1 ...... 129 Table 4-3 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on some nutritional and zootechnical performances in Nile tilapia1...... 130 Table 4-4 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on the apparent digestibility coefficient (ADC) of nutrients and energy in Nile tilapia1 ...... 131 Table 4-5 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on the nutrient budget (nitrogen, phosphorus) and energy in Nile tilapia1 ...... 132 Table 4-6 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on the biochemical composition (% DM) of Nile tilapia body1 ...... 133 Table 5-1 Biochemical composition, production costs and analysis of experimental diets in Nile tilapia Oreochromis niloticus1 ...... 154 Table 5-2 Effect of diets on the soluble proteins concentration, and volumetric and specific activities of alkaline proteases in fish ...... 158 Table 5-3 Effect of diets on the inhibition of digestive proteases (%) in intestines and intestinal segments of Nile tilapia ...... 159 Table 5-4 Interaction between enzymes and inhibitor sources on protease inhibition (%) in Nile tilapia1 ...... 163

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Liste des figures

Figure 1-1 Tilapia du Nil O. niloticus récolté au terme de la présente expérience (Image : Tshinyama, A., 2018) ...... 6 Figure 1-2 Effet de la température de l'eau sur le gain de poids des alevins de tilapia du Nil (d’après El-Sayed, 2006) ...... 7 Figure 1-3 Morphologie du tractus intestinal du tilapia O. niloticus (adapté de Smith, 2000 et de Tengjaroenkul, 2000)...... 13 Figure 1-4 Modèle d’Intégration Agriculture-Aquaculture selon WorldFish Center (WFC, 2004) .. 21 Figure 1-5 Dynamique des nutriments apportés par le fumier dans l’étang, adapté de Knud-Hansen et al. (1993) ...... 23 Figure 2-1 Localisation de la zone d’étude expérimentale ...... 43 Figure 2-2 Disposition des étangs selon le plan expérimental ...... 44 Figure 2-3 Aménagement des étangs piscicoles avant et au cours de la présente expérience ...... 44 Figure 2-4 Effets des sources de fertilisation et d’alimentation sur les propriétés physico-chimiques de l’eau...... 53 Figure 2-5 Effets de la fertilisation animale sur la concentration d’élements polluants dans l’eau ... 55 Figure 2-6 Évolution des biomasses de poissons selon les sources des fertilisants animaux (A) et la période d’élevage des poissons (B) ...... 57 Figure 2-7 Corrélation entre l’évolution des biomasses moyennes et des longueurs totale (A, C) et standard (B, D) moyennes des poissons à la période de croissance initiale (A, B) et finale (C, D) .. 58 Figure 2-8 Quelques organismes planctoniques et aquatiques observés et consommés comme aliments naturels par les poissons (Image : Tshinyama, A., 2018)...... 61 Figure 2-9 Tension stomacale de tilapias selon les types d’alimentation et la période d’élevage ou d’échantillonnage intermédiaire (A) et final (B) ...... 62 Figure 2-10 Identification des proies abondantes et/ou dominantes dans le contenu stomacal de tilapias selon les sources de fertilisants alimentaires...... 63 Figure 2-11 Spécimens de Tilapias O. niloticus récoltés après 5 mois d’éxpérence (Image : Tshinyama, A., 2018) ...... 71 Figure 3-1 Prévalences des bactéries selon les sources de fertilisation et d’alimentation ...... 102 Figure 3-2 Prévalence des bactéries selon les échantillons analysés1 ...... 103 Figure 4-1 Comparison between food consumption (kg feed/kg fish) and costs of feeding (USD/kg feed) (A) and fish production (USD/kg fish) (B) of Nile tilapia rearing during 4 weeks...... 134 Figure 5-1 Influence of intestinal segments on volumetric (U/ml) (A) and specific (U/mg) (B) activities of alkaline proteases in Nile tilapia ...... 158 Figure 5-2 Effect of the plant ingredients on the inhibition of digestive proteases (%) in intestines and intestinal segments...... 161 Figure 5-3 Comparison of protease activity (U/mg) (A) with tilapia sensitivity to plant-based protease inhibitors (%) (B)...... 164

Liste des abréviations et sigles

°C : Celsius A.S.B.L. : Association sans but lucratif AAE : Acide aminé essentiel ADC : Apparent digestibility coefficient AGE : Acide gras essentiel AIA : Acid-insoluble ash AM : Avant-midi ANOVA : Analyse of variance AOAC : Association of Official Analytical Chemists Arg ; Arginine ATP : Adénosine triphosphate BAD : Banque Africaine de Développement BM : Biomasse moyenne C : Carbone Ca : Calcium CaCO3 : Carbonate de calcium CaO : Oxyde de calcium ou chaux vive CDA : Coefficient de digestibilité apparente CEP : Coefficient de l’efficacité protéique CF : Central flexion Cf : Segment centrifuge du SMP CO2 : Dioxyde de carbone Cp : Segment centripète du SMP DI : Digestion indicator (AIA) of diet DIC : Dissolved Inorganic Carbon (Carbone inorganique dissous) DM : Dry matter DWG : Daily weight gain E.T. : Ecart-type EA : Efficacité alimentaire EDTA : Acide éthylène-Diamine-tétra-Acétique ESM : Erreur standard moyenne. ESO : Oesophage FAO : Food and agriculture Organization FCR : Feed conversion rate FE : Feed efficiency Fe : Fer FFBC : Fonds Forestier pour le Bassin du Congo FI : Digestion indicator (AIA) of faeces FI : Feed intake

g : Gramme GB : Gall bladder (Vésicule biliaire) GIFT : Genetically Improved Farmed Tilapia GL : Gastric loop GP : Gain de poids GPM : Gain de poids moyen GREREBA : Groupe de Recherche en Recyclage Biologique et Aquaculture h : Heure H2SO4 : Acide sulfurique ha : hectare HCl : Hydrochloric acid His : Histidine HL : Hepatic loop HNO3 : Nitric acid IAA : Intégration Aquaculture-Agriculture IAB : Indice d'abondance IAL : Indice alimentaire ou indice de dominance IOC : Indice d'occurrence IR : Indice de réplétion Iso : Isoleucine IVL : Indice volumétrique K : Facteur de condition ou Coefficient de condition kg : Kilogramme KLIGLER : Milieu de culture bactériologique utilisant glucose, lactose et H2S l : litre L : Liver (foie) LABOVET-KIN : Laboratoire Vétérinaire de Kinshasa LARSA : Laboratoire de Recherche des Sciences Aquatiques LB : Lipides bruts LDO : Dose létale Leu : Leucine Ln : Hélène LS : Longueur standard LT : Longueur totale Lys : Lysine m : Mètre m2 : Mètre carré MAPAQ : Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec Met : Méthionine MF : Matière fraîche

Mg : Magnésium mg : Milligramme Mj : Megajoule ml : Millilitre mM : Millimole Mn : Manganèse MS : Matière sèche MSA : Mannitol Salt Agar Mt : Million de tonnes N : Azote NaOH : Hydroxyde de sodium NF : Nutrient content in feed NFB : Nutrient content in final biomass NG : Nœud gastrique NH : Nœud hépatique NH3 : Ammoniac NIB : Nutrient content in initial biomass NO2 : Nitrite NO3 : Nitrate NRC : National Research Council NRF : Nutrient retention by fish OD : Oxygène dissous OMS : Organisation Mondiale de la Santé P : Phosphore PB : Protéines brutes PCA : Plant Count Agar PCB : Polychlorobiphényles, Biphényles polychlorés (BPC) ou Pyralènes PEFOGRN-BC : Programme Élargi de Formation en Gestion des Ressources Naturelles dans le Bassin du Congo PER : Protein efficiency ratio pH : Potentiel Hydrogène Phe : Phénilalanine PJZ : Pakistan Journal of Zoology PM : Après-midi 3+ PO4 : Phosphates QC : Québec Rcanada : Ration Canada Rcommercial : Ration commerciale ou Moulée commerciale Rcongo : Ration Congo RD-Congo : République Démocratique du Congo RIFFEAC : Réseau des Institutions de Formation Forestière et

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Environnementale en Afrique Centrale RPM : Rotation per minute ou Révolution par minute s : Seconde SAN : Sciences animales SB : Slanetz-Bartley Agar SBM : Soybean meal SGR : Specific growth rate SIM : Sulphure-Indole-Mobilité SL : Standard length SMD : Spirale majeure distale SMIG : Salaire minimum interprofessionnel garanti SMP : Spirale majeure proximale Sp : Spleen (rate) spp : Plusieurs espèces SSA : Salmonella-Shigella Agar ST : Segment terminal STRADDAQ : Stratégie de développement durable de l’aquaculture en eau douce au Québec T° : Température T0 : Temps initial T1 : Temps intermédiaire T2 : Temps final TCA : Taux de consommation alimentaire TCA : Trichloroacetic acid TCS : Taux de croissance spécifique Thr : Thréonine TL : Total length TP : Terminal portion Try : Tryptophane TS : Terminal segment U/mg : Unit/milligram U/ml : Unit/millilitre UFC : Unité formant des colonies ULAVAL : Université Laval-Québec UNIKIN : Université de Kinshasa US : United states USA : United States of America USD : United states dollar (Dollar américain) Val : Valine WFB : Weight of final biomass WFC : WorldFish Center

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WG : Weight gain WIB : Weight of initial biomass Zn : Zinc Μm : Micromètre

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Dédicace

Je dédie ce travail,

À tous mes bien-aimés enfants et mon épouse Gisèle ILUNGA ;

À toute ma famille restreinte et élargie ;

Pour tant de sacrifices éprouvés durant tout mon parcours doctoral.

À travers ces lignes, je pense à mes chers très frère et sœurs, qui nous ont quittés ;

Ils étaient fiers de moi, et en même temps, soucieux de ma carrière ;

Mais, le destin n’a pas joué en leur faveur ;

Qu’ils sont partis très tôt ;

Très tôt, encore dans la force d’âge ;

Très tôt dans l’espoir perdu de profiter de la vie ;

Très tôt, sans avoir eu l’occasion de vivre l’accomplissement de ce travail ;

Fruit de plusieurs années de sacrifices et d’abnégation ;

Fruit de leur soutien envolé, en ma faveur ;

Ainsi que de leur compassion à mon endurance.

Je les pleure, chaque jour et à chaque instant ;

Qu’est-ce que le monde est injustement injuste !

Remerciements

Cette thèse est l’aboutissement de notre formation au Département des Sciences Animales à l’Université Laval – Québec. Un fruit d’abnégation et d’une longue patience, loin des personnes chères qu’on aime. Elle sanctionne la fin des multiples sacrifices que nous avions consentis pour les recherches de terrain ainsi que pour son élaboration. C’est donc l’occasion pour nous de remercier et de reconnaître l’apport ainsi que le soutien tant spirituel, matériel que financier, de tous ceux qui, d’une manière ou d’une autre, ont contribué à son accomplissement. Nos sincères remerciements et notre profonde gratitude :

Au Professeur Grant W. VANDENBERG, Directeur de cette thèse, qui grâce à sa remarquable disponibilité, a largement contribué aussi bien à la direction qu’à l’amélioration de ce travail. Grant, ce travail, très ambitieux au départ, a finalement pris sens et corps, grâce à votre rigueur et votre attention particulière. Merci beaucoup !

Aux Professeur Freddy O. OKITAYELA et Professeur Damase P. KHASA, respectivement Codirecteur-UNIKIN et Codirecteur-ULAVAL de cette thèse, lesquels ont participé à la supervision et orientation scientifique de cette recherche, sans oublier leurs idées maîtresses et rappels pertinents manifestés en notre faveur pour le bon aboutissement de ce travail ;

À tous les membres de la Coordination des projets PEFOGRN-BC, FOGRN-BC et RIFFEAC, en particulier, Professeur Damase KHASA, pour sa contribution combien désintéressée au renforcement des capacités des jeunes chercheurs et sa recherche effrénée des opportunités financières en faveur de nos institions ; Professeur Claude KACHAKA, Marie-France GEVRY, Nathalie CARISEY, Gilles COTTERET, Stéphanie DUBÉ- DESROSIERS, Mélie MONNERAT et Mahamadou GARBA, nous disons grand merci pour l’opportunité de la bourse d’études obtenue grâce au don du Fonds pour les Forêts du Bassin du Congo (FFBC) administré par la Banque Africaine de Développement (BAD), car sans elle, cette thèse à l’Université Laval serait peut-être illusoire et utopique ;

Aux Autorités de la Faculté des Sciences Agronomiques de l’Université de Kinshasa, et en particulier, Doyen de la Faculté Eric SUMBU pour divers suivis en notre faveur, et Doyen

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honoraire Claude KACHAKA par le canal duquel, nous avions obtenu le créneau pour postuler à cette bourse, qui a permis l’atteinte de nos objectifs ;

À notre chère Émilie PROULX, pour un encadrement fructueux et le goût de la recherche scientifique, dont nous avions bénéficié lors des essais de digestibilité et analyses de laboratoire. Chère Émilie, par votre entremise, nous avions appris la rigueur scientifique et divers tacts pour atteindre nos objectifs, nous vous disons grand merci !

À tous les collègues du Laboratoire de Recherche des Sciences Aquatiques (LARSA), lesquels nous ont activement assisté, lors de nos expériences de digestibilité des tilapias, pour l’esprit d’hospitalité et l’accueil chaleureux nous réservé, en particulier, Serge HIGGINS, Jean-Christophe THERRIEN, Marie-Christine DION, Isabelle LANGLOIS PARISÉ, et sans oublier les gentilles stagiaires, Mélodie RICHARD et Corina NAGY ;

Aux chers Marie-Hélène DESCHAMPS et Jérémy LE LUYER pour leurs diverses contributions et encadrements scientifiques, lesquels ont su nous modeler dans la recherche. Nous retenons également de Marie-Hélène, la rigueur scientifique. Nous pensons aussi à toute l’équipe GRANT, pour la bonne l’esprit d’équipe nous témoigné, à savoir, Waly NDIAYE, Benjamin LARAMÉE, Joseph NDONG, Justine RICHARD, Jennifer LAROUCHE, Anne TREMBLAY-GRATTON, Noémie POIRIER STEWART. Aux gentilles dames qui nous ont souvent assisté au laboratoire des Sciences Animales (GRIPHA) : Nancy BOLDUC, Isabelle LAFLAMME et Yolaine LEBEUF ;

À toute la Coordination locale et belge du Projet Interuniversitaire Ciblé (PIC-Département de Zootechnie–UNIKIN / Département de Zootechnie Gembloux-AgroBiotech), pour l’appui logistique et matériel, durant nos enquêtes de terrain à la Station de recherche expérimentale. Nous citons le Chef du Département honoraire, Professeur Jacques MAFWILA (Aile-Congo) et Professeur Jérôme BINDELLE (Aile-Belgique). Au même titre, nous ne pourrions oublier l’appui inestimable nous apporté par l’Ingénieur LINDO BUHARI, diplômé du Département de Zootechnie, pour l’acquisition et le montage de l’élevage des canards qui a servi à l’approvisionnement de la fiente utilisée comme l’un des fertilisants animaux des étangs piscicoles ; merci beaucoup cher LINDO, pour nous avoir également raffermi dans la conduite de la moto du projet PIC, laquelle nous a permis

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courageusement d’affronter un terrain si impraticable durant la période très rude qui a couvert notre échantillonnage à la station expérimentale de N’djili ;

Nous reconnaissons également le soutien pratique de tout le personnel technique et ouvrier affecté à la Station expérimentale de la Faculté des Sciences Agronomiques de l’UNIKIN, lequel nous a disponibilisé par l’entremise de Monsieur Philippe LUPESI, une main- d’œuvre permanente et très impliquée, lors de l’aménagement, l’entretien et la surveillance des étangs piscicoles qui ont servi à l’expérience du terrain ;

Une pensée spéciale au très cher collègue-ami, Ingénieur Alain NDONA, pour son aimable attention et ses preuves inestimables de générosité spontanée durant certaines périodes creuses et torrides qui ont émaillé nos enquêtes de terrain et notre parcours doctoral ;

Au Professeur John TEMBENI du Laboratoire de Limnologie, Hydrobiologie et Aquaculture du Département de Biologie de la Faculté des Sciences-UNIKIN, pour le bon coaching sur les techniques d’identification du plancton. Nous réitérons également la même reconnaissance à Monsieur Philippe MABIALA du CREN-Kinshasa.

À Monsieur Sammy MWELA, le Receveur-Principal honnoraire en Douane – Aéroport International de N’djili, pour avoir facilité le dédouanement du kit d’analyse en provenance du Canada ;

Nous remercions toute l’équipe de Laboratoire Vétérinaire de Kinshasa (LABOVET-KIN) affectée principalement aux Services de Bactériologie-Microbiologie et de Toxicologie, qui nous a permis d’effectuer des analyses microbiologiques et toxicologiques de l’eau et des poissons, par le biais du Technicien Liévin NTUMBA et Docteur Tatiana BANZE, etc. ;

Aux chers collègues-amis, Ingénieurs Moïse ZANGA OMBA, Philippe MAKOSO et Jules MITASHI, pour leur hospitalité, leurs fréquentes assistances et actes de générosité durant notre séjour au Québec, sans oublier leur souhait démontré pour l’atteinte de nos objectifs. Nous témoignons ici notre profonfe reconnaissance à la famille ZANGA Moîse pour l’hébergement nous accordé durant la période de la soutenance de notre thèse ;

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Au cher collègue Jean-Marc KAUMBU pour son assistance particulière et des moments d’exhortation, des séances de travail et d’échanges mutuels qui nous ont permis d’être à la hauteur de nos objectifs ; Etienne KACHAKA pour ses diverses preuves d’assistance, Papy-Claude BOLALUEMBE et Prince BARAKA pour différents appuis en notre faveur, vous tous, compagnons de lutte dans la grisaille et le froid québécois. À notre chère Sarah YOGA pour sa sympathie, ses somptueux repas, ses nombreuses preuves de générosité et son soutien spirituel ;

Au cher ami Way KUTU à Kitchener, pour nous avoir généreusement accompagné pendant des moments de répit, dans la découverte de la grandeur du beau et majestueux Canada, à travers des visites guidées qui nous ont égayé l’esprit, à Niagara Falls et Ontario ;

Aux collègues Apollinaire BILOSO, Didi KIATOKO, Paul MALUMBA, NGABU MALOBI, Denis BUNGU, Yves-Daddy BOTULA, Vanini GINDO, Blandine NSOMBO, Marcel MUENGULA, Damien-Joseph MUTEBA, Daniel BANGALA, Raphaël TSHIMANGA, Marcelline NGOMBA, Van TSHIOMBE, Bruno MALALA, Pierre KASONGO, Alexandre TONA, Didier PIDIKA et Henri INGWA. À Jules MWAMBA, cher cousin, Henri-Paul ILO et Roger NZEMBELA, amis-frères de tout le temps, pour leur sympathie et divers soutiens à notre égard durant ce périple doctoral ;

Aux braves dames, Angèle PIPO, Cathy MUKWANGA, Berthe BIKUMA, Lolita MWAKU TSHIBALABALA TSHUNZA au Canada ; Charlotte MAWANO, Gloria NUMBI, Agnès KAPINGA, Esther TAKUBILA, Odette KIVANDA, Charlotte LOMBAHE, Céline BANZA, Nathalie MUFUTA, Adèle KIWANDA et Vitaline MUBONGO à Kinshasa, pour leur sympathie et leurs multiples soutiens nous réservés avec loyauté et bonté de coeur ;

À tous les collègues boursiers camerounais, gabonais, centrafricains, pour des moments merveilleux et difficiles vécus ensemble depuis Yaoundé jusqu’à l’Université Laval ;

À notre Dieu-Créateur et Vivant, source de notre bénédiction et protection ;

Nous disons grand merci !

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Avant-propos

Cette thèse est réalisée dans le cadre du projet Programme Élargi de Formation en Gestion des Ressources Naturelles dans le Bassin du Congo (PEFOGRN-BC). En effet, le projet PEFOGRN-BC est financé par le Fonds pour les Forêts du Bassin du Congo (FFBC), administré par la Banque Africaine de Développement (BAD) et exécuté par le Réseau des Institutions de Forestières de Formation et d’Enseignement en Afrique Centrale (RIFFEAC). Dans le cadre de ce projet, l’Université Laval participe activement au renforcement des capacités institutionnelles de partenaires d’enseignement universitaire de pays membres, en formant un certain nombre d’étudiants au doctorat, pour assurer la relève académique dans les institutions d’attache.

Ainsi, cette thèse comprend cinq chapitres, outre l’introduction, et la discussion et la conclusion générales. Les chapitres sont rédigés sous le format des articles scientifiques, en vue d’une publication dans les revues internationales avec comité de lecture. Le projet de recherche a été approuvé par le Comité de protection des animaux de l’Université Laval (CPAUL) sous le numéro d’autorisation 2015043-1.

Le premier chapitre est consacré à la revue de la littérature. Il aborde l’introduction générale, un bref aperçu sur la production et la nutrition du tilapia du Nil et l’intégration aquaculture-agriculture.

Le deuxième chapitre est intitulé : Évaluation de la qualité de l’eau, des paramètres de croissance, de la productivité primaire et du comportement alimentaire chez le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) en pisciculture intégrée à l’élevage de porc et de canard en République Démocratique du Congo. Pour l’instant, ce chapitre est en préparation pour la publication de deux articles scientifiques, dont l’un sur l’évaluation des paramètres de croissance chez les tilapias élevés en pisciculture intégrée, et l’autre sera consacré à l’évaluation des effets de la fertilisation organique sur la productivité primaire des étangs et le comportement alimentaire des tilapias.

Le troisième chapitre est intitulé : Évaluation des effets de la fertilisation animale des étangs intégrés à tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) sur la qualité

microbiologique de l’eau et la salubrité du poisson. Pour le moment, ce chapitre est en préparation pour la publication d’un article scientifique.

Le quatrième chapitre est intitulé : Contribution to the Identification of a Local and Available Food Source for Sustainable Production of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) in the Democratic Republic of Congo. Indexé sous le numéro 3838, cet article a été accepté pour la publication dans la revue belge "TROPICULTURA / AGRI- OVERSEAS A.S.B.L", en date du 14 septembre 2016. J’en suis l’auteur principal, avec d’autres co-auteurs qui ont été impliqués activement dans la réalisation de cette étude, à savoir : Émilie PROULX, Marie-Hélène DESCHAMPS, Freddy OKITAYELA, Damase KHASA et Grant W. VANDENBERG.

Le cinquième chapitre est intitulé : Assessment of the Inhibitory Effects of Different Diets and Plant Ingredients in Tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758). Il a été soumis dans la revue pakistanaise "Pakistan Journal of Zoology" (PJZ), pour publication. Pour l’instant, aucune suite n’a encore été donnée pour son évaluation. J’en suis également l’auteur principal, avec d’autres co-auteurs qui ont été impliqués activement dans la réalisation de cette étude, à savoir : Émilie PROULX, Marie-Hélène DESCHAMPS, Freddy OKITAYELA, Damase KHASA et Grant W. VANDENBERG.

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Chapitre 1 Revue de la littérature

1.1 Introduction générale

La République Démocratique du Congo (RD-Congo) dispose d’un potentiel élevé dans le domaine de l’agriculture, 80 millions d’hectares de terres arables, soit 34 % du territoire national, dont à peine 10 % sont exploitées ; un important réseau hydrographique permettant d’aménager environ 4 millions d’hectares pour l’irrigation ; et une grande variété de climats. Le sous-secteur de la pêche n’est pas en reste avec la frange maritime, le Fleuve Congo, les lacs et les nombreux cours d’eau. Au plan forestier, la RD-Congo dispose, après l’Amazonie, de la seconde plus grande forêt tropicale de la planète. Ce potentiel physique constitue le socle d’une large gamme de productions végétales, animales et halieutiques et forestières (CNPMT, 2010 ; De Saint Moulin & Kalombo, 2005 ; Trefon, 2000).

Avec ses 40 km de frontière maritime, son Fleuve Congo et ses affluents, ses lacs et nombreuses rivières, la RD-Congo dispose de potentialités halieutiques estimées à 707 000 tonnes de poissons par an. Ce potentiel est largement sous exploité et la production actuelle est estimée à 220 000 tonnes, ce qui correspond seulement à une disponibilité moyenne annuelle de 5,2 kg par personne (DSRP, 2005). Bien qu’il existe dans le pays quelques rares pêcheries industrielles et semi industrielles, la production est assurée, dans sa plus grande partie par la pêche artisanale qui reste techniquement très rudimentaire et peu soucieuse des considérations écologiques (CNPMT, 2010 ; DSRP, 2005 ; Trefon, 2000).

De plus, malgré l’ancienneté de la filière aquacole, la pisciculture qui avait connu un développement important dans les années 60, n’arrive pas encore à contribuer à un niveau significatif dans la production des poissons et à répondre aux besoins de la population. Les rapports font état de 150 000 d’étangs qui furent construits sur de vastes superficies au cours de l’époque ancienne (Lazard, 1985). Fort malheureusement, les quatre décennies précédentes ont été accompagnées d’une forte régression de la filière piscicole. Le nombre d’étangs opérationnels n’a fait que diminuer avec le temps dans des proportions considérables (CNPMT, 2010 ; DSRP, 2005).

Les contraintes de ce déclin sont nombreuses, et parmi lesquelles, il faut noter principalement : l’absence d’entretien et de surveillance des étangs, souvent aléatoires ; le manque de maîtrise des techniques d’élevage : la prolificité du tilapia, principal poisson d’élevage, conduisant surtout à une surpopulation et au nanisme avec une récolte essentiellement constituée de petits individus peu appréciés des consommateurs ; la mauvaise alimentation des poissons, suite à l’indisponibilité et au coût de la provende commerciale et à l’absence d’intégration de la pisciculture aux activités agricoles ; l’absence de rentabilité de la pisciculture, essentiellement considérée comme une activité de subsistance et d’autoconsommation familiale ; et la pénurie de personnel d’encadrement en matière de systèmes de production piscicole. Pour la pêche, les contraintes relèvent de la faiblesse technique des systèmes de production, de transport et de capture (manque d’embarcations, de motorisation, d’engins et moyens de capture), des mauvaises pratiques liées au manque de formation et d’encadrement (quasi-absence de personnes qualifiées dans les services de pêche), de l’insuffisance des infrastructures et équipements post-récolte (quais, entrepôts frigorifiques, routes et voies de dessertes) et de la difficulté d’accès aux intrants et au financement des activités (CNPMT, 2010 ; DSRP, 2005 ; Trefon, 2000 ; Lazard, 1985).

Il faut ajouter que, ce déclin est accentué par la régression de la situation socio-économique qui a entraîné plus de 70 % de la population au chômage et dans une situation d’insécurité alimentaire sans précédent. Ceci a finalement contraint bon nombre de la population de Kinshasa et de son hinterland à trouver refuge dans l’agriculture parcellaire de subsistance, la pêche informelle et la pisciculture artisanale, fort malheureusement les résultats enregistrés sur le terrain ne sont toujours pas satisfaisants. À ceci, il faut ajouter la forte dépendance du pays au commerce international à travers les importations massives et croissantes des produits alimentaires surgelés (AAC-ACIA, 2007 ; DSRP, 2005 ; Gerkens, 2004 ; Kinkela & Mpanzu, 2004 ; Kinkela, 2001 ; Ntoto, 2001 ; Trefon, 2000 ; PNSAR, 1998).

De ces nombreuses contraintes, l’intensification de la production du poisson pourrait constituer une solution. Fort malheureusement, le recours aux farines et huiles de poisson, sources de protéines et d’énergie les plus couramment utilisées actuellement en

aquaculture, ne peut pas être encouragé, vu d’abord le coût très élevé de ces ingrédients et ensuite des contaminants éventuels qu’elles pourraient contenir à partir de petits poissons marins. Ces derniers fournissent l’essentiel des ingrédients qui entrent dans la composition des farines de poisson, et seraient en permanence exposés aux divers polluants déversés dans les océans par certaines firmes industrielles (arsénique, mercure, plomb, dioxine, PCB, pesticides, etc.) (Hardy & Tacon, 2002).

Face à toutes ces contraintes, il s’avère impératif d’identifier des solutions palliatives permettant de gérer cette crise alimentaire de façon durable. L’intégration aquaculture- agriculture (IAA) constitue l’une des alternatives prometteuses pouvant contribuer à l’atténuation de cette crise. En effet, l’IAA est une approche de développement durable qui permet d’améliorer la productivité des étangs par l’apport des nutriments essentiels (azote- N, phosphore-P, carbone-C) à travers le recyclage des déchets animaux (fumier, excréments, effluents, etc.) et agricoles ou encore par l’apport d’autres engrais organiques (Figure 1.4 et 1.5) (Little & Edwards, 2005 ; 2003 ; El-Sayed, 2006 ; Prein, 2002.).

Les avantages des systèmes de l’IAA à travers le monde ont été largement documentés, en ce qui concerne principalement leurs interventions et promotion dans les zones rurales des pays en développement. Ceci a permis de diversifier la production agricole et d’accroître le rendement économique, tout en améliorant durablement l’impact de l'environnement (Manyala et al., 2015 ; Poot-López et al., 2010 ; Mikolasek et al., 2009 ; Tipraqsa et al., 2007 ; Halwart, 2005 ; Little & Edwards, 2005).

Beaucoup d’études ont suggéré que le tilapia O. niloticus, est l’espèce qui s’adapte le mieux aux conditions des faibles intrants. Les systèmes d’IAA basés principalement sur l’élevage de cette espèce ont été encouragés grâce aux avantages sociaux, notamment la disponibilité et la consommation des protéines animales moins chères, la création d’emplois et de revenus additionnels dans les zones rurales pauvres (Manyala et al., 2015 ; Abdel-Tawwab, 2011 ; Brummett et al., 2011 ; Poot-López et al., 2010 ; El-Sayed, 2006 ; Little & Edwards, 2005 ; Pouomogne & Pemsl, 2008).

Ainsi, étant donné qu’en aquaculture intensive, 50-70 % des coûts de production sont imputables à l’alimentation d’après certains chercheurs, notamment Verreth et al. (2007) et

El-Sayed (1999), cette étude a été menée pour évaluer le rendement du tilapia O. niloticus nourri à partir d’aliments naturels et d’un aliment simple exogène. Pour ce faire, il a été envisagé, respectivement, le recours au recyclage des fertilisants animaux et la valorisation des sous-produits agro-industriels locaux et disponibles.

1.1.1 Hypothèse de l’étude

L’utilisation rationnelle des effluents animaux et des déchets d’élevage ainsi que la valorisation des sous-produits agricoles locaux et disponibles, comme sources d’aliments directs et indirects pour les poissons, améliorent la productivité des étangs d’élevage tout en réduisant les coûts de production et la pollution de l’eau à des seuils acceptables.

1.1.2 Objectif général

Cette étude vise l’amélioration de la productivité des poissons en étangs et la diminution les coûts de production, par la valorisation des sous-produits agricoles et des déchets d’élevage comme sources d’alimentation durable pour les poissons.

1.1.3 Objectifs spécifiques

- Déterminer l’impact environnemental et sanitaire de l’association poisson-élevage sur la qualité physico-chimique et microbiologique de l’eau des étangs et la salubrité du poisson ;

- Évaluer les paramètres de croissance et d’alimentation des tilapias élevés dans les conditions des faibles intrants ;

- Évaluer l’effet du préséchage des fertilisants animaux sur la croissance des tilapias, la productivité primaire des étangs et la qualité microbiologque du poisson ;

- Formuler un aliment simple pour les poissons par la valorisation des sous-produits agro-industriels locaux et disponibles ;

- Déterminer la digestibilité d’un aliment exogène formulé in situ à partir d’ingrédients locaux ;

- Évaluer les effets d’inhibiteurs végétaux sur l’activité enzymatique des protéases intestinales des tilapias nourris à l’aliment composé majoritairement d’ingrédients végétaux ;

- Évaluer les coûts de production des tilapias en production de petite échelle.

1.2 Bref aperçu sur la production et la nutrition du tilapia du Nil

1.2.1 Origine et importance du tilapia du Nil

Le tilapia Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758, communément dénommé " Tilapia du Nil ", est le poisson de pisciculture le plus fréquent en Afrique tropicale. Il appartient à la famille des cichlidés (Cichlidae) et à la sous-famille des tilapiinés (Classe : Osteichthyens ; Sous-classe : Actinopterygii ; Ordre : Perciformes (Linné, 1758 cité par Dabbadie, 1996)). Il est originaire de la zone éthiopienne d’Afrique, mais il s'adapte à des conditions variées en Afrique, en Asie et en Amérique du Sud. Poisson d’eaux douces chaudes et d’élevage, il est la base de la pisciculture en eaux douces de la ceinture intertropicale du globe (Meyer, 2013 ; El-Sayed, 2006). En Afrique et en Asie, O. niloticus est l’une des principales espèces de poissons d’eaux douces qui se comporte mieux en production piscicole intégrée (El-Sayed, 2006 ; Hilbrands & Yzerman, 2004 ; Arrignon, 1993; Lazard, 1990), en raison de ses nombreuses caractéristiques positives. A travers le monde, les tilapias représentent le deuxième groupe de poissons les plus élevés et les plus produits avec 3,49 millions de tonnes (Mt) largement après les carpes (24 Mt), suivis par les claridés avec 2,97 Mt et les salmonidés avec 2,36 Mt (Burel & Médale, 2014 ; Trosvik et al., 2012 ; FAO, 2012 ; 2010 ; El-Sayed, 1999).

Le corps de tilapia du Nil est assez court, trapu et couvert de petites écailles (Figure 1-1). Il est brun ou olivâtre au-dessus, avec une tache noire sur l'opercule et des rayures noires aux nageoires, et des bandes gris foncé qui zèbrent le corps (Meyer, 2013 ; El-Sayed, 2006). Son dimorphisme sexuel est particulièrement marqué et précoce, les mâles sont recherchés car leur croissance est très supérieure à celle des femelles, lesquelles incubent environ 500 œufs/ponte dans la bouche à l’intérieur du goitre, une sorte de poche ou de cavité buccopharyngienne (Baylosis & Herrera, 1993 ; Arrignon, 1993 ; Lazard, 1990). Pour le

sexage, la femelle O. niloticus possède deux orifices sur la papille anale tandis que le mâle n’en possède qu’un (Meyer, 2013 ; Arrignon, 1993).

Figure 1-1 Tilapia du Nil O. niloticus récolté au terme de la présente expérience (Image : Tshinyama, A., 2018)

Grâce à sa valeur nutritive riche en acides aminés indispensables et en acides gras de bonne qualité nutritionnelle, le tilapia O. nilotocus est très comestible avec une chair très appréciée par les consommateurs, ce qui fait de lui un poisson très commercialisé (Lovell, 1995 ; Lim, 1989). La vitesse de croissance est élevée et la reproduction est très rapide, mais entre 27°C et 32°C, sa croissance devient optimale (Figure 1-2). D’une fécondité et d’une prolificité très élevées, le tilapia du Nil peut se reproduire dès l’âge de 1,5 mois à un poids corporel de 30 g. Il est résistant aux maladies et aux conditions adverses. Il supporte une large gamme de salinité et des concentrations élevées en ammoniac toxique (NH3) (Jun et al., 2012 ; Lovell, 1995 ; Stickney, 1994 ; 1986 ; Lee & Newman, 1992 ; Payne & collinson, 1983). Il tolère l’encombrement ce qui fait de lui un poisson facile à élever, avec des coûts de production généralement faibles (Meyer, 2013 ; Luo et al., 2012 ; Navarro et al., 2012 ; Arrignon, 1993 ; Lazard, 1990).

Poids moyen de poisson (g) de poisson Poids moyen

Temps d’élevage (jour)

Figure 1-2 Effet de la température de l'eau sur le gain de poids des alevins de tilapia du Nil (d’après El-Sayed, 2006)

Cependant, à cause de sa reproduction et sa précocité très élevées, le tilapia O. niloticus est exposé aux cas fréquents de nanisme et de consanguinité étroite. C’est pourquoi, il est conseillé de contrôler le nanisme en évitant de fortes densités des poissons provoquées par la surpopulation et la reproduction accélérée (Meyer, 2013 ; Fessehaye et al., 2007 ; Fontaine & Le Bail, 2004 ; Arrignon, 1993 ; Lazard, 1990). Les solutions résident dans le sexage méticuleux ou le contrôle par l’élevage monosexe. Le choix d’une polyculture centrée sur les tilapias monosexes mâles (95 %) associés à un prédateur (5 %) est également encouragé. Le poisson Clarias gariepinus ou Hemichromis fasciatus est souvent utilisé comme prédateur des alevins produits de manière incontrôlée dans les étangs (Chakraborty et al., 2011 ; Mikolasek et al., 2009 ; Ohashi et al., 2001 ; Arrignon, 1993). Toutefois, l’introduction du prédateur devra correspondre à 5 % de la biomasse des tilapias sexés manuellement, afin de prévenir les erreurs éventuelles dues aux 5 % de femelles inaperçues ayant échappé lors du sexage manuel par l’examen des orifices génitaux (Lazard

et al., 1990). On peut aussi prévenir la surpopulation des tilapias par l’hybridation à partir des croisements, par exemple, O. niloticus (F) avec O. macrochir (M) donnent 100% hybrides mâles ; O. niloticus (F) avec O. aureus (M) donnent 80-100 hybrides mâles. L’inversion hormonale des poissons en traitant tous les alevins au méthyl-testostérone permet aussi d’obtenir des mâles inversés voire parmi les femelles (sex reversed), bien que la croissance de ces derniers soit sensiblement inférieure à celle des mâles normaux (El- Sayed, 2006 ; Little & Edwards, 2004 ; Ohashi et al., 2001 ; Lazard et al., 1990).

1.2.2 Alimentation de tilapia du Nil

Parmi les tilapias, seulement trois espèces du genre Oreochromis (O. niloticus, O. aureus et O. mossambicus) et deux espèces du genre Tilapia (T. zilli et T. rendalli) sont souvent utilisées en aquaculture (Dabbadie, 1996). De ces 5 espèces, celles du genre Tilapia sont macrophages se nourrissant principalement des algues, des macrophytes et des plantes aquatiques ; et elles peuvent pondre environ 7000 œufs/ponte sur le substrat (El-Sayed, 2006 ; Dabbadie, 1996 ; Baylosis & Herrera, 1993). Tandis que, pour le tilapia du Nil O. niloticus, son alimentation est très variée avec des exigences alimentaires peu importantes. En effet, dans la nature, O. niloticus est généralement microphytophage capable d’ingérer et de digérer de grandes quantités d’algues phytoplanctoniques, de cyanobactéries ou du zooplancton, mais il est également omnivore et parfois macrophytophage, se nourrissant de détritus (Abdel-Tawwab, 2011 ; Mukankomeje et al., 1994 ; Arrignon, 1993 ; Mukankomeje, 1992 ; Lim, 1989 ; Lauzanne, 1988). Quelques travaux dans différents lacs africains ont confirmé que, l’alimentation de tilapia du Nil est basée sur les organismes planctoniques dont les cyanobactéries, les algues benthiques, les macrophytes, les cladocères, les rotifères, les copépodes, les oligochètes, les larves de chironomidés, les insectes et les détritus (Abdel-Tawwab, 2011 ; Soliman et al., 2000 ; Mukankomeje et al., 1994 ; Fish, 1955 cité par Dabbadie, 1996). Certaines études ont rapporté que le tilapia du Nil Oreochromis niloticus est un grand utilisateur des protéines algales à travers le phytoplancton qu’il filtre et consomme préférentiellement (Turker, 2004 ; Turker et al., 2003). En d’autres termes, Northcott et al. (1991) déclarèrent que les insectes et les crustacés constituent une grande partie de l'alimentation du tilapia du Nil. Néanmoins, pour certains auteurs, O. niloticus serait véritablement herbivore grâce à l’adaptation de son

système digestif aux aliments végétaux (El-Sayed, 2006 ; Dempster et al., 1995 ; 1993). Pour d’autres, par ailleurs, O. niloticus est un consommateur opportuniste de détritus, exploité comme une réserve nutritive lorsque les aliments traditionnels (microalgues, zooplancton…) ne sont pas disponibles, et ceci en raison de sa capacité d’adaptation morphologique et comportementale (Piyasiri & Perera, 2001 ; Bowen et al., 1995 ; Bowen, 1988 ; 1984 ; Bowen & Allanson, 1982). De plus, grâce à son spectre alimentaire très large et son caractère opportuniste largement prouvé, O. niloticus est capable de se nourrir des aliments les moins digestibles, ce qui lui confère une certaine spécialisation dans un environnement donné, bien que la plasticité de ses habitudes alimentaires soit considérée comme une caractéristique particulière (Piyasiri & Perera, 2001 ; Dabbadié, 1996 ; Mukankomeje et al., 1994 ; de Silva et al., 1984).

Par ailleurs, il est rapporté que plusieurs paramètres peuvent également intervenir dans les variations de la consommation et des habitudes alimentaires du tilapia du Nil, à savoir l’âge ou la taille du poisson, le biotope, la nature et la disponilité alimentaire, la saison, le rythme d’activités du poisson, etc. (Bamba et al., 2007 ; El-Sayed, 2006 ; Houlihan et al., 2001 ; Dabbadié, 1996 ; Mukankomeje et al., 1994, Lauzanne, 1988, etc.). En effet, comme pour la majorité des poissons, les jeunes O. niloticus consomment préférentiellement les petits invertébrés et les microcrustacés (larves d’insectes, zooplancton...) (El-Sayed, 2006 ; Bowen, 1982). De même, certains auteurs confirmèrent que les alevins O. niloticus sont en grande partie carnivores, chassant le zooplancton ainsi que les larves aquatiques et les insectes terrestres qui sont tombés dans l'eau (Lim, 1989 ; Trewavas, 1983 ; Bowen, 1982 ; Brown & Gratzek, 1980 ; Moriarty, 1973). Au fur et à mesure qu'ils grandissent, les tilapias commencent graduellement à consommer davantage d'aliments végétaux, y compris le phytoplancton et les macrophytes. Devenus adultes, ils se comportent en omnivores à herbivores, ce qui s’observe en élevage que, les tilapias adultes sont semblables aux poissons-chats, en ce qui concerne la capacité d'utiliser les protéines et l'énergie provenant des sources animales (farines de poisson, etc.). Ils ont une plus grande capacité de digérer et d'extraire les nutriments des aliments très fibreux, comme les sources végétales, que le poisson-chat (Lovell, 1995). En d’autres termes, Abdel-Tawwab (2011) observa que la proportion de phytoplancton identifié dans le contenu stomacal de tilapia du Nil a augmenté avec l’âge de poisson, alors que celle de zooplancton et de détritus a diminué. Cependant,

Tudorancea et al. (1988) affirmèrent l’inverse en observant que les alevins O. niloticus se sont comportés en omnivores jusqu’à une longueur standard de <50 mm, en se nourrissant essentiellement de cyanobactéries à <25 mm, ou de diatomées et algues vertes entre 25-50 mm. De plus, pour O. mossambicus, espèce voisine immédiate de O. niloticus, Maitipe & de Silva (1985) et de Silva et al. (1984) observèrent des habitudes alimentaires totalement différentes suivant les milieux d’élevage : entièrement carnivores dans certains petits barrages et totalement herbivores ou exclusivement détritivores dans d’autres ; ou encore les poissons ont généralement manifesté la tendance détritivore en saison des pluies, et tout en redevenant herbivores en saison sèche.

Selon les expériences de certains chercheurs, les habitudes alimentaires du tilapia O. niloticus, varient également avec le rythme d’activités des poissons. Par exemple, l’essai de Bamba et al. (2007) sur les apports relatifs en nourritures naturelles et artificielles dans l’alimentation du tilapia Oreochromis niloticus en captivité, montra que, entre 9h et 24h, les contenus stomacaux de poissons ont été plus abondants en aliments exogènes, alors qu’en dehors de la période de nourrissage, les bols alimentaires ont été presqu’exclusivement constitués d’aliments naturels chez toutes les populations des poissons prélevés. D’après les expériences de Moriarty & Moriarty (1973a, b), les estomacs de tilapia du Nil ont été vides entre 2h et 5h du matin, et immédiatement après, l’augmentation de leur poids débuterait constamment avec la consommation alimentaire qui se poursuit toute la journée jusqu’au coucher du soleil autour de 18h, ensuite, la diminution du poids des estomacs est intervenue alors de façon régulière, mais plus rapide que leur augmentation. Pour Palomares (1991), le tilapia O. niloticus se nourrit de 7 h à 16 h. Parallèlement, l’expérience de Toguyeni (1996) sur les alevins O. niloticus de 10 à 12 g, confirma que l’activité alimentaire de cette espèce est à 80 % diurne, avec deux pics d’activité à l’aube entre 6h30 et 7h30 et en fin d’après- midi entre 16h30 et 18h30. En définitive, les observations de ces différents auteurs sur les habitudes alimentaires du tilapia O. niloticus, confirment clairement l’activité alimentaire périodique et diurne de cette espèce.

Enfin, d’après certains auteurs, la fluctuation du niveau des eaux (lacs, fleuves), la dynamique de la couche d’eau et les processus de stratification et de brassage par le vent, affectent également la qualité et la disponibilité des ressources alimentaires, et par

conséquent, le comportement alimentaire des tilapias (Abebe & Getachew, 1992 ; Lauzanne, 1988 ; Tudorancea et al., 1988). En effet, ces auteurs ont rapporté que ces processus favorisent plus ou moins la remise en suspension de particules argileuses, dont la présence dans l’estomac de tilapia diminue les teneurs en matière organique et en énergie alimentaire, étant donné que ces éléments particulaires sont filtrés indifféremment du phytoplancton.

1.2.3 Anatomie du tractus gastro-intestinal du tilapia du Nil

Il est rapporté que la morphologie du tractus gastro-intestinal détermine la distribution et l'intensité de l'activité des enzymes digestives le long de l'intestin (Kuz'mina & Smirnova, 1992 ; Kuz'mina, 1984 ; Hofer & Schiemer, 1981). Ainsi, d’après l’étude de Stevens (1988), la diversité structurale de l'intestin chez les poissons fut décrite comme étant la plus importante, comparativement à celle des autres vertébrés. L'utilisation d'un large éventail de niches écologiques offrant une variété considérable d'aliments, se traduit par une complexité et une disposition variée du canal alimentaire des poissons (Figure 1.3). D’où, une grande variation de la morphologie du tractus digestif est exprimée dans l'intestin, allant d'un simple canal avec moins ou pas de spirales chez les espèces carnivores, telles que le saumon et la truite, et des nœuds et/ou spirales simples à complexes chez les espèces telles que la carpe et les poissons marins (Suyehiro, 1941 et Harder, 1975 cités par Smith, 2000).

A cet effet, plusieurs recherches ont été réalisées sur l’anatomie du tube digestif et la physiologie de la digestion des aliments chez les tilapias (NRC, 2011 ; El-Sayed, 2006 ; Smith et al., 2000 ; Tengjaroenkul, 2000 ; Tengjaroenkul et al., 2000 ; Stickney, 1994 ; Smith, 1991 ; 1989, Moriarty, 1973, etc.). D’après ces auteurs, le tube digestif des tilapias est caractérisé par certaines modifications associées généralement à leurs habitudes alimentaires (Figure 1.3). En réalité, les tilapias adultes se comportent comme des omnivores en consommant généralement plus de matières végétales que d'aliments d'origine animale. Par conséquent, leur tractus gastro-intestinal est relativement simple et non spécialisé, consistant en un œsophage très court relié à un estomac relativement petit en forme de sac, et un intestin complexe et enroulé, et très long pouvant varier de 7 à 14 fois la longueur totale du poisson, ce qui les rend plus adaptés aux divers aliments (Bowen, 1982 ;

Jauncey & Ross, 1982 ; Balarin et Hatton, 1979 et Caulton, 1976 cités par El-Sayed, 2006). Alors, selon ces auteurs, la complexité ou la longueur de l’intestin du tilapia, reflète le comportement alimentaire herbivore de cette espèce, et serait peut-être la résultante d’un long transit intestinal des aliments végétaux, lesquels sont digérés moins rapidement que les sources animales. À l’inverse, Smith (1991) rapporta que les poissons carnivores ont généralement, un estomac large et distendu et un intestin court. Les omnivores qui ont tendance à consommer des aliments animaux ont aussi un gros estomac, mais leur intestin est plus long. Les omnivores qui basculent vers une alimentation végétale ont généralement un estomac plus petit et un intestin long. Les poissons typiquement herbivores possèdent ou pas un petit estomac, mais un intestin plus long et plus complexe. Toutefois, Lim (1989) fit observer que, les poissons omnivores sont moins efficaces dans l'utilisation des aliments végétaux que les poissons herbivores, mais plus efficaces que les carnivores. Enfin, le ratio de la longueur de l’intestin et longueur corporelle chez le poisson est inférieur à un chez les carnivores, il peut augmenter jusqu’à environ deux ou trois chez les omnivores, et il varie habituellement entre quatre et six voire plus, chez les herbivores (Smith, 1991).

Au regard de toutes ces considérations, l’étude de Smith (2000) sur la morphologie et la topographie du tractus intestinal de tilapia du Nil Oreochromis niloticus L., révéla que l’intestin de cette espèce suit un parcours très complexe comportant une succession de plusieurs nœuds et spirales disposés selon un arrangement jamais décrit auparavant (Figure 1-3). De l’extrémité crâniale à caudale, cinq régions principales sont identifiées et désignées comme étant le nœud hépatique (NH), la spirale majeure proximale (SMP), le nœud gastrique (NG), la spirale majeure distale (SMD) et le segment terminal (ST). De ces régions, les quatre premières possèdent chacune une flexion inversée et peuvent donc être divisées en segments proximaux et distaux. Toutefois, seul le segment terminal (ST) est droit et indivisible. Le SMP et le SMD sont disposés en spirale dans une masse conique (intestin spiralé), portant chacun deux segments, l’un proximal centripète et l’autre distal centrifuge successivement imbriqué par le précédent. Ainsi partant du pylore de l'estomac, le parcours complet ainsi que les principales subdivisions de l'intestin du tilapia O. niloticus, sont décrits dans l’ordre suivant : segment proximal du NH, segment distal du NH, segment centripète du SMP, segment centrifuge du SMP, segment proximal du NG, segment distal du NG, segment centripète du SMD, segment centrifuge du SMD et le ST.

Figure 1-3 Morphologie du tractus intestinal du tilapia O. niloticus (adapté de Smith, 2000 et de Tengjaroenkul, 2000). E ou ESO = œsophage, S = estomac, HL = NH (nœud hépatique) avec PH (segment proximal du NH) et DH (segment distal du NH), PMC = SMP (spirale majeure proximale), GL = NG (nœud gastrique), DMC = SMD (spirale majeure distale), T ou TP = ST (segment terminal), Cp = segment centripète du SMP, Cf = segment centrifuge du SMP, CF = flexion centrale, L = foie, Sp = rate, GB = vésicule biliaire.

1.2.4 Digestion des aliments chez le tilapia du Nil

Étant un ensemble des processus permettant la transformation mécanique et chimique des aliments ingérés, la digestion chez le tilapia O. niloticus est assurée grâce aux nombreuses dents pharyngiennes pluricuspides que possède cette espèce et qui la rendent capable de broyer et d’utiliser une large gamme d’aliments végétaux, notamment les algues, les macrophytes et les végétaux très fibreux (El-Sayed, 2006 ; Tengjaroenkul, 2000 ; Smith, 1991 ; Lim, 1989 ; Trewavas, 1983 ; Bowen, 1982 ; Moriarty, 1973). En effet, le tilapia O. niloticus est doté de la capacité à trier et à rejeter les particules non alimentaires ingérées

(sable, etc.), en raison de l’action de ses petites dents pharyngiennes qui préparent l’aliment à l’hydrolyse, dont la digestion est adaptée à la décomposition des parois cellulaires végétales et à la dégradation des matières organiques résistantes, grâce au pH très acide (pH<1,5) induit par la sécrétion de l’enzyme pepsinogène dans son estomac (El-Sayed, 2006 ; Chan et al., 2004 ; Smith et al., 2000 ; Hepher, 1988 ; Trewavas, 1982 ; Moriarty, 1973). D’après certains auteurs précités, l’élongation remarquable de l’intestin chez le tilapia O. niloticus, fournit une grande surface de contact pour la digestion et l'absorption des nutriments en général et des acides aminés en particulier, sur la totalité de sa longueur. Ainsi, pour NRC (2011), le niveau de la digestion et de l’assimilation des nutriments chez le tilapia est fortement tributaire du degré de l’activité des enzymes digestives correspondantes, lequel dépend de la différenciation des organes digestifs impliqués, et augmente généralement à la suite de la consommation alimentaire. a. Digestion et absorption des protéines

L'intensité de l'activité des enzymes digestives le long de l'intestin varie selon les habitudes alimentaires et les changements de la composition alimentaire (Kuz'mina & Smirnova, 1992 ; Kuz'mina, 1984 ; Hofer & Schiemer, 1981). Par exemple, l'activité protéolytique relativement élevée a été trouvée dans l'intestin de jeunes tilapias et carpes après l'administration de rations riches en protéines (NRC, 2011). Aussi, d’après Popma (1982) cité par Dabbadié (1996), le tilapia du Nil est capable de digérer 67% des protéines contenues dans le son du blé, en raison de la nature particulière de son tube digestif.

En effet, la digestion des protéines chez le tilapia commence dans l'estomac. Toute consommation alimentaire par le poisson déclenche une sécrétion acide au niveau de cet organe, dont le pH neutre le matin, peut progressivement chuter en dessous de 1,4 au bout de quelques heures (Dabbadié, 1996 ; Hepher, 1988 ; Moriarty, 1973). Ainsi, cette digestion des protéines se réalise grâce à l'activité endopeptidase des protéases acides, principalement la pepsine, sécrétée par les glandes gastriques sous forme de pepsinogène inactif, mais activé ensuite grâce au milieu acide des fluides gastriques (Tengjaroenkul et al, 2000 ; Chong et al., 2002 ; Voet et Voet, 1995 ; Whitaker, 1994 ; Fange & Grove, 1979). Il faut signaler que les protéases acides sont moins abondantes que les amylases chez le tilapia, comparés aux poissons carnivores (truite par exemple) (El-Sayed, 2006 ;

Hidalgo et al., 1999 ; Moyano et al., 1999). L’activité endopeptidase commencée tantôt, permet donc de faciliter l’hydrolyse des protéines alimentaires en de plus petites chaînes peptidiques. Plus loin tout au long de l’intestin, les polypeptides qui résultent de l’hydrolyse sont décomposés en peptides de faible poids moléculaire et en acides aminés grâce au pH neutre (pH~7) du milieu, rendant active et efficace l'action de la trypsine, de la chymotrypsine et des carboxypeptidases sécrétées par le pancréas dans l’intestin (Moriarty, 1973 ; Fang et Chiou, 1989). Deux peptidases (Leucine-aminopeptidase et dipeptidyl aminopeptidase IV) identifiées sur les microvillosités des entérocytes de quatre premiers segments intestinaux de tilapia, sont capables d’intervenir également de façon très significative dans l’hydrolyse des peptides en acides aminés, grâce aux fortes activités enzymatiques observées dans les trois premiers segments intestinaux (Tengjaroenkul et al., 2000 ; Fange & Grove, 1979). Celles-ci hydrolysent en particulier, les peptides dont la position N-terminale contient l’acide aminé proline (dipeptidyl aminopeptidase IV) et tous les acides aminés communs sauf la proline (leucine aminopeptidase). Cependant, d’après certains auteurs, bien que la digestion des protéines se produise principalement dans la lumière intestinale ou le long de la bordure en brosse des entérocytes, les petits peptides sont également hydrolysés en acides aminés libres par les enzymes cytoplasmiques des cellules épithéliales intestinales avant d'être absorbés dans la circulation (Tengjaroenkul et al., 2000 ; Hirji & Courtney, 1982 ; Adibi & Kim, 1981). Il convient de souligner cependant chez le tilapia du Nil, l’absence relative de l'hydrolyse peptidique dans le quatrième segment intestinal et dans la bordure en brosse du segment terminal, en raison de la diminution des activités enzymatiques des peptidases, ce qui pourrait s’expliquer par les variations du pH ainsi que la résorption des enzymes par la muqueuse intestinale observées dans ces régions (Hofer & Schiemer, 1981 ; Moriarty, 1973). Enfin, l’absorption des nutriments intervient lorsque, les composés les plus simples issus de l’hydrolyse des protéines (petits peptides et acides aminés libres) sont assimilés par des protéines membranaires spécifiques spécialisées dans le transport des peptides et utilisés par l’organisme pour la synthèse et autres fonctions vitales (Santos et al., 2013 ; Verri et al. 2011). Les protéines sont absorbées dans le 1er quart de l’intestin, alors que les acides aminés et les peptides peuvent être absorbés dans les trois premiers segments intestinaux ou dans sa totalité (Tengjaroenkul et al., 2000 ; Bowen, 1980) contre le gradient de

concentration par un mécanisme de transport actif grâce au pont sodium. Ce transport est assuré grâce l'action de l'ATPase qui fournit de l'énergie nécessaire à travers l'hydrolyse de l'ATP (Fange & Grove, 1979). Selon certains chercheurs les di-et les tripeptides sont transportés plus efficacement que les acides aminés libres (Boge et al., 1981 ; Ash, 1980). Certains chercheurs estiment que les protéines et les peptides peuvent aussi être absorbés par des processus de pinocytose ou apparentés sans dégradation préalable (Hofer & Schiemer, 1981). Outre la fonction de l’hydrolyse assurée par les dipeptidyl aminopeptidase IV, ces endopeptidases sont également impliquées dans l'absorption de petits peptides dans la lumière intestinale (Kim & Erickson, 1985 cités Tengjaroenkul et al., 2000). Jobling (1995) présuma que, une fois à l'intérieur de la cellule, le transport des nutriments vers le sang à travers la membrane basale de la cellule pourrait se produire par diffusion. b. Digestion et absorption des glucides

Le glycogène et l'amidon constituent les principales formes de stockage des glucides chez l'animal et chez la plupart des plantes, respectivement. Lors de la digestion chez les poissons, les enzymes pancréatiques et épithéliales intestinales hydrolysent les poly- et oligosaccharides en monosaccharides. L'amylase est une enzyme pancréatique majeure qui attaque les liaisons α-1,4 de l'amidon et du glycogène pour les convertir en oligosaccharides, maltose et isomaltose (Horn, 1998 ; Jobling, 1995). En général, les poissons herbivores, notamment, le tilapia, possèdent une activité amylase beaucoup plus élevée dans leur intestin que les espèces carnivores (El-Sayed, 2006). Cette activité augmente le long de l’intestin mais surtout à l’approche de l’anus (Dabbadié, 1996). Cependant, l'amylase ne peut pas digérer les liaisons β-1,4 de cellulose ou les liaisons α-1,4 de pectine (Stevens & Hume, 1995). Les oligosaccharides et les disaccharides sont hydrolysés en monosaccharides, tels que le glucose et le fructose, par la maltase, la sucrase et la lactase des cellules intestinales (Tengjaroenkul et al., 2000 ; Stevens & Hume, 1995). La cellulase signalée chez quelques espèces de poissons dégrade les parois cellulaires végétales et peut être produite par les bactéries intestinales (Lindsay & Harris, 1980). Cependant, à l’instar des acides aminés, l’absorption des certains glucoses se produit par diffusion à travers les entérocytes, contre le gradient de concentration au moyen d'un co-

transporteur secondaire (Stevens & Hume, 1995). L’absorption des glucides chez les poissons se produit généralement sous forme de monosaccharides mais par les mêmes mécanismes que chez les mammifères (Buddington et al., 1997). Par ailleurs, chez les tilapias, les disaccharides tels que le maltose et le saccharose peuvent être mieux absorbés que le glucose, lequel constitue une part importante de leur nutrition (Tung & Shia, 1993). c. Digestion et absorption des lipides

De façon générale, les poissons hydrolysent les matières grasses, particulièrement les triglycérides, en acides gras et en monoglycérides, grâce à l’action de lipase pancréatique contenue dans l'intestin (Vonk & Wertern, 1984). Stevens & Hume (1995) rapporta que la lipase pancréatique est activée en présence de sels biliaires et de colipase, une enzyme pancréatique activée par la trypsine. Les phospholipides sont dégradés en acides gras, alcools et acide phosphorique par l'action de la phospholipase en présence de sels biliaires et d'ions calciques (Stevens & Hume, 1995). La lipase et les estérases non spécifiques sont des enzymes impliquées dans la digestion des esters de glycérol. Toutefois, les activités de ces deux enzymes chez le tilapia adulte sont sujettes à beaucoup de controverses, d’après les deux auteurs ci-après cités par Tengjaroenkul (2000) : l’un signala une absence d'activité de lipase et d'estérase dans le fluide intestinal du tilapia du Nil (Keddis, 1957), et l’autre par contre décrivit une forte activité de la lipase (Nagase, 1964) ou celle de l'estérase (Moriarty, 1973) dans le tractus digestif et le fluide intestinal de O. niloticus adulte. Par ailleurs, Stevens & Hume (1995) rapporta que les acides gras et les glycérides sont absorbés différemment des sucres et des acides aminés. Les micelles sont formées à partir de petits groupes de sels biliaires, de monoglycérols et d'acides gras à longue chaîne. Lorsque les micelles entrent en contact avec la bordure en brosse, l'absorption passive des monoglycérols et des acides gras libres dans les cellules épithéliales se produit (Stevens & Hume, 1995). Des réactions d'estérase non spécifiques le long de la bordure en brosse et dans le cytoplasme des entérocytes de l'intestin du tilapia du Nil furent signalées (Tengjaroenkul et al., 2000).

1.2.5 Alimentation en aquaculture : problématique et défis

L’alimentation est la composante la plus coûteuse de l'industrie aquacole intensive, où elle représente plus de 50 % des coûts d'exploitation. Beaucoup de recherches ont rapporté qu’une bonne gestion de l'alimentation est un outil nécessaire pour réussir l’élevage du tilapia. À ce jour, le défi majeur auquel sont confrontés généralement les producteurs de tilapia, est le développement d'aliments commerciaux et rentables de tilapia en utilisant des ressources disponibles, moins coûteuses et non conventionnelles (Burel & Médale, 2014 ; El-Sayed, 2006 ; 1999 ; Pezzato et al., 2000). Toutefois, en aquaculture extensive, le tilapia dépend exclusivement des aliments naturels, à travers la fertilisation organique des étangs, tandis que dans les systèmes d'élevage semi intensifs, outre l’alimentation naturelle, le recours aux aliments exogènes répondant aux besoins nutritionnels spécifiques des poissons est également envisagé. Cinq nutriments sont généralement visés pour répondre aux besoins tilapias, à savoir les protéines, les lipides, les glucides, les vitamines et les minéraux. Néanmoins, la plupart des recherches sont essentiellement consacrées sur les besoins en protéines (El-Sayed, 2006) et à moindre mesure en énergie (Schrama et al., 2012 ; 1998 ; Pirozzi et al., 2010 ; Tacon & Metian, 2008).

En effet, les protéines sont indispensables à la structure et à la fonction de l’organisme que, leurs besoins chez le tilapia ont été largement étudiés par de nombreux chercheurs. Les protéines constituent la source alimentaire la plus coûteuse dans l'aquaculture intensive (Sousa et al., 2013 ; Richter et al., 2003 ; Thiex et al., 2002 ; Wu et al., 1999). Elle représente environ 50 % du coût total des aliments pour animaux. En outre, les besoins en protéines alimentaires pour la performance maximale des poissons sont généralement plus élevés que ceux des animaux terrestres d'élevage.

Les besoins en protéines du tilapia varient, entre autres, avec la taille ou l'âge du poisson, la source de protéines et la teneur en énergie de la ration. Ils diminuent avec l'augmentation de la taille du poisson. Au stade larvaire, le tilapia du Nil a besoin des teneurs élevées, soit 35– 45 %, voire 50 % de protéines alimentaires pour une performance de croissance maximale (El-Sayed et Teshima, 1992 ; Jauncey & Ross, 1982). Les juvéniles de tilapia ont besoin de 30 à 40 % de protéines alimentaires, tandis que les tilapias adultes exigent 20 à 30 % de protéines pour une performance optimale. Les géniteurs de tilapia ont besoin de 35 – 45 %

de protéines alimentaires pour une reproduction optimale, la croissance et la survie des larves (Gunasekera et al., 1996 ; El-Sayed et al., 2003).

Toutefois, la valeur d’une protéine dépend de la qualité et de la proportion des acides aminés essentiels (AAE) qu’elle contient, dont 10 parmi ceux-ci, sont indispensables pour l’alimentation et la nutrition du tilapia O. niloticus, notamment : arginine (Arg), lysine (Lys), histidine (His), thréonine (Thr), valine (Val), leucine (Leu), isoleucine (Iso), méthionine (Met), phénylalanine (Phe) et tryptophane (Try) (El-Sayed, 2006).

Ainsi, parmi les sources de protéines les plus couramment étudiées (El-Sayed, 1999), il faut citer, les sources des protéines animales, constituées principalement de la farine de poisson, en raison de sa teneur élevée en protéines et son profil complexe équilibré des AAE, ainsi que sa richesse remarquable en acides gras essentiels (AGE), en énergie digestible, en minéraux et en vitamines. A ce jour, plusieurs essais sont conduits pour tenter de remplacer partiellement ou totalement la farine de poisson par des sources de protéines moins onéreuses et localement disponibles (El-Sayed, 1999). Certaines études ont également montré que parmi les sources de protéines animales, il y a également, les sous-produits animaux terrestres, notamment les farines de sous-produits avicoles, les farines de sang, les farines de plumes hydrolysées et les farines de viande et d'os. Cependant, malgré leur teneur élevée en protéines, ces ingrédients peuvent être déficients en un ou plusieurs AAE, dont les plus limitants sont principalement la lysine, l'isoleucine et la méthionine (Tacon & Jackson, 1985).

Parmi les sources de protéines végétales, il y a les plantes oléagineuses, dont les tourteaux de soja sont les plus utilisés en raison de leur teneur élevée en protéines et un meilleur profil des AAE. Cependant, le tourteau de soja est particulièrement déficient en acides aminés soufrés (méthionine, lysine, cystéine) et contient des facteurs antinutritionnels endogènes, à savoir les inhibiteurs de protéases digestives (trypsine) et les antivitamines. Néanmoins, certains de ces facteurs peuvent être détruits ou inactivés lors du traitement thermique (El-Sayed et al., 2000). Toutefois, sa déficience en quelques AAE (lysine, méthionine et cystéine) et sa teneur élevée en gossypol (un principe antinutritionnel phénolique), limitent son utilisation dans l’alimentation des tilapias. D'autres sous-produits oléagineux, dont les tourteaux d'arachide, de tournesol, de colza, de sésame, de coprah, de

cacao et le tourteau palmiste, peuvent avoir un bon potentiel en tant que sources de protéines pour le tilapia (Davies et al., 1990 ; Jackson et al., 1982).

Beaucoup de sous-produits de légumineuses ou de céréales peuvent être utilisés comme sources partielles de protéines pour le tilapia. Parmi ceux-ci, les farines de feuilles Leucaena spp (30 % de protéine brute), les drêches de brasserie, les sous-produits de maïs et de blé (gluten, sons, farines basses, grains cassés, etc.). Cependant, la plupart de ces plantes sont déficientes en certains AAE (méthionine, arginine, thréonine, isoleucine, histidine) et peuvent contenir des niveaux élevés en principes antinutritionnels, tels que la mimosine (un acide aminé non protéique toxique) et l’acide phytique (phytates) qui est capable de se lier avec des minéraux bivalents tels que, Ca, P, Zn, Mn, Mg et Fe, pour former des complexes stables des sels insolubles dans l'eau, rendant ainsi les minéraux indisponibles aux enzymes digestives (Burel & Médale, 2014 ; Medale et al., 2013 ; El- Sayed, 1999 ; Lim & Dominy, 1991). Toutefois, nombreux chercheurs ont montré que l'inclusion des phytases bactériennes ou exogènes dans les rations des tilapias peut réduire efficacement l'activité de l'acide phytique en réduisant l'effet inhibiteur des facteurs antinutritionnels, en protégeant les acides aminés contre la dégradation et en diminuant le lessivage rapide des composants solubles dans l'eau. Ceci pourra alors améliorer l'utilisation des sources de protéines végétales (Heindl et al., 2004 ; Riche et al., 2001). Quelques plantes aquatiques sont également utilisées comme sources de protéines en alimentation des tilapias, parmi lesquelles, Azolla pinnata, une fougère d'eau douce qui a une relation symbiotique avec les cyanobactéries (Anabaena azollae) fixatrices de l'azote, malgré les résultats controversés sur les performances (El-Sayed, 1992 ; Antoine et al., 1987 ; Micha et al., 1988).

1.3 Intégration aquaculture-agriculture (IAA)

1.3.1 Considérations socio-économiques de l’IAA

L’Intégration Agriculture-Aquaculture (IAA) est une forme de gestion intégrée de ressources naturelles qui vise essentiellement la valorisation des flux de ressources locales disponibles à la ferme (Little & Edwards, 2005 ; WFC, 2004). Elle assure l’intégration complète des activités agricoles à la ferme à travers des échanges réciproquement

bénéfiques (Figure 1-4). C’est une approche systémique et de l’écodéveloppement qui a aussi pour but de contribuer à la résolution des problèmes de l’alimentation des poissons en milieu rural, en offrant aux paysans les moyens d’un nourrissage des poissons simple et moins onéreux. À ce jour, l’IAA est une approche privilégiée pour le développement d’une aquaculture rurale durable. Elle s’est révélée un outil intéressant de lutte contre la faim, la malnutrition et la pauvreté (WFC, 2004). En production animale, par exemple, la synergie créée entre la composante aquaculture et élevage, à travers l’IAA, permet de mieux intégrer les flux des nutriments de façon durable, de réduire les besoins en intrants et de rendre plus durables les systèmes d’exploitation.

Les systèmes d’IAA sont largement développés dans les pays sud-est asiatiques, où ils comprennent une combinaison de l'aquaculture, de l’élevage et de la production végétale sur une même unité de terre (Figure 1-4). On les trouve aussi dans quelques pays africains et sud-américains (Brummett et al., 2011 ; Poot-López et al., 2010 ; Pouomogne & Pemsl, 2008 ; van der Zijpp et al., 2007 ; Little & Edwards, 2005 ; 2003 ; Worby, 2003).

Figure 1-4 Modèle d’Intégration Agriculture-Aquaculture selon WorldFish Center (WFC, 2004)

Les progrès réalisés, en Asie du sud-est et en Amérique latine sur les systèmes d’IAA montrent que la production intégrée tilapia-élevage réduit considérablement le coût de production en pisciculture tout en augmentant la productivité de celle-ci et des animaux

associés (Karim et al., 2011 ; Little & Edwards, 2003 ; Mikolasek et al., 2009 ; Knud- Hansen & Batterson, 1994). À titre d’exemple, l’expérience de Soliman et al. (2000) a montré que la production du tilapia O. niloticus associé à l’élevage de canards, a présenté des performances de croissance significativement plus élevées, comparée à la pisciculture en étangs non associés, en termes de gain de poids corporel, conversion alimentaire, ratio d’efficacité protéique et rendement global des poissons. D’après l’essai de Knud-Hansen & Battersona (1994), le rendement net de tilapias en étangs est fortement lié à l’amélioration de la productivité primaire des étangs, laquelle est favorisée par la fertilisation organique. Halwart (2005) a rapporté que l’intégration pisciculture-agriculture peut contribuer à accroître la rentabilité et la viabilité de l’exploitation. Au Vietnam, les résidus d’élevage, particulièrement, les effluents animaux, ont contribué de 80 % aux apports alimentaires d’azote (N) des étangs (Nhan et al., 2007).

1.3.2 Impacts sur la productivité des systèmes

Il convient de préciser que l’étang est un écosystème complexe grâce à la photosynthèse, via le phytoplancton, et à l’activité bactérienne lors de la dégradation des matières organiques (Figure 1-5). L’utilisation du fumier en aquaculture intégrée a une longue tradition dans les régions tropicales. L’apport du fumier accroît les rendements des poissons, grâce au développement d’une large gamme d’organismes dans l’étang (plancton, invertébrés, etc.) qui servent d’aliments naturels aux poissons. La libération de l’azote (N) et du phosphore (P) solubles stimule la production d'algues, qui à leur tour peuvent être consommées par les poissons directement ou après transformation intermédiaire par le zooplancton, ou encore sous forme de détritus après l'activité microbienne hétérotrophe. Dans les eaux à faible alcalinité, la décomposition du fumier peut également contribuer à la croissance des algues avec un apport important de carbone inorganique dissous (DIC) suivi de la décomposition puis de la libération de dioxyde de carbone (CO2) (Little & Edwards, 2005 ; Anonyme, 2002 ; Knud-Hansen & Battersona, 1994 ; Knud-Hansen et al., 1993).

Figure 1-5 Dynamique des nutriments apportés par le fumier dans l’étang, adapté de Knud-Hansen et al. (1993)

De récentes recherches ont montré qu’à ce jour, l'intégration de la production de poisson et de l'élevage est pratiquement plus proche et plus importante aujourd'hui que jamais auparavant. Il existe donc plusieurs systèmes d’intégration poisson-élevage (Mikolasek et al., 2009 ; Halwart, 2005 ; Little & Edwards, 2005 ; Tripathi & Sharma, 2003 ; Arrignon, 1993), dont les plus couramment pratiqués sont les suivants :

Le système poisson-porc est le plus pratiqué par la majorité des exploitants principalement du continent asiatique. Les porcs sont le plus souvent élevés dans des bâtiments au bord de l’étang, et les déjections se dirigent directement dans l’étang avec les eaux de nettoyage des loges. Les fèces sont parfois raclées pour être épandues sur les cultures et, dans ce cas, seules les eaux de lavage contenant le reste de l’urine se déversent dans l’étang. Les déjections de porcs sont un excellent engrais pour l’étang en augmentant la productivité biologique et par conséquent la production de poissons. Elles contiennent 70 % d’aliments digestibles pour le poisson.

Le système poisson-canard ou poisson-poule, où les canards ou autres volailles sont directement élevés sur l’étang, et de ce fait, leurs excréments riches en protéines et les déchets alimentaires tombent directement dans l’étang, et par conséquent, sont consommés directement par les poissons. Les oiseaux peuvent également être laissés en divagation dans des enclos, des parcelles ou des abris aménagés sur les bords immédiats de l’étang. Dans ce cas, ils contrôlent le développement des plantes aquatiques, se nourrissent sur le fond, ameublissent le sol et facilitent libération des éléments nutritifs particulaires accumulés au fond de l’étang, augmentant ainsi la productivité de celui-ci.

1.3.3 Impact environnemental de l’IAA

Les systèmes d’IAA ou de production poisson-élevage ne peuvent répondre au concept de développement durable que lorsqu’ils impliquent la considération des aspects environnementaux, sociaux et économiques (Little & Edwards, 2005 ; 2003 ; El-Sayed, 2006). Plusieurs recherches ont rapporté l’impact des rejets de l’aquaculture intensive dans l’environnement, lié en particulier aux apports d’aliments concentrés. Une forte proportion de N et P trouvés dans l’eau provient de déchets métaboliques et d’aliments non consommés par les poissons. Seulement une quantité approximative de 30 % est retenue par ces derniers. Ceci constitue un défi majeur pour le développement et l’intensification de la pisciculture. Ainsi, beaucoup d’auteurs sont unanimes que les recherches sur l’alimentation des systèmes aquacoles intensifs devraient à la fois viser à réduire ces impacts environnementaux et écologiques, par une utilisation rationnelle et efficace de l’aliment, et à anticiper sur une inévitable réduction de l’utilisation des huiles animales et des farines de poissons, en identifiant de façon efficace, des produits végétaux de substitution (Jegatheesan et al., 2011 ; Chevassus-au-Louis & Lazard, 2009 ; Little & Edwards, 2005). Ceci s’avère réaliste, étant donné que certaines études ont rapporté que, promouvoir l’utilisation rationnelle du fumier animal en pisciculture, peut contribuer à réduire efficacement la pollution de l’environnement, tout en garantissant des avantages économiques (Muratori et al., 2000). Au-delà des avantages de l’utilisation du fumier sur la productivité primaire des étangs et la réduction de la pollution aquatique, plusieurs études ont rapporté que l’apport du fumier animal en étang améliore également mieux la croissance du tilapia du Nil Oreochromis niloticus (L.) que celle de la carpe commune, la

carpe argentée, la carpe grasse et des tilapias hybrides élevés en polyculture (Knud-Hansen et al., 1993).

Enfin, d’après certains auteurs et conformément aux normes de législation en matière d’utilisation des excréments et eaux usées, il est fortement déconseillé d’utiliser des excréments humains comme fertilisants pour l’étang, car les maladies peuvent être transmises de poissons aux hommes qui les consomment. De plus, le choix des animaux qui produiront les excréments doit dépendre des coutumes et de l’économie locale (préférences du marché) (Verreth et al., 2007 ; Hilbrands & Yzerman, 2004).

1.4 Bibliographie

AAC-ACIA, 2007. La Transformation et la Salubrité des Aliments en République Démocratique du Congo. In: Symposium international organisé à Kinshasa par la République Démocratique du Congo et le Gouvernent canadien, en collaboration avec Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), Agence Canadienne d’Inspection des Aliments (ACIA). 3-6 juin 2007, Kinshasa, RD-Congo.

Abdel-Tawwab, M., 2011. Natural Food Selectivity Changes with Weights of Nile Tilapia, Oreochromis niloticus (Linnaeus), Reared in Fertilized Earthen Ponds. Journal of Applied Aquaculture 23: 58–66.

Abebe, E. & Getachew, T., 1992. Seasonal changes in the nutritional status of Oreochromis niloticus Linn. (Pisces : Cichlidae) in Lake Ziway, Ethiopia. Arch. Hydrobiol. 124(1): 109-122.

Adibi, S.A. & Kim, Y.S., 1981. Peptide absorption and hydrolysis. In: Johnson, L.R. Ed., Physiology of the Gastrointestinal Tract. Raven, New York, p1073–1095.

Antoine, T., Wery, P., Micha, J.-C. et Van Hove, C., 1987. Comparaison de la croissance et de la composition chimique d’Oreochromis (Tilapia) niloticus L. et de Cichlasoma (Theraps) melanurum Gth. nourris avec Azolla. Aquaculture 66: 181-196.

Arrignon, J., 1993. Pisciculture en eau douce : le Tilapia. Centre technique de Coopération agricole et rural (CTA). Editions Maisonneuve et Larose. Paris, France. 125p.

Ash, R., 1980. Hydrolytic capacity of the trout (Salmo gairdneri) intestinal mucosa with respect of three specific dipeptides. Comp. Biochem. Physiol. B 65: 173–176.

Bamba, Y., Ouattara, A., Moreau, J. et Gourene, G., 2007. Apports relatifs en nourritures naturelle et artificielle dans l’alimentation du tilapia Oreochromis niloticus en captivité. BFPP/Bull. Fr. Pêche Piscic. 386: 55-68.

Baylosis, C. & Herrera, A., 1993. Early development of the gastrointestinal tract in O. niloticus. Philipp. J. Sci. 122: 155-163.

Boge, G., Rigal, A. & Peres, G., 1981. Rates of in vivo intestinal absorption of glycine and glycylglycine by rainbow trout (Salmo gairdneri R.) Comp. Biochem. Physiol. A 69: 455–459.

Bowen, S.H., Lutz, E.V. et Ahlgren, M.O., 1995. Dietary protein and energy as determinants of food quality: trophic strategies compared. Ecology 76 (3): 899-907.

Bowen, S.H., 1988. Detritivory and herbivory. In : Lévêque, C., Brunon, M.N. et Ssentongo, G.W. (eds), Biologie et écologie des poissons d’eau douce africains. Collection Travaux et documents 216, ORSTOM, Paris, France, 508p.

Bowen S.H., 1984. Detrivory in neotropical fish communities. In : Zaret, T.M. (eds), Evolutionary ecology of neotropical freshwater fishes. Dr. W. Junk (Publ.), The Hague, Netherland, p59-66.

Bowen, S.H., 1982. Feeding digestion and growth - Qualitative considerations. In : Pullin R.S.V. et Lowe McConnell R.H. (eds). The biology and culture of tilapias. ICLARM Conf. Proc. 7, Manila, Philippines, 434p.

Bowen, S.H. & Allanson, B.R., 1982. Behavioral and trophic plasticity of juvenile Tilapia mossambica in utilization of the unstable littoral habitat. Env. Biol. Fishes 7: 357-362.

Brown, E.E. & Gratzek, J.B., 1980. Fish Farming Handbook. AVI Publishing Company, Inc., Connecticut. 391p.

Brummett, R.E., Gockowski, J., Pouomogne, V. et Muir, J., 2011. Targeting agricultural research and extension for food security and poverty alleviation: A case study of fish farming in Central Cameroon. Food Policy 36: 805–814.

Buddington, R.K., Krogdahl, A. et Bakke-Mckellep, A.M., 1997. The intestines of carnivorous fish: structure and functions and the relations with diet. Acta Physiol. Scand. 161(638): 67-80.

Burel, C. & Médale, F., 2014, Quid de l’utilisation des protéines d’origine végétale en aquaculture ?. Oilseeds & fats Crops and Lipids, 21, D406.

Chakraborty, S.B., Mazumdar, D., Chatterji, U. et Banerjee, S., 2011. Growth of Mixed- Sex and Monosex Nile Tilapia in Different Culture Systems. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 11: 131–138.

Chan, A.S., Horn, M.H., Dickson, K.A. et Gawlicka, A., 2004. Digestive enzyme activities in carnivores and herbivores: comparisons among four closely related prickleback fishes (Teleostei: Stichaeidae) from a California rocky intertidal habitat. Journal of Fish Biology 65(3): 848-858.

Chevassus-au-Louis, B. & Lazard, J., 2009. Perspectives pour la recherche biotechnique en pisciculture. Cahier Agricole 18: 2-3.

Chong, A.S., Hashim, R., Chow-Yang, L. et Ali, A.B., 2002. Partial characterization and activities of proteases from the digestive tract of discus fish (Symphysodon aequifasciata). Aquaculture 203(3): 321-333.

CIRAD, 2002. Mémento de l’Agronome. Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (CIRAD)-Groupe de recherche et d’échanges technologiques (GRET), Ministère des Affaires Etrangères. Paris, France.

CNPMT, 2010. Cadre National des Priorités à Moyen Terme (CNPMT) - RD Congo. Ministère de l’Agriculture, Pêche et Elevage – FAO. Kinshasa, RD-Congo, 56p.

Dabbadie, L., 1996. Etude de la viabilité d'une pisciculture rurale à faible niveau d'intrant dans le Centre-Ouest de la Côte d'Ivoire: Approche du réseau trophique. Doctoral dissertation, Université Pierre et Marie-Curie, Paris VI, France, 207p.

Davies, S.J., McConnell, S. et Bateson, R.I., 1990. Potential of rapeseed meal as an alternative protein source in complete diets for tilapia (Oreochromis mossambicus, Peters). Aquaculture 87: 145–154. de Silva, S.S., Perera, M.K. et Maitipe, P., 1984. The composition, nutritional status and digestibility of the diets of Sarotherodon mossambicus from nine man-made lakes in Sri Lanka. Env. Biol. Fishes 11: 205-219.

De Saint Moulin, L. & Kalombo, J.L., 2005. Atlas de l’organisation administrative de la RDC. CEPAS : Kinshasa, RD-Congo,15p.

Dempster, P., Baird, D.J. & Beveridge, M.C.M., 1995. Can fish survive by filter-feeding on microparticles ? Energy balance in tilapia grazing on algal suspensions. J. Fish. Biol. 47: 7-17.

Dempster, P.W., Beveridge, M.C.M. et Baird, D.J., 1993. Herbivory in the tilapia Oreochromis niloticus : a comparison of feeding rates on phytoplankton and periphyton. J. Fish Biol. 43: 385-392.

DSRP, 2005. Document de Stratégies pour la Réduction de la Pauvreté (DSRP). Ministère du Plan, Kinshasa, RD-Congo.

El-Sayed, A.-F.M., 2006. Tilapia culture. Cabi Publishing, London, UK. 294p. http://www.cabi.org/cabdirect/FullTextPDF/2006/20063084667.pdf.

El-Sayed, A.-F.M., Moyano, F.J. et Martinez, I., 2000. Assessment of the effect of plant inhibitors on digestive protease of Nile tilapia using in vitro assays. Aquaculture International 8: 403–415.

El-Sayed, A.-F.M., 1999. Alternative dietary protein sources for farmed tilapia, Oreochromis spp. Aquaculture 179: 149–168

El-Sayed, A.-F.M., 1992. Effects of substituting fish meal with Azolla pinnata in practical diets forfingerling and adult Nile tilapia Oreochromis niloticus L. Aquaculture and Fisheries Management 23: 167–173.

El-Sayed, A.-F.M. & Teshima, S., 1992. Protein and energy requirement of Nile tilapia, Oreochromis niloticus, fry. Aquaculture 103: 55–63.

Fang, L.S. & Chiou, S.F., 1989. Effect of salinity on the activities of digestive proteases from the tilapia fish, Oreochromis niloticus in different culture environments. Comp. Biochem. Physiol. A 93: 439–443.

Fange, R. & Grove, D., 1979. Digestion. In: Hoar, W.S., Randall, D.J, Brett, J.R. (Eds.), Fish Physiology. Vol. 8. Academic Press, Inc., New York. p162-260.

FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2012. La situation mondiale des pêches et de l’aquaculture. Rome, Italie. http://www.fao.org/docrep/016/i2727f/i2727f00.htm

FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2010. Globefish. FAO, Rome, Italy.

Fessehaye, Y., Bovenhuis, H., Rezk, M., Ponzoni, R. et Komen, H., 2007. Mass spawning of Oreochromis niloticus for fry production: threats and opportunities for small-scale aquaculture and selective breeding. In: van der Zijpp et al. (eds). Fishponds in farming systems: 37-48. Wageningen Academic Publisher, Wageningen, Netherlands.

Fontaine, P. & Le Bail, P.-Y., 2004. Domestication et croissance chez les poissons. INRA Prod. Anim. 17: 217–225.

Gerkens, P., 2004. Enquête sur les pratiques des élevages urbains et périurbains dans trois communes de Kinshasa. Mémoire de fin d’études, Faculté Universitaire des Sciences Agronomiques de Gembloux : Gembloux, Belgique, 76p.

Gunasekera, R.M., Shim, K.F. et Lam, T.J., 1996. Influence of protein content of broodstock diets on larval quality and performance in Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.). Aquaculture 146: 245–259.

Halwart, M., 2005. Le rôle de l’aquaculture dans le développement rural. Food and Agriculture Organization (FAO) 43-46. Fisheries Department, Rome, Italie. http://www.rural21.com/uploads/media/ELR_Le_role_de_l_aquaculture_0205.pdf

Hardy, R.W. & Tacon, A.G.J., 2002. Fish meal: historical uses, production trends and future outlook for sustainable supplies. p311–325. In: Stickney, R.R. & McVey, J.P. (eds). Responsible marine aquaculture. Oxford University Press, Oxford, UK.

Heindl, U., Kliangpradit, A. et Phromkunthong, W., 2004. The effect of phytase on the utilization of plant phosphorus in sex-reversed tilapia (Oreochromis niloticus). In: The 11th International Symposium on Nutrition and Feeding in Fish, Phuket Island, Thailand, 2–7 May 2004. Department of Fisheries, Bangkok, Thailand, Abstract N°158.

Hilbrands, A. & Yzerman, C., 2004. La pisciculture à la ferme. Fondation Agromisa, Wageningen, Pays-Bas, 73p.

Hepher, B., 1988. Nutrition of pond fishes. Cambridge University Press (Publ.), Melbourne, Australie, 388p.

Hidalgo, M.C., Urea, E. et Sanz, A., 1999. Comparative study of digestive enzymes in fish with different nutritional habits. Proteolytic and amylase activities. Aquaculture, 170(3): 267-283.

Hirji, K.N. & Courtney, W.A.M., 1982. Leucine aminopepidase activity in the digestive tract of perch, Perca fluÍiatilis L. J. Fish Biol. 21: 615–622.

Horn, M.H., 1998. Feeding and Digestion. In: Evans, D.H. (Ed.), The Physiology of Fishes, CRC Press LLC, New York. p54-55.

Hofer, R. & Schiemer, F., 1981. Proteolytic activity in the digestive tract of several species of fish with different feeding habits. Oecologia 48: 342–345.

Houlihan, D., Boujard, T. et Jobling, M., 2001. Food intake in fish. Oxford, UK: Blackwell Science.

Jackson, A.J., Capper, B.S. et Matty, A.J., 1982. Evaluation of some plant proteins in complete diets for the tilapia, Sarotherodon mossambicus. Aquaculture 27: 97–109.

Jauncey, K. & Ross, K., 1982. A Guide of Tilapia Feeds and Feeding. University of Sterling, Institute of Aquaculture, Scotland, 111p.

Jegatheesan, V., Shu, L. et Visvanathan, C., 2011. Aquaculture Effluent: Impacts and Remedies for Protecting the Environment and Human Health. School of Engineering and Physical Sciences, James Cook University, Townsville, QLD.

Jobling, M., 1995. Environmental Biology of Fishes. Chapman & Hall, New York, 455p.

Jun., Q., Pao, X., Haizhen, W., Ruiwei, L. et Hui, W., 2012. Combined effect of temperature, salinity and density on the growth and feed utilization of Nile tilapia juveniles (Oreochromis niloticus). Aquaculture Research 43: 1344–1356.

Karim, M., Little, D.C., Kabir, M.S., Verdegem, M.J.C., Telfer, T. et Wahab, M.A., 2011. Enhancing benefits from polycultures including tilapia (Oreochromis niloticus) within integrated pond-dike systems: A participatory trial with households of varying socio- economic level in rural and peri-urban areas of Bangladesh. Aquaculture 314 : 225–235.

Kinkela, C., 2001. L’apport du maraîchage dans la lutte contre l’insécurité alimentaire à Kinshasa. In : Kankonde, M. & Tollens, E. (eds.). Sécurité alimentaire au Congo- Kinshasa : Production, consommation et survie. L’harmattan, Leuven, Belgique, p367- 404.

Kinkela, C. & Mpanzu, P., 2004. Quid de la professionnalisation des "exploitants agricoles" à Kinshasa : Problématique du développement humain, Afrique et Développement n°19. Université d'Anvers - Facultés Catholiques de Kinshasa, Faculté d'Economie et Développement. Anvers, Belgique, p85-103.

Knud-Hansen, C.F., Battersona, T.R. é McNabb, C.D., 1993. The role of chicken manure in the production of Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.). Aquaculture and Fisheries Management 24: 483-493.

Knud-Hansen, C.F. & Battersona, T.R., 1994. Effect of fertilization frequency on the production of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture 123: 271–280.

Kuz’mina, V.V., 1984. Relative enzyme activity of the intestinal lumen and mucosa. J. Ichthyol. 24: 140–144.

Kuz’mina, V.V. & Smirnova, Ye.G., 1992. Distribution of alkaline phosphatase activity along the length of the intestine of freshwater teleosts. J. Ichthyol. 32: 1–9.

Lauzanne, L., 1988. Feeding habits of African freshwater fishes. In : C. Levêque, Brunon, M.N. et Ssentongo, G.W. (eds), Biologie et écologie des poissons d’eau douce africains. Coll. Travx et documents n°216, ORSTOM (Publ.), Paris, France, p221-242.

Lazard, P., Morissens, P. & Parrel, P., 1990. La pisciculture artisanale du tilapia en Afrique : analyse de différents systèmes d’élevage et de leur niveau de développement. In : Méthodes artisanales d’aquaculture du tilapia en Afrique. Centre Technique Forestier Tropical. CIRAD, France. 82p.

Lazard, J., 1985. La pisciculture : une composante des systèmes de production agricole. Centre Technique Forestier Tropical, CIRAD, Montpellier, France. http://cahiers- recherche-developpement.cirad.fr/cd/CRD_9-10_27-34.pdf

Lee, J.S. & Newman, M.E., 1992. Aquaculture-An Introduction. Interstate Publishers, Inc., Danville, Illinois. p449.

Lim, C., 1989. Practical Feeding - Tilapias. In: Lovell, T. (Ed.), Nutrition and Feeding of Fish. Van Nostrand Reinhold, Inc., New York. p163-183.

Lim, C. & Dominy, W.G., 1991. Utilization of plant proteins by warmwater fish. In: Akiyama, D.M & Tan, R.K.H. (eds) Proceedings of Aquaculture Feed Processing and Nutrition Workshop. American Soybean Association, Singapore, p163–172.

Lindsay, D.B. & Harris, J.E., 1980. Carboxymethylcellulase activity in the digestive tract of fish. J. Fish Biol. 24: 529-536.

Little, D.C. & Edwards, P., 2005. Systèmes agricoles intégrés bétail-poisson. Service des Ressources des Eaux intérieures et de l’Aquaculture. Service de la production animale. Organisation des Nations unies pour l’Alimentation et l’Agriculture.-FAO, Rome, Italie, 197p.

Little, D.C. & Edwards, P., 2004. Impact of nutrition and season on pond culture performance of mono-sex and mixed-sex Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture 232: 279–292.

Little, D.C. & Edwards, P., 2003. Integrated livestock-fish farming systems Integrated livestock-fish. Inland Water Ressources and Aquaculture Service. Animal Production Service. Food and Agriculture Organization of the United Ntions-FAO, Rome, Italy. 161p.

Lovell, T., 1995. Opportunities in aquaculture nutrition: Practical considerations in making tilapia feeds. Feed Management 46: 13-22.

Luo, Z., Liu, C.-X. et Wen, H., 2012. Effect of dietary fish meal replacement by canola meal on growth Performance and hepatic intermediary metabolism of genetically improved farmed tilapia Strain of Nile Tilapia, Oreochromis niloticus, Reared in Fresh Water. Journal of the World Aquaculture Society. 43, 5.

Maitipe, P. & de Silva S.S., 1985. Switches between zoophagy, phytophagy and detritivory of Sarotherodon mossambicus (Peters) populations in twelve man-made Sri Lankan lakes. J. Fish Biol. 26: 49-61.

Manyala, J.O, Pomeroy, R.S., Nen, P., Fitzsimmons, K., Shrestha, M.K. et Diana, J.S., 2015. Low cost Tilapia production with fertilization and supplementary feeding. World aquaculture 2015, 43-46.

Medale F., Le Boucher R., Dupont-Nivet M., Quillet E., Aubin J. et Panserat S., 2013, Des aliments à base de végétaux pour les poissons d’élevage. INRA Productions animales, 26: 303-315.

Meyer, C., 2013. Dictionnaire des Sciences Animales. CIRAD, Montpellier, France. http://dico-sciences-animales.cirad.fr

Micha, J.-C., Antoine, T., Wery, P. et Van Hove, C., 1988. Growth, ingestion capacity, comparative appetency and biochemical composition of Oreochromis niloticus and Tilapia rendalli fed with Azolla. In: Pullin, R.S.V., Bhukaswan, T., Tonguthai, K. & Maclean, J.L. (eds) Proceedings of the Second International Symposium on Tilapia in Aquaculture. ICLARM Proceedings No. 15, Department of Fisheries, Bangkok, Thailand, and ICLARM, Manila, Philippines, p347–355.

Mikolasek, O., Khuyen, D.T., Medoc, J.-M. et Porphyre, V., 2009. L’intensification écologique d'un modèle de pisciculture intégrée : recycler les effluents d'élevages porcins de la province de Thai Binh (Nord Vietnam). CIRAD, Montpellier, Cahier Agricole 18: 235–241. http://www.jle.com/e-docs/00/04/4B/8C/vers_alt/VersionPDF.pdf

Moriarty, D.J.W., 1973. The physiology of digestion of blue-green algae in the cichlid fish, Tilapia nilotica. J. Zool. (London) 171: 25-39.

Moriarty, C.M. & Moriarty, D.J.W., 1973a. Quantitative estimation of the daily ingestion of phytoplankton by Tilapia nilotica and Haplochromis nigripinnis in Lake George, Uganda. J. Zool., Lond. 171: 15-23.

Moriarty, D.J.W. & Moriarty, C.M., 1973b. The assimilation of carbon from phytoplankton by two herbivorous fishes: Tilapia nilotica and Haplochromis nigripinnis. J. Zool. London 171: 41–55.

Moyano, F.J., Martinez, D.I., Diaz, L.M. et Alarcón, F.J., 1999. Inhibition of digestive proteases by vegetable meals in three fish species; seabream (Sparus aurata), tilapia

(Oreochromis niloticus) and African sole (Solea senegalensis). Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology 122(3): 327- 332.

Mukankomeje, R, Laviolette, F. et Descyi, J.-P., 1994. Régime alimentaire de Tilapia, Oreochromis niloticus, du Lac Muhazi (Rwanda). Annls Limnol. 30 (4): 297-312.

Mukankomeje R., 1992. Production algale et consommation par le tilapia Oreochromis niloticus L., au lac Muhazi (Rwanda). Thèse doct., Fac. univ. ND de la Paix, Namur, Belgique, 254 p.

Muratori, M.C.S., de Oliveira, A.I., Ribeiro, L.P., Leite, R.C., Costa, A.P.R. et da Silva, M.C.C., 2000. Edwardsiella tarda isolated in integrated fish farming. Aquaculture Research 31: 481–483.

Navarro, R.D., Navarro, F.K.S.P., Filho, O.P.R., Ferreira, W.M., Pereira, M.M. et Filho, J.T.S., 2012. Quality of polyunsaturated fatty acids in Nile tilapias (Oreochromis niloticus) fed with vitamin E supplementation. Food Chemistry 134: 215–218.

Nhan, D.K, Duong, L.T., Phong, L.T., Verdegen, M.C.J, Stoorvogel, J.J. et Verreth, J.A.J., 2007. Nutrient accumulation and water use efficiency of ponds in integrated agriculture- aquaculture farming systems in the Mekong delta. In: van der Zijpp et al. (eds). Fishponds in farming systems: 295-303. Wageningen Academic Publisher, Wageningen, Netherlands.

Northcott, M.E., Beveridge, M.C.M. et Ross, L.G., 1991. A laboratory investigation of the filtration and ingestion rates of the tilapia Oreochromis niloticus, feeding on two species of blue green algae. Environ. Biol. Fishes 31: 75–85.

NRC (National Research Council), 2011. Nutrient requirements of fish and shrimp. Animal Nutrition Series. National Academy Press, Washington DC, USA, 346p.

Ntoto, M., 2001. Budget de consommation des ménages : structures et déterminants. Cas de quelques quartiers pauvres de la ville de Kinshasa : Kisenso, Kindele et Makala. In: Kankonde, M. & Tollens, E. (eds.). Sécurité alimentaire au Congo-Kinshasa : Production, consommation et survie. L’harmattan, Leuven, Belgique, p367-404.

Ohashi, M., Chirwa, W.M. et Chaggwa, I.J., 2001. Projet on Aquaculture Research and Technical Development of Malawian Indigenous Species. Manual of Tilapia Culture at The National Aquaculture Center, No 2. Japan International Cooperation Agency, 35p. http://www.cabi.org/cabdirect/FullTextPDF/2009/20093200526.pdf

Palomares, M.L., 1991. La consommation de nourriture chez les poissons : étude comparative, mise au point d’un modèle predictif et application à l’étude des réseaux trophiques. Thèse doct., INP, Toulouse, France, 211p.

Payne, A.I. & Collinson, R.I. 1983. A comparison of the biological characteristics of Sarotherodon niloticus (l.) with those of S. aureus (steindachner) and other tilapia of the delta and lower Nile tilapia. Aquaculture 30: 335-351.

Pezzato, L.E., Miranda, E.C. et Barros, M.M., 2000, Nutritional value of coconut meal in diets for Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Acta Scientiarum 22: 695-699.

Pirozzi, I., Booth, M.A. et Allan, G.L., 2010. Protein and energy utilization and the requirements for maintenance in juvenile mulloway (Argyrosomus japonicus). Fish Physiol Biochem. 36: 109–121.

Piyasiri, S. & Perera, N., 2001. Role of Oreochromis hybrids in controlling Microcystis aeruginosa blooms in the Kotmale Reservoir. In Reservoir and culture-based fisheries: Biology and management, Proceeding of an International Workshop. 15–18 February, 2000, 2001, Bangkok, Thailand, Ed. de Silva, S.S. p137–148.

PNSAR, 1998. Programme national de relance du secteur agricole et rural (PNSAR) : Plan d’actions triennal (1998-2000), Province urbaine de Kinshasa. Ministère de l’Agriculture, Pêche et Elevage. PNUD/UNOPS : Kinshasa, RD-Congo, 231p.

Poot-López, G.R., Hernández, J.M. er Gasca-Leyva, E., 2010. Input management in integrated agriculture–aquaculture systems in Yucatan: Tree spinach leaves as a dietary supplement in tilapia culture. Agricultural Systems 103: 98–104.

Pouomogne, V. & Pemsl, D.E., 2008. Country Case Study : Development and Status of Freshwater Aquaculture in Cameroon. Reducing poverty and hanger by improving fisheries and anquaculture. WoldFish Center, Penang, Malaysia, 72p.

Prein, M., 2002. Integration of aquaculture into crop–animal systems in Asia. Agricultural Systems 71: 127–146.

Riche, M., Trottier, N.L., Ku, P.K. et Garling, D.L., 2001. Apparent digestibility of crude protein and apparent availability of individual amino acids in tilapia (Oreochromis niloticus) fed phytase pretreated soybean meal diets. Fish Physiology and Biochemistry 25: 181–194.

Richter, N., Siddhuraju, P. et Becker, K., 2003. Evaluation of nutritional quality of moringa (Moringa oleifera Lam.) leaves as an alternative protein source for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus L.). Aquaculture 217: 599-611.

Santos, J.F., Castro, P.F., Leal, A.L.G., de Freitas Júnior, A.C.V., Lemos, D., Carvalho, L.B. et Bezerra, R.S., 2013. Digestive enzyme activity in juvenile Nile tilapia (Oreochromis niloticus, L) submitted to different dietary levels of shrimp protein hydrolysate. Aquaculture International, 21(3): 563-577.

Schrama J.W., Saravanan S., Geurden I., Heinsbroek L.T.N., Kaushik S.J. et Verreth J.A.J., 2012. Dietary nutrient composition affects digestible energy utilisation for growth: a study

on Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and a literature comparison across fish species. British Journal of Nutrition, 108: 277-289.

Schrama, J.W., Bosch, M.W. & Verstegen, M.W.A., 1998. The energetic value of nonstarch polysaccharides in relation to physical activity in group-housed, growing pigs. J Anim Sci. 76: 3016–3023.

Smith, B.J., Smith, S.A., Tengjaroenkul, B. et Lawrence, T.A., 2000. Gross morphology and topography of the adult intestinal tract of the tilapian fish, Oreochromis niloticus L. Cells Tissues Organs 166(3): 294-303.

Smith, L.S., 1991. Introduction to Fish Physiology. Argent Laboratories Press, Redmond, Washington. p151-179.

Smith, L.S., 1989. Digestive Functions in Teleost Fishes. In: Fish Nutrition. Halver, J.E. (Ed). Academic Press, Inc., New York. p332-421.

Soliman, A.K., El-Horbeety, A.A.A., Essa, M.A.A., Kosba, M.A. et Kariony, I.A., 2000. Effects of introducing ducks into fish ponds on water quality, natural productivity and fish production together with the economic evaluation of the integrated and non-integrated systems. Aquaculture International 8: 315–326.

Sousa, S.M.D.N., Freccia, A., Santos, L.D.D., Meurer, F., Tessaro, L. et Bombardelli, R.A., 2013. Growth of Nile tilapia post-larvae from broodstock fed diet with different levels of digestible protein and digestible energy. Revista Brasileira de Zootecnia 42: 535-540.

Stevens, C.E., 1988. Comparative Physiology of the Vertebrate Digestive System. New York, Cambridge University Press.

Stevens, C.E. & Hume, I.D., 1995. Comparative Physiology of the Vertebrate Digestive System, Cambridge University Press, New York. 400p.

Stickney, R.R., 1994. Principles of Aquaculture. John Wiley & Sons, Inc., New York. p352-414.

Stickney, R.R., 1986. Tilapia. In: Stickney, R.R. (Ed.), Culture of Nonsalmonid Fresh water Fishes, CRC Press, Boca Raton, Florida. p57-72.

Tacon, A.G.J. & Metian, M., 2008. Global overview on the use of fish meal and fish oil in industrially compound aquafeeds: trends and future prospects. Aquaculture 285: 146–158.

Tacon, A.G.J. & Jackson, A.J., 1985. Utilization of conventional and unconventional protein sources in practical fish feeds. In: Cowey, C.B., Mackie, A.M. & Bell, J.G. (eds) Nutrition and Feeding in Fish. Academic Press, London, p119–145.

Tengjaroenkul, B., 2000. Ontogenic morphology and enzyme activities of the intestinal tract of the nile tilapia, Oreochromis niloticus. Doctoral dissertation, Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, 161p.

Tengjaroenkul, B., Smith, B.J., Caceci, T. et Smith, S.A., 2000. Distribution of intestinal enzyme activities along the intestinal tract of cultured Nile tilapia, Oreochromis niloticus L. Aquacult. 182(3): 317-327.

Thiex, N.J., Manson, H., Anderson, S. et Persson, J.Å., 2002. Determination of crude protein in animal feed, forage, grain, and oilseeds by using block digestion with a copper catalyst and steam distillation into boric acid: collaborative study. Journal of AOAC International 85: 309-317.

Tipraqsa, P., Craswell, E.T., Noble, A.D. et Schmidt-Vogt, D., 2007. Resource integration for multiple benefits: Multifunctionality of integrated farming systems in Northeast Thailand. Agricultural Systems 94, 694–703.

Toguyeni, A., 1996. La croissance différentielle liée au sexe chez le tilapia (Pisces: Cichlidae), Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758). Contribution des facteurs génétiques, nutritionnels, comportementaux et recherche d’un relais endocrinien. Thèse. doct., CIRAD-EMVT, INRA, ENSA, Rennes, France,158p.

Trefon, T., 2000. Population et pauvreté à Kinshasa. Afrique contemporaine, n° 194, 8p.

Trewavas, E., 1983. Tilapiine Fishes of the Genera Sarotherodon, Oreochromis and Danakilia. British Museum (Natural History), London. 583p.

Tripathi, S.D. & Sharma, B.K. 2003. Elevage intégré poisson-canard. In : Intégration agriculture-aquaculture : principes de base et exemple. Food and agriculture Organization (FAO), Document technique sur les pêches 407: 47-50, Rome, Italy.

Trosvik, K.A., Rawles, S.D., Thompson, K.R., Metts, L.A., Gannam, A., Twibell, R. et Webster, C.D. 2012. Growth and Body Composition of Nile Tilapia, Oreochromis niloticus, Fry Fed Organic Diets Containing Yeast Extract and Soybean Meal as Replacements for Fish Meal, with and without Supplemental Lysine and Methionine. Journal of the World Aquaculture Society 43: 635–647.

Tudorancea, C., Fernando, C.H. et Paggi, J.C., 1988. Food and feeding ecology of Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758) juveniles in lake Awassa (Ethiopia). Arch. Hydrobiol. Suppl. 79 (2/3): 267-289.

Tung, P.H. & Shiau, S.Y., 1993. Carbohydrate utilization versus body size in tilapia Oreochromis niloticus x O. aureus. Comp. Biochem. Physiol. 104A: 585-588.

Turker, H., 2004. Clearance rates of suspended particulate organic carbon by Nile tilapia with a dual pattern of filter feeding. Isr. J. Aquacult. Bamidgah 56: 29–34.

Turker, H., Eversole, A.G. et Burne, D.E., 2003. Effect of Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.), size on phytoplankton filtration rate. Aquacult. Res. 34: 1087–1091.

van der Zijpp, A.J., Verreth, J.A.J, Tri, L.G, van Mensvoort, M.E.F, Bosma, R.H. et Beveridge, M.C.M. 2007. Fishponds in farming systems. Wageningen Academic Publisher, Wageningen, Netherlands, 311p.

Verreth, J.A.J, Bosma, R.H., Beveridge, M., Tri, L.Q., van Mensvoort, M.E.F. et van de Zijpp, A.J., 2007. Strategies to enhance the role of fishponds in farming systems. In: van der Zijpp et al. (eds). Fishponds in farming systems. Wageningen Academic Publisher, Wageningen, Netherlands. p295-303.

Verri, T., Terova, G., Dabrowski, K. et Saroglia, M., 2011. Peptide transport and animal growth: the fish paradigm. Biology letters 7: 597–600.

Voet, D. & Voet, J.G., 1995. Biochemestry. Second edition. John Wiley & Sons, INC, New York.

Vonk, H.J. & Western, J.R.H., 1984. Comparative Biochemistry and Physiology of Enzymatic Digestion, Academic Press, London. 501p.

WFC, 2004. Development and dissemination of Integrated Aquaculture-Agriculture (IAA) technologies in Malawi. Domasi, WorldFish Center. 46p.

Whitaker, J.R., 1994. Principles of enzymology for the food sciences. 2nd ed. Marcel Dekker, New York.

Worby, E., 2003. Considérations socioculturelles pour l'introduction d'une nouvelle technologie d'agriculture et aquaculture intégrées. In : Intégration agriculture-aquaculture : principes de base et exemple. Food and agriculture Organization (FAO), Document technique sur les pêches 407: 3-8, Rome, Italy.

Wu, Y.V., Tudor, K.W., Brown, P.B. et Rosati, R.R., 1999. Substitution of plant proteins or meat and bone meal for fish meal in diets of Nile tilapia. North American Journal of Aquaculture 61: 58-63.

Chapitre 2 Évaluation de la qualité de l’eau, des paramètres de croissance, de la productivité primaire et du comportement alimentaire chez le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) en pisciculture intégrée à l’élevage de porc et de canard en République Démocratique du Congo

Albert TSHINYAMA1,2, Freddy OKITAYELA2, Damase KHASA3 et Grant W. VANDENBERG1

1Département des sciences animales, Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université Laval, Pavillon Paul-Comtois, 2425, Rue de l’Agriculture, Québec, QC, G1V 0A6, Canada: - Albert TSHINYAMA NTUMBA*, Courriel : [email protected] &

[email protected]

- Grant W. VANDENBERG, Courriel : [email protected]

2Faculté des Sciences Agronomiques, Université de Kinshasa, Kinshasa, BP. 117 Kin XI, RD- Congo: - Freddy OKITAYELA ONAWOMA, Courriel : [email protected]

3Centre for Forest Research and Institute for Systems and Integrative Biology, Université Laval, Québec, Qc, G1V 0A6, Canada: - Damase KHASA PHAMBU, Courriel : [email protected]

Cette étude est en voie d’être soumise en deux manuscrits scientifiques à des revues avec comité de lecture, dont l’un sur l’évaluation des paramètres de croissance chez les tilapias élevés en pisciculture intégrée, et l’autre sera consacré à l’évaluation des effets de la fertilisation organique sur la productivité primaire des étangs et le comportement alimentaire des tilapias.

2.1 Résumé

Une étude a été conduite en RD-Congo, en vue d’évaluer les effets des fertilisants animaux (lisier de porc et fiente de canard) sur la qualité physico-chimique de l’eau, les paramètres de croissance, la productivité primaire des étangs et le comportement alimentaire chez le tilapia du Nil Oreochromis niloticus. Ainsi, 990 alevins (poids moyen 2,1 ± 0,1 g, longueur moyenne 4,9 ± 0,1 cm) pêchés dans le Fleuve Congo (Kinshasa, RD-Congo) ont été élevés dans 18 étangs en terre, avec une densité de 2 alevins/m2, soit 55 alevins/étang de 25 m2. Une partie des fertilisants a été séchée au soleil afin d’évaluer l’effet du séchage sur les mêmes paramètres. L’effet de l’aliment exogène formulé in situ à partir de sous-produits agro-industriels locaux et disponibles a été également évalué. Les résultats ont montré que la fertilisation organique a généralement influencé les concentrations des paramètres - - 3- physico-chimiques (OD, pH, CO2, NH3, NO2 , NO3 , PO4 , N et P) (p=0,001) sans toutefois affecter négativement la qualité de l’eau. La fiente de canard a été moins polluante et légèrement plus fertilisante que le lisier de porc (p<0,001). La croissance a été supérieure chez les poissons nourris à l’aliment formulé (gain de poids 69,7 g/individu) et chez ceux qui ont été élevés dans les étangs fertilisés (54 g pour le lisier et 55,7 g pour la fiente) contre 19,9 g pour les poissons des étangs non fertilisés. La productivité primaire des étangs et le comportement alimentaire des tilapias ont été significativement influencés par la fertilisation. Les diatomées ont été largement représentées avec une abondance relative du genre Flagilaria spp, observée comme la proie la plus dominante dans le contenu stomacal de tilapia. L’utilisation d’aliment formulé a permis de réduire le coût de production à moins de 1 USD, soit environ 0,60 USD/kg de poisson, tandis qu’avec l’usage des fertilisations animales, le coût de production a été davantage réduit à 0,40 USD/kg de poisson. Enfin, l’adaptation du tilapia en pisciculture intégrée a été vérifiée, et l’utilisation raisonnée des fertilisants animaux a permis de maintenir les performances productives de cette espèce et de contrôler la pollution de l’eau aux seuils tolérables.

Mots Clés : Comportement alimentaire de poisson, Fertlisation organique, Production primaire des étangs, Qualité physico-chimique de l’eau, Pisciculture intégrée, Tilapia du Nil, Congo

2.2 Abstract

Assessment of water quality, growth parameters, primary productivity and feed behavior in Nile tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) in fish farming integrated with pig and duck production in the DR-Congo

A study was conducted in DR-Congo to assess the effects of animal fertilizers (pig manure and duck droppings) on the physico-chemical quality of water, growth parameters, primary productivity of ponds and food behavior in Nile tilapia Oreochromis niloticus. Thus, 990 fingerlings (mean weight 2.1 ± 0.1 g, mean length 4.9 ± 0.1 cm) caught in the Congo River (Kinshasa, DR-Congo) were reared in 18 earthen ponds, at the stocking density of 2 fry/m2, or 55 fingerlings/pond of 25 m2. Some of the fertilizers were sun-dried to evaluate the effect of drying on the same parameters. The effect of exogenous food formulated from local and available agro-industrial by-products was also evaluated. The results showed that organic fertilization generally influenced the concentrations of physico-chemical - - 3- parameters of effluents (OD, pH, CO2, NH3, NO2 , NO3 , PO4 , N and P) (p=0.001), without, however, negatively affecting water quality. Duck dropping was less polluting and slightly more fertilizing than pig manure (p<0.001). Tilapia growth was higher in fish fed the formulated food (weight gain 69.7 g/fish) and in those reared in fertilized ponds (54.0 g for manure and 55.7 g for droppings) versus 19.9 g for fish from unfertilized ponds. Primary productivity of ponds and food behavior of tilapia were significantly influenced by fertilization. Diatoms were widely represented with relative abundance of the genus Flagilaria sp, observed as the most dominant prey in tilapia stomach contents. The use of formulated diet reduced the cost of production to less than USD 1, or about USD 0.60/kg of fish, while with the use of animal fertilizers, the cost of production was more reduced to USD 0.40/kg of fish. Finally, the adaptation of tilapia to integrated fish farming has been verified, and the reasoned use of animal fertilizers has allowed to maintain the productive performances of this species and to control water pollution at tolerable levels.

Key words: Fish food behavior, Organic fertlisation, Primary production of fish ponds, Water physico-chimical quality, Intregrated fish farming, Nile Tilapia, Congo

2.3 Introduction

Face à l’insécurité alimentaire qui secoue la majorité des ménages en République Démocratique du Congo (RD-Congo), l’élevage du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) constitue l’une des alternatives prometteuses pouvant atténuer cette crise de façon durable dans la majeure partie du pays, en raison des avantages que présente cette espèce. Plusieurs travaux ont démontré que le tilapia du Nil est une espèce qui s’adapte mieux sous le climat tropical et en situation des faibles intrants. Il est très productif, résistant aux maladies et, par conséquent, son élevage convient favorablement pour des ménages évoluant en conditions de précarité socio-économique, comme c’est le cas dans un vaste territoire des pays en développement en général et en RD-Congo en particulier (Manyala et al., 2015; Meyer, 2013 ; Poot-López et al., 2010 ; El-Sayed, 2006 ; Hilbrands & Yzerman, 2004 ; Arrignon, 1993; Lazard, 1990).

Cependant, il est rapporté que l’un des facteurs clés de la réussite d’un élevage est la connaissance de l’écologie et du comportement alimentaire de poisson (Abdel-Tawwabn 2011 ; Imourou Toko et al., 2010 ; Chapman & Fernando, 1994 ; Mukankomeje et al., 1994 ; Rosecchi & Nouaze, 1987). Il convient de noter également que, pour garantir des performances productives et qualitatives des poissons et pour une bonne ambiance du milieu aquatique dans les étangs, la qualité physico-chimique de l’eau doit être prise en compte, en employant des stratégies efficaces pour une gestion rationnelle du fumier ou des fertilisants organiques (Papp et al., 2007 ; Baccarim & Camargo, 2005 ; Little & Edwards, 2005 ; Schrader & Rimando, 2003).

Dans ce contexte, la tilapiaculture associée à l’élevage terrestre s’avère une pratique de choix pour améliorer la productivité des étangs par l’apport des nutriments essentiels (azote, phosphore, carbone, etc.) à travers le fumier ou les fertilisants animaux. Certains chercheurs ont rappelé les succès de l’élevage du tilapia du Nil en pisciculture intégrée, et d’autres ont soutenu que l’utilisation rationnelle du fumier animal, peut contribuer au contrpole de la pollution, tout en garantissant des avantages économiques (Manyala et al., 2015 ; Muratori et al., 2000 ; Soliman et al., 2000 ; Knud-Hansen et al., 1993).

C’est donc à ce titre que cette étude s’est penchée sur l’évaluation des effets de l’apport des fertilisants animaux (lisier de porc et fientes de canard) sur la qualité physico-chimique de l’eau des étangs, la croissance, la productivité primaire des étangs et les préférences alimentaires des tilapias O. niloticus élevés en pisciculture intégrée à l’élevage de porc et de canard.

2.4 Matériel et méthodes

2.4.1 Localisation du site de l’expérience

Cette expérience a été réalisée à la Station de Recherche Phytotechnique de la Faculté des Sciences Agronomiques de l’Université de Kinshasa (Kinshasa, RD-Congo), située dans la zone péri-urbaine à 25 km du centre-ville de la province-ville de Kinshasa (Figure 2-1). La station s’étend sur ˃450 ha et présente un potentiel à l’intégration élevage-pisciculture, grâce à une intense activité agricole et à l’existence de plusieurs étangs piscicoles et des cours d’eau qui l’arrosent (Anonyme, 2005 ; De Saint Moulin & Kalombo, 2005).

En effet, suivant la classification de Köppen (1936), le climat de Kinshasa est du type Aw4, climat tropical chaud et humide, avec deux saisons : une saison sèche qui s’étend de mi-mai à mi-septembre et une saison des pluies qui débute à mi-septembre pour s’achever à mi- mai. La moyenne annuelle des précipitations est de 1500 mm. La plus grande partie des pluies s’étale sur trois mois : octobre, novembre et décembre. Le mois de novembre est le plus pluvieux. Le pic de pluviosité est de 203 mm en avril avec une moyenne de 17,8 jours des pluies, et 268 mm en novembre avec une moyenne de 16 jours de pluies. La température moyenne annuelle est de 25 °C. L’insolation est élevée et la durée annuelle atteint 1838 heures par an. L’humidité relative moyenne atteint la valeur de 90 % pendant la nuit et décroît à 50 % durant les heures chaudes de la journée, la moyenne journalière oscillant autour de 80 %. L’évapotranspiration varie entre 1237 et 1340 mm/an. L’hydrographie comprend le Fleuve Congo, des rivières qui s’y jettent et des lacs de faibles étendues (DSRP, 2005 ; De Saint Moulin & Kalombo, 2005 ; Ndembo, 2000).

Figure 2-1 Localisation de la zone d’étude expérimentale

2.4.2 Aménagement et gestion des étangs expérimentaux

Dix-huit étangs en dérivation creusés en terre (Figure 2-1 ; 2-2 ; 2-3) d’une superficie de 25 m2 (5 x 5 m) chacun et d’une profondeur moyenne de 0,9 m (0,8-1 m) ont été utilisés et disposés de façon aléatoire (Figure 2.2), selon un plan exécuté en trois périodes d’échantillonnage (initial, intermédiaire et final). Le chaulage (CaO : 300 g/m2) a été appliqué sur le fond sec immédiatement après l’aménagement des étangs. Sept jours suivants, l’alimentation des étangs est intervenue progressivement jusqu’à 0,8 m de profondeur à l’arrivée d’eau et 1 m à sa sortie. La première fertilisation organique par l’apport du lisier de porc ou fiente de canard, soit une quantité de 0,175 kg/m2 d’étang en raison de 0,10 et 0,25 kg/m2 selon Ohashi et al. (2001), a été appliquée 7 jours après la mise sous eau des étangs. Les prochaines fertilisations ont été conditionnées par la transparence ou le niveau de fertilité de l’eau de l’étang, toutefois, si nécessaire un intervalle de 7 jours entre 2 fertilisations a été respecté, le temps nécessaire pour permettre la régénération des aliments naturels dans l’étang (Sevileja et al., 2003 ; Ohashi et al., 2001). L’ensemencement des étangs (densité : 2 alevins/m2) a été réalisé 7 jours après la première fertilisation organique. Le débit de l’eau des étangs a été maintenu constant (2 l/s), en vue

de compenser les pertes par infiltration et évaporation (Lazard, 1990). Pour renforcer la solidité des étangs, la pelouse a été semée sur toutes les digues.

Sources de fertilisation ou d'alimentation Aliment Lisier de porc Fiente de canard Aucune1 artificiel Frais Seché Fraiche Sechée N° trait. 1 2 3 4 5 6 Etangs (18) répartis aléatoirement

Bloc 1 6 4 2 3 1 5

Bloc 2 7 9 8 11 10 12

Bloc 3 18 15 13 16 14 17

Figure 2-2 Disposition des étangs selon le plan expérimental 1Aucune source de fertilisation ni d’alimentation n’a été appliquée dans les étangs du deuxième traitement, bien que ces étangs aient été également ensemencés avec des poissons.

Figure 2-3 Aménagement des étangs piscicoles avant et au cours de la présente expérience

2.4.3 Poissons, formulation des rations et alimentation

L’effet d’aliment exogène formulé in situ selon les besoins nutritionnels des tilapias (FAO, 2015 ; NRC, 2011) a été également évalué sur les mêmes paramètres étudiés. Cet aliment a été formulé dans le but de minimiser le coût de production de poisson, par la valorisation des sous-produits agro-industriels locaux et disponibles. Ainsi, pour sa préparation, les ingrédients secs ont été séparément et finement moulus (autour de 120 μm) à l’aide d’un broyeur (Moulinex®, France), ensuite pesés et mélangés de façon homogène avant d’ajouter l’huile de palme en dernier. A l’aide d’un broyeur manuel de grain (CORONA® Hand Mill, Henan, Chine) muni d’une vis hélicoïdale, le mélange a été pressé à travers des mailles de 2 mm de la matrice pour produire des granules d’environ 2 mm de long. La moulée produite a été ensuite séchée au soleil et enfin conservée jusqu’à l’utilisation. La ration quotidienne

(10 % du poids vif/jour) a été servie manuellement en deux repas (9h et 16h) pour minimiser les pertes dans l’eau, vu la surface large des étangs et le tube digestif de tilapia moins développé (El-Sayed, 2006). La ration a été ajustée chaque semaine selon l’évolution de la biomasse des poissons. Sa composition ainsi que sa teneur en nutriments sont présentées dans le Tableau 2-1.

Tableau 2-1 Composition et analyses biochimiques de la ration expérimentale pour le tilapia Oreochromis niloticus1

Taux d'incorporation et coûts Ingrédients2 de ration Son de blé (%) 47 Son de riz (%) 5 Maïs grain moulu (%) 5 Drèche de bière (%) 5 Tourteau de soja (%) 24 Farine de sang (%) 10 Farine d'os (%) 2 Huile de palme (%) 2 Coût de ration (USD/kg aliment) 0,38 Coût de production (USD/kg poisson) 0,60 Nutriments et énergie Teneurs Matière sèche (%) 89,6 Protéines brutes (%) 32,2 Lipides (%) 5,0 Energie (kcal/kg) 4541 Phosphore (%) 1,0 Fibres brutes (%) 9,7 Cendre brute (%) 9,0

1La formulation de ration a été faite par tatonnement et la prise en compte des besoins nutritionnels a concerné essentiellement les principaux nutriments (protéines, lipides, énergie, phosphore et fibres). 2La ration a été formulée par l’incorporation des ingrédients locaux ou importés, mais disponibles localement : le tourteau de soja déshuilé au moyen des solvants organiques est l’unique produit importé de cette liste ; les farines de sang et d’os sont fournis par l’abattoir local ; les sons de blé et de riz par les minoteries locales ; la drèche de bière par les brasseries locales et le maïs grain et l’huile de palme sont acquis au marché local.

2.4.4 Détermination de la qualité physico-chimique de l’eau des étangs

Les paramètres physico-chimiques de l’eau ont été régulièrement vérifiés et maintenus dans les limites tolérables pour le tilapia O. niloticus (NRC, 2011 ; El-Sayed, 2006 ; Ross, 2000). Tous les jours en avant-midi (AM) et après-midi (PM) et à la même profondeur de l’eau de l’étang, les paramètres suivants ont été mesurés afin d’évaluer l’effet des fluctuations thermiques journalières : la température (°C), le pH et l’oxygène dissous (OD mg/l) ont été mesurés à l’aide d’une sonde multiparamétrique (SYMPHONY®) ; le dioxyde de carbone dissous (CO2 mg/l) à l’aide du kit de titration avec la phénolphtaléine et ® l’ammoniac toxique (NH3 mg/l) à l’aide d’un spectrophotomètre (HACH-DR890 , - - Loveland, USA). Par ailleurs, les nitrites (mg/l NO2 ), les nitrates (mg/l NO3 ), les 3- phosphates (mg/l PO4 ), l’azote total (N) et le phosphore total (P) ont été mesurés hebdomadairement mais aussi à l’aide d’un spectrophotomètre (HACH-DR890®, Loveland,

USA) ; l’alcalinité (mg/l CaCO3) par titration avec de l’acide sulfurique (H2SO4) et la dureté totale (mg/l CaCO3) par titration avec de l’EDTA.

2.4.5 Évaluation des paramètres de croissance et analyses biochimiques des poissons

Trois échantillonnages ont été effectués tout au long de cette expérience qui a duré 5 mois (150 jours), dont l’échantillonnage initial au jour 0, l’échantillonnage intermédiaire au jour 75 et l’échantillonnage final au jour 150. À chaque échantillonnage, les poissons ont été comptés, pesés à l’aide d’une balance de précision (KERN®, Aldingen, Allemagne) et mesurés sur leurs longueurs totale et standard. Avant l’échantillonnage intermédiaire et final, tous les poissons ont été soumis à jeun de 24 heures. Au jour 75, un lot de 15 sujets par étang échantillonnés aléatoirement a été utilisé pour les analyses de la réplétion stomacale. À la récolte finale au jour 150, un autre lot de 15 sujets par étang échantillonnés aléatoirement a été retenu d’abord pour les mesures biométriques (masse corporelle ou poids et longueur), ensuite pour les analyses du contenu stomacal, après euthanasie pendant une demi-heure sur bloc de glace maintenu dans une glacière hermétique. Ces données ont permis de calculer les variables zootechniques, telles que, le taux de survie des poissons, les gains de poids moyen journalier, intermédiaire et final (GPM), le taux de croissance spécifique (TCS) et le coefficient de condition K, de la manière suivante :

- Taux de survie (%) = (effectif final de poissons / effectif initial) x 100 ;

- GPM (g/j) = [poids final moyen (g) – poids initial moyen (g)] / jours ;

- GPM (g/poisson) = poids vif final (g/poisson) – poids vif initial (g/poisson) ;

- TCS (%/j) = [(ln poids final–ln poids initial) / temps (j)] x 100 ;

- Coefficient de condition K = (Poids/Longueur3) x 100

Cependant, il n’a pas été posssible de calculer le coefficient de l’efficacité protéique et lipidique, du fait de la difficulté pratique d’estimer la quantité exacte d’aiment réellement ingéré par les poissons élevés dans l’étang.

Les échantillons surnuméraires de poissons ont été utilisés de façon aléatoire pour les analyses de la composition biochimique de carcasses (matières sèches-MS, cendre, protéines brutes-PB, lipides bruts-LB), selon les méthodes adaptées de AOAC (1995).

2.4.6 Évaluation de la productivité primaire et des préférences alimentaires

L’estimation de la densité de phytoplancton dans l’eau des étangs a été effectuée par la méthode de sédimentation après filtration à l’aide d’un filet à plancton (mailles <50 µm). Pour ce faire, le matin avant le lever du soleil, trois prélèvements d’eau ont été effectués à l’aide d’un seau de 15 litres à trois différents endroits de l’étang. Cette eau a été immédiatement filtrée à travers un filet à plancton ensuite transférée dans un flacon de 1 litre, auquel 100 ml de formol 5% ont été ajoutés pour permettre la sédimentation, la fixation et la conservation des organismes planctoniques. Les échantillons d’eau ont été conservés à l’obscurité et au frais dans une glacière jusqu’à l’analyse. De ceux-ci, trois sous-échantillons de 1 ml chacun, ont été formés pour l’estimation de la densité algale et la détermination du genre de plancton par l’analyse microscopique, selon la clé d’identification de Bourrelly (1990 ; 1985 ; 1981). La fertilité de l’étang exprimée par la transparence de l’eau a été évaluée à l’aide d’un disque de Secchi, à la fréquence d’une fois par semaine et en considérant la moyenne de deux profondeurs de l’étang, celle de la visibilité et celle de la disparition du disque (Lin et al., 2011).

Concernant l’analyse du contenu stomacal, les poissons échantillonnés ont été pesés, mesurés sur leurs longueurs et disséqués. Après dissection, le poids et la longueur du tube digestif ont été déterminés, ainsi que le poids de l’estomac, avant que le tout soit conservé dans du formol 0,5 %. Cependant, le poids du contenu stomacal a été déterminé selon Mukankomeje et al. (1994) par la différence entre le poids de l’estomac et celui de ses enveloppes vides et nettoyées. Afin d’évaluer l’appétence ou les préférences alimentaires des poissons, le degré de la tension stomacale a été préalablement déterminé, selon que l’estomac a été plein, ¾ plein, ½ plein, ¼ plein et vide ; ensuite l’indice de réplétion (IR) a été calculé selon les méthodes suggérées par Rosecchi & Nouaze (1987) et Lauzanne (1976), à savoir : IR = Poids du contenu stomacal/Poids du poisson. Après conservation au frais, le contenu stomacal a été délayé dans 15 ml d’eau distillée afin d’homogénéiser la solution et d’augmenter sa transparence. Ensuite, 0,05 ml de cette préparation a été observée au microscope (100 X) afin d’identifier les communautés planctoniques selon la clé d’identification des genres (Bourrelly, 1990 ; 1985 ; 1981). Afin d’apprécier de façon qualitative ou quantitative le type de proie ingérée ou d’aliment spécifique des tilapias en lien avec leur biotope, quatre indices ont été calculés, selon les méthodes adaptées de Blé et al. (2008), Lauzanne (1976) et de Mukankomeje et al. (1994), à savoir :

 Indice d'occurrence (IOC) = (Ni/Nt) x 100 : il permet de mettre en évidence les

préférences alimentaires d’une espèce et exprime le nombre d'estomacs (Ni) dans

lesquels une proie i est observée, d’où Nt est le nombre total d’estomacs échantillonnés ;

 Indice d'abondance (lAB) = (ni/Ʃni) x 100 : nombre d'observations d'une catégorie

d'aliments par rapport au nombre total d'individus échantillonnés, d’où ni est le nombre d’individus de la proie i ;

 Indice volumétrique (IVL) = (nivi/Ʃnivi) x 100 : il évalue le biovolume des proies ou

la biomasse relative des différentes proies, d’où vi = biovolume de la proie i ;

 Indice alimentaire ou indice de dominance (IAL) = (IOC x IVL)/100 : il permet de comparer les régimes alimentaires d’une même espèce en fonction de sa taille, des saisons et du biotope.

À noter que, le volume individuel qu’occupe chaque proie dans l’estomac de poisson a été estimé par observation microscopique sur une lame graduée, selon la méthode adaptée de Asano et al. (2010). Pour ce faire, la préparation homogène du contenu stomacal a été écrasée entre une lamelle et une lame graduée, jusqu’à une épaisseur uniforme. La surface individuelle occupée par un plancton ou une proie donnée a été mesurée, ensuite divisée par la surface totale de la préparation pour estimer le pourcentage de chaque plancton consommé par le poisson échantillonné. Ainsi, la fréquence d’apparition d’une proie donnée dans un contenu stomacal a été exprimée en % comme volume relatif de cette proie par rapport au volume total pour l’ensemble de poissons échantillonnés.

2.4.7 Estimation des coûts de production d’aliment et de poissons

Le calcul du coût de la ration expérimentale a concerné uniquement les charges directes associées à l’acquisition des ingrédients individuels jusqu’à la formulation d’un aliment fini (prix et quantité des intrants, frais de transport). Cependant, les charges indirectes (électricité, eau, main-d’œuvre, etc.) associées à la conduite de l’élevage et aux procédés de fabrication d’aliments n’ont pas été prises en compte, du fait de la taille réduite de l’unité. L’évaluation économique du coût de production de poissons ayant consommé l’aliment formulé, n’a concerné que l’analyse du rapport coût/bénéfice (Bamba et al., 2008 ; El- Sayed., 1999), sur base de coût du kilogramme d’aliment ingéré par les poissons pour produire un kilogramme de biomasse finale, constituée de 15 poissons par étang échantillonnés de façon aléatoire. Toutes les valeurs monétaires ont été converties en dollar américain (USD). Pour évaluer ces coûts, les formules suivantes ont été utilisées :

- Coût d’aliment (USD/kg) : Quantité d’ingrédients incorporés x Coût d’ingrédients au kg ;

- Coût de production de poissons (USD/kg) : Coût d’aliment produit (USD/kg) / Biomasse totale de l’échantillon de poissons produits (kg).

Cependant, pour estimer les coûts de production de poissons à partir de l’utilisation des fertilisants animaux, les paramètres suivants (Tableau 2-2) ont été pris en compte, à savoir : la durée de l’expérimentation (150 jours), le nombre de fertilisations (1 fois/semaine), la

quantité des fertilisants à appliquer en raison de 0,10-0,25 g/m2 (0,175 kg/m2), la superficie de chaque étang (25 m2), le nombre total d’étangs à fertiliser avec le lisier et la fiente (12).

Tableau 2-2 Quantité et coût de fertilisants nécessaires pour toute l’expérience

Lisier de porc Fiente de canard Quantité Coût Quantité Nombre de Blocs (kg/25 m2) (kg/25 m2) totale total (kg/100 m2) fertilisations Frais Seché Fraiche Sechée (kg) (USD) 1 4,38 4,38 4,38 4,38 17,5 21 367,5 73,5 2 4,38 4,38 4,38 4,38 17,5 21 367,5 73,5 3 4,38 4,38 4,38 4,38 17,5 21 367,5 73,5 Total 13,1 13,1 13,1 13,1 52,5 63 1102,5 220,5

En considérant ensuite, le prix du fumier animal (lisier de porc, fiente, bouse, etc.) dans les fermes locales (10 USD/50 kg), la quantité de fertilisants nécessaires pour couvrir toutes les fertilisations durant l’expérience (1102,5 kg/150 jours) (Tableau 2-2), le salaire minimum interprofessionnel garanti (SMIG) destiné à 1 homme-jour soit un ouvrier en Afrique tropicale, occupé dans une ferme pendant 8 heures de travail (3 USD/jour pour une tâche approximative de 100 kg du produit fini) (Mergeai, 2009), le coût de production de poissons a été estimé de la manière suivante : (coût des fertilisants en USD/kg / Quantité de fertilisants en kg) + homme-jour en USD/kg.

2.4.8 Analyses statistiques

Le logiciel R i389 version 3.3.1 a été utilisé pour les analyses statistiques des données. Les paramètres mesurés au cours de la présente expérience ont été soumis à l’analyse de variance (ANOVA à un facteur et double facteur pour la source des fertilisants et leur niveau de traitement frais ou séché). En cas de différence significative (p<0,05), les résultats ont été soumis aux tests de comparaison multiple de Tukey (p<0,05) pour établir les différences entre les moyennes des traitements et déterminer les effets de facteurs. La corrélation entre l’évolution de la biomasse et de la longueur des poissons a été observée afin d’évaluer l’effet des traitements sur l’amélioration de la croissance.

2.5 Résultats

2.5.1 Effets de la fertilisation et de l’alimentation sur la qualité physico-chimique de l’eau des étangs

Au cours de la présente expérience (Figure 2-4), la température de l’eau n’a pas constamment varié selon les sources de fertilisation que ce soit en matinée (p=0,105) ou en après-midi (p=0,136), par contre elle a été significativement affectée par la fluctuation thermique journalière (p˂0,001), dont les valeurs les plus élevées ont été enregistrées en PM qu’en AM, soit en moyenne 30,1 contre 27,6 °C, respectivement. La concentration en OD de l’eau a significativement varié au cours de la journée (p<0,001) ; elle a été plus élevée en matinée (6,93 à 9,06 mg/l), comparée aux heures d’après-midi (5,02 à 7,40 mg/l). Les étangs fertilisés ont présenté des concentrations inférieures en OD par rapport à ceux n’ayant reçu aucune fertilisation organique ni aliment artificiel (p˂0,001). Le pH de l’eau a été constamment acide durant toute la durée de l’expérience (Figure 2-4). Cependant, de légères variations de pH associées probablement à la fertilisation (p˂0,001) et la variation thermique journalière (p˂0,001) ont été généralement observées au sein des étangs, avec une légère diminution oscillant de 4,82 à 5,45 en PM contre 5,40 à 6,14 en AM. Aucune différence significative de pH n’a été enregistrée entre les étangs non fertilisés et ceux qui ont reçu la fiente de canard (p≥0,088). Il convient de signaler que l’alcalinité (0,00 mg/l) et la dureté (2,40 mg/l) ont été constamment quasi nulles durant toute l’expérience.

Les présents résultats (Figure 2-4) démontrent également que l’augmentation de la concentration de CO2 dissous et de NH3 toxique a été subséquente à l’élévation de la température journalière de l’eau et à la diminution de sa concentration en OD. En effet, la concentration de CO2 dissous a varié selon les sources d’alimentation ; elle a été plus élevée dans les étangs fertilisés avec les déjections animales et ce principalement en après- midi (p˂0,001), par rapport aux étangs n’ayant reçu aucune source d’alimentation. En après-midi, la variation de la concentration de CO2 dissous entre étangs a été plus prononcée (p˂0,001, F=8,914) comparé aux heures de la matinée (p=0,003, F=7,133).

Cependant, la concentration en NH3 toxique de l’eau a été influencée par la température journalière et les sources d’alimentation (p˂0,001), d’où elle a été particulièrement plus élevée dans les étangs fertilisés avec le lisier de porc et l’aliment naturel (p˂0,001).

35 10 h C) ° 30 g e f f 8 d d 25 c b b 20 6 a a 15 4 10 AM AM

5 PM 2 PM Oxygène dissous (mg/l)Oxygène dissous

Température de l'eau ( l'eaudeTempérature 0 0

Sources de fertilisation ou d'alimentation Sources de fertilisation ou d'alimentation

8 1,0 f f d 0,8 f d b c d d 6 a c a a ef a a e d 0,6 c b ab 4 ab

0,4 a dissous (mg/l) dissous

pH de l'eau depH AM AM 2 a 2 0,2 PM CO PM

0 0,0

Sources de fertilisations ou d'alimentation Sources de fertilisation ou d'alimentation

d 0,20 d d c c c mg/l) c

3 0,15 b b b 0,10

a AM 0,05 a PM

0,00 Ammoniactoxique(NH

Sources de fertilisation ou d'alimentation

Figure 2-4 Effets des sources de fertilisation et d’alimentation sur les propriétés physico-chimiques de l’eau. AM : Avant-midi ; PM : Après-midi. Les sources de fertilisation et d’alimentation sont constituées de 6 traitements appliqués aux étangs : Aliment exogène, Aucune fertilisation, Lisier frais de porc (LF Porc), Lisier séché de porc (LS Porc), Fiente fraîche de canard (FF Canard), Fiente séchée de canard (FS Canard). Les valeurs avec différentes lettres sur les barres sont significativement différentes selon Tukey (p<0,05).

En définitive, cette expérience (Tableau 2-3) a montré que, d’une part que, les apports d’aliment artificiel et de fertilisants animaux ont significativement augmenté les - - 3- concentrations de NO2 , NO3 et PO4 dans l’eau d’effluent comparés aux étangs non fertilisés (p<0,001). Toutefois au sein des étangs concernés, les variations en ces éléments - - ont été significativement faibles pour NO2 (p<0,040) voire nulles pour NO3 (p=0,725) et 3- PO4 (p=0,453) selon le test de Tukey. D’autre part, ces apports d’aliment et de fertilisants ont également entraîné une augmentation significative de la concentration de N total (p˂0,001), bien que les valeurs de ce nutriment soient légèrement supérieures pour la fiente de canard et l’aliment artificiel comparés au reste des traitements, soit 1,00-1,10 contre 0,43-0,90 mg/l, respectivement. La concentration de P total a été également plus élevée dans les étangs fertilisés (p˂0,001), avec une supériorité significative du lisier de porc sur la fiente de canard et l’aliment artificiel (p˂0,001), soit 0,16-0,15 contre 0,10-0,10 et 0,09 mg/l, respectivement (Tableau 2-3 ; Figure 2-5).

Tableau 2-3 Les concentrations de nitrites, nitrates, phosphates, azote et phosphore total selon les sources de fertilisation des étangs

Sources de fertilisation ou d'alimentation1 Valeur de P Paramètres Aliment Lisier de porc Fiente de canard ESM ANOVA Aucune exogène Frais Seché Fraiche Sechée 1 fact. 2 fact. 2 bc a c bc b b NO2 (mg/l) 0,07 0,02 0,09 0,08 0,06 0,06 0,01 ˂0,001 ˂0,040 2 b a b b b b NO3 (mg/l) 8,23 3,40 11,00 8,50 9,27 8,70 0,71 0,021 0,725 3- 2 b a c c c c PO4 (mg/l) 0,17 0,09 0,36 0,37 0,33 0,36 0,03 ˂0,001 0,453 N total (mg/l)2 1,00bc 0,43a 0,90b 0,90b 1,07bc 1,10bc 0,06 ˂0,001 0,002 P total (mg/l)2 0,09b 0,03a 0,16c 0,15c 0,10b 0,10b 0,01 ˂0,001 ˂0,001

1Les valeurs représentent les moyennes de 3 étangs pour chacun de 6 traitements. Les valeurs comportant différentes lettres à l’intérieur des lignes sont significativement différentes selon le test de Tukey (p<0,05). ESM : Erreur standard moyenne. ANOVA à 1 facteur et 2 facteurs

Figure 2-5 Effets de la fertilisation animale sur la concentration d’élements polluants dans l’eau Les sources de fertilisation et d’alimentation sont constituées de 6 traitements appliqués aux étangs, dont Tr.1 = Aliment exogène, Tr.2 = Aucune fertilisation, Tr.3 = Lisier frais de porc, Tr.4 = Lisier séché de porc, Tr.5 = Fiente fraîche de canard et Tr.6 = Fiente séchée de canard

2.5.2 Paramètres zootechniques des tilapias

Au regard des résultats de la présente étude (Tableau 2-4), on observe un effet significatif (p<0,001) de la source alimentaire et de la période de l’échantillonnage (Figures 2-6 ; 2-7) sur les paramètres de croissance des tilapias (biomasse, gain de poids, TCS). La vitesse de croissance des poissons a été d’environ deux fois supérieure entre l’ensemencement et l’échantillonnage intermédiaire (variant entre 59,3 et 73,3 %), comparée à la période finale (variant entre 26,7 et 40,7 %) (Tableau 2-4 ; Figure 2-6). De façon générale, les performances zootechniques observées ont été supérieures chez les poissons qui ont été nourris à l’aliment artificiel exogène, suivis par ceux des étangs fertilisés avec la fiente de canard et le lisier de porc, alors que, les poissons élevés dans les étangs non fertilisés ont présenté des performances inférieures (Tableau 2-4 ; Figure 2-6). La même observation a

été faite pour le taux de survie des poissons qui a été de 25 à 30 % supérieur (p<0,05) dans les étangs fertilisés par rapport à ceux n’ayant reçu aucun fertilisant animal ni aliment. La figure 2-7 montre une corrélation positive (p<0,001) entre l’évolution des biomasses et des longueurs totale (R2=0,95, p<0,001) et standard (R2=0,92, p<0,001) des poissons élevés. Le pré-séchage des fertilisants animaux n’a entraîné un gain de poids supérieur qu’avec l’application de la fiente de canard comparée au lisier de porc (p<0,001), soit 54,9 g contre 47,3 g/poisson, respectivement. Toutefois, en ce qui concerne le gain de poids dans l’ensemble, la supériorité de la fiente de canard comparée au lisier de porc n’a pas été statistiquement plus évidente (Tableau 2-4), soit en moyenne 56 g contre 54 g/poisson, respectivement.

Tableau 2-4 Paramètres zootechniques de tilapias selon les sources de fertilisants et d’aliment

Sources de fertilisation ou d'alimentation2 Valeur de Paramètres1 Aliment Lisier de porc Fiente de canard ESM Aucune P exogène Frais Seché Fraiche Sechée BM initiale (g) 2,0 2,1 2,1 2,0 2,0 2,1 0,01 1,000 BM interm. (g) 53,1e 13,9a 46,2d 33,0b 40,1c 44,8d 3,02 ˂0,001 BM finale (g) 71,7e 21,9a 62,8d 49,4b 58,5cd 57,0c 3,81 ˂0,001 LT initiale (cm) 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 0,01 1,000 LT interm. (cm) 13,4b 9,3a 13,0b 11,9b 12,6b 13,0b 0,34 0,050 LT fnale (cm) 15,3b 10,6a 14,8b 13,8b 14,5b 14,4b 0,38 0,050 GPMJ (g/j) 0,5a 0,1b 0,4c 0,3d 0,4c 0,4c 0,03 ˂0,001 GPM initial (g/p) 51,1e 11,8a 44,1d 30,9b 38,0c 39,4cd 3,02 ˂0,001 GPM initial (%) 73,3a 59,3b 72,7a 65,3bc 67,3ac 71,8ac 1,33 ˂0,050 GPM final (g/p) 18,6b 8,1a 16,6b 16,4b 18,5b 15,5b 0,91 0,050 GPM final (%) 26,7a 40,7b 27,3a 34,7bc 32,7ac 28,2ac 1,33 ˂0,050 GPM (g/p) 69,7e 19,9a 60,7d 47,3b 56,5cd 54,9c 3,81 ˂0,001 TCS (%/j) 2,4a 1,6b 2,3a 2,1a 2,2a 2,2a 0,07 ˂0,050 Coeff K (kg/cm2) 4,0 3,6 3,9 3,8 3,9 3,9 0,05 0,990 Survie (%) a b a a a a 2,80 ˂0,050 88,5 60,6 83,0 81,2 80,0 83,0 1Les paramètres BM = Biomasse moyenne ; LT = Longueur totale ; GPM = Gain de poids moyen ; g/j = gramme/jour ; g/p = gramme/poisson ; TCS = Taux de croissance spécifique. 2Les valeurs représentent les moyennes de 3 étangs dans chacun de 6 traitements. Les valeurs comportant différentes lettres à l’intérieur des lignes sont significativement différentes selon le test de Tukey (p<0,05). ESM : Erreur standard moyenne.

(A)

(B)

60 Aliment

40 Aucune LF Porc

20 LS Porc FF Canard

Evolution(g) biomasse la de 0 FS Canard 0 75 150

Période d'élevage des possons (jours)

Figure 2-6 Évolution des biomasses de poissons selon les sources des fertilisants animaux (A) et la période d’élevage des poissons (B) Les sources de fertilisation et d’alimentation ont été constituées de 6 traitements appliqués aux étangs, dont Tr.1 = Aliment exogène, Tr.2 = Aucune fertilisation, Tr.3 = Lisier frais de porc, Tr.4 = Lisier séché de porc, Tr.5 = Fiente fraîche de canard et Tr.6 = Fiente séchée de canard

(A) (B)

R2=0,95, p<0,001 R2=0,92, p<0,001

R2=0,98, p<0,001 R2=0,98, p<0,001

Figure 2-7 Corrélation entre l’évolution des biomasses moyennes et des longueurs totale (A, C) et standard (B, D) moyennes des poissons à la période de croissance initiale (A, B) et finale (C, D)

2.5.3 Détermination de la composition biochimique du tilapia

Bien que la composition biochimique des carcasses de tilapias élevés lors de la présente étude ait été influencée par les différentes sources d’alimentation (Tableau 2-5), les teneurs en cendre brute (p=0,026) n’ont pas généralement présenté de différence hautement significative entre les étangs fertilisisés ou non. Cependant, les teneurs des protéines et des lipides corporels ont été supérieures (p˂0,001) chez les poissons élevés dans les étangs dont les sources d’alimentation ont été constituées d’aliment artificiel et de fertilisants animaux, comparativement à ceux des étangs non fertilisés. Par ailleurs, la composition des

carcasses de poissons n’a pas significativement varié au sein des étangs fertilisés avec les déjections animales.

Tableau 2-5 Composition corporelle (% MF) de carcasses de tilapias selon les sources de fertilisation des étangs

Sources de fertilisation ou d'alimentation1 Valeur Nutriments Aliment Lisier de porc Fiente de canard ESM Aucune de P exogène Frais Seché Fraiche Sechée Humidité 73,9a 76,6c 74,7b 74,8b 74,7b 74,7b 0,20 ˂0,001 MS 26,2c 23,6a 25,2b 25,0b 25,3b 25,1b 0,19 ˂0,001 CB 4,8b 4,2a 4,5ab 4,3ab 4,3ab 4,2a 0,06 0,026 PB 17,3c 16,2a 17,1b 17,1b 17,3bc 17,2bc 0,09 ˂0,001 Lipides 4,1c 2,6a 3,6b 3,6b 3,7b 3,7b 0,11 ˂0,001

1Les valeurs représentent les moyennes de 3 étangs dans chacun de 6 traitements. Les valeurs comportant différentes lettres à l’intérieur des lignes sont significativement différentes selon le test de Tukey (p<0,05). MS : Matière sèche, CB : Cendre brute, PB : Protéines brutes ; ESM : Erreur standard moyenne.

2.5.4 Évaluation de la productivité primaire des étangs

Les apports de fertilisants animaux et d’aliment exogène ont influencé la densité d’organismes planctoniques dans les étangs fertilisés (p<0,001), comparés à ceux qui n’ont reçu aucun fertilisant ni aliment (Tableau 2-6). Beaucoup de phytoplanctons ont été observés par rapport aux zooplanctons, avec une prédominance remarquable de ceux qui appartiennent au groupe de bacillariophycées (diatomées) (51,9 %) devançant largement les chlorophycées (16,5 %) et les zygnématophycées (12,9 %) (Tableau 2-6). Dans ces trois grandes familles, Flagilaria spp (31,0 %) a été le genre le plus représenté pour les diatomées suivi par les genres Gomfonema spp (14,3 %) et Pinnularia spp (3,1 %), et Scenedesmus spp (16,0 %) pour les chlorophycées et Closterium spp (9 %) pour les zygnematophycées. Chez les zooplanctons, les copépodes (12,1 %) ont été prédominants suivis par les cladocères (5,3 %) ensuite par les rotifères (2,3 %). Dans ces grandes catégories d’organismes planctoniques observés, quelques genres bien que moins représentés, ont été également identifiés dans l’eau de l’étang à un taux moyen de 0,8 % (par exemple Actinella, Diatoma, Chlorella, Cosmarium, etc., y compris les débris

végétaux et les larves de chironomidés) (Figure 2-8). L’effet du séchage préalable des excréments animaux n’a pas entraîné un impact significatif sur la productivité primaire des étangs fertilisés (p<0,50).

Tableau 2-6 Effets des apports d’aliments et de fertilisants animaux sur la densité des organismes planctoniques (individus/l ± E.T. (%)) dans les étangs

Sources des fertilisation ou d'alimentation1 Valeur Organismes Aliment Lisier de porc Fiente de canard ESM Aucune de P exogène Frais Seché Fraiche Séchée Phytoplancton 1885 ± 69,0A 994 ± 55,5B 2547 ± 61,0C 2279 ± 56,5D 2454 ± 153CD 2223 ± 120D 127,9 <0,001 Bacillariophycées 1162 ± 61,5a 485 ± 30,0b 1781 ± 96,5c 1546 ± 43,0d 1647 ±93,5cd 1487 ± 84,0d 105,5 <0,001 (%) (51,3) (37,6) (57,4) (55,6) (55,2) (54,2) Chlorophycées 415 ± 18,0a 269 ± 10,5b 451 ± 24,0c 422 ± 31,5ac 461 ± 38,5c 395 ± 18,0ac 16,2 <0,001 (%) (18,3) (20,9) (14,5) (15,2) (15,4) (14,4) Zygnematophycées 308 ± 25,5a 240 ± 15,0b 315 ± 11,5a 311 ± 18,0a 346 ± 21,0a 341 ± 18,5a 9,2 <0,001 (%) (13,6) (18,6) (10,2)± (11,2) (11,6) (12,4) Zooplancton 362 ± 32,0A 285 ± 25,5B 526 ± 46,5C 488 ± 33,0C 515 ± 37,5C 491 ± 26,5C 22,7 <0,001 Cladocères 102 ± 9,0a 98 ± 2,0a 136 ± 22,0ab 125 ± 19,0ab 155 ± 29,0b 158 ± 8,0b 6,6 0,004 (%) (4,5) (7,6) (4,4) (4,5) (5,2) (5,8) Copépodes 229 ± 27,5a 133 ± 31,0b 303 ± 31,5c 294 ± 6,5ac 314 ± 14,5c 288 ± 27,5ac 16,0 <0,001 (%) (10,1) (10,3) (9,8) (10,6) (10,5) (10,5) Rotifères 31 ± 4,5a 54 ± 7,5b 69 ± 7,5bc 46 ± 6,0ab 45 ± 9,0ab 4,6 <0,001 (%) (1,4) (4,2) 87 ± 7,0c (2,8) (2,5) (1,5) (1,6) Autres2 19 ± 3,5a 10 ± 2,0a 30 ± 3,0b 15 ± 2,0a 31 ± 5,5b a 2,0 <0,001 (%) (0,8) (0,8) (1,0) (0,5) 16 ± 4,0 (0,5) (1,1)

1Les valeurs représentent les moyennes de 3 étangs pour chacun de 6 traitements. Le pourcentage (%) indique la fréquence de chaque organisme dans le traitement. Les valeurs comportant différentes lettres (A, a) à l’intérieur des lignes sont significativement différentes selon le test de Tukey (p<0,05). 2Cette catégorie représente les organismes les moins représentés, à savoir : quelques genres de plancton, larves et parties d’insectes, débris végétaux, particules indistinctes, etc. (Tableau 2-6 ; Figure 2-8).

1 2 3 4

5 6 7

8 9 10

Figure 2-8 Quelques organismes planctoniques et aquatiques observés et consommés comme aliments naturels par les poissons (Image : Tshinyama, A., 2018). 1=Flagilaria ; 2=Closterium ; 3=Tabellaria ; 4=Aulacosera ; 5=Scenedesmus ; 6=Copépodes ; 7=Larve de chironomidés ; 8=Cladocères ; 9=Desmidiales (Chlorophyta) ; 10=Patte d’insecte aquatique

2.5.5 Estimation de la tension stomacale (indice de réplétion stomacale) des tilapias

Les résultats de la tension stomacale (Figure 2-9) montrent qu’à 75 jours d’élevage, 96 % de tilapias nourris à l’aliment artificiel ont présenté des estomacs pleins avec un indice de réplétion élevé (1,09) contre 54 à 57 % seulement dans les étangs fertilisés (p<0,001), dont l’indice de réplétion élevé a varié entre 0,68 à 0,95. Tandis qu’après 150 jours, la prévalence d’estomacs pleins avec un indice de réplétion élevé (1,48) a été de 85 % chez les poissons nourris à l’aliment artificiel contre 74 à 78 % de ceux des étangs fertilisés (p<0,04), dont l’indice de réplétion élevé a varié entre 1,02 et 1,29. Par ailleurs, la tension stomacale des poissons n’a pas significativement varié au sein des étangs fertilisés aux excréments (p=0,060). Cependant, dans les étangs non fertilisés, les indices de réplétion observés à 75 et 150 jours d’élevage ont été faibles, soit 0,29 et 0,45, respectivement.

(A) (B)

120 120 c a b b b b b a b b b b 100 100

80 80

60 Plein 60 Plein 3/4 plein 40 40 3/4 plein 1/2 plein 1/2 plein 20 20 1/4 plein 1/4 plein

0 0 Fréquenced'estomacs(%) Vide Fréquenced'estomacs(%) Vide

Sources de fertilisation ou d'alimentation (75 jrs) Sources de fertilisation ou d'alimentation (150 jrs)

Figure 2-9 Tension stomacale de tilapias selon les types d’alimentation et la période d’élevage ou d’échantillonnage intermédiaire (A) et final (B) Les sources de fertilisation et d’alimentation ont été constituées de 6 traitements appliqués aux étangs : Aliment exogène, Aucune fertilisation, Lisier frais de porc (LF Porc), Lisier séché de porc (LS Porc), Fiente fraîche de canard (FF Canard) et Fiente séchée de canard (FS Canard). Les valeurs comportant différentes lettres sur les histogrammes sont significativement différentes selon le test de Tukey (p<0,05).

2.5.6 Évaluation du comportement alimentaire des tilapias

L’examen des contenus stomacaux des tilapias montre une grande diversité d’organismes planctoniques identifiés lors de l’échantillonnage final (Figure 2-10). De ces organismes, les phytoplanctons, majoritairement représentés par les bacillariophycées ensuite par les chlorophycées et les zygnématophycées, ont été prédominants en nombre et en biomasse par rapport aux zooplanctons, avec une abondance relative de Flagilaria spp loin devant les genres Scenedesmus spp, Gomphonema spp et Closterium spp. Au regard de la Figure 2-10, les moyennes des traitements étudiés montrent que Flagilaria spp a constitué la proie dominante pour O. niloticus (indice d’occurrence 100 %, indice d’abondance 56,7 %, indice volumétrique 95,3 %, indice alimentaire 93,5 %), suivi par Scenedesmus spp (indice d’occurrence 28,9 %, indice d’abondance 15,4 %, indice volumétrique 2,2 %, indice alimentaire 0,7 %). Les zooplanctons ont constitué des proies secondaires (indice d’occurrence 15,6 %, indice d’abondance 8,4 %, indice volumétrique 0,9 %, indice alimentaire 0,1 %), parmi lesquels les copépodes (indice d’occurrence 10,0 %, indice

d’abondance 5,5 %, indice volumétrique 0,7 %, indice alimentaire 0,1 %) ont généralement prédominé sur les cladocères suivis par les rotifères. Les autres catégories de proies identifiées ont été minoritairement représentées d’abord par quelques individus de la famille des bacillariophycées (Navicula, Pinnularia, Tabellaria), ensuite par les larves et fragments d’insectes, les détritus et d’autres particules indistinctes (Figure 2-8). En général, les types de fertilisants appliqués n’ont pas occasionné de différence significative entre eux en termes d’expression des indices ou des préférences alimentaires (Figures 2-9 ; 2-10).

(A) (B)

120 120

100 100

80 80 Scenedesmus Scenedesmus 60 60 Flagilaria Flagilaria Gomphonema 40 40 Gomphonema Closterium 20 Closterium 20

Zooplancton Indiced'occurrence (%) 0 Zooplancton Indiced'abondacne (%) 0 Autres Autres

Sources de fertilisation ou d'alimentation Sources de fertilisation et d'alimentation

100 100

80 80

60 Scenedesmus 60 Scenedesmus Flagilaria Flagilaria 40 40 Gomphonema Gomphonema 20

Closterium 20 Closterium Indice de dominanceIndicede (%) Indicevolumétrique (%) 0 Zooplancton 0 Zooplancton Autres Autres

Sources de fertilisation et d'alimentation Sources de fertilisation ou d'alimentation Figure 2-10 Identification des proies abondantes et/ou dominantes dans le contenu stomacal de tilapias selon les sources de fertilisants alimentaires. A : Indice d’occurrence, B : Indice d’abondance, C : Indice volumétrique et D : Indice de dominance. Les sources de fertilisation et d’alimentation ont été constituées de 6 traitements appliqués aux étangs : Aliment exogène, Aucune fertilisation, Lisier frais de porc (LF Porc), Lisier séché de porc (LS Porc), Fiente fraîche de canard (FF Canard) et Fiente séchée de canard (FS Canard).

2.5.7 Coûts de production d’aliment et de poissons

Les résultats du présent essai ont révélé que le coût de production d’aliment exogène formulé in situ a été de 0,38 USD/kg (Tableau 2-1). Ainsi, en référence aux données référées (Tableaux 2-1 ; 2-4), le rapport coût/bénéfice entre l’aliment formulé et la biomasse totale de poissons produits, soit (0,38 USD + 0,03 USD de SMIG journalier par kg de produit) / (71,7 g de biomasse x 10 poissons/1000) a permis d’estimer le coût approximatif de production des poissons à 0,57 USD soit environ 0,60 USD.

Cependant, pour le coût de production des poissons à partir des fertilisations organiques, la prise en compte des paramètres associés au prix et à l’approvisionnement du fumier animal, et au SMIG réservé à 1 homme-jour en Afrique tropicale (Section 2.4.7 et Tableau 2-2), a permis d’estimer approximativement le coût comme suit : (220,5 USD + 0,03 USD de SMIG journalier par kg de produit/1102,5 kg de fumier) / (57 g de biomasse x 10 poissons échantillonnés/1000) = 0,40 USD/kg de poisson.

2.6 Discussion

2.6.1 Propriétés physico-chimiques de l’eau des étangs

Au cours de la présente expérience, les variations de certains paramètres physico-chimiques de l’eau ont été très marquées et influencées soit par les sources de fertilisation, soit par les fluctuations thermiques journalières (Tableau 2.3 ; Figures 2-4 ; 2-5). En effet, la température de l’eau a été significativement affectée par les fluctuations thermiques journalières que par les sources de fertilisation. Ces fluctuations seraient probablement dues à l’effet direct du réchauffement solaire des étangs ouverts, ce qui est particulièrement avantageux car la productivité des algues n’est principalement pas une fonction unique des nutriments (N, P et C), mais bien encore de la disponibilité de la lumière et de la température (Knud-Hansenap & Batterson, 1994). A ce titre, un constat similaire a été fait par Imourou Toko et al. (2010) qui n’ont pas non plus enregistré de variation significative de la température de l’eau associée aux différents milieux d’élevage de Tilapia guineensis. Tandis que Baccarin & Camargo (2005) ont observé des températures variant de façon significative avec les types de traitements utilisés ; ces auteurs ont enregistré des températures plus élevées dans les eaux d’effluents comparées à l’eau d’approvisionnement

des étangs. Les présents résultats ont également montré que l’augmentation de la température de l’eau observée en après-midi a conduit à la réduction du taux en OD dans les étangs (Figure 2-4). Ceci pourrait être dû à une augmentation du taux de respiration et de la consommation de l'oxygène chez les tilapias (El-Sayed, 2006 ; Becker et Fishelson, 1986). Ces auteurs rapportèrent que toute élévation de la température de l'eau entraîne une augmentation du taux de métabolisme chez le poisson et, par conséquent, une demande accrue des tissus en oxygène. La même observation a été faite par Franklin et al. (1995) qui constatèrent chez le tilapia que, le taux de consommation d'oxygène avait augmenté de 0,74 à 0,97 mg/l/h avec l'élévation de la température de l’eau de 37 à 42° C.

En ce qui concerne les niveaux d’OD dans l’eau, les présents résultats (Figure 2-4) ont révélé que l’interaction significative entre les sources de fertilisation et la variation thermique journalière a significativement agi sur cet élément, dont la concentration a été plus élevée en matinée et dans les étangs non fertilisés, à l’inverse des étangs fertilisés où les niveaux en OD de l’eau ont été inférieurs. Toutefois, ces présentes valeurs sont supérieures à celles qu’obtint Abdel-Tawwab (2011) (5,2-6,0 mg/l) en étangs de tilapia du Nil fertilisés avec la litière de poules. Mais, en évaluant l’impact de l’alimentation du tilapia du Nil sur les eaux, Baccarin & Camargo (2005) obtinrent des concentrations en OD quasi similaires (6,00-7,60 mg/l) à celles de la présente étude, mais plus élevées dans les eaux non fertilisées par rapport aux effluents provenant des étangs soumis aux traitements. Aussi, Soliman et al. (2000) trouvèrent des concentrations en OD inférieures à celles de la présente étude (Figure 2-4), soit 4,36-5,72 mg/l avec quatre espèces différentes de poissons (O. niloticus, O. aureus, Cyprinus carpio, Hypophthalmichthys molitrix et Mugil cephalus) élevées en étangs intégrés avec l’introduction des canards et non intégrés par l’application des fertilisants organiques et inorganiques, respectivement le fumier de vache, le superphosphate et l’urée. Ainsi, hormis l’action directe de la température comme c’est le cas présent, selon certains chercheurs, la réduction des niveaux en OD dans l’eau, pourrait être associée à l’action des bactéries sur la matière organique apportée à travers la fertilisation (Shokr, 2015 ; Baccarin & Camargo, 2005 ; Boaventura et al., 1997 ; McCoy, 1972).

De plus, parallèlement à l’essai de Soliman et al. (2000), les résultats de la présente expérience (Tableau 2-3 ; Figure 2-4) ont révélé que la diminution de la concentration en

OD dans les étangs fertilisés a été concomitante avec une légère augmentation de NH3, - 3- NO3 et PO4 dans l’eau. Conformément aux auteurs précités et autres, ceci serait probablement dû aux apports directs d’aliment exogène riche en protéines alimentaires (32,2 %) (Tableau 2-1 ; Figure 2-4) et à l’application routinière de fertilisants animaux, sources potentielles de N et P (Chabalier et al., 2006 ; Dabbadie, 1996). La tendance quasi similaire a été également observée par Burns & Stickney (1980) avec une forte densité des poulets (3 968 sujets/ha), occasionnant cependant des valeurs extrêmement élevées (2,4 mg/l) comparées aux présents résultats (en moyenne 0,05-0,2 mg/l, respectivement pour les étangs non traités et fertilisés). D’autres chercheurs, par exemple El-Shafai et al. (2007), - ont fait le constat similaire, mais en attribuant toutefois l’augmentation de NH3 et de NO2 à l’élévation de la température et à la faible nitrification dans les eaux usées provenant d’étangs intégrés avec l’introduction des canards. En effet, ces composés azotés, - notamment, le NH3 et NO2 sont identifiés comme des produits métaboliques dans la pisciculture et des principes très toxiques pour les poissons, mais dont la toxicité dépend principalement de leur concentration, du pH de l’eau et de la densité de mise en charge des poissons (Largo et al., 2016 ; Shokr, 2015 ; El-Shafai et al., 2007 ; El-Sayed, 2000 ; Nasr et al., 1998 ; Schoore et al., 1995 ; Tomasso, 1994). Ces chercheurs rapportent qu’aux concentrations élevées en raison de l'utilisation irrationnelle des fertilisants en aquaculture, ces composés diminuent la survie, inhibent la croissance et causent des dysfonctionnements physiologiques chez les poissons. Par ailleurs, l’exposition à de faibles doses n’occasionne pas forcément de mortalité spectaculaire, surtout chez le tilapia, comme cela a été observé dans les étangs fertilisés au cours de la présente expérience.

Le pH de l’eau enregistré tout au long de la présente expérience a été généralement plus acide dans tous les étangs (Figure 2-4), comparé à celui rapporté dans la plupart des études similaires ci-mentionnées. S’inspirant du rapport d’Esteves (1998) cité par Baccarin & Camargo (2005), cette situation pourrait s’expliquer par une alcalinité nulle (0,00 %) et une dureté trop faible (2,40 %) observées dans tous les étangs gérés, en dépit du chaulage régulier appliqué tout au long de la présente expérience. Ceci serait peut-être la conséquence des propriétés très acides qui caractérisent le sol et l’eau de la station

expérimentale (Botula, 2003), étant donné que c’est la même eau qui a été utilisée pour l’alimentation des étangs expérimentaux. Cette observation pourrait laisser supposer que si Abdel-Tawwab (2011) connut un pH variant de 8,5 à 8,8 avec l’application de fumier de poules, c’est puisque les niveaux d’alcalinité et de dureté de l’eau des étangs ont été relativement élevés, soit 237-347 et 172-243 mg/l de CaCO3, respectivement. Toutefois, malgré le stress du pH extrême auquel ont été exposés les poissons élevés au cours du présent essai, ces derniers se sont montrés généralement résistants, en dépit de quelques mortalités mineures observées surtout dans les étangs non fertilisés (Tableau 2-4), lesquelles pourraient être attribuées au stress alimentaire et nutritionnel. Aussi, malgré des valeurs critiques de pH observées au cours de la présente étude (5,40-6,14 en AM et 4,82- 5,45 en PM) et vu les concentrations en OD enregistrées (6,93 à 9,06 mg/l en AM et 5,02 à 7,40 mg/l en PM), les tilapias élevés n’ont pas été exposés aux doses létales moyennes en

OD (LDO50) à faible pH qui sont de 7,14 mg/l à pH 4 et 4,02 mg/l à pH 5, selon certains auteurs (El-Sayed, 2006 ; Chen et al., 2001). Ainsi, cette résistance particulière des poissons à un pH aussi extrême, pourrait se justifier par le fait qu’il est documenté que le tilapia du Nil peut tolérer une large gamme de pH de l'eau, voire survivre à un pH variant de 4 à 11 (Meyer, 2013 ; El-Sayed, 2006 ; Halwart, 2005 ; Lazard, 1990). Sans oublier qu’El-Sayed (2006) mentionne également une autre espèce voisine du tilapia du Nil, Tilapia congica évoluant parfaitement dans l'eau très acide (4,5-5,0) du lac Tumba en RD- Congo. Conformément aux présentes observations, une autre expérience sur les juvéniles et les adultes de O. niloticus a montré que les deux groupes d’âge avaient toléré le pH 4-5 avec beaucoup de succès et atteint un taux de survie et de croissance similaire au groupe témoin (pH 7) après 60-70 jours (Wangead et al., 1988 cités par El-Sayed, 2006). En définitive, les résultats de la présente étude sont en accord avec les conclusions des chercheurs précités, stipulant que les poissons adultes sont plus résistants à un pH faible, avec un taux de survie de 86,6, 100 et 100 % à un pH de 4, 5 et 7, respectivement, alors que la survie des alevins a été de 57,8, 82,2 et 84,5 %, respectivement, aux mêmes valeurs de pH.

Les concentrations de CO2 dissous de l’eau des étangs enregistrées au cours de la présente expérience (Figure 2-4) montrent des variations significatives selon les sources des fertilisants et le temps. Les valeurs enregistrées révèlent le caractère polluant des fertilisants

organiques utilisés bien que la différence ne soit pas aussi significative entre les étangs fertilisés au lisier de porc et à la fiente de canard. D’après El-Shafai (2007), la présence de

CO2 dissous pourrait être attribuable à une forte densité des organismes zooplanctoniques (Daphnia et copépodes) dans les effluents d’étangs, alors qu’au cours de la présente expérience, ces minuscules crustacés ont été généralement moins représentés par rapport au phytoplancton (Tableau 2.6). Il convient également de rappeler qu’au cours de la présente expérience, l’augmentation de la concentration du CO2 dissous a été consécutive à la baisse des niveaux en OD dans l’eau, comme pour le NH3 (Tableau 2-3 ; Figure 2-4). Ceci s’accorde avec les chercheurs qui ont rapporté que, dans les eaux très chargées comme les

étangs, les concentrations en CO2 peuvent s’élever durant la respiration, du fait qu’au terme de la photosynthèse (en PM), les organismes aquatiques consommant l’OD pour leur métabolisme respiratoire, libèrent en conséquence, les quantités élevées de CO2 qui réagit avec l’eau pour produire l’acide carbonique (H2CO3) responsable de la baisse du pH de l’eau (pH acide) (Molleda, 2007 ; Dabbadie, 1996 ; Kutty, 1987). À l’instar de la présente étude, cette dernière observation pourrait expliquer pourquoi sous les tropiques, les poissons sont particulièrement tolérants à des concentrations élevées de CO2 libre dans l'eau.

Contrairement aux paramètres physico-chimiques ci-évoqués, les niveaux de NO2, NO3,

PO4, N total et P total ont été mesurés une fois par semaine au cours de la présente étude. Ces résultats (Tableau 2-3) montrent que les concentrations de ces éléments ont été plus élevées dans l’eau des étangs fertilisés comparés à ceux qui n’ont pas été fertilisés, malgré l’absence de différence significative associée aux sources de fertilisation. Parallèlement, - Soliman et al. (2000) trouvèrent des tendances similaires, avec les niveaux de NO3 et de 3- PO4 plus élevés dans l'eau des étangs intégrés fertilisés avec les fientes de canards - comparés au système non intégré. Toutefois les niveaux de NO3 enregistrés dans la présente étude (3,40-11,0 mg/l) ont été largement supérieurs à ceux observés par Abdel- Tawwab (2011) (1,31-2,15 mg/l) et Soliman et al. (2000) (0,05 et 0,21mg/l, respectivement en étangs non intégrés et intégrés). Ceci pourrait traduire le degré élevé du processus de nitrification dans l’eau des étangs (El-Shafai et al., 2007) et la diminution relative des concentrations de NH3 dans la présente étude (0,04-0,16 mg/l) comparées à celles des auteurs précédents (0,50-0,71 et 0,13 et 0,25 mg/l, respectivement Abdel-Tawwab (2011) et

Soliman et al. (2000). La tendance similaire a été également observée avec les niveaux de phosphates qui ont été plus élevés dans l’eau des étangs fertilisés (0,33-0.36 mg/l), comparés aux résultats de Soliman et al. (2000) d’autres chercheurs apparentés précités.

Concernant les concentrations de N total et P total de l’eau des étangs, l’avantage relatif de la fiente de canard sur le lisier de porc, en termes de la concentration de N total de l’eau des étangs fertilisés (Tableau 2-3), pourrait généralement s’expliquer par la richesse de fumier de volaille en matières azotées et par sa valeur fertilisante élevée par rapport aux autres fumiers (Nobah et al., 2014 ; Chabalier et al., 2006 ; El-Sayed, 2006 ; Little & Edwards, 2004 ; Djajadiredja et al., 1980 ; Woynarovich, 1980). Cependant, le lisier de porc s’est montré relativement plus polluant par rapport à la fiente de canard, vu sa concentration

élevée en P total mais aussi bien en NH3 de l’eau (Tableau 2-3 ; Figures 2-4 ; 2-5). Au regard de cette observation, il est documenté que lorsque la matière organique apportée dans l’étang n’est pas efficacement assimilée et recyclée par le phytoplancton ou les communautés bactériennes, le P libéré par le processus de décomposition peut s’accumuler dans les sédiments et se dégrader en présence d’oxygène. Cette oxydation entraînera ensuite le déficit de la concentration d’oxygène dissous dans les sédiments et produira des changements chimiques dans l’eau tout en augmentant la vitesse du processus d’eutrophisation (Chabalier et al., 2006 ; Baccarin & Camargo, 2005 ; Mires, 1995).

Cependant, selon les recommandations des chercheurs suivants en termes du contrôle de la pollution des eaux, l’usage des fertilisants animaux appliqués au cours de la présente expérience, n’a pas occasionné des rejets excessifs de nutriments dans les étangs (Tableau 2-3 ; Figures 2-4 ; 2-5). Par exemple, conformément à l’entente et à l’adhésion à sa stratégie, STRADDAQ fixe une limite du taux usuel de 4,2 kg P/t des poissons profuits annuellement, comme la cible environnementale du rejet du phosphore devant être respectée pour chaque exploitant piscicole (Sarker et al., 2011 ; Sauvé et al., 2007 ; Ouellet 1999 ; 1998). Davies (2000) cité par Mente et al. (2006) observa des rejets azotés par excrétion dans l’eau, de l’ordre de 43,35 kg N/t des poissons lors de son expérience sur les salmonidés. Les essais de Holby et Hall (1991) sur l’élevage piscicole de truites montrèrent des pertes de phosphore de l’ordre de 9,6 à 22,4 kg/t des poissons produits. Wang et al. (2012) observèrent des émissions de 50 kg N et 9,3 kg P par tonne de saumons.

2.6.2 Paramètres zootechniques et nutritionnels

Les performances de croissance enregistrées au cours de la présente expérience (Tableau 2- 4, Figures 2-6 ; 2-7 et 2-11) ont été supérieures chez les poissons élevés dans les étangs fertilisés à l’aliment exogène, au lisier de porc et à la fiente de canard, par rapport à ceux des étangs non fertilisés. Les meilleurs gains de poids et TCS enregistrés reflètent l’effet significatif (p<0,001) de l’apport alimentaire et de la fertilisation, ce qui paraît logique car Pouomogne (1993) obtint les meilleurs gains de poids avec les tilapias du Nil nourris à l’aliment exogène suivis par ceux provenant des étangs fertilisés à la bouse de bœuf. Toutefois, malgré des écarts négligeables entre les étangs, les valeurs des coefficients K calculés sur les poissons étudiés présentement, paraissent supérieures à celles rapportées par d’autres études similaires et ceci pourrait se traduire par un bon état physiologique des poissons et des conditions nutritionnelles favorables du milieu aquatique (Abba et al., 2010 ; Berté et al., 2008 ; Imourou Toko et al., 2010). En d’autres termes, le test de régression a généralement révélé que l’évolution de la croissance des tilapias a été étroitement corrélée avec leurs longueurs corporelles (R2=0,92-0,98, p<0,001) (Figure 2-7). D’après certains auteurs, cette amélioration de la croissance des poissons pourrait être associée à l’ingestion directe de l’aliment exogène et des particules alimentaires contenues dans les fertilisants animaux, et à la productivité naturelle plus élevée provoquée par la fertilisation organique des étangs (Nobah et al., 2014 ; El-Sayed, 2006 ; Dabbadie, 1996 ; Morissens et al., 1991b ; Essa et al., 1988 ; Nash & Brown, 1980). Certes, il a été rapporté les avantages de la pisciculture intégrée en associant l’accroissement de la production des poissons et de la productivité des étangs au recyclage des déchets animaux. À titre d’exemple, Diana et al. (1991) enregistrèrent une concentration élevée des nutriments dans l'eau, une production primaire plus élevée et une production plus élevée de poissons dans les étangs à forte teneur en engrais organiques que dans ceux qui ont été faiblement fertilisés. L’expérience de Soliman et al. (2000) sur trois espèces différentes de poissons (tilapia du Nil, mulet gris et carpe argentée) montra que les biomasses moyennes des espèces élevées en système intégré ont été significativement supérieures à celles des poissons du système non intégré, d’où le rendement à l’hectare des poissons atteignant 683,8 kg/0,42 ha contre 550,5 kg/0,42 ha, respectivement. Au regard des résultats de leur essai, Asano et al. (2010) conclurent que l’accroissement du rendement de tilapia du Nil en étang a été lié à l’usage aussi bien des

rations formulées que des sources d’aliment naturelles à base des fertilisants organiques. Une étude comparative d’Essa et al. (1988) sur les systèmes de production intégrée poisson-canard et l’usage d’engrais inorganiques indiqua que le rendement en poissons a été plus élevé en étangs intégrés que dans le système non intégré. De plus, en évaluant l’effet de fertilisation sur la production du tilapia en étangs, Diana et lin (1998) conclurent que le taux de croissance et le rendement du tilapia ont été étroitement corrélés avec l'apport de fumier qu’avec les variables physico-chimiques. En d’autres termes, certains essais rapportèrent que l’amélioration de la productivité ainsi que l'augmentation de rendement des poissons en pisciculture intégrée est fortement tributaire de la productivité primaire des étangs, laquelle est également dépendant de la fréquence des fertilisations organiques (Knud-Hansen & Battersona, 1994 ; Knud-Hansen et al., 1993).

Figure 2-11 Spécimens de Tilapias O. niloticus récoltés après 5 mois d’éxpérence (Image : Tshinyama, A., 2018)

Toutefois, malgré la faible différence observée entre la fiente de canard et le lisier de porc en termes de la biomasse finale de poissons (Tableau 2-4 ; Figure 2-6), certains auteurs rapportèrent que le fumier de volaille constitue un meilleur engrais organique pour les étangs de poissons comparativement à ceux de mouton et de vache (Chabalier et al., 2006 ; Little & Edwards, 2004 ; El-Sayed, 1999 ; Dabbadie, 1996 ; Djajadiredja et al., 1980 ; Woynarovich, 1980). Aussi, ces auteurs et certains autres rapportèrent que le fumier de canard est la meilleure source de carbone (C), N et P, éléments considérés comme importants pour améliorer la productivité des étangs (Little & Edwards, 2005 ; Knud-

Hansen & Battersona, 1994 ; Knud-Hansen et al., 1993). De plus, Nobah et al. (2014) estimèrent que la fiente de volaille induit une meilleure croissance de phytoplancton tout en stimulant l’activité minéralisatrice des bactéries qui se développent dans le milieu. Ces auteurs observèrent que les hybrides du tilapia (T. zillii X T. guineensis) réalisèrent de meilleures performances de croissance après l’ingestion d’une ration à base de fiente de poule.

Au regard du Tableau 2-5, on observe que l’apport d’aliment artificiel et la fertilisation organique des étangs à partir des déjections animales ont amélioré la composition des carcasses de poissons en protéines et lipides corporels. S’inspirant de l’expérience d’Imourou Toko et al. (2010), ceci pourrait s’expliquer par un environnement nutritionnel favorable pour les poissons, occasionné par la valeur nutritionnelle des fertilisants animaux et de l’aliment exogène apportés aux étangs, comparativement à ceux où aucun apport alimentaire n’a été effectué. Les présents résultats sont en accord avec une étude similaire de Robinson et al. (2003) qui rapportèrent que la composition corporelle des poissons en nutriments est dépendante, entre autres, des conditions nutritionnelles du milieu. Par exemple, Soliman et al. (2000) rapportèrent que la composition corporelle de trois espèces de poissons (tilapia du Nil, mulet gris et carpe argentée) a été affectée par les systèmes d’élevage. Ces auteurs observèrent que les teneurs en protéines des carcasses ont été améliorées lorsque ces espèces de poissons ont été élevées dans les étangs intégrés avec les canards, comparativement au système non intégré. Qui plus est, Cho et al. (1976) observèrent une corrélation étroite entre la composition corporelle de poissons et la composition alimentaire des rations ingérées par la truite arc-en-ciel. Au cours d’une expérience sur les performances nutritionnelles du Tilapia guineensis, Imourou Toko et al. (2010) observèrent que les carcasses des poissons provenant des étangs fertilisés ont été plus riches en lipides que celles des poissons capturés dans le milieu naturel. Parallèlement, Veiverberg et al. (2010) cités par Carvalho et al. (2012) conclurent que des variations des résultats enregistrés au cours de leur expérience sur la composition corporelle des poissons en lipides et autres nutriments, étaient considérées comme une conséquence de l’inclusion des ingrédients d’origine végétale dans la ration des carpes. Cependant, à l’instar de la présente expérience, certains auteurs n’ont pas forcément enregistré de différences significatives dans la composition corporelle des poissons nourris aux différentes sources

d’alimentation. Au cours de l’expérience de Luo et al. (2012) sur les souches génétiquement améliorées-GIFT du tilapia du Nil, le remplacement de la farine de poisson par différents niveaux de la farine de canola n’a pas significativement affecté la composition musculaire de poissons en protéines et en lipides. Carvalho et al. (2012) n’observèrent aucune différence significative sur la composition corporelle en matière sèche, protéines et matières minérales chez les juvéniles de tilapia du Nil nourris aux différentes rations à base des sous-produits agro-industriels. Enfin, Imourou Toko et al. (2010) n’enregistrèrent pas des variations significatives des teneurs de la matière sèche et des protéines corporelles des poissons provenant des différents milieux d’élevage, excepté pour les teneurs des lipides.

2.6.3 Productivité primaire des étangs et comportement alimentaire des tilapias

Les effets significatifs des sources alimentaires sur la productivité primaire des étangs (Tableau 2-6) et sur le comportement alimentaire des tilapias (Figures 2-8 ; 2-9 et 2-10) ont été également évidents au cours de la présente expérience. Tout au long de l’essai, la productivité primaire a été beaucoup plus élevée dans l’eau des étangs fertilisés avec les déchets animaux que dans celle des étangs non fertilisés. Ceci s’accorde avec les essais de Knud-Hansen & Battersona (1994) qui démontrèrent un lien entre le niveau de la productivité primaire des étangs et la fréquence des fertilisations. En évaluant la composition qualitative des particules contenues dans des estomacs d’O. niloticus dans différentes situations d’élevage, Veverica et al. (1991) ont observé les meilleurs rendements dans des étangs fertilisés avec du lisier de porc ou de la fiente de poules, où le zooplancton a été abondant, avec des quantités non négligeables de détritus et de cyanobactéries dans les contenus stomacaux. Toutefois, l’augmentation relative de la productivité primaire observée également dans les étangs ayant reçu l’aliment artificiel lors de la présente expérience, pourrait se justifier par le double rôle que jouent les sous-produits agricoles, utilisés à la fois comme aliment direct pour les poissons et comme fertilisants pour les étangs, et donc quelque temps après l’apport alimentaire de ceux-ci, la qualité et la quantité des matières organiques en suspension sont améliorées par des processus biochimiques contribuant ainsi à fertiliser le milieu aquatique (Nobah et al., 2014 ; El-Sayed, 2006 ; Little & Edwards, 2005 ; 2003 ; Dabbadie, 1996 ; Morissens et al., 1991a). Les présents résultats

montrent également combien l’écologie alimentaire et la disponibilité des aliments naturels dans les étangs ont fortement influencé les habitudes alimentaires des tilapias y élevés, en termes de biomasse et des espèces de proies identifiées dans leurs contenus stomacaux (Tableau 2-6 et Figures 2-8 ; 2-9 ; 2-10). Beaucoup de chercheurs ont également rappelé les liens directs entre la productivité primaire et les contenus stomacaux, dont certains firent les observations similaires avec le tilapia O. niloticus, dont le comportement alimentaire avait varié de façon saisonnière selon plusieurs paramètres, entre autres, le poids de poisson, la densité de mise en charge, la disponibilité des aliments, etc. (Abdel-Tawwab, 2011 ; 2003 ; Teferi et al., 2000 ; Mukankomeje et al., 1994 ; Ugwamba & Adebis, 1992). Ainsi, bien que l’examen des contenus stomacaux ait révélé une grande diversité des proies identifiées, les résultats de la présente étude permettent de situer les préférences alimentaires de O. niloticus parmi le phytoplancton avec une abondance relative de Flagilaria spp, considéré comme proie dominante, loin devant le genre Scenedesmus spp (la proie secondaire), Gomfonema spp et le zooplancton qui a été identifié comme la proie secondaire, selon la classification des valeurs d’indice de Lauzanne (1976) qui suggéra qu’une proie est dite dominante lorsque son indice alimentaire ou de dominance (IAL) est supérieur à 50 ; elle est dite essentielle si son IAL est compris entre 50 et 25 ; elle est importante si son IAL est compris entre 25 et 10 ; et enfin, la proie est considérée comme secondaire lorsque son IAL est inférieur à 10. Par ailleurs, la prédominance de phytoplancton particulièrement du groupe de bacillariophycées sur le zooplancton, telle qu’observée dans la présente étude dans le contenu stomacal, pourrait se justifier par l’écologie alimentaire du milieu ou par l’âge et les préférences alimentaires des tilapias élevés, tel cela a été également rapporté par des études antérieures. Par exemple, Abdel-Tawwab (2011) identifia les bacillariophycées et les chlorophycées comme les groupes de phytoplancton les plus distribués dans les estomacs de toutes les catégories d’âge de tilapia O. niloticus, avec un pourcentage de phytoplancton stomacal augmentant de façon curvilinéaire avec le poids de poissons (R2=0,68 ; P<0,05), alors que celui des détritus (R2=0,65) et de zooplancton (R2=0,63) diminuait. Ceci pourrait également justifier la faible représentation de zooplancton observée lors de la présente étude, laquelle serait probablement due à l’âge avancé (5 mois) et la taille élevée (10,6-15,3 cm et 21,9-71,7 g de poids vif) des poissons à la récolte finale, du fait qu’il est documenté qu’au-delà de 5 cm de longueur corporelle totale, O. niloticus

développe une filtration et une ingestion plus élevées pour le phytoplancton que pour le zooplancton (Hlophe et Moyo, 2013 ; Mukankomeje et al., 1994 ; Yada, 1982 ; Moriarty & Moriarty, 1973a et b). De plus, selon les observations de Moriarty (1973), outre l’âge du poisson, il convient de rappeler que la taille de phytoplancton ainsi que le pouvoir d'adhérence différentiel des algues sur le mucus couvrant les branchiospines, jouent également un rôle non négligeable pour la sélection des proies. Il faut également noter que l’observation de phytoplancton dans le contenu stomacal de poisson est plus évidente, en raison de la richesse de ces organismes en polysaccharides et en fibres ralentissant leur digestion, à l’inverse de zooplancton dont la digestibilité est très élevée, limitant parfois le temps de leur observation (El-Sayed, 2006 ; Guillaume et al., 1999). En revanche, les observations de Turker et al. (2003) révélèrent, par contre, que les petits tilapias avaient significativement filtré beaucoup de phytoplancton que les individus plus gros. En d’autres termes, Tudorancea et al. (1988) observèrent une abondance des diatomées et des cyanobactéries dans les contenus stomacaux des jeunes O. niloticus de 3 cm. Par ailleurs, les résultats de réplétion stomacale chez les tilapias élevés dans la présente étude (Figure 2.7) ont révélé qu’à tous les âges (75 et 150 jours), la consommation d’aliment exogène a été supérieure à celle d’aliment naturel. Cette tendance a été prononcée chez les jeunes tilapias de 75 jours, dont presque la majorité d’entre eux ont présenté des estomacs pleins d’aliment exogène contre 54-57 % pour l’aliment naturel, comparés à 85 % des individus plus âgés (150 jours) ayant présenté des estomacs pleins d’aliment exogène contre 74-78 % pour l’aliment naturel. Ceci stipulerait, à l’instar de certaines études similaires, que la consommation de phytoplancton augmente avec l’âge du poisson, et encore que les jeunes poissons préfèrent soit l’aliment exogène soit le zooplancton riche en protéines et énergie indispensables pour leur croissance (Tchapgnouo et al., 2012 ; Abdel-Tawwab, 2011 ; Bamba et al., 2007 ; Mukankomeje et al., 1994). Ainsi, l’ensemble de ces observations confirme clairement le comportement phytoplanctonophage de O. niloticus, lequel est capable de digérer des algues grâce à ses enzymes digestives, bien que d’autres auteurs le considèrent comme étant également omnivore et détritivore, voir herbivore (Imourou Toko et al., 2010 ; El-Sayed, 2006 ; Chapman & Fernando, 1994 ; Mukankomeje et al., 1994 ; Dabbadie, 1996 ; Dempster et al., 1995).

2.6.4 Coût de production d’aliment et de poisson

Concernant le coût de production d’aliment exogène et de poisson, celui-ci a été estimé à 0,38 USD/kg d’aliment et 0,60 USD/kg de poisson, respectivement (Tableau 2-1). Selon l’approche de l’écodéveloppement visée par la présente étude, le coût de cet aliment répond aux normes économiques en matière d’alimentation animale dans le contexte de la production paysanne et périurbaine (FAO, 2012 ; CNPMT, 2010 ; Huart et al., 2003). Pour une production rentable, ces rapports recommandent que le coût d’un aliment destiné aux monogastriques (porc, volaille, poisson, etc.) soit inférieur à 0,5 USD/kg, étant donné que l’alimentation représente le poste de dépenses le plus élevé en élevage (Burel & Médale, 2014 ; El-Sayed, 2006 ; 1999). Ainsi, en considérant les biomasses finales à la récolte, le coût de production estimé au cours de la présente étude (0,60 USD/kg de poisson), indique qu’il faut 0,60 USD soit moins de 1 USD des dépenses alimentaires pour produire 1 kilogramme de poissons à partir de l’aliment exogène formulé in situ (Tableau 2-1). Cependant, la prise en compte des paramètres associés au prix et à l’approvisionnement du fumier animal, et au SMIG réservé à 1 homme-jour en Afrique tropicale (Mergeai, 2009) (Section 2.4.7 et Tableau 2-2) a permis d’estimer le coût de production des poissons à partir des fertilisations organiques à 0,40 USD/kg de poisson. Ce coût est néanmoins approximatif, car il n’a pas pris en compte les autres charges indirectes, etc., vu la taille réduite de l’unite production. De plus, les intervalles entre les fertilisations n’ont pas été réguliers, du fait que celles-ci ont été conditionnées par le niveau de fertilité des étangs.

2.7 Conclusion

Au regard des données de la présente étude, la qualité physico-chimique de l’eau des étangs a été généralement influencée par la fertilisation organique et l’apport d’aliment exogène, malgré quelques exceptions pour certains paramètres, par exemple la température, qui a subi l’effet de variation thermique journalière. Le pH constamment acide de l’eau, a été probablement influencé par l’eau d’approvisionnement et le sol acide de la station expérimentale, malgré le chaulage régulier des étangs. A l’instar des études similaires, les augmentations des niveaux de CO2 dissous et de NH3 ont été significativement influencées par la baisse de la concentration en OD. La fiente de canard s’est montrée légèrement moins polluante que le lisier de porc.

L’interaction entre les sources de fertilisants/aliments et la période d’échantillonnage sur les paramètres de croissance des tilapias a été très significative (P<0,001), en conférant aux poissons des étangs fertilisés la croissance supérieure à ceux des étangs non fertilisés. La composition corporelle en protéines et en lipides de carcasses a été significativement influencée par la fertilisation et l’alimentation, malgré l’absence de différence significative au sein des étangs fertilisés.

La fertilisation des étangs et/ou l’alimentation exogène des poissons ont significativement influencé la productivité primaire des étangs, laquelle a finalement affecté le comportement alimentaire et, par conséquent, les contenus stomacaux de tilapias. Les diatomées largement représentées par le genre Flagilaria spp, ont constitué la proie la plus abondante et la plus dominante dans l’alimentation de tilapias élevés, et ce malgré l’absence de différence très significative entre les étangs fertilisés.

Enfin, au terme de la présente expérience, l’effet améliorateur du séchage des fertilisants animaux n’a pas été généralement très significatif pour l’ensemble des paramètres évalués, sauf pour le gain de poids des poissons, lequel a été supérieur avec l’usage de la fiente de canard séchée comparée au lisier de porc utilisé à l’état sec. L’apport des fertilisants animaux (lisier de porc et la fiente de canard) dans les étangs n’a probablement pas occasionné la pollution de l’eau, du fait que les proportions de certains éléments reconnus polluants tels que N, P et NH3 n’ont pas dépassé le taux limite ou la cible environnementale des rejets du phosphore ou de l’azote devant être respectée pour contrôler la pollution. Les données de réplétion stomacale et la majorité des observations faites, ont confirmé le comportement phytoplanctonophage des tilapias élevés au cours de la présente expérience. Enfin, l’utilisation de l’aliment exogène formulé in situ a permis de produire les tilapias avec moins de 1 USD des dépenses alimentaires.

2.8 Remerciements

Cette étude a été réalisée dans le cadre du projet d’appui Programme Élargi de Formation en Gestion des Ressources Naturelles dans le Bassin du Congo (PEFOGRN-BC) grâce au don du Fonds pour les Forêts du Bassin du Congo (FFBC), administré par la Banque Africaine de Développement (BAD) et exécuté par Réseau des Institutions de Formation Forestière et Environnementale en Afrique Centrale (RIFFEAC). Nous appuyons aussi les appuis multiformes des organismes subventionnaires comme le CRNSG et World Fish au Professeur Grant Vandenberg et CRNSG au Professeur Damase KHASA.

À la Coordination locale et belge du Projet Interuniversitaire Ciblé (PIC-Département de Zootechnie–UNIKIN / Département de Zootechnie Gembloux-AgroBiotech), pour l’appui logistique et matériel, durant nos enquêtes de terrain à la Station de recherche expérimentale. Nous citons le Chef du Département, Professeur Jacques MAFWILA MBONA (Aile-Congo) et Professeur Jérôme BINDELLE (Aile-Belgique). A ce titre, nous remercions également les collègues Ingénieurs Patrick MAFWILA, Gisèle KUBINDANA, Gaëtan KALALA, Denis BWABWA et Désiré BISIMWA.

Nous reconnaissons le soutien pratique de tout le personnel technique et ouvrier affecté à la Station de Recherche Phytotechnique de la Faculté des Sciences Agronomiques de l’UNIKIN, lequel nous a disponibilisé par l’entremise de Monsieur Philippe LUPESI NDOLOMINGU, une main-d’œuvre permanente et très impliquée, lors de l’aménagement, l’entretien et la surveillance des étangs piscicoles qui ont servi à l’expérience du terrain. Ajoutons également la participation de deux étudiants finalistes du deuxième ingéniorat du Département de Zootechnique de la Faculté des Sciences Agronomiques, lesquels dans le cadre de leurs mémoires de fin d’études, ont participé aux collectes des données sur le terrain, à savoir Messieurs KUTESA SAKUBAVE et Jean-Robert MVAKA. Ces données leur ont permis de rédiger et de défendre leurs travaux de fin d’études qui leur ont permis

d’obtenir chacun, le grade d’Ingénieur Agronome Zootechnicien au Département de Zootechnie à la même faculté.

Une pensée spéciale, pour l’Ingénieur LINDO BUHARI, diplômé du même Département, lequel nous a apporté une aide inoubliable par l’acquisition des canards qui ont permis le montage de l’élevage qui a servi à l’approvisionnement de la fiente utilisée comme l’un des fertilisants animaux des étangs piscicoles. Merci beaucoup cher Lindo, pour nous avoir également raffermi dans la conduite de la moto du projet PIC, qui nous a permis de réaliser les enquêtes de terrain à la Station d’expérience et d’affronter ce terrain trop risqué, accidenté et boueux, durant les périodes des fortes pluviosités, un dur labeur !

2.9 Références bibliographiques

Abba, E., Belghyti, D., Benabid, M. et El Ibaoui, H., 2010. Relation taille-poids et coefficient de condition de la truite commune (Salmo trutta macrostigma dumeril, 1858) de l'Oued Sidi Rachid (Moyen Atlas) Maroc. Afrique SCIENCE 6(2): 60-70.

Abdel-Tawwab, M., 2003. Occurrence of phytoplankton in stomach content and its selectivity by Nile tilapia (Oreochromis niloticus L.) cultured in fertilized earthen ponds. Qatar Univ. Sci. J. 23: 153–166.

AOAC, 1995. Official Methods of Analysis of AOAC International: Vol. I. Agricultural Chemicals; Contaminants, Drugs, 16th edn. AOAC International, Arlington, VA.

Asano, Y., Hayashizaki, K.-I., da, H., Khonglaliang, T. et Kurokura, H., 2010. Natural foods utilized by Nile tilapia, Oreochromis niloticus, in fertilizer-based fish ponds in Lao PDR identified through stable isotope analysis. Fish Sci 76: 811–817.

Baccarin, A.E. & Camargo, A.F.M., 2005. Characterization and Evaluation of the Impact of Feed Management on the Effluents of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). Culture. Brazilian Archives of Biology and Technology. 48 (1: 81-90.

Bamba Y., Ouattara A., Da Costa K.S. et Gourène G., 2008, Production de Oreochromis niloticus avec des aliments à base de sous-produits agricoles. Sciences & Nature 5: 89-99.

Becker, K. & Fishelson, L., 1986. Standard and routine metabolic rate, critical oxygen tension and spontaneous scope for activity of tilapias. In: Maclean, J.L., Dizon, L.B. and Hosillos, L.V. (eds) Proceedings of the First Asian Fisheries Forum. Asian Fisheries Society, Manila, Philippines, p623–628.

Berté, S., Kouamélan, E.P., Ouattara, N.I., Koné, T., Goore, B.G., N’Douba, V. et Kouassi, N.J., 2008. Cycle de reproduction et fécondité de Distichodus rostratus (Characiformes, Distichodontidae) dans un bassin ouest africain (fleuve Bandama, Côte d’Ivoire). Tropiculture 26 (2): 104-107.

Blé, M.C., Alla, Y.L. et Kervarec, F., 2008. Régimes alimntaires de trois principales espèces piscicoles élevées en Côte d’Ivoire. F. Tech. & Doc. Vulg. 10-14

Boaventura, R., Pedro, A.M., Coimbra, J. & Lencastre, E., 1997. Trout farm effluents: characterization and impact on the receiving streams. Environmental Pollution 95(3): 379- 387.

Botula, Y.-D., 2003. Cartographie et zonage de la station phytotechnique de N’djili Brasserie par le système d’information géographique. Mémoire de baccalauréat, Faculté des Sciences Agronomiques, Université de Kinshasa, RD-Congo.

Bourrelly P., 1990. Les algues d’eau douce. Tome 1 : les algues vertes. Société nouvelle des éditions Boubée, Paris, France, 572p.

Bourrelly P., 1985. Les algues d’eau douce. Tome 3 : les algues bleues et rouges. Société nouvelle des éditions Boubée, Paris, France, 606p.

Bourrelly P., 1981. Les algues d’eau douce. Tome 2 : les algues jaunes et brunes. Société nouvelle des éditions Boubée, Paris, France, 517p.

Burns, R.P. & Stickney, R.R. (1980) Growth of Tilapia aurea in ponds receiving poultry wastes. Aquaculture 20: 117–121.

Burel C. & Médale F., 2014. Quid de l’utilisation des protéines d’origine végétale en aquaculture ?. Oilseeds & fats Crops and Lipids, 21, D406.

Chabalier, P.F., Kerchove, V.V.D. et Macary, H.S., 2006. Guide to organic fertilization in Reunion. Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (CIRAD), Delegation de la Réunion.

Chapman, G. & Fernando, C.H., 1994. The diets and related aspects of feeding of Nile tilapia (Oreochromis niloticus L.) and common carp (Cyprinus carpio L.) in lowland rice fields in northeast Thailand. Aquaculture 123: 281-307.

Chen, S.-M., Chen, P.-C., Hsiao, I.-C. et Chen, J.-C., 2001. Effects of pH on the nitrogenous excretion and lethal DO of tilapia Oreochromis mossambica. In: Sixth Asian Fisheries Forum, Book of Abstracts. Asian Fisheries Society, Manila, Philippines, 51p.

Cho, C.Y., Slinger, J. et Bailer, H.S., 1976. Influence of level and type of dietary protein, and of level of feeding on feed utilization by rainbow trout. Journal of Nutrition, v.106, p.1547-1556.

CNPMT, 2010. Cadre National des Priorités à Moyen Terme (CNPMT) - RD Congo. Ministère de l’Agriculture, Pêche et Elevage – FAO. Kinshasa, RD-Congo, 56p.

De Saint Moulin, L. & Kalombo, J.L., 2005. Atlas de l’organisation administrative de la RD-Congo. CEPAS : Kinshasa, RD-Congo. 15p.

Dempster P., Baird D.J. et Beveridge M.C.M., 1995. Can fish survive by filter-feeding on microparticles ? Energy balance in tilapia grazing on algal suspensions. J. Fish. Biol. 47: 7-17.

Diana, J.S, Lin, C.K et Schneeberger, P.J, 1991. Relationships among nutrient inputs, water nutrient concentrations, primary production, and yield of Oreochromis niloticus in ponds. Aquaculture 92: 323–341

Diana, J.S & Lin, C.K, 1998. The effects of fertilization and water management on growth and production of Nile tilapia in deep ponds during the dry season. J World Aquac Soc 29: 405–413.

Djajadiredja, Z. Jangkaru, R. et Junus, M., 1980. Freshwater aquaculture in Indonesia with special reference to small-scale agriculture-aquaculture integrated farming systems in West Java. In: R.S.V. Pullin and Z.H. Shehadeh (eds.), Integrated Agriculture- Aquaculture Farming Systems. ICLARM Conference Proceedings 4: 143–165.

DSRP, 2005. Document de Stratégies pour la Réduction de la Pauvreté (DSRP), RD- Congo. Ministère du Plan, Kinshasa, RD-Congo.

El-Sayed, A.-F.M., 2006. Tilapia culture. Cab International Publishing, London, UK. 294p. http://www.cabi.org/cabdirect/FullTextPDF/2006/20063084667.pdf.

El-Sayed, A.-F.M., 1999, Alternative dietary protein sources for farmed tilapia, Oreochromis spp. Aquaculture, 179: 149-168.

El-Shafai, S.A., El-Gohary, F.A., Naser, F.A., van der Steen, P. et Gijzen, H.J., 2007. Nitrogen recovery in an integrated system for wastewater treatment and tilapia production. Environmentalist 27: 287–302.

Essa, M.A., Salama, M.E. et Soliman, A.K., 1988. A comparative study on production and economic of integrated duck-fish and inorganic fertilizer-supplementary feed fish culture systems. Bulletin of National Institute of Oceonography and Fisheries, ARE 14: 31–38.

FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2015, Système d’information sur les ressources alimentaires et d’engrais en aquaculture. Nile tilapia - Nutritional requirements. Rome, Italie. http://www.fao.org/fishery/affris/profil-des- especes/nile-tilapia/besoins-nutritionnels/fr/

FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2012. La situation mondiale des pêches et de l’aquaculture. Rome, Italie. http://www.fao.org/docrep/016/i2727f/i2727f00.htm

Franklin, C.E., Johnston, I.A., Crockford, T. et Kamunde, C., 1995. Scaling of oxygen consumption of Lake Magadi tilapia, a fish living at 37°C. Journal of Fish Biology 46: 829–834.

Guillaume, J, Kaushik, S, Bergot, P et Metailler, R., 1999. Nutrition et Alimentation des Poissons et Crustacés. Edition INRA. Paris, France, 485p.

Holby, O & Hall, P.O.J., 1991. Chemical fluxes and mass balances in a marine fish cage farm. 11. Phosphorus. Marine Ecology Progress Series 70: 263–272.

Huart, A., Leroy, P., Thewis, A., Bindelle, J., Muland, M. et Kibango, D., 2003, Troupeaux et Cultures des Tropiques. Dossier spécial sur la volaille, Année 1, n°2, Centre Agronomique et Vétérinaire de Kinshasa (CAVTK). Kinshasa, RD-Congo, 95p.

Imorou Toko, I., Attakpa, E.Y. et Elegbe, H., 2010. Performances biologiques, zootechniques et nutritionnelles de Tilapia guineensis en milieux naturel et d’élevage. Int. J. Biol. Chem. Sci. 4(5): 1629-1640.

Khan, G.A., 2003. Nurseries pour carpes. In: Intégration agriculture-aquaculture : principes de base et exemple. Food and agriculture Organization (FAO), Document technique sur les pêches 407: 147-149, Rome, Italy.

Komen, H. & Bovenhuis, H., 2007. Selection of fish for integrated agriculture-aquaculture systems. In: van der Zijpp et al. (eds). Fishponds in farming systems: 21-24. Wageningen Academic Publisher, Wageningen, Netherlands.

Köppen, W., 1936. Das geographisca System der Klimate. In: Köppen, W. & Geiger, G. (eds) Handbuch der Klimatologie 1. C. Gebr, Borntraeger. p1–44.

Knud-Hansen, C.F. & Battersona, T.R., 1994. Effect of fertilization frequency on the production of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture 123; 271–280.

Kutty, M.N., 1987. Site Selection for Aquaculture: chemical features of water. Fisheries and Aquaculture Department, FAO, Rome, Italy. (Résumé des résultats) http://www.fao.org/docrep/field/003/ac175e/AC175E00.htm#TOC

Lauzanne, L., 1976. Régimes alimentaires et relations trophiques des poissons du lac Tchad. Cah. ORSTOM, sér. Hydrobiol. 9 (1) : 3-7.

Lazard, P., Morissens, P. et Parrel, P., 1990. La pisciculture artisanale du tilapia en Afrique : analyse de différents systèmes d’élevage et de leur niveau de développement. In : Méthodes artisanales d’aquaculture du tilapia en Afrique. Centre Technique Forestier Tropical. CIRAD, France. 82p.

Lin, C.K., Shrestha, M.K., Yi, Y. et Diana, J.S., 2011. Management to minimize the environmental impacts of pond effluent: harvest draining techniques and effluent quality. Aquacultural Engineering, 25: 125–135.

Little, D.C. & Edwards, P., 2004. Impact of nutrition and season on pond culture performance of mono-sex and mixed-sex Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture 232: 279–292.

Manyala, J.O, Pomeroy, R.S., Nen, P., Fitzsimmons, K., Shrestha, M.K. et Diana, J.S., 2015. Low cost Tilapia production with fertilization and supplementary feeding. World aquaculture 2015, 43-46.

McCoy, E.F., 1972. Role of bacteria in the nitrogen cycle in lakes. Water Pollution Control Res., Ser. /6010 HER. 03/72. Washington DC. Office of Research on Monitoring.

Mente, E., Pierce, G.J., Santos, M.B. et Neofitou, C., 2006. Effect of feed and feeding in the culture of salmonids on the marine aquatic environment: a synthesis for European aquaculture. Aquaculture International 14, 499–522.

Mergeai, G., 2009. Analyse-Diagnostic et amélioration des systèmes de production agricole en régions tropicales. Université de Liège - Faculté Universitaire des Sciences Agronomiques de Gembloux, Gembloux, Belgique.

Meyer, C., 2013. Dictionnaire des Sciences Animales. CIRAD, Montpellier, France. http://dicosciences-animales.cirad.fr

Mires, D., 1995 quaculture and the aquatic environment: mutual impact and preventive management. The Israeli of Aquaculture – Bamidgeh, 47(3-4):163-172.

Molleda, M.I., Thorarensen, H. et Johannsson, R., 2007. Water quality in recirculating aquaculture systems for arctic charr (Salvelinus alpinus L.) culture. UNU-Fishries Training Programme. Reykjavik, Iceland, 54p.

Moriarty, D.J.W., 1973. The physiology of digestion of blue-green algae in the cichlid fish, Tilapia nilotica. J. Zool. Lond. 171: 25-39.

Moriarty, D.J.W. & Moriarty, C.M., 1973. The assimilation of carbon from phytoplankton by two herbivorous fishes: Tilapia nilotica and Haplochromis nigripinnis. J. Zool. London 171: 41–55.

Morissens, P., Oswald, M., Sanchez, F., Hem, S., 1991. Approche de nouveaux modèles d’exploitation piscicole adaptés au contexte rural ivoirien. International Symposium on Tilapia in Aquaculture ISTA III, Abidjan 11-16 novembre: 14p.

Morissens, P., Da Costa, S.K., Dembele, I., Koffi C., Petel, C. et Lazard, J., 1991. Adaptabilité de différents aliments et fertilisants aux conditions particulières des élevages de Oreochromis niloticus en étang dans le milieu rural ivoirien. In : Kaushik S. J. et Luquet P. (eds), Fish nutrition in practice, Biarritz 24-27 juin 1991, INRA (Publ.), Paris, France (972) : 717-729.

Mukankomeje, R, Laviolette, F. et Descyi, J.-P., 1994. Régime alimentaire de Tilapia, Oreochromis niloticus, du Lac Muhazi (Rwanda). Annls Limnol. 30(4): 297-312.

Nash, C.E. & Brown, C.M., 1980. A theoretical comparison of waste treatment processing ponds and fish production ponds receiving animal wastes. In: R.S.V. Pullin and Z.H. Shehadeh (eds.), Integrated Agriculture-Aquaculture Farming Systems. ICLARM Conference Proceedings 4: 87–97.

Nasr, F.A., El-Shafai, S.A. & Abo-Hegab, S., 1998, Suitability of Treated Domestic Wastewater for Raising Oreochromis Niloticus, Egyptian Journal of Zoology 31: 81–94.

Ndembo, L.J., 2000. Conditions agro-écologiques et socio-économiques de Menkao, Plateau de Batéké. Kinshasa, RD-Congo.

Nobah, C.S.K., Affourmou, A. et Alla, Y.L., 2014, Formulation d’aliments à base de sous- produits locaux et effets sur la croissance des tilapias hybrides [Tilapia zilii (mâle) x Tilapia guineensis (femelle)] en cages flottantes installées sur le lac de Barrage d’Ayame I (Côte d’Ivoire). Sciences de la vie, de la terre et agronomie 2: 85-92.

NRC (National Research Council), 2011. Nutrient requirements of fish and shrimp. Animal Nutrition Series. National Academy Press, Washington DC., 346p.

Ouellet, G., 1999. Les rejets des stations piscicoles et leurs impacts environnementaux. Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation. Direction de l’innovation et des technologies. Document de recherche, Québec, Canada, 42p.

Ouellet, G., 1998. Caractérisation des effluents de stations piscicoles québécoises. Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation. Direction de l’innovation et des technologies. Document de recherche, Québec, Canada, 38p.

Papp, Z.G., Kerepeczki, E., Pekar, F. et Gal, D., 2007. Natural origins of off-flavours in fish related to feeding habits. Water Science & Technology 55 (5): 301–309.

Pouomogne, V., 1993. Growth response of Nile tilapia to cow manure and supplemental feed in earthen ponds. Revue d'hydrobiologie tropicale 26 (2): 153-160.

Prein, M., 2002. Integration of aquaculture into crop–animal systems in Asia. Agricultural Systems 71: 127–146.

Rahman, M.R., Verdegem, M. et Wahab, M.A., 2008. Effects of tilapia (Oreochromis niloticus L.) stocking and artificial feeding on water quality and production in rohu– common carp bi-culture ponds. Aquaculture Research 39: 1579–1587.

Robinson, EH, Li, MH et Manning, BB., 2003. How a catfish reaches commercial weight is key to composition. Catfish J. 18(3): 12.

Ross, L.G., 2000. Environmental physiology and energetics. In: Beveridge, M.C.M.; Mcandrew, B.J. (Eds.) Tilapias: biology and exploitation. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, p.89-128.

Rosecchi, E & Nouaze, Y., 1987. Comparaison de cinq indices alimentaires utilisés dans l'analyse des contenus stomacaux. Rev. Trau. Inst. Pêches marit. 49 (3 et 4): 111-123.

Sarker, P.K., Fournier, J., Boucher, E., Proulx, E., de la Noüe, J. et Vandenberg, G.W., 2011. Effects of low phosphorus ingredient combinations on weight gain, apparent digestibility coefficients, non-fecal phosphorus excretion, phosphorus retention and loading of large rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Animal Feed Science and Technology 168: 241–249.

Sauvé, S., Donisa, C., Roy, A.G., Courchesne, F., Boyer, C., Turmel, M.-C. et François, M., 2007. Caractérisation de la dynamique du phosphore dans une pisciculture de salmonidés en étangs. Rapport final pour : Pisciculture Pierre Vézina et la Société de recherche et développement en aquiculture continentale (SORDAC). Université de Montréal, 144p.

Schoore, J.E., Simco, B.A. et Davis, K.B., 1995, Responses of Blue Catfish and Channel Catfish to Environmental Nitrite. Journal of Aquatic Animal Health 7: 304–311.

Schrader, K.K & Rimando, A.M., 2003. Off-Flavors in Aquaculture: An Overview. ACS Symposium Series. American Chemical Society: Washington, DC.

Sevileja, R., Torres, J., Sollows, J. et Little, D., 2003. Utilisation des déchets animaux en étangs. In: Intégration agriculture-aquaculture : principes de base et exemple. Food and agriculture Organization (FAO), Document technique sur les pêches 407: 129-133, Rome, Italy.

Shokr, E.A.M., 2015. Effects of ammonium on blood contents of Oreochromus niloticus. J. Chem. Pharm. Res. 7(3): 1963-1968.

Tchapgnouo, J.G.N, Njiné, T., Togouet, S.H.Z., Segnou, S.C.D., Tahir, T.S.M., Tchakonté, S. et Pinel-Alloul, B., 2012. Diversité spécifique et abondance des communautés de copépodes, cladocères et rotifères des lacs du complexe Ossa (Dizangué, Cameroun). Physio-Géo - Géographie Physique et Environnement, volume VI.

Teferi, Y., Admassu, D. & Mengistou, S., 2000. The food and feeding habit of Oreochromis niloticus L. (Pisces: Cichlidae) in Lake Chamo, Ethiopia. Ethiop. J. Sci. 23: 1–12.

Tomasso, J.R., 1994. Toxicity of nitrogenous wastes to aquaculture animals. Rev.Fish. Sci. 2 (4): 291–314.

Tudorancea, C., Fernando, C.H. & Paggi, J.C., 1988. Food and feeding ecology of Oreochromis niloticus juveniles in lake Awasa (Ethiopia). Arch. Hydrobioi. suppl., 79: 267-289.

Ugwamba A.A.A. & Adebis A., 1992. The food and feeding ecology of Sarotherodon melanotheron (Ruppell) in a small freshwater reservoir in Ibadan, Nigeria. Arch. Hydrobioi. 124 (3): 367-382.

Veverica, K.L., Rurangwa, E., Popma, T., Seim, W.K. et Tubb, R.E., 1991. Digestibility of food consumed by Oreochromis niloticus in fertilized ponds. Technical reports, Ninth annual administrative report, Pond dynamics/Aquaculture Collaborative Research Support Program, Oregon State University, Corvallis, Etats-Unis, p41-44.

Wang, X., Olsen, L.M., Reitan, K.I. et Olsen, Y., 2012. Discharge of nutrient wastes from salmon farms: environmental effects, and potential for integrated multi-trophic aquaculture. Aquaculture Environment Interactions 2: 267–283.

Woynarovich, E., 1980. Raising ducks on fish ponds. In: R.S.V. Pullin and Z.H. Shehadeh (eds.), Integrated Agriculture-Aquaculture Farming Systems. ICLARM Conference Proceedings 4: 129–134.

Yada, T., 1982. Study on food habit of Tilapia nilotica. 1- Changes of food habits of T. nilotica with growth in fed and unfed ponds. Aquacult. 29: 1–10.

Chapitre 3 Évaluation des effets de la fertilisation animale des étangs intégrés à tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) sur la qualité microbiologique de l’eau et la salubrité du poisson

Albert TSHINYAMA1,2, Freddy OKITAYELA2, Damase KHASA3 et Grant W. VANDENBERG1

[email protected]

- Grant W. VANDENBERG, Courriel : [email protected]

2Faculté des Sciences Agronomiques, Université de Kinshasa, Kinshasa, BP. 117 Kin XI, RD- Congo: - Freddy OKITAYELA ONAWOMA, Courriel : [email protected]

3Centre for Forest Research and Institute for Systems and Integrative Biology, Université Laval, Québec, Qc, G1V 0A6, Canada: - Damase KHASA PHAMBU, Courriel : [email protected]

Publié dans Afrique SCIENCE 14(4) (2018) 249 – 263

ISSN 1813-548X, http://www.afriquescience.net

3.1 Résumé

Cette étude a été menée, en vue d’évaluer les effets des fertilisants animaux (lisier de porc et fiente de canard) et de leur prétraitement par séchage, sur la qualité microbiologique de l’eau des étangs et la salubrité du poisson. Les analyses microbiologiques ont été effectuées pour isoler les bactéries dans l’eau et le poisson (muscle et intestins), en lien avec les sources de fertilisation des étangs et d’alimentation des poissons. Ainsi, 990 alevins (poids moyen 2,1 ± 0,1 g, longueur moyenne 4,9 ± 0,1 cm) pêchés dans le Fleuve Congo (Kinshasa, RD-Congo) ont été élevés dans 18 étangs en terre, en raison de 2 alevins/m2, soit 55 alevins/étang de 25 m2. Les résultats ont révélé des charges bactériennes mineures sur l’ensemble des échantillons analysés, mais plus élevées dans les échantillons associés à l’utilisation des fertilisants animaux, et ceci avec une légère prédominance pour le lisier de porc par rapport à la fiente de canard. Les prévalences et les infections bactériennes ont été supérieures dans l’eau des étangs et dans les intestins de poissons, par rapport aux muscles lesquels n’ont été colonisés que par des infections bactériennes très mineures. Le prétraitement des excréments animaux par séchage au soleil avant leur utilisation, a réduit les infections bactériennes dans les échantillons analysés, comparativement aux fertilisants utilisés à l’état frais. Le test au Kligler s’est révélé plus sensible pour l’identification des entérobactéries en général, comparé aux tests de SIM (Sulfure-Indole-Mobilité) et de la lysine, lesquels n’ont été performants que pour l’isolement des coliformes fécaux. Enfin, les infections généralement mineures enregistrées dans les muscles et associées aux agents de toxi-infections alimentaires (Salmonelles, Shigella spp, E. coli, etc.) n’ont pas suffi pour conclure que les poissons produits au cours de la présente expérience ont été impropres à la consommation humaine, pour autant qu’ils soient bien cuits à la chaleur.

Mots clés : Tilapia du Nil, Bactérie, Qualité microbiologique de l’eau, Salubrité du poisson, Fertilisants animaux, Fiente de canard, Lisier de porc, Pisciculture intégrée

3.2 Abstract

Assessment of the effects of animal fertilization in integrated fish farming with Nile tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) on the microbiological quality of pond water and on the safety of fish

This study was conducted to assess the effects of animal fertilizers (pig manure and duck droppings) and their pretreatment by sun-drying, on the microbiological quality of pond water and on the safety of fish. Microbiological analysis were performed to isolate microbial germs in water and fish (muscle and intestines), in relation to the sources of pond fertilization and fish feeding. Thus, 990 fingerlings (mean weight 2.1 ± 0.1 g, mean length 4.9 ± 0.1 cm) caught on the Congo River (Kinshasa, DR-Congo) were reared in 18 earthen ponds, due to 2 fingerlings/m2, i.e. 55 fingerlings/Pond 25 m2. The results revealed minor bacterial loads on all samples analyzed, but higher in the samples associated with the use of animal fertilizers, and this with a slight predominance for pig manure compared to duck droppings. Prevalence and bacterial infections were higher in pond water and in fish intestines than in muscles that were colonized only by very minor bacterial infections. Pretreatment of animal faeces by sun-drying prior to use, reduced bacterial infections in the samples analyzed, compared to fresh animal fertilizers. The Kligler biochemical test was more sensitive for the enterobacteria identification in general, compared to the SIM (Sulphur-Indole-Mobility) and lysine tests, which were successful only for the isolation of faecal coliforms. Finally, the generally minor infections recorded in the muscles and associated with foodborne toxin agents (Salmonella, Shigella spp, E. coli, etc.) were not sufficient to conclude that the fish produced during this experiment were not safe for human consumption, provided that they are well cooked in the heat.

Key words: Nile Tilapia, Bacteria, Microbiological quality of water, Fish safety, Animal fertilizers, Duck droppings, Pig manure, Integrated fish farming.

3.3 Introduction

L’élevage du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) en étang est l’une des activités qui réussit mieux en pisciculture intégrée, grâce aux caractéristiques positives que présente cette espèce, notamment, l’élevage facile et simple, la tolérance à l'encombrement, la résistance aux maladies, la croissance rapide surtout pour les mâles, la précocité et la prolificité élevées, la forte fécondité, etc. (FAO, 2010 ; El-Sayed, 2006 ; Hilbrands & Yzerman, 2004 ; Arrignon, 1993; Lazard, 1990).

Aussi, cet élevage convient comme solutions palliatives pouvant juguler la crise alimentaire chronique et lutter contre l’insécurité alimentaire endémique dans les ménages des pays en développement et les exploitations paysannes en situation des faibles intrants, en raison de ses avantages socio-économiques qui ont été démontrés dans certains pays d’Afrique, d’Asie et d’Amérique du Sud (Manyala et al., 2015 ; Brummett et al., 2011 ; Poot-López et al., 2010 ; Pouomogne & Pemsl, 2008 ; Mikolasek et al., 2009 ; Nhan et al., 2007 ; El- Sayed, 2006). Sa promotion ainsi que son intensification devraient donc être envisagées pour garantir la production des poissons et essayer de disponibiliser l’approvisionnement des protéines animales de façon durable et soutenue.

Cependant, l’amélioration de la productivité ainsi que l'augmentation des rendements des poissons en pisciculture intégrée sont étroitement associées à la productivité primaire des étangs, laquelle est également dépendante de l’utilisation des fertilisants organiques (fumier animal, fiente, etc.) (Little & Edwards, 2005 ; 2003 ; Knud-Hansen & Battersona, 1994 ; Knud-Hansen et al., 1993).

Certes, plusieurs auteurs ont rapporté des avantages évidents de l’utilisation des fertilisants animaux dans l’exploitation (apport direct et indirect des nutriments, production des microalgues, réduction de la pollution environnementale, aspects économiques, etc.) (Jegatheesan et al., 2011 ; El-Sayed, 2006 ; Alzieu & Ravoux, 1989). Néanmoins, les implications microbiologiques et environnementales de cette pratique ne sont pas complètement comprises et bien maîtrisées, du fait que la valorisation du fumier en étangs favorise simultanément l’apparition des maladies chez les poissons. Sans oublier aussi que l’apport des quantités élevées de fumier animal ou d’autres fertilisants organiques peut se

traduire par la diminution des qualités physico-chimiques de l’eau (eutrophisation, turbidité, etc.) avec un impact sur l’environnement (Jegatheesan et al., 2011 ; Xie et al., 2007; El-Sayed, 2006 ; Baccarim & Camargo, 2005 ; Alzieu & Ravoux, 1989).

A ce titre, il est documenté que les excréments animaux employés comme intrants en pisciculture peuvent contenir des quantités variables de bactéries et de virus qui dépendent de l’état de santé des animaux et de la méthodologie employée pour leur ramassage, leur stockage et leur utilisation. Et certains chercheurs ont émis l’hypothèse que toute eau utilisée en aquaculture est potentiellement contaminée par des agents pathogènes, dérivés d’excréments animaux ou pas (par exemple, les coliformes fécaux, les salmonelles provenant d’oiseaux sauvages ou de fumier frais de volaille), dont certains sont parfois présents avant même l’utilisation des excréments, ce qui laisse supposer que l’eau de surface est souvent contaminée (Jegatheesan et al., 2011 ; Little & Edwards, 2005). Alzieu & Ravoux (1989) rapportèrent de fortes charges microbiennes que véhiculent particulièrement les matières fécales de porc et l’existence en eaux douces et marines d’une flore pathogène associée. Pullin (2003) évoqua des risques particuliers pour la santé publique que l’agriculture et les étangs d’eau douce peuvent engendrer par la propagation des maladies microbiennes d’origine aquatique (virales, bactériennes, fongiques et leptospirose), que les ouvriers piscicoles qui entrent en contact des étangs et des poissons risquent de contracter. Enfin, Little & Edwards (2005) rappelèrent une menace pour l’homme, en raison des infections courantes à Streptococcus spp (Streptococcus iniae et autres) isolé de plus en plus chez les tilapias d’élevage, lesquelles infections ne sont pas directement associées aux systèmes intégrés, mais bien au contraire à la qualité marginale de l’eau et au stress ou traumatisme environnemental que subissent les poissons en étangs. Dans cet ordre d’idées, Weinstein et al. (1997) ajoutèrent que S. iniae peut produire des infections invasives chez les poissons, mais également chez l’homme après des lésions cutanées lors de la manipulation de poissons frais issus de l'aquaculture. Pour Michael (1990), les bactéries constituent la cause la plus fréquente des maladies d’origine alimentaires chez l’homme.

Au regard de toutes ces recherches, il sied de retenir, comme l’ont suggéré certains auteurs que, les animaux d’élevage et les poissons pourraient être impliqués dans la transmission

passive et active aux humains d’une série de maladies, étant donné des niveaux importants de microorganismes pathogènes ou non (bactéries, virus, algues, champignons, parasites, etc.) dans l’eau de l’étang et dans le fumier, surtout si ce dernier n’est pas traité au préalable (Jegatheesan et al., 2011 ; Verreth et al., 2007 ; Xie et al., 2007; Baccarim & Camargo, 2005 ; Little & Edwards, 2005 ; Muratori et al., 2000). Ceci doit renforcer la nécessité d’une évaluation du risque, par tous les acteurs impliqués dans la promotion de l’aquaculture, par la prise en compte des dangers associés au transport et à l’utilisation des excréments en pisciculture, la gestion des poissons, ainsi que les risques potentiels existant dans la préparation et la consommation des poissons élevés à travers l’usage des excréments (Little & Edwards, 2005 ; Weinstein et al., 1997).

Ainsi, dans l’optique de promouvoir la production du tilapia, cette étude se propose d’identifier les agents pathogènes associés aux sources de fertilisation des étangs, et à évaluer l’impact sanitaire de l’association poisson-élevage sur la qualité de l’eau de l’étang et la salubrité de poisson, par la gestion raisonnée des fertilisants animaux, notamment par leur séchage, sans compromettre, le rendement net des poissons.

3.4 Matériel et méthodes

3.4.1 Localisation de la zone d’étude

Cette expérience a été réalisée à la Station de Recherche de la Faculté des Sciences Agronomiques de l’Université de Kinshasa (Kinshasa, RD-Congo), située dans la zone péri-urbaine à 25 km du centre-ville de la province-ville de Kinshasa. La localisation de l’étude (Figure 2-1) ainsi que la description du climat sont présentées au Chapitre 2.

3.4.2 Aménagement et gestion des étangs piscicoles

Dix-huit étangs en dérivation creusés en terre (Figure 2.1-2.3) d’une superficie de 25 m2 (5 x 5 m) chacun et d’une profondeur moyenne de 0,9 m (0,8-1 m) ont été utilisés et disposés de façon aléatoire, selon un plan exécuté en trois périodes d’échantillonnage (initial, intermédiaire et final). Les détails de l’aménagement et de la gestion des étangs piscicoles sont présentés au Chapitre 2.

3.4.3 Poissons, alimentation et fertilisation des étangs

Cette expérience a duré 5 mois partant de l’ensemencement des alevins jusqu’à la récolte finale (septembre 2014 à février 2015). Au total, 990 alevins de tilapia du Nil Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758 (poids moyen 2,1 ± 0,1 g, longueur totale moyenne 4,9 ± 0,1 cm) pêchés dans le Fleuve Congo (Kinshasa, RD-Congo) ont été élevés dans 18 étangs, en raison de 2 alevins/m2, soit 55 alevins/étang de 25 m2 considérant le taux de mortalité de 10 % (Arrignon, 1993). L’alimentation et la fertilisation des étangs sont décrites de manière détaillée dans le Chapitre 2. L’expérience a consisté à évaluer l’effet de deux types de déjections animales (lisier de porc et fiente de canard) utilisées à l’état frais et sec comme fertilisants organiques pour les étangs, en vue de la détermination de la qualité sanitaire de l’eau et de la salubrité du poisson dans deux types d’associations tilapia-porc et tilapia- canard. Pour le séchage, les fertilisants ont été séchés au soleil jusqu’au poids constant, afin d’évaluer le degré de réduction des contaminants (coliformes fécaux, agents pathogènes, etc.) associés à l’utilisation des déjections animales en aquaculture (Rahman et al., 2008 ; Khan, 2003 ; Soliman et al., 2000 ; El-Sayed, 2006 ; Little & Edwards, 2005). En effet, il convient de rappeler ici que, selon les recommandations de l’Organisation Mondiales de la Santé (OMS), le prétraitement préalable des excréments et des eaux usées est à encourager avant leur l'utilisation en aquaculture (Verreth et al., 2007). Pour leur conservation, les excréments préalablement séchés ont été stockés dans des fûts en plastique hermétiques afin d’en conserver la qualité et d’éviter les pertes d’azote liées au stockage prolongé, et aux conditions d’aérobie et de températures élevées (Little & Edwards, 2005 ; Hilbrands & Yzerman, 2004). L’effet d’aliment artificiel formulé in situ selon les besoins nutritionnels des tilapias (FAO, 2015 ; NRC, 2011) a été également évalué sur les mêmes paramètres étudiés. Cet aliment a été formulé dans le but de minimiser le coût de production de poisson, par la valorisation des sous-produits agro-industriels locaux et disponibles. La préparation de la ration exogène est présentée de façon détaillée au Chapitre 2. La moulée produite a été ensuite séchée au soleil et enfin conservée jusqu’à l’utilisation. La ration quotidienne (10 % du poids vif/jour) a été servie manuellement en deux repas (9h et 16h) pour minimiser les pertes dans l’eau, vu la surface large des étangs et le tube digestif de tilapia moins développé (El-Sayed, 2006). La ration a été ajustée chaque semaine selon

l’évolution de la biomasse des poissons. Sa composition ainsi que sa teneur en nutriments sont présentées dans le Tableau 3-1.

Tableau 3-1 Composition et analyses biochimiques de la ration expérimentale pour les tilapias Oreochromis niloticus1

3.4.4 Collecte et préparation des échantillons d’analyses

Au terme de la présente expérience, la détermination de la qualité sanitaire de l’eau et de la salubrité du poisson produit a été effectuée au moyen des analyses microbiologiques, en vue d’établir le lien entre les sources d’alimentation des poissons, le type d’agents associés et le niveau de contamination des échantillons (Little & Edwards, 2005). En effet, trois types d’échantillons, en l’occurrence l’eau des étangs, le muscle et les intestins de poissons, ont été analysés pour la mise en évidence des entérobactéries et des coliformes fécaux. Il faut signaler que pour réduire le risque éventuel de contamination au cours des opérations, le prélèvement, le transport et la manipulation des échantillons ont été effectués selon les méthodes standard et les règles de biosécurité et d’asepsie, telles que décrites dans certains travaux (AOAC, 2012 ; Okafor, 2011a ; 2011b ; Shoemaker et al., 2001 ; APHA, 1985 ; Dieves & Vineyard, 1972). Avant les analyses au laboratoire, un examen externe des poissons a été effectué in situ, pour s’assurer que ceux-ci sont indemnes des parasites.

Pour préparer les échantillons, la collecte de l’eau d’effluent a été effectuée à l’aide d’un flacon stérile, tôt le matin en dehors de toute turbidité et avant toutes manipulations dans l’étang. Pour ce faire, 1 litre d’eau prélevé à 4 différents endroits de l’étang a été homogénéisé et immédiatement transféré au laboratoire en moins de 24 heures, à l’aide d’une glacière hermétique accompagnée d’une feuille d’anamnèse, pour la préparation de l’inoculum. Par ailleurs, les poissons destinés aux analyses bactériologiques ont été collectionnés à la récolte finale, à l’issue de laquelle, ils ont été comptés, pesés et mesurés de longueurs (voir Chapitre 2). Les lots de poissons retenus pour ces analyses ont été constitués, chacun, de trois sujets/étang échantillonnés de façon aléatoire. La recherche des bactéries sur les poissons a porté sur le muscle abdominal et dorsal et sur les intestins. Le muscle a été collecté avant la dissection des poissons, afin de garantir un prélèvement soigné des intestins, sans la contamination de la carcasse entière. Pour ce faire, à l’aide d’un scalpel, les fragments de tissus ont été collectés par écouvillonnage de la peau et par incision légère de la chair du poisson (environ 3 mm de profondeur). Entre chaque prélèvement, le matériel (scalpel, pinces histologiques) a été stérilisé avec de l’éthanol 75 % (Damergi, 2007 ; Shoemaker et al., 2001). Enfin, pour la préparation de l’inoculum, 1 g

d’échantillon de tissu a été homogénéisé par dilution dans 10 ml d’eau peptonée tamponnée (diluant) (Damergi, 2007).

3.4.5 Énumération des colonies bactériennes et des microorganismes

A l’aide d’une anse stérile, 0,5 ml d’inoculum de chaque échantillon collecté (eau d’effluents, muscle et intestins de poisson) a été ensemencé par étalement sur toute la surface de milieu culture solide basique et sélectif approprié préalablement préparé. Ensuite, les boîtes de Pétri ont été portées dans l’étuve pour une incubation à 37 °C pendant 48 heures, avant la lecture et le comptage des colonies bactériennes poussées. Cependant, seules les boîtes de Pétri possédant entre 30 et 300 colonies ont été considérées pour l’énumération ; de plus, seules les colonies typiques et bien visibles d’un diamètre supérieur à 0,4 mm ont été prises en compte pour la suite. Toutefois, à la différence de Salmonella spp, toutes les colonies qui semblent uniformément rouges sont présumées de Shigella spp (APHA, 1976). Les colonies à S. aureus sont distinctes noires et luisantes avec une marge blanche et entourées de zones dégagées après 24 heures (FAO/OMS, 1977). Les streptocoques présenteraient de petites colonies violettes (Thatcher & Clark, 1968). Enfin, la concentration des microorganismes (UFC par gramme ou par millilitre d’échantillon) a été estimée selon Damergi (2007) par la formule suivante :

D’où, CM (g ou ml) : la concentration des microorganismes par gramme ou par millilitre d’échantillon ; Nc : le nombre des colonies poussées ; Td : le taux de dilution et Qi la quantité d’inoculum.

A partir des colonies poussées sur les milieux de culture (Unité formant colonies –UFC), le dénombrement des microorganismes dans les échantillons a été estimé et converti en Log UFC/g ou ml selon les sources de fertilisation. Pour la conversion des microorganismes en format logarythmique, la formule suivante a été utilisée : Log10 (UFC x Qi x Td)

À cet effet, selon la concentration indiquée par le fabricant, la formule suivante a été utilisée pour la préparation et la quantification de chacun des milieux utilisés :

D’où Qm : quantité de milieu de culture à préparer ; C : la concentration (gramme/litre d’eau) recommandée par le fabricant ; Qe : la quantité d’eau distillée en ml/1000 ml.

Ainsi, cinq milieux de culture solides ont été préparés et utilisés selon les méthodes décrites par Damergi (2007) et Grou-Radenez (1981), pour permettre le développement et/ou l’isolement des bactériens :

1) Plant Count Agar (PCA) : milieu de base utilisé pour la croissance et l’énumération de tous les agents aérobies mésophiles totaux ;

2) Salmonella-Shigella Agar (SSA) : milieu sélectif pour la croissance et l’énumération des coliformes fécaux ;

3) Mannitol Salt Agar (MSA) : milieu sélectif pour la croissance et l’isolement des staphylocoques (Bannerman, 2003) ;

4) Slanetz-Bartley Agar (SB) : milieu sélectif pour la croissance et l’énumération des entérocoques du groupe des streptocoques (Rodier, 1984 ; Slanetz et al., 1955 ; Slanetz & Bartley, 1957) ;

5) Sabouraud : milieu sélectif pour la croissance et l’isolement des champignons, moisissures et levures.

3.4.6 Identification ou isolement de bactéries et/ou champignons

Après l’énumération des colonies suspectes poussées sur les milieux de culture solides, les bactéries ont été identifiées selon la clé d’identification spécifique, par l’examen de leur comportement au moyen des épreuves biochimiques après incubation à 37 °C pendant 24 heures (Damergi, 2007). Ainsi, le Tableau 3-2 résume l’expression des résultats basés sur l’emploi de quatre tests biochimiques disponibles, à savoir : Kligler, Lysine, Citrate et SIM (Sulfure-Indole-Mobilité).

Tableau 3-2 Expression des résultats des tests biochimiques selon les bactéries identifiées

Germes Tests biochimiques

Salmonella spp . Kligler (Glucose+, Lactose-, Gaz+, H2S+) Lysine+ SIM (Sulfure±, Indole±, Mobilité+) Shigella spp . Kligler (Glucose+, Lactose-, Gaz-) Citrate- SIM (Sulfure-, Indole±, Mobilité-) Escherichia coli Kligler (Glucose+, Lactose+, Gaz±) Citrate- SIM (Sulfure±, Indole+, Mobilité-) Staphylococcus aureus Kligler (Glucose+, Lactose+, Gaz-) Streptocoques fécaux Kligler (Glucose+, Lactose+, Gaz-) Coques en chaînettes mais isolées

Malgré les réactions quasi similaires des coliformes fécaux aux épreuves biochimiques (Tableau 3-2), les colonies uniformément rouges poussées sur le milieu SSA sont présumées dérivées de Shigella spp. Aussi, la présence des coques en chaînettes isolées chez les streptocoques fécaux, les différencie des staphylocoques (FAO/OMS, 1977 ; Thatcher & Clark, 1968 ; APHA, 1976).

3.4.7 Analyses statistiques

Le logiciel R i389 version 3.3.1 a été utilisé pour les analyses statistiques des données. Les paramètres à mesurer ont été soumis à l’analyse de variance (ANOVA à un facteur et double facteur). En cas de différence significative (p<0,05), les résultats ont été soumis aux tests de comparaison multiple de Tukey (p<0,05) pour établir les différences entre les moyennes des traitements et déterminer les effets de facteurs.

3.5 Résultats

3.5.1 Enumération des colonies microbiennes dans l’eau et le poisson

Les résultats des analyses microbiologiques effectuées au cours de la présente expérience sont consignés dans le Tableau 3-3 ; 3-4 et les Figures 3-1 et 3-2. Le Tableau 3-3 présente les résultats du développement des colonies microbiennes sur les milieux de culture basique

(PCA) et sélectifs (SSA, MSA, SB, Sabouraud), à partir des échantillons de l’eau des étangs, muscles et intestins de poissons. De toutes les colonies dénombrées, les aérobies mésophiles totaux ont été généralement prédominants suivis par les coliformes fécaux. De plus, l’observation de ces résultats (Tableau 3-3 ; 3-4) révèle que les charges bactériennes ont été généralement plus élevées dans étangs fertilisés avec les déjections utilisées à l’état frais, avec une prédominance dans le lisier frais de porc sur la fiente fraiche de canard. Au niveau des échantillons analysés, l’eau des étangs et les intestins de poissons ont montré des charges bactériennes plus élevées, comparées à celles de muscle, dont les valeurs légèrement élevées n’ont été observées que chez les poissons élevés dans les étangs fertilisés avec le lisier de porc frais, soit 13 et 10 agents/g de muscle, respectivement pour les aérobies mésophiles totaux et les coliformes fécaux.

Tableau 3-3 Enumération des colonies microbiennes (UFC/g ou ml) dans l’eau des étangs, muscles et intestins de tilapias1

Sources de Milieux de culture - microorganismes spécifiques Echantillon fertilisation- PCA- SSA- MSA- SB- Sab- s analysés alimentation AMT C. fécaux S. aureus Streptocoque Champignon Eau 20 15 1 0 0 Aliment Muscle 6 3 0 0 0 exogène Intestin 30 25 0 0 0 Eau 10 10 0 0 0 Aucune Muscle 7 5 0 0 0 fertilisation Intestin 30 20 0 0 0 Eau 300 30 15 10 1 LF Porc Muscle 13 10 0 0 1 Intestin 210 30 10 3 1 Eau 90 15 7 0 0 LS Porc Muscle 10 3 0 0 0 Intestin 30 25 2 0 1 Eau 120 30 3 1 1 FF Canard Muscle 10 7 0 0 1 Intestin 120 30 5 3 1 Eau 30 13 0 0 0 FS Canard Muscle 10 0 0 0 0 Intestin 30 23 0 0 1

1Chaque valeur représente les moyennes de trois étangs/traitement pour les échantillons d’eau et trois poissons/étang pour les échantillons de muscle et intestins, le tout analysé en triplicata. Le nombre des colonies est égal au nombre des bactéries à la dilution 1. Les milieux de cultures : PCA

100

(Plant Count Agar) utilisé pour le dénombrement des aérobies mésophiles totaux (AMT) ; SSA (Salmonella-Shigella Agar) pour le dénombrement des coliformes fécaux ; MSA (Mannitol Salt Agar) pour l’isolement de Staphylococcus aureus ; SB (Slanetz-Bartley Agar) pour l’isolement des streptocoques fécaux et (Sab) sabouraud pour l’isolement des champignons. C. fécaux : Coliformes fécaux. Les sources de fertilisation et d’alimentation sont constituées de 6 traitements appliqués aux étangs : Aliment exogène, Aucune fertilisation, Lisier frais de porc (LF Porc), Lisier séché de porc (LS Porc), Fiente fraîche de canard (FF Canard) et Fiente séchée de canard (FS Canard).

Tableau 3-4 Dénombrement des microorganismes (Log UFC/g ou ml ± Ecartype) dans l’eau des étangs, muscle et intestin de tilapias1

Microorganismes spécifiques et échantillons analysés Sources de Aérobies mésophiles totaux Coliformes fécaux fertilisation Eau Muscle Intestin Eau Muscle Intestin Aliment 1,0 ± 0,10b 0,5 ± 0,04a 1,2 ± 0,01a 0,9 ± 0,03b 0,2 ± 0,02b 1,1 ± 0,03a Aucune 0,7 ± 0,08a 0,5 ± 0,03a 1,2 ± 0,03a 0,7 ± 0,04a 0,4 ± 0,02c 1,0 ± 0,07a LF Porc 2,2 ± 0,07d 0,8 ± 0,09c 2,0 ± 0,01b 1,2 ± 0,04c 0,7 ± 0,02d 1,2 ± 0,06b LS Porc 1,7 ± 0,14c 0,7 ± 0,02b 1,2 ± 0,02a 0,9 ± 0,03b 0,2 ± 0,04b 1,1 ± 0,03a FF Canard 1,8 ± 0,06c 0,7 ± 0,03b 1,8 ± 0,07b 1,2 ± 0,06c 0,5 ± 0,05c 1,2 ± 0,03b FS Canard 1,2 ± 0,03b 0,7 ± 0,02b 1,2 ± 0,01a 0,8 ± 0,03b 0,0 ± 0,03a 1,1 ± 0,03a ESM 0,12 0,03 0,09 0,05 0,05 0,03 Valeur de P <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 1Les valeurs comportant différentes lettres à l’intérieur des colonnes sont significativement différentes selon le test de Tukey (p<0,05). Erreur standard moyenne.

3.5.2 Prévalences microbiennes dans l’eau et poisson

Les Figures 3-1 et 3-2 montrent que le séchage des fertilisants animaux (lisier de porc et fiente de canard) a significativement influencé les prévalences et la charge bactériennes dans les étangs et dans les échantillons analysés (p<0,001). Les prévalences bactériennes (Figure 3-1) ont été supérieures dans les étangs fertilisés aux excréments animaux utilisés à l’état frais, soit 10,9 % pour le lisier frais de porc et 7,7 % pour la fiente fraîche de canard, comparés à celles des étangs fertilisés avec le lisier séché de porc (4,3 %) et la fiente séchée de canard (2,7 %). Tandis que, dans les étangs ayant reçu l’aliment artificiel et dans ceux n’ayant reçu aucune fertilisation, les prévalences ont été très faibles, soit 1,8 et 1,2 % respectivement.

101

12 e 10 d 8 Champignons 6 c Streptococcus 4 bc ab S. aureus 2 a

Microorganismes (%) Microorganismes E. coli 0 Shigella Salmonella

Sources de fertilisation ou d'alimentation1

10 8 6 FS Canard 4 FF Canard 2 LS Porc

Microorganismes (%) Microorganismes 0 LF Porc Aucune Aliment

2 Microorganismes identifiés

Figure 3-1 Prévalences des bactéries selon les sources de fertilisation et d’alimentation 1Les sources de fertilisation et d’alimentation ont été constituées de 6 traitements appliqués aux étangs : Aliment exogène, Aucune fertilisation (témoin), Lisier frais de porc (LF Porc), Lisier séché de porc (LS Porc), Fiente fraîche de canard (FF Canard) et Fiente séchée de canard séchée (FS Canard). 2Parmi les bactéries : E. coli = Escherichia coli ; S. aureus = Staphylococcus aureus. Les échantillons (histogrammes) portant des lettres différentes sont statistiquement différents selon le test de Tukey au seuil de probabilité p<0,05.

En ce qui concerne les échantillons analysés, les présents résultats montrent également que les prévalences bactériennes (Figure 3-2) ont été significativement supérieures (p<0,001) dans l’eau des étangs (13 %) et dans les intestins de poissons (10,8 %), par rapport au

102

muscle de poissons (4,9 %). En effet, dans ces trois principaux échantillons (eau de l’étang, muscle et intestins de tilapia), les coliformes fécaux, E. coli (9,6 %) et Salmonella spp (8,3 %) ont été prédominants suivis par Shigella spp (6,5 %) ; les autres entérobactéries, notamment, Staphylococcus aureus (1,2 %) et Streptococcus spp (0,9 %) ont été très faiblement représentées, ainsi que les champignons non identifiés (2,2 %) (Figures 3.1 et 3.2).

c 14 b 12 10 Champignons 8 Streptococcus a 6 S. aureus 4 E. coli

Microorganismes (%) Microorganismes 2 Shigella 0 Salmonella Eau Muscle Intestins

Echantillons analysés

Figure 3-2 Prévalence des bactéries selon les échantillons analysés1 1Les échantillons (histogrammes) portant des lettres différentes (a, b et c) sont statistiquement différents selon le test de Tukey au seuil de probabilité p<0,05.

3.5.3 Sensibilité des tests biochimiques à l’identification des bactéries

L’observation du Tableau 3-4 montre clairement que, de toutes les épreuves biochimiques employées à l’issue de la présente expérience, le test au Kligler s’est révélé plus sensible à l’identification des entérobactéries en général, alors que le test au SIM et à moindre mesure le test à la lysine n’ont été particulièrement plus performants que pour la détection des coliformes fécaux (Salmonella spp, Shigella spp et Escherichia coli).

103

Tableau 3-5 Sensibilité des tests biochimiques pour l’identification des bactéries1

Tests biochimiques positifs (%) Bactéries Kligler Lysine Citrate SIM Salmonella spp. 90 95 0 85 Shigella spp. 75 15 5 55 Escherichia coli 95 5 5 80 Staphylococcus aureus 80 0 0 5 Streptocoques fécaux 80 0 0 5

1Le tableau ne reprend que les bactéries dont les tests d’identification ont été positifs. SIM : Sulfure- Indole-Mobilité

3.6 Discussion

Les résultats de la présente étude relatifs aux effets des sources de fertilisation des étangs sur les contaminations microbiennes de l’eau des étangs et du poisson (Tableau 3-3 ; 3-4 et Figure 3-1), ont montré que le séchage des excréments a exercé un impact positif significatif sur le niveau de la charge microbienne. Les étangs fertilisés avec les excréments séchés ont généralement montré une charge bactérienne inférieure, comparés à ceux ayant reçu les fertilisants utilisés à l’état frais. Ceci est en accord avec les recommandations sanitaires de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et les suggestions de certains chercheurs qui soutiennent le prétraitement des déchets et des excréments animaux avant leur utilisation comme fertilisants en pisciculture (Verreth et al., 2007 ; Little & Edwards, 2005 ; Hilbrands & Yzerman, 2004).

Considérant les sources de fertilisation des étangs (Tableau 3-3 ; 3.4 et Figure 3-1), le risque de contamination microbienne des échantillons a été plus élevé avec l’usage des excréments animaux, que dans les étangs contenant des poissons non nourris et nourris à l’aliment exogène. Évidemment, plusieurs travaux similaires ont généralement soutenu que l’utilisation des excréments d'animaux fertilise les étangs en induisant la production d'algues et en fournissant directement des nutriments, mais aussi que cette pratique favorise simultanément l’apparition des maladies chez les poissons (Little & Edwards, 2005 ; Hilbrands & Yzerman, 2004 ; Perdomo (1996) cité par Muratori et al. (2000)).

104

Les charges bactériennes (Tableau 3-3 ; 3-4 et Figure 3-1) ont été plus élevées dans les échantillons associés à l’usage du lisier de porc qu’à celui de la fiente de canard. Évidemment, la forte colonisation microbienne du lisier de porc a été documentée par quelques chercheurs. Par exemple, Alzieu & Ravoux (1989) rapportèrent que, malgré leurs richesses en nutriments essentiels (N, P, etc.), les lisiers ou les matières fécales de porc véhiculent par ailleurs de fortes charges microbiennes, car elles renferment de 107 à 1012 bactéries/gramme. En effet, la présence remarquable des bactéries particulièrement dans l’eau des étangs et les excréments animaux, en particulier le lisier de porc, a été rapportée par nombreux auteurs (Wu et al., 2010 ; Kozak et al., 2009 ; Varga et al., 2009 ; Aarestrup et al., 2008 ; Baquero et al., 2008 ; Khanna et al., 2008). Certains parmi ces chercheurs associent la présence évidente de ces bactéries dans l’eau ou dans les excréments, à l’existence de gènes de résistance que ces dernières auraient développé chez les animaux d’élevage, sources des fertilisants utilisés habituellement en étangs piscicoles. Ainsi, en référence aux auteurs précités, l’exposition permanente des poissons aux lisiers utilisés comme fertilisants organiques en pisciculture pourrait expliquer l’augmentation du risque de contamination des poissons par les bactéries exogènes. Par ailleurs, tel qu’observé au cours de la présente expérience (Tableau 3-3 ; 3-4 ; Figure 3-1), certaines études rapportèrent des charges bactériennes plus faibles dans les excréments de cannes pondeuses, comparés au fumier de buffle apporté quotidiennement dans les étangs (Little & Edwards, 2005).

Considérant les types d’échantillons analysés dans la présente étude (Tableau 3-3 ; 3-4 et Figure 3-2), l’eau d’effluent des étangs et les intestins de poissons, ont présenté des charges bactériennes plus élevées, par rapport aux échantillons de muscle de poissons. Les tendances quasi similaires ont été observées par Little & Edwards (2005) qui rapportèrent des niveaux très importants de microorganismes dans le fumier, l’eau de l’étang et dans les tubes digestifs de poissons. De même, Al-Harbi & Uddin (2003) observèrent des charges bactériennes variant considérablement avec les types d’échantillons (eau des étangs, sédiments, branchies et intestin), lors d’une étude qualitative et quantitative sur la flore bactérienne du tilapia hybride (O. niloticus x O. aureus) élevés en étangs creusés en terre. En termes d’unités formant des colonies (UFC), ces auteurs enregistrèrent des charges bactériennes très élevées dans les intestins (3,4 x 106 à 5,8 x 107 UFC/g) et sédiments (9,3 x

105

106 à 1,9 x 108 UFC/g), par rapport aux branchies (7,1 x 105 à 8,7 x 106 UFC/g) et eau des étangs (5,6 x 103 à 2,4 x 104 UFC/g), bien que ces valeurs soient hautement supérieures à celles obtenues au cours de la présente étude (Tableau 3-3 ; 3-4). Toutefois, les dernières tendances observées avec les colonisations bactériennes des échantillons (Tableau 3-3 ; 3-4 et Figure 3-2) pourraient particulièrement contraster avec les observations de certaines études similaires. Par exemple, l’expérience de Muratori et al. (2000) sur le tilapia O. niloticus élevé en pisciculture intégrée utilisant le lisier de porc a, par contre, montré une contamination bactérienne à Edwardsiella tarda plus élevée dans la peau de poisson (17,5 %), comparée à celle des échantillons du muscle 14,3 % et des intestins de poissons (11,5 %).

Par ailleurs, les faibles prévalences microbiennes enregistrées sur l’ensemble des résultats de la présente expérience, ainsi que la faible colonisation du muscle par les bactéries (Tableau 3-3 ; 3-4 et Figures 3-1 et 3-2), pourraient également traduire la résistance relative du tilapia aux infections bactériennes et diverses. Ceci pourrait s’expliquer par les résultats de Shoemaker et al. (2001) qui enregistrèrent des prévalences à Streptococcus iniae faibles de 3,81 % (37 sur 970) chez le tilapia, contre 7,23 % (30 sur 415) chez le bar rayé hybride. De plus, en considérant les échantillons selon les types de tissus, les prévalences globales de S. iniae enregistrées par ces auteurs dans le cerveau, les reins et la peau du tilapia et du bar rayé hybride ont été de 3,25, 3,65 et 2,91 %, respectivement. Cette dernière observation semble concorder avec les résultats de la présente étude (Tableau 3-3 ; 3-4 et Figure 3-2), malgré une prévalence nulle à Streptocoques fécaux, du fait que le muscle de poisson a généralement présenté une faible colonisation bactérienne, par rapport aux intestins, et à l’eau des étangs. De plus, au-delà des causes extrinsèques (apport des fertilisants organiques dans l’étang), tel qu’observées jusqu’à présent, selon Shoemaker et al. (2001 ; 2000), les méthodes d’élevage (forte densité, manipulations), pourraient également favoriser la colonisation ou la contamination de la peau des tilapias par certaines espèces de bactéries comme par exemple Streptococcus iniae.

Cependant, comparées aux études similaires, le niveau des charges bactériennes enregistré au cours de la présente étude a semblé très faible pour constituer un risque de santé publique, alors que les poissons dans les étangs ont été maintenus dans une température

106

ambiante de l’eau très élevée (27,4-30,2 °C) et proche de l'optimum favorable pour de nombreuses bactéries mésophiles dans les systèmes naturels (Jegatheesan et al., 2011 ; Al- Harbi & Uddin, 2003 ; Rgenheimer, 1985).

De plus, les niveaux des infections bactériennes enregistrées dans les muscles de poissons ne traduisent pas forcément que les tilapias produits lors de la présente étude ont été impropres à la consommation humaine, car malgré les avis fort divergents de plusieurs auteurs sur les normes de législation en termes de la charge bactérienne tolérable et de la pathogénicité de certains agents, un aliment est considéré comme impropre à la consommation si sa charge bactérienne développée en culture dépasse un seuil limite supérieure à 300 agents/g/ml (Pilet, 1987 ; Blain, 1978 ; Gregory, 1964 ; FAO/OMS, 1955).

Ceci est également soutenu par Buras (1990) cité par Little & Edwards (2005 ; 2003) qui introduit les concepts de concentration seuil, à savoir la concentration critique soit le nombre total de bactéries chez le poisson, responsables de leur apparition dans les muscles. Cet auteur suggéra des charges globales de bactéries entre 1,0 et 2,0 x 104 agents/ml, comme concentration seuil pour la carpe commune. Ainsi, pour la concentration bactérienne nécessaire dans l’eau pour atteindre des valeurs seuils capables d’occasionner l’infection des organes de poisson (muscles, intestins, etc.), l’auteur évoque une quantité des bactéries variant entre 1,0 et 5,0 x 104/ml, ce qui requiert des apports bien plus importants en fumier que ceux qui sont exigés pour une croissance optimale des poissons. En d’autres termes, les concentrations des microorganismes enregistrées au cours de la présente étude (Tableau 3-3 ; 3-4) ont montré que tous les échantillons analysés n’ont pas généralement dépassé les normes internationales en matière de microbiologie alimentaire appliquées par MAPAQ, selon lesquelles la concentration bactérienne chez les poissons ou autres produits de pêche ne doit pas dépasser le seuil maximal de 1,0 x 107/g soit Log UFC 6/g de produit, à défaut de constituer un risque pour la santé publique (MAPAQ, 2009).

Au regard des résultats des épreuves biochimiques présentant principalement le test au Kligler comme étant plus sensible à l’identification des entérobactéries (Tableau 3-5), les travaux de certains chercheurs montrent toutefois que certaines techniques peuvent sembler inadéquates pour détecter les bactéries chez les tilapias (Shoemaker et al., 2001). C’est pourquoi, le recours aux tests de diagnostic rapide (par exemple, test moléculaire) est

107

nécessaire pour mieux comprendre la maladie causée par les bactéries chez le tilapia (Zlotkin et al., 1998 ; Weinstein et al., 1997).

3.7 Conclusion

A l’issue de la présente expérience, les résultats ont clairement révélé que, bien que mineures, les charges bactériennes ont été plus élevées dans les échantillons (eau, intestins) associés à l’utilisation des fertilisants animaux, et ce avec une légère prédominance pour le lisier de porc par rapport à la fiente de canard. Les prévalences et les infections bactériennes dans les muscles de poissons ont été très mineures, par rapport à l’eau d’effluents de l’étang et aux intestins des poissons.

L’effet du prétraitement des excréments animaux par le séchage au soleil jusqu’au poids constant avant leur utilisation, a significativement influencé les prévalences et les charges bactériennes dans les échantillons analysés, lesquelles ont été inférieures dans les étangs utilisant les fertilisants animaux (lisier et fiente) à l’état sec. Le fait d’enregistrer également des infections bactériennes mineures dans les étangs non fertilisés par les excréments animaux, pourrait clairement traduire l’existence probable des agents pathogènrs dans l’environnement aquatique.

Parmi les tests biochimiques utilisés pour l’identification des agents, le test au Kligler s’est révélé plus sensible pour l’identification des entérobactéries en général, comparé au test au SIM et à moindre mesure au test à la lysine, lesquels se révélés particulièrement plus performants que pour l’isolement des coliformes fécaux.

Enfin, au regard des présents résultats et des études similaires, on peut estimer que la consommation des poissons produits au cours de cette expérience ne constitue pas une menace sérieuse pour la santé publique. Il est vrai que certaines des bactéries isolées au cours de cette expérience (Salmonelles, Shigella spp, E. coli, etc.) (Figure 3-1) représentent des pathogènes facultatifs ou des agents d'intoxications alimentaires, gastro-entérites et infections urinaires chez l’homme, néanmoins, elles constituent un risque mineur pour la santé humaine, pour autant que ces poissons soient bien cuits à la chaleur, car une bonne cuisson peut constituer le facteur de sécurité. De plus, l’éviscération complète des poissons,

108

tout en évitant la contamination des mains et des surfaces, donne de meilleurs résultats avec les tilapias, mais cela avant que les bactéries ne soient présentes dans les muscles. Enfin, le stockage ou le compostage des excréments réduisent également les agents pathogènes et les parasites (Jegatheesan et al., 2011 ; Little & Edwards, 2005 ; Pilet, 1987). Toutefois, en référence à certains auteurs précités, ce n’est pas forcément la présence d’agents pathogènes dans le milieu aquacole qui est à redouter, mais plutôt et surtout leur capacité à provoquer la maladie chez l’homme. C’est pourquoi des lignes directives pour la lutte contre la pollution bactérienne dans les étangs et chez les poissons devraient se fonder sur l’épidémiologie des maladies et non pas seulement sur la présence des microorganismes.

3.8 Remerciements

À la Coordination locale et belge du Projet Interuniversitaire Ciblé (PIC-Département de Zootechnie–UNIKIN / Département de Zootechnie Gembloux-AgroBiotech), pour l’appui logistique et matériel, durant nos enquêtes de terrain à la Station de recherche expérimentale. Nous citons nommément ici le Chef du Département, Professeur Jacques MAFWILA MBONA (Aile-Congo) et Professeur Jérôme BINDELLE (Aile-Belgique).

Nous remercions toute l’équipe de Laboratoire Vétérinaire de Kinshasa (LABOVET-KIN) affectée principalement aux Services de Bactériologie-Microbiologie et de Toxicologie, qui nous a permis d’effectuer des analyses microbiologiques des échantillons d’eau et des poissons, en l’occurrence, le Coordonnateur honoraire du LABOVET-KIN, le Professeur Docteur Léopold MULUMBA, Docteur Julienne NSUMBU, le Technicien Liévin NTUMBA et Docteur Tatiana BANZE.

109

3.9 Références bibliographiques

Aarestrup, F.M., Duran, C.O. et Burch, G.S., 2008. Antimicrobial resistance in swine production. Anim. Health Res. Rev. 9: 135–148.

Al-Harbi, A.H. & Uddin, N., 2003. Qualitative et quantitative studies on bacterial flora of hybrid tilapia (O. niloticus x O. aureus) cultured in earthen ponds in Saudi Arabia. Aquaculture Research 34: 43-48.

Alzieu, C. & Ravoux, G., 1989. La conservation de la qualité des milieux littoraux. In : Troadec, J.-P. (eds). L'Homme et les ressources halieutiques : essai sur l'usage d'une ressource commune renouvelable. Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer, IFREMER, Plouzané, France.

AOAC, 2012. Official methods of analysis of AOAC International. Association of Official Analytical Chemists. Washington, DC, USA.

APHA, 1985. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 16th ed., American Public Health Association, Washington, DC.

APHA, 1976. Compedium of methods for the Microbiological Examination of Food. Washington, D.C.

Arrignon, J., 1993. Pisciculture en eau douce : le Tilapia. Centre technique de Coopération agricole et rural (CTA). Editions Maisonneuve et Larose. Paris, France. 125p.

Bannerman, T.L., 2003. Staphylococcus, Micrococcus, and other catalase-positive cocci that grow aerobically. In: Murray, P.R., Baron, E.J., Jorgensen, J.H., Pfaller, M.A. et Yolken, R.H. (eds). Manual of clinical microbiology, 8th ed. American Society for Microbiology, Washington, D.C.

110

Baquero, F., Martinez, J.L. et Canton, R., 2008. Antibiotics and antibiotic resistance in water environments. Curr. Opin. Biotechnol. 19: 260–265.

Blain J.M., 1978. Les aliments d’origine animale destinés à l’homme. Vigot, Paris. 48p.

Damergi, C., 2007. Manuel d’analyses des aliments. Partie II : Analyse microbiologique. Projet d’appui à la mise en place d’une stratégie de contrôle et de surveillance de la qualité des aliments. FAO-TCP/DRC/3002, 129p.

Dieves, G. & Vineyard, G.H., 1972. Marchés de la viande - Étals de boucherie. Dossier technique. Institut d’Élevage et de Médecine Vétérinaire des Pays Tropicaux, Paris, France. 72p.

El-Sayed, A.-F.M., 2006. Tilapia culture. Cab International Publishing, London, UK. 294p. http://www.cabi.org/cabdirect/FullTextPDF/2006/20063084667.pdf.

FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2010. Globefish. FAO, Rome, Italy.

FAO/OMS, 1977. Rapport d’une consultation mixte d’experts des spécifications microbiologiques pour les aliments. FAO, Rome, Italie.

FAO/OMS, 1955. L’expert de l’hygiène de viande. Comité Mixte FAO/OMS. Étude agricole de la FAO, Genève. 57p.

111

Gregory, R., 1964. Analyse bactériologique des denrées alimentaires. Laboratoire Vétérinaire de l’ONDE. 137p.

Grou-Radenez, J., 1981. Milieu et réactif de laboratoire Pasteur. Institut Pasteur de Production, Paris, 581p.

Hilbrands, A. & Yzerman, C., 2004. AD21F La pisciculture à la ferme. Fondation Agromisa, Wageningen, Pays-Bas, 73p.

Khanna, T., Friendship, R., Dewey, C. et Weese, J.S., 2008. Methicillin resistant Staphylococcus aureus colonization in pigs and pig farmers. Vet. Microbiol. 128: 298– 303.

Knud-Hansen, C.F., Battersona, T.R. et McNABB, C.D., 1993. The role of chicken manure in the production of Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.). Aquaculture and Fisheries Management 24, 483-493.

Knud-Hansen, C.F. & Battersona, T.R., 1994. Effect of fertilization frequency on the production of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture 123: 271–280.

Kozak, G.K., Boerlin, P., Janecko, N., Reid-Smith, R.J. et Jardine, C., 2009. Antimicrobial resistance in Escherichia coli isolate from swine and wild small mammals in the

112

proximity of swine farms and in natural environments in Ontario, Canada. Appl. Environ. Microbiol. 75: 559–566.

Little, D.C. & Edwards, P. 2005. Systèmes agricoles intégrés bétail-poisson. Service des Ressources des Eaux intérieures et de l’Aquaculture. Service de la production animale. Organisation des Nations unies pour l’Alimentation et l’Agriculture.-FAO, Rome, Italie, 197p.

Little, D.C. & Edwards, P. 2003. Integrated livestock-fish farming systems Integrated livestock-fish. Inland Water Resources and Aquaculture Service. Animal Production Service. Food and Agriculture Organization of the United Nations-FAO, Rome, Italy. 161p.

Manyala, J.O, Pomeroy, R.S., Nen, P., Fitzsimmons, K., Shrestha, M.K. et Diana, J.S., 2015. Low cost Tilapia production with fertilization and supplementary feeding. World aquaculture 2015, 43-46.

MAPAQ, 2009. Lignes directrices et normespour l’interprétation des résultats analytiques en microbiologie alimentaire. Sous-ministériat à la santé animale et à l’inspection des aliments. Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation. Méthodes analytiques accréditées selon ISO/CEI 17025 par le Conseil canadien des normes (N°131), Québec, Canada. 59p.

Michael J., 1990. Sécurité dans la manipulation des aliments. Guide pour la formation des responsables d’établissements de restauration. Organisation Mondiale de la Santé (OMS), Genève, Suisse, 415p.

Mikolasek, O., Khuyen, D.T., Medoc, J.-M. et Porphyre, V., 2009. L’intensification écologique d'un modèle de pisciculture intégrée : recycler les effluents d'élevages porcins

113

de la province de Thai Binh (Nord Vietnam). CIRAD, Montpellier, Cahier Agricole 18: 235–241. http://www.jle.com/e-docs/00/04/4B/8C/vers_alt/VersionPDF.pdf

Muratori, M.C.S., de Oliveira, A.I., Ribeiro, L.P., Leite, R.C., Costa, A.P.R. et da Silva, M.C.C., 2000. Edwardsiella tarda isolated in integrated fish farming. Aquaculture Research 31: 481–483.

Nhan, D.K., Duong, L.T., Phong, L.T., Verdegen, M.C.J., Stoorvogel, J.J. et Verreth, J.A.J., 2007. Nutrient accumulation and water use efficiency of ponds in integrated agriculture-aquaculture farming systems in the Mekong delta. In: van der Zijpp et al. (eds). Fishponds in farming systems: 295-303. Wageningen Academic Publisher, Wageningen, Netherlands.

NRC (National Research Council), 2011. Nutrient requirements of fish and shrimp. Animal Nutrition Series. National Academy Press, Washington DC, USA, 346p.

Ohashi, M., Chirwa, W.M. et Chaggwa, I.J., 2001. Project on Aquaculture Research and Technical Development of Malawian Indigenous Species. Manual of Tilapia Culture at The National Aquaculture Center, No 2. Japan International Cooperation Agency, 35p. http://www.cabi.org/cabdirect/FullTextPDF/2009/20093200526.pdf

Okafor, N., 2011a. Pollution and Purification of, and Disease Transmission in Water. In: Environmental microbiology of aquatic and waste systems. New-York. USA, p149-245.

Okafor, N., 2011b. Waste Disposal in Aquatic and Solid Media. In: Environmental microbiology of aquatic and waste systems. New-York. USA, p247-307.

Pilet C., 1987. Bactériologie médicale et vétérinaire. Edition Vigot, Paris, 44p.

Poot-López, G.R., Hernández, J.M. et Gasca-Leyva, E., 2010. Input management in integrated agriculture–aquaculture systems in Yucatan: Tree spinach leaves as a dietary supplement in tilapia culture. Agricultural Systems 103: 98–104.

114

Pullin, R., 2003. Intégration agriculture-aquaculture et environnement. In : Intégration agriculture-aquaculture : principes de base et exemple. Food and agriculture Organization (FAO), Document technique sur les pêches 407: 17-18, Rome, Italie.

Rgenheimer, G., 1985. Aquatic Microbiology, 3rd edn. John Wiley and Sons. Chichester, 257p.

Rodier, J., 1984. L’analyse de l’eau. Dénombrement des streptocoques fécaux présumés. Méthode par filtration sur membrane. Dunod 7è Ed., p828-829.

Shoemaker, C.A., Klesius, P.H. et Evans, J.J., 2001. Prevalence of Streptococcus iniae in tilapia, hybrid striped bass, and channel catfish on commercial fish farms in the United States. Am. J. Vet. Res. 62: 174–177.

Shoemaker, C.A., Evans, J.J. et Klesius, P.H., 2000. Density and dose: factors affecting mortality of Streptococcus iniae-infected tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture 188: 229–235.

Slanetz, L.W., Bent, D.F. et Bartley, C.H., 1955. Use of the membrane filter technique to enumerate enterococci. Public Health. Rep., 70: 67.

115

Slanetz, L.W. & Bartley, C.H., 1957. Numbers of enterococci in water sewage, and faeces, determined by the Membrane Filter Technique with an improved medium. J. Bacteriol., 74 (5): 591.

Thatcher, F.S. & Clark, D.S., 1968. Microorganisms in foods: Their significance and methods enumeration. Toronto, University of Toronto Press.

Varga, C., Rajic, A., Mcfall, M.E., Reid-Smith, R.J., Deckert, A.E., Checkley, S.L. et McEwen, S.A., 2009. Associations between reported on-farm antimicrobial use practices and observed antimicrobial resistance in generic fecal Escherichia coli isolated from Alberta finishing swine farms. Prev. Vet. Med. 88:185–192.

Verreth, J.A.J., Bosma, R.H., Beveridge, M., Tri, L.Q., van Mensvoort, M.E.F. et van der Zijpp, A.J., 2007. Strategies to enhance the role of fishponds in farming systems. In: van der Zijpp et al. (eds). Fishponds in farming systems. Wageningen Academic Publisher, Wageningen, Netherlands. p295-303.

Weinstein, M.R., Litt, M.M.H., Kertesz, D.A.M.D., Wyper, P.N.R., Rose, D.M.D., Coulter, M.A.R.T., et al., 1997. Invasive infections due to a fish pathogen, Streptococcus iniae. The New England Journal of Medicine 337 (9): 589-294.

Wu, N., Qiao, M., Zhang, B., Cheng, W.D. et Zhu, Y.G., 2010. Abundance and diversity of tetracycline resistance genes in soils adjacent to representative swine feedlots in China. Environ. Sci. Technol. 44: 6933-6939.

Xie, S., Lei, W., Zhu, X., Han, D. et Yang, Y., 2007. Reducing waste production from aquaculture in China by feed formulation and system management: an overview. In: van der Zijpp et al. (eds). Fishponds in farming systems: 167-175. Wageningen Academic Publisher, Wageningen, Netherlands.

116

Zlotkin, A., Eldar, A. et Ghittino, C., 1998. Identification of Lactococcus garvieae by PCR. J Clin Microbiol. 36: 983–985.

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Chapitre 4 Contribution to the Identification of a Local and Available Food Source for Sustainable Production of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) in the Democratic Republic of Congo

Albert TSHINYAMA1,2*, Émilie PROULX1, Marie-Hélène DESCHAMPS1, Freddy OKITAYELA2, Damase KHASA3 et Grant W. VANDENBERG1

- Emilie PROULX, Master of Science, Canadian, E-mail: [email protected]

- Marie-Hélène DESCHAMPS, Post-PhD, Research professional, Canadian, E-mail: marie- [email protected]

- Grant W. VANDENBERG, PhD, Professor, Canadian, E-mail: [email protected]

2Faculté des Sciences Agronomiques, Université de Kinshasa, Kinshasa, BP. 117 Kin XI, RD- Congo: - Freddy OKITAYELA ONAWOMA, PhD, Professor, Congolese, E-mail: [email protected]

3Centre for Forest Research and Institute for Systems and Integrative Biology, Université Laval, Québec, Qc, G1V 0A6, Canada: - Damase KHASA PHAMBU, PhD, Professor, Canadian, E-mail: [email protected]

Correspondance to: Albert TSHINYAMA NTUMBA*

Published in TROPICULTURA, 2018, 36 (1), 109-122 Received on 27.07.2017 Accepted for publication on 18.09.2018

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4.1 Résumé

Contribution à l’identification d’un aliment local et disponible pour une production durable du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) en RD-Congo

Cette étude a été conduite en parallèle à des recherches menées en République Démocratique du Congo avec l'objectif d’évaluer les performances de croissance du tilapia du Nil et les coûts de production d'un aliment produit à partir de sources de protéines végétales locales et de les comparer à ceux obtenus avec un aliment commercial optimisé. Quatre-vingt-dix tilapias juvéniles monosexes mâles de Oreochromis niloticus (poids moyen 17,3 ± 0,2 g ; longueur moyenne 9,6 ± 0,1 cm) ont été élevés dans 9 aquariums en recirculation d’eau fermée et distribués de manière aléatoire. Trois rations ont été testées en triplicata : 1) la ration Rcongo, principal aliment test formulé à partir d’ingrédients locaux en RD Congo ; 2) Rcanada, aliment de même formulation que Rcongo mais dont les ingrédients ont été acquis au Canada ; et 3) Rcommercial moulée commerciale et aliment témoin. L’étude de digestibilité des aliments et les analyses biochimiques des échantillons ont été réalisées. Les effets des rations et de la période d’élevage ont été évalués sur les performances zootechniques (biomasse, coefficient K, gain de poids (GP), efficacité alimentaire (EA), taux de consommation alimentaire (TCA), taux de croissance spécifique (TCS), coefficient de l’efficacité protéique (CEP), coefficient de digestibilité apparente (CDA) et sur le flux des nutriments et la composition biochimique des poissons. Au terme de 4 semaines d’essai, les poissons ont réalisé des gains de poids de 52 % (17,2 ± 0,4 à 26,2 ± 2,6 g) pour la ration Rcongo, 59 % (17,4 ± 0,1 à 27,6 ± 3,2 g) pour la ration Rcanada et 153 % (17,3 ± 0,2 à 43,8 ± 2,0 g) pour la ration Rcommercial. L’analyse du rapport coût/bénéfice a indiqué qu’elle a été économiquement meilleure, car elle a permis une réduction de 36 % du coût de production par rapport à Rcommercial.

Mots clés : Oreochromis niloticus- Alimentation- Digestibilité- Coût de production- Sous- produits- RD-Congo

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4.2 Abstract

This experiment was conducted in parallel with work in the Democratic Republic of the Congo with the objective to evaluate the growth performance and production costs of Nile tilapia fed diets formulated using local plant protein sources, and to compare them to those obtained with an optimized commercial fish feed. Ninety monosex male tilapia juveniles (Oreochromis niloticus; mean weight 17.3 ± 0.2 g; mean length 9.6 ± 0.1 cm) were reared in 9 acrylic aquaria supplied by closed water recirculation system. Three diets were tested in triplicate: 1) Rcongo, the test diet formulated by using local feed ingredients collected in the DR-Congo; 2) Rcanada, the diet formulated with the same ingredient composition as the first one, but sourced in Canada; and 3) Rcommercial, a fishmeal-based commercial control diet. In vivo feed digestibility and biochemical analysis of samples were carried out. The effects of diet and rearing time were measured on fish performance, including fish biomass, K coefficient, weight gain (WG), feed efficiency (FE), feed conversion rate (FCR), specific growth rate (SGR), protein efficiency ratio (PER), apparent digestibility coefficient (ADC) and on nutrient budget and fish biochemical composition. After four weeks, the fish achieved weight gains of 52% for Rcongo diet (17.2 ± 0.4 to 26.2 ± 2.6 g), 59% for Rcanada diet (17.4 ± 0.1 to 27.6 ± 3.2 g) and 153% for the commercial diet (17.3 ± 0.2 to 43.8 ± 2.0 g). The cost-benefit analysis has indicated that the Rcongo diet was economically advantageous, reducing fish production cost up to 36% compared to commercial feed.

Key words: Oreochromis niloticus- Feed- Digestibility- Production cost- By-products- DR-Congo

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4.3 Introduction

Nile tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) is the main farmed fish in Africa and constitutes a major source of animal protein and income in developing countries. It is recognized as the most suitable fish species for tropical aquaculture having advantages such as: relative rapid growth, disease resistance, ability to adapt to a variety of environmental conditions, ability to thrive under extensive and intensive farming, and good quality flesh highly appreciated by consumers (23, 39). Among the most produced fish around the world, Tilapia spp represent the second highest group with 3.49 million tons (Mt) after carp (24 Mt), followed by Clariidae with 2.97 Mt and Salmonidae with 2.36 Mt (8, 17). Thus, the improvement of tilapia farming productivity is a promising alternative as animal protein source for human consumption that can contribute to alleviate food insecurity in DR-Congo and in Africa as a whole, owing to the aforementioned advantages and its remarkable adaptation to various conditions (16, 23, 32).

However, increasing tilapia yield is highly dependent on feed ingredient quality, which also depends on diet cost and its inputs (9, 15, 16). Unfortunately, the use of optimized feeds based on fishmeal or animal by-products at elevated levels, is one of the major constraints for fish farming. given their high costs and limited availability. Additionally, the use of compounded feeds represents 50-70% of production costs in intensive fish farming (15, 16, 37). Nevertheless, the use of local and readily-available ingredients, mainly identified as agricultural by-products, could improve availability and reduce production costs. Currently, this is in agreement with many efforts identifying less expensive protein sources for total or partial replacement of fishmeal, which could contribute to optimize growth rates of fish fed these diets (16, 23, 27).

To date, a number of inexpensive by-products that can be sourced locally have been used as fish feed ingredients able to reduce production costs (15, 19, 39). Previous work has reported that the replacement of fishmeal by certain by-products from oilseeds or cereals such as wheat bran, rice bran, soybean meal (SBM), brewers grain, has supported adequate fish growth performance (7, 14, 19, 22). The use of these by-products can therefore be adapted in the DR-Congo particularly and the surrounding sub-region in general, with the

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ultimate aim of contributing to increasing aquaculture productivity and sustainably (3, 7, 15, 17, 22, 39).

Therefore, this study was aimed to measure digestibility, growth performance, and to evaluate nutrient budgets of tilapia fed typical agricultural by-products. Additionally, the production costs of fish and feed formulated from local vegetable protein sources were analyzed and compared to those obtained with a conventional commercial fish feed.

4.4 Material and methods

4.4.1 Fish and experimental conditions

This experiment was conducted at the Laboratoire de Recherche des Sciences Aquatiques (LARSA) at Université Laval (Québec, Canada). It was carried out in accordance with the requirements of the Animal Protection Committee of Université Laval. Ninety monosex male tilapia juveniles (Oreochromis niloticus; mean weight 17.3 ± 0.2 g; mean length 9.6 ± 0.1 cm) were obtained from Sand Plains Aquaculture (Ontario, Canada) and reared in nine acrylic tanks supplied by a recirculating aquaculture system. Upon arrival, fish were subjected to a two-week acclimation period. All fish were weighed, measured for total (TL) and standard lengths (SL) and transferred to 9 rectangular aquaria randomly assigned, each having a 10 liters water volume. Each aquarium was stocked with 10 juveniles, giving a density of 17 g/L. During the acclimation period, the fish were fed to satiety with a commercial feed (Corey Optimum, 2mm dia., Fredericton, NB, Canada). The physicochemical parameters of water were regularly verified and maintained within tolerable limits for tilapia O. niloticus (16, 35). Temperature (26 ± 0.5 °C), dissolved oxygen (9.2 ± 1.6 mg/L), and pH (7.1 ± 0.4) were continuously monitored. Ammonia (NH4

≤ 0.01 mg/L), nitrites (NO2 ≤ 0.01 mg/L), and dissolved CO2 (≤ 0.01 mg/L) were measured weekly using a Hach® Spectrophotometer; conductivity (117.8 ± 1.2 µs/cm), alkalinity (9.2

± 0.1 mg/L CaCO3), and water hardness (424 mg/L CaCO3) were also verified weekly. The photoperiod (14h: 10 h light: dark) was maintained using incandescent lights. A water flow of 1 L/min, corresponding to 6 tank water renewals per hour, was verified and adjusted daily. A permanent supply of freshwater and demineralised water in every aquarium was ensured according to the ratio (75: 25 w: w) in order to maintain pH 7, tolerable for tilapia

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(16). The behavior of fish was observed twice a day; mortalities and all anomalies observed in aquariums were recorded (decreased feed intake, incidence of disease, water flows changes...). Every day before the morning feeding, the aquaria were cleaned and siphoned off to remove biofilm and feed and fecal waste.

4.4.2 Feeding and diet formulation

Diet composition and nutrient content are presented in Table 4-1. Three experimental diets were tested in triplicate: 1) Rcongo, a feed formulated from local ingredients from the Democratic Republic of the Congo, 2) Rcanada, a feed formulated with the same ingredients as the first one, but acquired in Canada and 3) Rcommercial, a fishmeal-based commercial feed (Corey Optimum 2 mm, Fredericton, NB, Canada). An indigestible silicon dioxide marker (SipernatTM50® Evonik, Piscataway, NJ) was added to all three feeds (1% w: w). These diets were formulated according to the methods and recommendations of nutritional requirements of Nile tilapia and the apparent digestibility of the ingredients for the species (18, 34, 35).

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Table 4-1 Biochemical composition, production costs and analysis of experimental diets in Nile tilapia Oreochromis niloticus1

Experimental diets Ingredients and production costs Rcongo Rcanada Rcommercial Wheat bran (%) 46,7 46,7 - Rice bran (%) 5 5 - Corn (%) 5 5 - Brewers grain (%) 5 5 - Soybean meal (%) 23,3 23,3 - Blood meal (%) 10 10 - Bone meal (%) 2 2 - African palm oil (%) 2 2 - SipernatTM50 marker (%) 1 1 1 Feed cost USD/kg diet 0,38 0,50 1 Production costs USD/kg fish 1,45 1,81 2,28 Biochemical analysis Dry matter (%) 89,6 89,1 90,4 Crude protein (%) 32,2 32,0 51,5 Lipid (%) 5,0 6,3 18,3 Gross energy, Mj/kg (kcal/kg) 19,7 (4541) 19,9 (4541) 23 (5497) Phosphorus (%) 1,0 1,0 1,4 Crude fiber (%) 9,7 9,3 1,2 Ash (%) 9,0 7,5 11,7 1Values are means of three fish in triplicate.

To prepare the feed, every dry ingredient was finely ground (appx. 120 μm) using a grinding mill (Foss CT 193 CyclotechTM, Sweden), then weighed and homogeneously mixed. Palm oil and SipernatTM50® were mixed together before being added to the dry ingredient mix. Distilled water was added to 45% in the final mixture to form a homogeneous dough. The commercial feed, which had been previously prepared, was milled as above and mixed (Retsch®, Düsseldorf, Germany) in order to be able to integrate the Sipernat. Using an extrusion machine with a helical screw, the dough was pressed through the 1.9 mm mesh of matrix # 9. The knife attached to the output of the granular produced 2 mm long granules. The resulting granules were spheronized to standardize the particle size, according to the Tilapia Nutritional Requirements guidelines (18). The feed produced was then dried overnight at room temperature (25 °C) under a fume hood, sieved and stored at -20 °C in sealed plastic bags until used. Feeds were allocated to three different

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randomly-selected aquaria. The fish were fed twice daily at 8:00 a.m. and 4:00 p.m. In order to avoid any waste or loss of feed, the diet (4% of the body weight/day) was distributed in small meals that lasted one hour. The amount of ingested and uneaten feed was recorded daily.

4.4.3 Digestibility assays in Nile tilapia fish

The faeces collection started 3 days following initiation of feeding of experimental feed intake. This has been facilitated by self-cleaning aquariums connected to the plastic collection vessels, with a conical end facilitating collection of faeces in a timely manner. The faeces were collected twice a day before each meal in order to avoid any faeces contamination by feed. To harvest the faeces, bottles were removed from aquariums and suspended before being carefully siphoned and emptied of their contents. The faeces were stored at -20 ° C, lyophilized, dried at room temperature and finely ground for biochemical analysis.

4.4.4 Experimental sampling

One day prior each sampling (T0: initial, T1: intermediate and T2: final), the fish were th subjected to a 24-hour fast. The initial sampling (T0) started on 15 day since reception of fish. All fish were anesthetized by 3-4 minute bath in tricaine methanesulfonate (MS-222) and sodium bicarbonate solution (100 mg of MS-222 + 200 mg of sodium bicarbonate/liter of water), according to the protocol described by Popovic et al. (38). Anesthetized fish were counted, individually weighed (Mettler Toledo®, Switzerland), measured for TL and SL and kept by groups of 10 randomly-sampled fish in each aquarium for experiment. Fifteen additional fish served as an initial sample (T0) for proximal analyses. Individual fish were th weighed and measured for length. The intermediate sampling (T1) carried out on 29 day and all fish were counted, weighed, measured for TL and SL and 3 fish/aquarium were randomly sampled for proximal analyses. Finally, the final harvest (T2) carried out on 43th day; all fish were sampled counted, individually weighed, measured for length and 3 randomly sampled fish in each aquarium were retained for proximal analyses. The sampling data were used to calculate fish survival rate and growth parameters, such as, weight gain (WG), daily weight gain (DWG), specific growth rate (SGR), feed conversion

125

rate (FCR), protein efficiency ratio (PER), feed efficiency (FE), feed intake (FI) and K coefficient, as follows:

 Survival rate (%) = (final number of fish/initial number) x 100;

 DWG (g/d) = (mean final weight (g) – mean initial weight (g)) / day;

 WG (g/fish) = final body weight (g/fish) – initial body weight (g/fish);

 SGR (%/d) = [(ln final weight – ln initial weight) / time (d)] x100;

 FCR = (total quantity of dry feed ingested (g) / dry weight gain of fish (g);

 PER = weight gain (g) / protein ingested (g);

 FE = weight gain (g/fish) / feed intake (g/fish);

 K coefficient = (body weight/ body length3) x 100

After each sampling event (T0, T1 and T2) and digestibility assays, sampled fish were euthanized by an overdose of MS-222 according to Popovic et al. (38) and stored at -20 °C. Individuals were autoclaved at 100 °C for 1 h 30 min, and ground using a homogenizer (Turrax® or Tissumizer®, Cologne, Germany) to obtain a homogeneous dough which was stored at -20 ° C. Before use, the frozen dough was then lyophilized, dried at room temperature and finely ground to a homogeneous powder for biochemical analyses.

4.4.5 Biochemical and nutrient budget analysis

Biochemical analyses of diets and tilapia carcasses (% of dry matter) were carried out at the Laboratoire du Département des sciences animales at the Université Laval, according to the Official Methods of AOAC International developed by Thiex et al. (47). Crude protein (N x

6.25) was determined using the Kjeldahl method, using a titration with acid (H2SO4 95- 98%) solution. Lipid and crude fiber contents were determined using the ANKOM technology (New York, USA); lipid by extraction using diethyl ether at 90 °C for 120 minutes; and crude fiber by digestion with acid (0.255N H2SO4) and base (0.313N NaOH) solutions. Gross energy was determined using the calorimetric bomb method (Parr 6300®,

126

Illinois, USA). Moisture content was determined by drying to a constant weight overnight at 100 °C. The total ash content was determined by combustion overnight at 600 °C. The acid-insoluble ash (AIA) content was determined by using a digestion with hydrochloric

(6N HCl) and nitric (HNO3) acid (4, 5). The apparent digestibility coefficient (ADC) of diets was determined using the indirect method of NRC (34) and Cho et al. (11), using Sipernat™50 as an indigestible marker found in diets. Thus, the ADC for dry matter, ash, phosphorus, nitrogen, lipids, gross energy and crude fibers were calculated according to the following equation: ADC = [1-(F/D x Di/Fi)] x 100.

Where:

 D = % nutrient or kJ/g gross energy of diet;

 F = % nutrient or kJ/g gross energy of faeces;

 Di = % (digestion indicator) AIA of diet;

 Fi = % (digestion indicator) AIA of faeces

The budget or nutrient retention by fish (NRF) was estimated for nitrogen (g/kg), phosphorus (g/kg) and gross energy (Mj/kg) according to Ma et al. (29), by the following equation:

NRF (g/kg or Mj/kg) = 100 x [NFB x WFB] - (NIB x WIB)] / (NF x FI).

Where:

 NFB = Nutrient content in final biomass (g/kg or Mj/kg);

- NIB = nutrient content in initial biomass (g/kg or Mj/kg);

- WFB = weight of final biomass (kg);

- WIB = weight of initial biomass (kg);

- NF = nutrient content in feed (g/kg or Mj/kg);

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- FI = feed intake (g)

4.4.6 Evaluation of diet and fish production cost

In this study, the economic assessment of experimental diets was focused on a cost-benefit analysis (7, 15), based on the cost per kilogram of feed consumed by fish to produce one kilogram of final biomass. The calculation has only targeted the direct costs related to the acquisition of ingredients until a product or final food (transport and inputs costs). However, indirect costs (electricity, water, manpower) usually associated with fish production and diet manufacturing were not taken into account because of the experimental design. All monetary values were then converted into US dollars (USD). To estimate the production costs, the following formulas were used:

 Diet cost (USD/kg) = amount of ingredient incorporated x ingredient cost per kg (USD);

 Fish production cost (USD/kg) = diet cost (USD/kg) / fish biomass (kg);

 Production cost reduction rate (%) = [100 x (control diet – test diet)] / control diet

4.4.7 Statistical analysis

The software statistical package SPSS Statistics 21 was used to perform statistical analyses. The parameters measured, using a completely randomized design, were subjected to an analysis of variance (two-way ANOVA) according to the multivariate or univariate linear model. In the case of significant differences (p<0.05), the results were subjected to Tukey’s multiple comparison test (p<0.05) to determine the differences between treatment means, and to determine the factor effects and their interactions.

4.5 Results

4.5.1 Evaluation of nutritional and growth performance in fish

The results of this experiment revealed a highly significant interaction (p<0.001) between the feeding (p<0.001) and the rearing time (p<0.001) regarding fish biomass and lengths (TL and SL) (Table 4-2). At the end of the experiment, fish achieved a mean weight gain of

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52% (17.2 ± 0.4 to 26.2 ± 2.6 g) for the Rcongo test group, 59% (17.4 ± 0.1 to 27.6 ± 3.2 g) for the Rcanada group and 153% (17.3 ± 0.2 to 43.8 ± 2.0 g) for the Rcommercial control group. Indeed, diet exerted a significant effect on the fish length-weight ratio (K coefficient) (p=0.019). However, the Tukey’s multiple comparison test (p<0.05) did not reveal any significant difference between the Rcongo and Rcanada diets on the biomass and fish lengths. As illustrated in Table 4-3, the feeding (p=0.602) and the rearing time (p=0.810) did not have a significant effect on fish survival rate, because no difference was observed for this variable. However, the feeding alone influenced very significantly all measured growth variables (p<0.001), such as weight gain, feed intake, feed efficiency, FCR, SGR and PER. The commercial diet was significantly higher than the Rcongo and Rcanada test-diets for these parameters. Table 4-3 also showed that the rearing time resulted in a very significant effect on weight gain (p<0.001) but slightly significant on SGR (p=0.036). The interaction between the feeding and rearing time influenced highly a fish weight gain (p<0.001), while it had a low impact on food consumption (p=0.055).

Table 4-2 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on the biomass, total and standard length and K coefficient in Nile tilapia1

Experimental diets P value2 Parameters Rcongo Rcanada Rcommercial SE

T0 T1 T2 T0 T1 T2 T0 T1 T2 Diet Time D x T Biomass (g) 17,2a 21,2b 26,2c 17,4a 21,7b 27,6c 17,3a 26,9c 43,8d 1,6 ˂0,001 ˂0,001 ˂0,001 Total length (cm) 9,7a 10,5b 11,1c 9,6a 10,5b 11,3c 9,6a 11,2bc 13,0d 0,2 ˂0,001 ˂0,001 ˂0,001 Stand. length (cm) 8,1a 8,8b 9,4c 8,1a 8,9b 9,4c 8,1a 9,4bc 11,0d 0,2 ˂0,001 ˂0,001 ˂0,001 3 a bc c ab b c c c K coeff. (kg/cm ) 1,90b 1,83 1,93 1,95 1,87 1,89 1,96 1,96 1,98 0,1 0,019 0,128 0,480 1Values are means of three fish in triplicate; 2Two-way ANOVA (p<0.05); Values with the different letters within the same row are significantly different according to the Tukey’s test (p<0.05); SE:

Standard error. T0: initial sampling; T1: intermediate sampling; T2: final sampling

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Table 4-3 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on some nutritional and zootechnical performances in Nile tilapia1

Experimental diets P value2 Parameters Rcongo Rcanada Rcommercial SE

T0-T1 T1-T2 T0-T1 T1-T2 T0-T1 T1-T2 Diet Time D x T DWG (g/d) 0,3a 0,4b 0,3a 0,4b 0,7c 1,2d 0,1 ˂0,001 0,002 0,025 WG (g/fish) 4,0a 5,5b 4,3a 6,4c 9,6d 15,8e 1,0 ˂0,001 ˂0,001 ˂0,001 FI (g/fish) 6,6a 8,9b 6,9a 10,5b 8,6b 14c 0,6 ˂0,001 ˂0,001 0,055 FE 0,6a 0,6a 0,6a 0,6a 1,1b 1,1b 0,1 ˂0,001 0,574 0,723 FCR 1,7a 1,7a 1,8a 1,7a 0,9b 0,9b 0,1 0,001 0,471 0,428 SGR_(%/d) 1,5a 1,7b 1,3a 1,9b 3,2d 3,2d 0,2 ˂0,001 0,036 0,218 PER 2,1a 2,2a 2,1a 2,1a 2,4b 2,4b 0,1 0,003 0,534 0,874 Survival (%) 100 95,2 96,7 100 100 100 0,9 0,602 0,810 0,269

1Values are means of three fish in triplicate; 2Two-way ANOVA (p<0.05); Values with the different letters within the same row are significantly different according to the Tukey’s test (p<0.05); SE:

Standard error.T0-T1: rearing from initial to intermediate sampling; T1-T2: rearing from intermediate to final sampling. DWG: Daily weight gain; WG: Weight gain; FI: feed intake; FE: feed efficiency; FCR: feed conversion rate; SGR: specific growth rate; PER: protein efficiency ratio.

4.5.2 Apparent digestibility of nutrients in tilapia

The results of nutrient digestibility experiments are summarized in Table 4-4. The apparent digestibility coefficients (ADC) of nutrients analyzed (dry matter, ash, phosphorus, crude protein, lipids and energy) were significantly affected by the feeding (p<0.001). Tilapia fed with Rcongo test-diet showed a lower phosphorus (p<0.001) and protein (p=0.001) ADC than those of the Rcommercial control group. In contrast, the ADC of dry matter, ash, energy and lipids were higher in tilapia of control group compared to those of the test group (P<0.001). The rearing time influenced only the digestibility of crude ash (P=0.003), phosphorus (p=0.011), proteins (p=0.033) and lipids (p=0.010). A positive interaction was observed only on the digestibility of crude ash and phosphorus (p=0.001). In addition, the Tukey test revealed significant effects of three diets on the digestibility of dry matter, phosphorus, energy and lipids (p<0.001). However, no differences were recorded between the Rcongo and Rcommercial diets on protein digestibility (p=0.339) according to the Tukey test.

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Table 4-4 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on the apparent digestibility coefficient (ADC) of nutrients and energy in Nile tilapia1

Experimental diets P Value2 Nutrients Rcongo Rcanada Rcommercial SE

T0-T1 T1-T2 T0-T1 T1-T2 T0-T1 T1-T2 Diet Time D x T Dry matter (%) 55,1a 53,7a 45,1b 45,5b 80,4c 79,3c 3,6 ˂0,001 0,578 0,816 Ash (%) 40,1bc 31,4a 37,0b 31,0a 42,4c 45,6d 1,4 ˂0,001 0,003 0,001 Phosphorus (%) 59,1a 47,4de 38,1b 31,6c 43,0d 48,2e 2,2 ˂0,001 0,011 0,001 Crude protein (%) 90,8a 88,9b 87,2c 87,2c 89,7a 88,6b 0,4 0,001 0,033 0,186 Energy (MJ/kg)) 61,5a 61,3a 49,7b 50,5b 87,3c 86,2c 3,8 ˂0,001 0,876 0,809 a b c d e e Lipid (%) 77,8 71,7 60,5 54,5 94,4 94,0 3,7 ˂0,001 0,010 0,193 1Values are means of three fish in triplicate; 2Two-way ANOVA (p<0.05); Values with the different letters within the same row are significantly different according to the Tukey’s test (p<0.05); SE:

Standard error.T0-T1: rearing from initial to intermediate sampling; T1-T2: rearing from intermediate to final sampling.

4.5.3 Nutrient budget in tilapia

The present experiment showed a very significant effect of feeding on intake and nutrient excretion (Table 4-5), including nitrogen (p=0.001), phosphorus (p<0.001) and energy (p<0.001). Nutrient excretion was higher in the fish fed with both Rcongo and Rcanada test diets than control diet. However, the nitrogen (p=0.817) and phosphorus (p=0.139) retention was not affected by the diet, except for energy (p<0.004), which was significantly higher in the fish of control group compared to the test group. The interaction between the feeding and the rearing time did not influence the nutrient budget in fish.

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Table 4-5 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on the nutrient budget (nitrogen, phosphorus) and energy in Nile tilapia1

Experimental diets P Value2 Nutrients Rcongo Rcanada Rcommercial SE

T0-T1 T1-T2 T0-T1 T1-T2 T0-T1 T1-T2 Diet Time D x T Nitrogen (g/kg) Intake N 76,3a 74,4a 75,4a 75,5a 66,9b 65,9b 1,2 0,001 0,585 0,878 Retained N 16,5 15,3 15,3 17,1 16,1 17,2 0,4 0,817 0,552 0,446 Rejected N 59,8a 59,1a 60,1a 58,4a 50,8b 48,8b 1,3 0,001 0,402 0,949 Phosphorus (g/kg) Intake P 14,5a 14,1a 15,3b 15,3b 11,6c 11,4c 0,4 ˂0,001 0,587 0,902 Retained P 5,2 5,3 5,2 4,3 6 5,9 0,2 0,139 0,484 0,623 Rejected P 9,3a 8,9a 10,1a 11,1a 5,5b 5,5b 0,6 ˂0,001 0,740 0,573 Energy (Mj/kg) Intake E 29,3a 28,5a 29,3a 29,4a 18,7b 18,4b 1,2 ˂0,001 0,589 0,867 Retained E 5,1a 5,5a 5,6a 6,0a 8,0b 9,5b 0,5 0,004 0,305 0,773 a a a a b b Rejected E 24,1 23,0 23,7 23,3 10,7 8,9 1,6 ˂0,001 0,225 0,806 1Values are means of three fish in triplicate; 2Two-way ANOVA (p<0.05); Values with the different letters within the same row are significantly different according to the Tukey’s test (p<0.05); SE:

Standard error. T0-T1: rearing from initial to intermediate sampling; T1-T2: rearing from intermediate to final sampling.

4.5.4 Biochemical composition of fish

The results of the biochemical analyses performed at the initial (T0), intermediate (T1) and final time (T2) are shown in Table 4-6. Diet affected the biochemical composition of tilapia (p<0.001 to p=0.036). The crude ash and protein contents were higher in carcasses of the Rcongo test group than those of the Rcommercial control group (p=0.001). The inverse situation was observed with lipids (p<0.003) and energy (p<0.001), whose contents were higher in the carcasses of the control group than in the test batch. However, the interaction effect between the two factors did not generally affect the biochemical composition of tilapias, except for dry matter (p=0.042) and energy (p=0.024), which were slightly affected by rearing time. In general, for all variables measured in the present experiment, the Tukey test (p<0.05) did not reveal any significant difference between the Rcongo and Rcanada test diets, except when they were compared with the commercial diet.

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Table 4-6 Effects of diets and rearing time (4 weeks) on the biochemical composition (% DM) of Nile tilapia body1

Experimental diets 3 2 P Value Nutrients T0 Rcongo Rcanada Rcommercial SE T1 T2 T1 T2 T1 T2 Diet Time D x T a a a a a b c H2O (%) 73,2 74,0 74,0 73,9 73,6 71,9 70,6 0,3 0,001 0,042 0,514 Dry matter (%) 26,8a 26,0a 26,0a 26,1a 26,4a 28,1b 29,4c 0,3 0,001 0,042 0,514 Ash (%) 12,5a 12,9a 13,0a 12,8a 12,7a 12,1b 11,6b 0,1 0,001 0,079 0,414 Crude protein (%) 52,1ab 54,8a 54,1a 53,7a 54,6a 51,2b 50,1b 0,5 0,001 0,404 0,519 Lipid (%) 32,8ab 30,3a 31,4a 30,9a 31,0a 34,3b 36,2b 0,6 0,003 0,179 0,748 Energy (MJ/kg) 25,6ab 25,1a 25,4a 25,3a 25,2a 25,9b 26,5c 0,1 <0,001 0,024 0,276 Phosphorus (%) 2,1 2,2 2,2 2,2 2 2,1 2 0,1 0,036 0,060 0,381 1Values are means of three fish in triplicate. 2The initial sampling is unique for all three treatments. 3Two-way ANOVA (p<0.05); Values with the different letters within the same row are significantly different according to the Tukey’s test (p<0.05); SE: Standard error. T0: initial sampling; T1: intermediate sampling; T2: intermediate sampling.

4.5.5 Diets and fish production costs

By considering separately the cost of each ingredient incorporated in diet formulation, the production cost of the Rcongo test diet was estimated at USD 0.38/kg of food, while the cost of acquiring the commercial feed was about USD 1/kg (Figure 4-1; Table 4-1). Thus, the cost/benefit ratio between feeding and fish biomass production allowed to estimate the production costs of fish at USD 1.45 and 2.28/kg, respectively, for the Rcongo test food and the commercial control feed. These data were used to calculate the cost reduction rates of feed and fish production in the test group, i.e., 62% = [100 x (USD 1 - USD 0.38)] / USD 1 for the feed, and 36% = [100 x (USD 2.28 - USD 1.45)] / USD 2.28 for fish.

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Figure 4-1 Comparison between food consumption (kg feed/kg fish) and costs of feeding (USD/kg feed) (A) and fish production (USD/kg fish) (B) of Nile tilapia rearing during 4 weeks. FCR: feed conversion rate in Nile tilapia Oreochromis niloticus

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4.6 Discussion

In the present study, the physico-chemical quality of tank water was maintained within limits tolerated by Nile tilapia, and the biochemical analyses of the ingredients used (Table 4-1) revealed adequate nutrient levels according to current recommendations. In terms of particle size and texture, the manufactured food pellets showed better cohesion of the particles (16, 35). The use of local ingredients as an alternative to reduce the cost of feeding did not affect fish survival. Throughout the experiment, fish showed no pathological signs, except for a few minor mortality cases (Table 4-3), likely associated with routine manipulations (16).

Globally, the best growth performance was recorded in fish fed with Rcommercial control diet compared to Rcongo and Rcanada diets. The K coefficient was higher in the fish of control group (1.97) than test group (1.87) (Table 4-2). According to Williams (49), as fish mass increases for a given length, K coefficient increased, implying that the fish in the control group demonstrated a superior condition factor (1), probably influenced by a high nutrient and energy density of the control diet. However, the lowest result observed in particular with the Rcongo test diet could be due to the nature and proportion of the plant ingredients used. It has been reported that an increase in the amount of plant by-products may negatively affect fish growth performance and feed conversion (6, 8, 24, 30). This explains the lowest SGR observed in the fish fed with the Rcongo test diet (1.6 vs. 3.2%/d for the control diet), and the highest FCR values induced by this diet, i.e., 1.7 vs. 0.9 for commercial diet (Table 4-3). Similarly, numerous studies have also demonstrated the link between plant ingredient type, their incorporation levels in diets and fish growth performance. For example, Azaza et al. (6) reported lower growth rates by incorporating 30% of tomato meal into the diet of monosex male tilapia juveniles (O. niloticus), with higher growth rates at 10 and 20% inclusion. Additionally, the experiment of Richter et al. (41) showed that the inclusion of moringa meal at 10% in O. niloticus diet did not adversely affect fish growth, whereas by increasing up to 30%, the authors observed a growth decreased of 73% compared to control group.

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The low performance expressed by the Rcongo test group fish could also be related to the requirements of the Oreochromis niloticus strain used in this study, which is a genetically improved fish tilapia (GIFT). Indeed, according to some previous studies, GIFT strains do not adequately express their production potential under conditions of low food inputs (agro- industrial by-products) (16, 23). Subsequently, differential results might be possible if the test diet based on local by-products had been tested on local tilapia strain, considered to be more resistant and easily adaptable to a wide range of adverse conditions.

In this experiment, the apparent digestibility coefficient (ADC) values of the nutrients for test diets are relatively low compared to commercial diet, especially for dry matter, energy, lipids (Table 4-4). These values are nevertheless within the limits observed by some authors, for example Wei et al. (48) obtained ADC values ranging from 85.7 to 94.4% for protein, 63.0 to 94.6% for energy and 33.0 to 83.4% for phosphorus, using six different sources of plant proteins in tilapia O. niloticus. Azaza et al. (6) observed similar values of protein ADC ranging from 73.7 to 90.1% in tilapia O. niloticus fed with diet based on different levels of tomato meal. It is also important to note that the high incorporation of wheat bran at about 50% in the Rcongo test diet could result in low ADC registered compared to the commercial diet. This corroborates the work of Wei et al. (48) who reported lower protein and energy ADC for wheat bran compared to wheat meal.

Regarding nutrient budgets (Table 4-5), the present results did not demonstrate an impact of diet on nitrogen and phosphorus retention in fish, except for energy, which was significantly higher in fish that consumed the control diet compared to those of the test group. This could be explained by the dietary protein content that affects nutrient utilization in fish (13). Indeed, Catacutan et Coloso (10) reported that when dietary protein exceeds the requirements of tilapia, the excess of these will result in oxidation for energy rather than for growth. This may justify higher values of retention (8.0 and 9.5 Mj/kg) and body content (25.9 and 26.5 Mj/kg) in energy registered in fish that ingested the commercial diet containing 51.5% protein, a level that was likely excessive for fish over 15 g (35). Similar observations were made by Ma et al. (29) by evaluating growth and nutrient retention in O. niloticus x O. aureus tilapias fed with different levels of dietary protein. These authors recorded the peak of nutrient retention with a dietary protein level of 280 g/kg, while a

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decrease in nutrient retention was observed with a protein increase of 310 g/kg, this implies that the tilapias needs were satisfied with 280 g/kg of protein.

With regards to the present results, the limitations observed in the conversion and digestibility of the test feed could also explained by the effect of other nutritional and physiological parameters, including the high content of antinutritional factors (enzyme inhibitors, phytate, carbohydrates, fiber, etc.) contained in plant ingredients from some oilseeds and cereals, such as soybeans, wheat, maize (8, 27, 30, 31). According to the aforementioned researchers, the predominance of these agro-industrial by-products (bran, cakes) in the diets exposes fish to antinutritional factors, which interfere with their growth and digestive capacity. Considering the dietary formulations (Table 4-1), these by-products constitute the major ingredients incorporated in the test diet with more than 87% of inclusion, whose wheat bran 47%, soybeans 23%, rice bran 5% and brewers grain 5%; these products are known for their high content of enzyme inhibitors and their deficiency in essential amino acids. The results of Nobah et al. (33) showed that by comparing to the control food, by-product-based feed did not induce better growth rates in hybrid fish from T. zillii (male) x T. guineensis (female). These authors found the values of 0.18 g/d for rice bran, 0.19 g/d for wheat bran and 0.20 g/d for corn bran vs. 0.56 g/d for the control food. These results, however, show a lower growth rate than those of the present experiment (on average 0.35 g/d for the test diet), although here the wheat bran has been incorporated at approximately 50% level. In addition, compared to corn bran, Bamba et al. (7) showed no better growth of fish with wheat and rice brans. El-Sayed (15) reported a significant decrease of growth and food efficiency in Nile tilapia due to a poor amino acid balance and the presence of trypsin inhibitors caused by replacement of fishmeal by soybean meal 30%. Recently a work of Ly et Ba (28) has supported that the inclusion of soybeans over 50% or 60% had reduced the growth performance and food digestibility in Nile perch (Lates niloticus). Thus, the results obtained by these different authors suggest that the poor growth and the low PER registered with the Rcongo test diet may be associated to trypsin inhibitors presence and the essential amino acid deficiency in by-products, which increases food catabolism and nitrogen looses in fish. However, the essential amino acid supplementation of these diets improves growth and dietary utilization, and the heat processing of these ingredients (e.g. soybeans) inactivates protease inhibitors (15, 30).

137

Because of their very high levels in plant by-products, the antinutritional effects of carbohydrates on growth reduction and nutrient digestibility have been reported generally in fish and particularly in tilapia and carp, although these are omnivorous (25). Indeed, carbohydrates are generally not digestible by monogastrics or fish, except starch which is poorly digested by high trophic-level fish due to limited activity of amylase (31, 46). Carbohydrate concentration increases with incorporation of plant ingredients to replace fishmeal, resulting in a decrease in crude ash in the food (12), as shown in Table 1. However, according to the aforementioned authors, protein digestibility can be improved by providing a supplementation of limiting amino acids in soybean meal-based diets.

The negative effects of food phytates may also be mentioned. Although in Table 4-4, phosphorus ADC values appear to be higher for the test diet than for the control (53.3 vs. 45.6%, respectively), the nutrient budget analysis (Table 4-5) reveals however that, the fecal excretion of phosphorus was higher in test group fish compared to those of the control group. This may imply the presumed effect of phytate on phosphorus digestibility and consequently on the digestive capacity of fish (8). Indeed, phytate is known for its lack of availability for fish due to the absence of endogenous or microbial phytase in the gastrointestinal tract. Phytate decreases the phosphorus bioavailability and the protein digestibility by forming an indigestible phytic acid-protein complex in monogastrics (42). It also forms complexes with bivalent minerals thus reducing their digestive utilization. However, supplementation of phytase in plant-based diets is indispensable for phytate digestion, as it increases the retention of dietary phosphorus in fish and improves intestinal assimilation (8, 42).

The fiber concentrated in plant ingredients also represents another factor that affects the digestive capacity of fish. Many authors have reported their negative effects on nutrient and energy digestibility (16, 31). Biochemical analysis of experimental diets (Table 4-1) show that the test feed contains a high crude fiber content compared to commercial feed, i.e., 9.7% vs. 1.2%, respectively. This could also justify the poor growth performance noted in fish belonging to the Rcongo test group. Similar observations have recently been made with related work as well as in other fish species. For example, Obirikorang et al. (36) observed a reduction in dry matter ADC in O. niloticus fed with two test diets based on coconut meal

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and palm kernel cake containing fiber content compared to the control diet, i.e., 9.5 and 11.7 vs. 3.4, respectively. Similarly, by substituting fishmeal at 51 and 60% by soybean meal in Nile perch juvenile, Ly et Ba (28) noted a reduction in growth and feed conversion with increasing fiber content, compared to the control diet, i.e., 7.56 and 7.64% vs. 3.80%, respectively. Indeed, it is documented that the vegetable fiber is not digestible by the fish whatever the species. They can reduce protein and lipid digestibility by blocking them in complexes that prevent access of digestive enzymes to their substrate. A high inclusion of dietary fiber also accelerates gastrointestinal transit or peristalsis, reducing residence time and nutrient absorption, resulting in a decrease in digestible energy (31, 44). Thus, referring to the present results and to the aforementioned authors, it is important to stress the presumed consequence of food peristalsis acceleration in fish, which would expose them to a prolonged fast, because they have received a diet that corresponds to 4% of their weight, whereas an ad libitum feed intake would compensate nutrients losses associated to rapid feed transit due to high dietary fiber content.

Regarding the biochemical composition of fish carcasses, the present results show that the formulated diets had more or less an impact on the body nutrient contents (Table 4-6). Compared to the initial fish proximal analyses, dry matter contents decreased in the carcasses of the test groups and significantly increased in those of the control groups. The test diet induced higher carcass protein (54.5%) and crude ash (13.0%) compared to the control (50.7 and 11.9%, respectively) (Table 4.6). In contrast, the inverse situation was recorded with the fish in the control group, which showed higher contents of lipids (35.3%) and energy (26.2 Mj/kg) than those of the test group (30.9% and 25.3 Mj/kg, respectively). Analyses of these results suggest an imbalance between protein and body lipid content, which may be due to the phosphorus/energy (P/E) ratio in the feed, according to Coutinho et al. (13). Thus, the P/E ratio and dietary protein content are important factors affecting nutrient digestibility in fish. These aforementioned authors reported that the increase in P/E ratio results in a decrease in energy content than to that of dietary protein and finally leads to a reduction in body fat. Similarly, other studies have also reported the relationship between body protein content increase, body fat content decrease and protein content increase in feed (2, 29). Indeed, the present trends in fish body composition corroborate similar assays that reported the significant or non-significant effect of incorporating plant

139

ingredients in fish diets. For example, Carvalho et al. (9) reported lower contents of body fat in Nile tilapia fed with diets rich in palm kernel cake and cassava leaves, while body protein content was correlated with that of feed ingested by fish. Ly et Ba (28) reported a decrease in body lipid content in Nile perch (Lates niloticus) fed with high incorporation of soybean meal. Similar results were still observed by Azaza et al. (6) which reported a decrease in lipid content in Nile tilapia carcasses fed with diets rich in plant-derived by- products. In contrast, by substituting fishmeal by different levels of rapeseed meal in O. niloticus, Luo et al. (27) did not observe the feed effect on the biochemical composition of fish carcasses.

Based on these data, the results recorded with the Rcongo test feed, corroborate most studies aiming at the similar objective, in the perspective of formulating a cost-effective feed by valorization of the local and available by-products. Including, Sousa et al. (45) observed a similar weight gain of 0.30 to 0.36 g/d in Nile tilapia fed with different levels of SBM. When comparing three populations of O. niloticus, Lazard (23) reported a mean FCR of 1.71 ± 0.05, a value similar to that found in our experiment. The incorporation of agricultural by-products (soybean and cottonseed meal, corn bran, rice bran and millet bran) in the diets of O. niloticus fry enabled Bamba et al. (7) to record FCR (1.13 to 1.87) and PER (1.69 to 3.45), values similar to those of the present study. Luo et al. (27) observed the FCR ranging from 1.58 to 1.74 and PER from 1.83 to 2.04 in tilapia O. niloticus by replacing fishmeal with different levels of rapeseed meal. Furthermore, Azaza et al. (6) found the SGR values ranging from 2.01 to 2.46%/d, FCR from 1.48 to 2.11 and PER from 1.50 to 2.1 with O. niloticus fed tomato meal. However, compared to our results, Abdel-Tawwab et al. (2) reported in Nile tilapia a lower PER ranging from 0.99 to 1.53 in juveniles and 1.19 to 1.92 in fingerlings fed with SBM, wheat bran and corn bran-based diets. When substituting fishmeal by SBM in O. niloticus, Wu et al. (50) found values slightly lower than those of the present study (FCR 1.97 to 2.35 and PER 1.12 to 1.30), despite supplementation of synthetic amino acids and an animal-based protein meal. Ramos et al. (40) fed Nile tilapias with industrial by-products (cassava leaf, mesquite bean, cotton, cocoa, soursop and African oil palm kernel) and also obtained low ADC compared to our results, i.e., dry matter 26.0 to 57.6%, protein 17.9 to 80.1% and energy 14.1 to 65.8%. On the other hand, with the use of four diets based on cocoa meal, mesquite meal, palm kernel

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cake and manioc leaves in Nile tilapia Carvalho et al. (9) reported slightly higher values compared to our study, from 1.18 to 1.33 for FCR, 2.03 to 2.16%/day for SGR and from 2.78 to 3.14 for PER. However, minor discrepancies observed in these experimental results with similar studies could be associated to variations in several parameters, including age, size and fish species; composition and feed processing; crop systems; types and nutritional value of ingredients and their contents of antinutritional factors (15, 27).

It should also be added that the lower growth performance observed in fish fed with the Rcongo test diet, could be considered as a response to mineral and vitamin deficiencies probably attributed to the lack of dietary supplementation (35, 43). According to some authors, the deficiencies in vitamins (A, B2, B7, B9, C and E) and microelements (calcium, manganese) in Nile tilapia usually result in a syndrome of growth disorders and reduction in dietary consumption and efficacy. This can be observed in intensive fish farming where deficiencies (e.g. vitamin C) are sometimes due to inadequate formulation or prolonged storage of diets at very high temperatures (16, 18, 21, 26, 34). However, Jauncey (21) stated that vitamins and microelements deficiencies in tilapia are sometimes rare and difficult to evaluate under controlled farming conditions (fertilized ponds…), as most of these constituents exist in endogenous form in dietary ingredients and pond water. In addition, the vitamins contained in the natural foods of fertilized ponds and the microbial biosynthesis of some of them in the intestines contribute significantly to the vitamin requirements of Nile tilapia.

At the end of this study, the production cost of the Rcongo test-feed was USD 0.38/kg, while that of Rcommercial control-feed acquisition was USD 1/kg (Figure 4-1; Table 4-1). This comparison reveals that the Rcongo test feed costs 2.6 times less expensive than the commercial feed. According to the sustainable development approach targeted by this study, the cost of test feed meets the economic requirements of animal production in rural and peri-urban areas (3, 17, 20). For profitable production, these reports recommend that feed costs be less than USD 0.5/kg, as feeding represents the highest expenditure for monogastric livestock (pig, poultry, fish, etc.) (8, 15, 16). Thus, in the light of feed costs and final biomass, the fish production cost was estimated at USD 1.45/kg for the test feed and USD 2.28/kg for commercial feed (Figure 4-1). This implies that the use of Rcongo

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test-diet reduces feed cost at 62%, and fish production cost at 36%, compared to Rcommercial control-feed. However, this fish production cost is inversely proportional to experimental feeding duration and fish growth. It would appear more economical to extend the duration of this experiment, as several studies recommend 8 to 16 weeks to observe the significant effects of feeding on tilapias growth (16, 27, 29, 32). Finally, the economic evaluation of the present data demonstrated that, although the Rcongo test feed induced lower growth performance compared to the control feed, the cost-benefit analysis indicated that it was economically higher. This is in agreement with the objectives of many similar research mentioned above.

4.7 Conclusion

This study has showed a tendency regarding the growth performance and production cost of Nile tilapia. The main objectives have been achieved in terms of the valorization of plant ingredients and the reduction of fish production costs. The cost-benefit ratio indicated that the Rcongo test-feed is economically versus the commercial control feed. The identification of more available and less expensive feed is a key criterion for the development of freshwater fish farming. Thus, standardization of using these resources is necessary and should make them more applicable especially in the context of production in rural areas. Therefore, for future perspectives, it is imperative to evaluate different strategies for rational use of these resources and the control of antinutritional factors which limit their use.

4.8 Acknowledgements

This study was made possible by the technical support from the Groupe de Recherche en Recyclage Biologique et Aquaculture (GREREBA). It was funded by the Programme Élargi de Formation en Gestion des Ressources Naturelles dans le Bassin du Congo (PEFOGRN-BC) with the financial collaboration of the Réseau des Institutions de Formation Forestière et Environnementale en Afrique Centrale (RIFFEAC), the Congo Basin Forest Fund (CBFF) and the Banque Africaine de Développement (BAD).

142

4.9 References

1. Abba E., Belghyti D., Benabid M. & El Ibaoui H., 2010, Relation taille-poids et coefficient de condition de la truite commune (Salmo trutta macrostigma dumeril, 1858) de l'Oued Sidi Rachid (Moyen Atlas) Maroc. Afrique SCIENCE, 6, 60-70.

2. Abdel-Tawwab M., Ahmad M.H., Khattab Y.A. & Shalaby A.M., 2010, Effect of dietary protein level, initial body weight, and their interaction on the growth, feed utilization, and physiological alterations of Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.). Aquaculture, 298, 267-274.

3. Anonyme, 2010, CNPMT (Cadre National des Priorités à Moyen Terme) - RD Congo. Ministère de l’Agriculture, Pêche et Elevage – FAO. Kinshasa, RD-Congo, 56p.

4. AOAC, 1995, Official Methods of Analysis of AOAC International: Vol. I. Agricultural Chemicals; Contaminants, Drugs, 16th edn. AOAC International, Arlington, VA, USA.

5. Atkinson J.L., Hilton J.W. & Slinger S.J., 1984, Evaluation of acid-insoluble ash as an indicator of feed digestibility in rainbow trout (Salmo gairdneri). Can. J. Aquat. Sci., 41, 1384–1386.

6. Azaza M.S., Mensi F., Toko I.I., Dhraief M.N., Abdelmouleh A., Brini B. & Kraϊem M., 2006, Effets de l’incorporation de la farine de tomate dans l’alimentation du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, L., 1758) en élevage dans les eaux géothermales du Sud Tunisien. Bull. Inst. Natn. Scien. Tech. Mer de Salammbô, 33, 47-58.

7. Bamba Y., Ouattara A., Da Costa K.S. & Gourène G., 2008, Production de Oreochromis niloticus avec des aliments à base de sous-produits agricoles. Sciences & Nature, 5, 89- 99.

8. Burel C. & Médale F., 2014, Quid de l’utilisation des protéines d’origine végétale en aquaculture ?. Oilseeds & fats Crops and Lipids, 21, D406.

9. Carvalho S.J., De Azevedo R.V., Ramos A.P.S. & Braga L.G.T., 2012, Agroindustrial byproducts in diets for Nile tilapia juveniles. Revista Brasileira De Zootechnia, 41, 479- 484.

10 Catacutan M.R. & Coloso R.M., 1995, Effect of dietary protein to energy ratios on growth, survival, and body composition of juvenile Asian seabass, Lates calcarifer. Aquaculture, 131, 125-133.

11 Cho C.Y., Slinger S.J. & Bayley H.S., 1982, Bioenergetics of salmonid fishes : Energy intake, expenditure and productivity. Comp. Biochem. Physiol., 73B, 25-41.

12 Chou R.L., Her B.Y., Su M.S., Hwang G., Wu Y.H. & Chen H.Y., 2004, Substituting fish meal with soybean meal in diets of juvenile cobia Rachycentron canadum. Aquaculture, 229, 325-333.

143

13 Coutinho F., Peres H., Guerreiro I., Pousão-Ferreira P. & Oliva-Teles A., 2012, Dietary protein requirement of sharpsnout sea bream (Diplodus puntazzo, Cetti 1777) juveniles. Aquaculture, 356, 391-397.

14 El-Saidy D.M. & Gaber M., 2003, Replacement of fish meal with a mixture of different plant protein sources in juvenile Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.) diets. Aquaculture research, 34, 1119-1127.

15 El-Sayed A.-F.M., 1999, Alternative dietary protein sources for farmed tilapia, Oreochromis spp. Aquaculture, 179, 149-168.

16 El-Sayed A.-F.M., 2006, Tilapia culture. Cab International Publishing, London, UK. 294p.

17 FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2012, La situation mondiale des pêches et de l’aquaculture. Rome, Italie. http://www.fao.org/docrep/016/i2727f/i2727f00.htm

18 FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2015, Système d’information sur les ressources alimentaires et d’engrais en aquaculture. Nile tilapia - Nutritional requirements. Rome, Italie. http://www.fao.org/fishery/affris/profil-des- especes/nile-tilapia/besoins-nutritionnels/fr/

19 Hêdji C.C., Gangbazo D.K., Houinato M.R. & Fiogbé E.D., 2014, Valorisation de Azolla spp, Moringa oleifera, son de riz, et de co-produits de volaille et de poisson en alimentation animale: synthèse bibliographique. Journal of Applied Biosciences, 81, 7277-7289.

20 Huart A., Leroy P., Thewis A., Bindelle J., Muland M. & Kibango D., 2003, Troupeaux et Cultures des Tropiques. Dossier spécial sur la volaille, Année 1, n°2, Centre Agronomique et Vétérinaire de Kinshasa (CAVTK). Kinshasa, RD-Congo, 95 p.

21 Jauncey K., 2000, Nutritional requirements. In Tilapias: biology and exploitation. Springer, Netherlands, p 327-375.

22 Kimou N.B., Koumi R.A., Koffi M.K., Atsé C.B., Ouattara I.N. & Kouamé P.L., 2016, Utilisation des sous-produits agroalimentaires dans l’alimentation des poissons d’élevage en Côte d’Ivoire. Cahiers Agricultures, 25, 25006.

23 Lazard J., 2009, La pisciculture des tilapias. Cahiers Agricultures, 18, 174-182.

24 Le Boucher R., Dupont-Nivet M., Laureau S., Labbe L., Geurden I., Medale F., Chatain B., Vandeputte M. & Quillet E., 2013, Amélioration génétique et utilisation des aliments à base de végétaux en pisciculture. INRA Productions Animales, 26, 317-326.

25 Liebert F. & Portz L., 2005, Nutrient utilization of Nile tilapia Oreochromis niloticus fed plant based low phosphorus diets supplemented with graded levels of different sources of microbial phytase. Aquaculture, 248, 111-119.

144

26 Lim C.E. & Webster C.D., 2006, Nutrient requirements. Tilapia: Biology, Culture and Nutrition. Food Products Press, New York, USA, p 469-501.

27 Luo Z., Liu C. X. & Wen H., 2012, Effect of dietary fish meal replacement by canola meal on growth performance and hepatic intermediary metabolism of genetically improved farmed tilapia strain of Nile tilapia, Oreochromis niloticus, reared in fresh water. Journal of the World Aquaculture Society, 43, 670-678.

28 Ly M.A. & Ba C.T., 2015, Effets d’une partielle substitution de la farine de poisson par la farine de soja sur la croissance des juvéniles de la perche du Nil (Lates niloticus, Linnaeus 1758). International Journal of Biological and Chemical Sciences, 9, 1477- 1484.

29 Ma F., Li X., Li B. & Leng X., 2015, Effects of extruded and pelleted diets with differing protein levels on growth and nutrient retention of tilapia, Oreochromis niloticus × O. aureus. Aquaculture International, 23, 1341-1356.

30 Médale F. & Kaushik S., 2009, Les sources protéiques dans les aliments pour les poissons d’élevage. Cah. Agric., 18, 103-111.

31 Medale F., Le Boucher R., Dupont-Nivet M., Quillet E., Aubin J. & Panserat S., 2013, Des aliments à base de végétaux pour les poissons d’élevage. INRA Productions animales, 26, 303-315.

32 Meyer C., 2013, Dictionnaire des Sciences Animales. CIRAD, Montpellier, France. http://dico-sciences-animales.cirad.fr

33 Nobah C.S.K., Affourmou A. & Alla Y.L., 2014, Formulation d’aliments à base de sous-produits locaux et effets sur la croissance des tilapias hybrides [Tilapia zilii (mâle) x Tilapia guineensis (femelle)] en cages flottantes installées sur le lac de Barrage d’Ayame I (Côte d’Ivoire). Sciences de la vie, de la terre et agronomie, 2, 85-92.

34 NRC (National Research Council), 1993, Nutrient requirements of warm water, fishes and shellfishes: nutrient requirements of domestic animals. National Academy Press. Washington, D.C., USA, 114 p.

35 NRC (National Research Council), 2011, Nutrient requirements of fish and shrimp. Animal Nutrition Series. National Academy Press, Washington DC., USA, 346 p.

36 Obirikorang K.A., Amisah S., Fialor S.C. & Skov P.V., 2015, Digestibility and postprandial ammonia excretion in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fed diets containing different oilseed by-products. Aquaculture International, 23, 1249-1260.

37 Pezzato L.E., Miranda E.C. & Barros M.M., 2000, Nutritional value of coconut meal in diets for Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Acta Scientiarum, 22, 695-699.

145

38 Popovic N.T., Strunjak‐Perovic I., Coz‐Rakovac R., Barisic J., Jadan M., Persin Berakovic A. & Sauerborn Klobucar R., 2012, Tricaine methane‐sulfonate (MS‐222) application in fish anaesthesia. Journal of applied ichthyology, 28, 553-564.

39 Pouomogne V. & Pemsl D.E., 2008, Development and Status of Freshwater Aquaculture in Cameroon : Reducing poverty and hanger by improving fisheries and anquaculture. WoldFish Center, Penang, Malaysia, 72 p.

40 Ramos A.P.D.S., Braga L.G.T., Carvalho J.S.O. & Oliveira S.J.R.D., 2012, Digestibility of agro-industrial byproducts in 200 and 300 g Nile tilapia. Revista Brasileira de Zootecnia, 41, 462-466.

41 Richter N., Siddhuraju P. & Becker K., 2003, Evaluation of nutritional quality of moringa (Moringa oleifera Lam.) leaves as an alternative protein source for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus L.). Aquaculture, 217, 599-611.

42 Sajjadi M. & Carter C.G., 2004, Dietary phytase supplementation and the utilisation of phosphorus by Atlantic salmon (Salmo salar L.) fed a canola-meal-based diet. Aquaculture, 240, 417-431.

43 Sarr S.M., Thiam A., Sene M. & Ndiaye M., 2015, Production d’alevins de Tilapia (Oreochromis niloticus) avec 3 aliments à base de sous-produits agro-industriels au Nord du Sénégal. International Journal of Biological and Chemical Sciences, 9, 2598- 2606.

44 Schrama J.W., Saravanan S., Geurden I., Heinsbroek L.T.N., Kaushik S.J. & Verreth J.A.J., 2012, Dietary nutrient composition affects digestible energy utilisation for growth: a study on Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and a literature comparison across fish species. British Journal of Nutrition, 108, 277-289.

45 Sousa S.M.D.N., Freccia A., Santos L.D.D., Meurer F., Tessaro L. & Bombardelli R.A., 2013, Growth of Nile tilapia post-larvae from broodstock fed diet with different levels of digestible protein and digestible energy. Revista Brasileira de Zootecnia, 42, 535- 540.

46 Storebakken T., Refstie S. & Ruyter B., 2000, Soy products as fat and protein sources in fish feeds for intensive aquaculture. Soy in animal nutrition, 127-170.

47 Thiex N.J., Manson H., Anderson S. & Persson J.Å., 2002, Determination of crude protein in animal feed, forage, grain, and oilseeds by using block digestion with a copper catalyst and steam distillation into boric acid: collaborative study. Journal of AOAC International, 85, 309-317.

48 Wei L., Hua W., Ming J., Fan W., Juan T. & ChangGeng Y., 2015, Apparent digestibility coefficients of adult Oreochromis niloticus to ingredients of eight common botanical feeds. Journal of Northwest A & F University - Natural Science Edition. 43, 17-25.

146

49 Williams J.E., 2000, The coefficient of condition of fish. Chapter 13 in Schneider, James C. (éd) 2000. Manual of fisheries survey methods II: with periodic updates. Michigan. Department of National Resources, Fisheries Special Report 25, Ann Arbor.

50 Wu Y.V., Tudor K.W., Brown P.B. & Rosati R.R., 1999, Substitution of plant proteins or meat and bone meal for fish meal in diets of Nile tilapia. North American Journal of Aquaculture, 61, 58-63.

147

Chapitre 5 Assessment of the inhibitory effects of different diets and plant ingredients in tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758)

Albert Tshinyama1, Émilie Proulx1, Marie-Hélène Deschamps1, Freddy Okitayela2, Damase Khasa3 and Grant W. Vandenberg1

1Département des sciences animales, Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université Laval, Québec, QC, G1V 0A6, Canada ;

2Faculté des Sciences Agronomiques, Université de Kinshasa, Kinshasa, BP. 117 Kin XI, RD-Congo;

3Centre for Forest Research and Institute for Systems and Integrative Biology, Université Laval, Québec, QC, G1V 0A6, Canada.

Accepted in PJZ (Pakistan Journal of Zoology)

148

5.1 Résumé

Évaluation des effets inhibiteurs des rations et des différents ingrédients végétaux sur les protéases digestives chez le tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758)

Les effets inhibiteurs des ingrédients végétaux sur les protéases digestives du tilapia (Oreochromis niloticus) ont été évalués. Quatre-vingt-dix tilapias juvéniles monosexes mâles (poids moyen 17,3 ± 0,2 g, longueur moyenne 9,6 ± 0,1 cm) ont été élevés dans 9 bassins approvisionnés par recirculation d’eau fermée. Trois rations ont été testées en triplicata : 1) Rcongo, aliment test formulé à partir d’ingrédients locaux de la RD Congo, 2) Rcanada, formulé avec les mêmes ingrédients que Rcongo mais acquis au Canada et 3) Rcommercial, moulée commerciale. Trois rations et cinq sous-produits agroindustriels (tourteau de soja, son de blé, son de riz, maïs grain, drêche de bière) ont servi des sources d’inhibiteurs. Les résultats ont montré que les activités enzymatiques ont été inférieures chez le tilapia, et par conséquent, cette espèce a été plus sensible aux inhibiteurs des protéases, en référence aux études similaires. Les activités protéolytiques ont été plus élevées dans les quatre premiers segments intestinaux que dans le cinquième. La présence des inhibiteurs des protéases dans les rations et les ingrédients végétaux a été mise en évidence. Les effets négatifs des inhibiteurs végétaux sur les protéases digestives ont été prouvés avec des différences non significatives entre les rations. Le tourteau de soja a été plus inhibitif, suivi par les sons de blé et de riz et la drêche de bière. Cependant, vu le manque de différences significatives entre les effets des rations sur les activités enzymatiques et l’inhibition des protéases, en raison des limites de la méthode in vitro, l’utilisation d’autres méthodes comme par exemple la technique de zymogramme (SDS- PAGE) paraît être un outil biochimique plus sensible pour caractériser la sensibilité des protéases aux inhibiteurs.

Mots clés : Oreochromis niloticus, alimentation, protéases, inhibiteurs, sous-produits

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5.2 Abstract

The inhibitory effects of plant ingredients on the digestive proteases of tilapia (Oreochromis niloticus) were evaluated. Ninety monosex male tilapia juveniles (mean weight 17.3 ± 0.2 g, mean length 9.6 ± 0.1 cm) were reared in nine tanks in a recirculating water system. Three diets were tested in triplicate: (1) Rcongo, a feed formulated from local ingredients from the Democratic Republic of the Congo, 2) Rcanada, formulated with the same ingredients as Rcongo but acquired in Canada and 3) Rcommercial, commercial feed. Three diets and five agricultural by-products (soybean meal, wheat bran, rice bran, corn grain, and brewers grains) were used to assess in vitro protease inhibition. Proteolytic activity was higher in the first four intestinal segments than in the terminal segment. The presence of protease inhibitors in the diets and plant ingredients was highlighted. The negative effects of plant inhibitors on digestive proteases were quantified with non- significant differences between diets. Soybean meal had the greatest inhibiting activity, followed by wheat and rice bran and brewers’ spent grains. However, given the lack of significant differences in the effects of diets on enzyme activities and protease inhibition (limitations of the in vitro method) the use of other methods such as the Zymogram (SDS- PAGE) appears to be a more sensitive biochemical tool to characterize protease sensitivity to inhibitors.

Key words: Oreochromis niloticus, feed, protease, inhibitors, by-products

150

5.3 Introduction

Nile tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) aquaculture is a promising opportunity in response to food insecurity challenges in developing countries. This species has been identified as a priority for development in the Democratic Republic of the Congo (DR Congo) and a number of sub-Saharan African countries. Several authors have reported that Nile tilapia easily adapts to very diverse conditions and that its flesh is highly appreciated by consumers. Also, its superior performance (rapid growth, prolificacy, disease resistance, etc.) has previously been reported (Meyer, 2013; Lazard, 2009; Pouomogne & Pemsl, 2008; El-Sayed, 2006).

However, intensive aquaculture production in developing countries is confronted with several limitations due to the difficulty of accessing commercial feed of adequate nutritional value (FAO, 2012; 2010; CNPMT, 2010). The use of local and readily-available ingredients, mostly consisting of agricultural by-products, could improve availability and reduce production costs. Unfortunately, their low quality, mainly that of plant-based by- products, limits their use in aquaculture because of their negative impact on fish growth (Karoom et al., 2016; Drew et al., 2007; El-Sayed, 2006; Moyano et al., 1999).

Many authors have previously reported the low quality of plant ingredients, as well as their reduced digestibility and the presence of antinutritional compounds (Drew et al., 2007; El- Sayed, 2006; Francis et al., 2001; El-Sayed et al., 2000; Moyano et al., 1999). Several antinutritional compounds are identified in plant-sourced proteins, including protease inhibitors, phytates, saponins, antigenic proteins, etc. (Burel & Médale, 2014; Médale et al., 2013; Médale and Kaushik, 2009). Protease inhibitors are proteins that reduce enzyme- catalyzed reactions and act in physiological processes, such as regulation of coagulation, fibrinolysis, complement activation and the inflammatory response in mammals (Matempa et al., 1994; Voet and Voet, 1995; Whitaker, 1994). These compounds affect the digestive capacity and growth of fish fed diets formulated with plant-based ingredients. El-Sayed (1999) reported a significant decrease in growth and feed efficiency in Nile tilapia due to a poor balance of amino acids and the presence of protease inhibitors in diets. Many studies reported that the heat treatment of plant proteins inactivates protease inhibitors, however other antinutritional factors are heat stable. (Azaza et al., 2006; El-Sayed et al., 2000;

151

Alarcón et al., 2001; 1999). It has also been demonstrated that the proper combination of different ingredients in the formulation of diets and essential amino acid supplementation improve growth and feed conversion (Médale and Kaushik, 2009; El-Sayed, 1999; Moyano et al., 1992).

Furthermore, it is documented that the nutritional value of a diet is not simply based on its chemical composition. It is also determined by the physiological capacity of fish to digest it, and to absorb the proteins and other nutrients contained therein, according to their eating habits. During digestion, proteins are hydrolyzed into peptides and free amino acids and are absorbed by specific intestinal membrane proteins. Protein hydrolysis in the digestive tract is carried out by proteolytic enzymes (Santos et al., 2013; Verri et al. 2011), this the link between the activity level of fish digestive proteases and the presence of antinutritional factors in the ingredients used in fish feed, particularly protease inhibitors, is of importance.

Intestinal proteases are classified into four major groups: serine (trypsin and chymotrypsin), cysteine (cathepsin), metalloproteases (aminopeptidases) and acid protease (pepsin, gastricin) (Chong et al., 2002; Voet et Voet, 1995; Whitaker, 1994). They are abundant in carnivorous fish such as trout. However, tilapia is an omnivorous and planktivorous species characterized with lower protease and higher amylase activity (El-Sayed, 2006; Hidalgo et al., 1999; Moyano et al., 1999). Protein digestion in fish stomach is achieved through the action of pepsin, secreted as inactive pepsinogen and activated by gastric acid secretion. When chyme arrives in the intestine, several pancreatic proteases and amylases (e.g., trypsin, α-amylase) are secreted and involved in protein and starch hydrolysis (Chan et al., 2004; Alarcón et al., 1999).

To date, the majority of the research on fish sensitivity to protease inhibitors has been focused on the use of soybean meal (Drew et al., 2007; El-Sayed et al., 2000; Moyano et al., 1999). This study was therefore conducted to assess the inhibitory effects of three different diets and five different plant ingredients (soybean meal, wheat bran, rice bran, milled corn and brewers grain) on digestive proteases in tilapia.

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5.4 Materials and methods

5.4.1 Fish

This experiment was conducted at the Laboratoire de Recherche des Sciences Aquatiques (LARSA) at Université Laval (Québec, Canada). It was carried out in accordance with the requirements of the Animal Protection Committee of Université Laval. Ninety monosex male tilapia juveniles (Oreochromis niloticus; mean weight 17.3 ± 0.2 g; mean length 9.6 ± 0.1 cm) were obtained from Sand Plains Aquaculture (Ontario, Canada) and reared in nine acrylic basins supplied by closed water recirculation, for four weeks. Upon arrival of the fish, a two-week acclimation period immediately began. All fish were weighed, measured on total (TL) and standard (SL) lengths and transferred to 9 rectangular aquariums, each containing 10 litres of water. Each aquarium was stocked with 10 juveniles, giving a density of 17 g/L. During the acclimation period, the fish were fed to satiety with commercial feed (Corey Optimum, 2mm dia., Fredericton, NB Canada). The physicochemical parameters of water were regularly verified and maintained within tolerable limits for tilapia O. niloticus (El-Sayed, 2006; Ross, 2000). Temperature (26 ± 0.5 °C), dissolved oxygen (9.2 ± 1.6 mg/L), and pH (7.1 ± 0.4) were continuously monitored.

Ammonia (NH4 ≤ 0.01 mg/L), nitrites (NO2 ≤ 0.01 mg/L), and dissolved CO2 (≤ 0.01 mg/L) were measured weekly using a Hach® Spectrophotometer; conductivity (117.8 ± 1.2

µs/cm), alkalinity (9.2 ± 0.1 mg/L CaCO3), and water hardness (424 mg/L CaCO3) were also verified weekly. The photoperiod (14h: 10 h light: dark) was maintained with the help of incandescent lamps. A water flow of 1 L/min, corresponding to 6 tank water renewals per hour, was verified and adjusted daily.

5.4.2 Feed and diets

Diet composition and nutrient content are presented in Table 5-1. Three experimental diets were tested in triplicate: 1) Rcongo, a feed formulated from local ingredients from the Democratic Republic of the Congo, 2) Rcanada, a feed formulated with the same ingredients as the first one, but acquired in Canada and 3) Rcommercial, a fishmeal-based commercial feed (Corey Optimum 2 mm). An indigestible silicon dioxide marker (SipernatTM50® Evonik, Piscataway, NJ) was added to all three feeds (1% w: w). These diets were formulated according to the methods and recommendations regarding the

153

nutritional needs of Nile tilapia and the apparent digestibility of the ingredients for the species (FAO, 2015; NRC, 2011; 1993; El-Sayed, 2006). One of the three feeds was fed in three different randomly selected aquariums. The fish were fed twice daily between 8:00 a.m. and 4:00 p.m. In order to avoid any waste or loss of feed, the diet (4% of the body weight/day) was distributed in small meals that lasted one hour, after faeces collection. The amount of ingested and uneaten feed was recorded daily in every tank.

Table 5-1 Biochemical composition, production costs and analysis of experimental diets in Nile tilapia Oreochromis niloticus1

Ingredients and costs Incorporation rate Wheat bran (%) 46,7 Rice bran (%) 5 Corn (%) 5 Brewers grain (%) 5 Soybean meal (%) 23,3 Blood meal (%) 10 Bone meal (%) 2 African palm oil (%) 2 SipernatTM50 marker (%) 1 Feed cost USD/kg diet 0,38 Production costs USD/kg fish 1,45 Biochemical analysis Nutrient content Dry matter (%) 89,6 Crude protein (%) 32,2 Lipid (%) 5,0 Gross energy (kcal/kg) 4541 Phosphorus (%) 1,0 Crude fiber (%) 9,7 Ash (%) 9,0

1Values are means of three fish in triplicate.

To prepare the feed, every dry ingredient was finely ground (appx. 120 μm) using a crusher (Foss CT 193 CyclotechTM, Sweden), then weighed and homogeneously mixed. Palm oil and SipernatTM50® were mixed together before being added to the dry ingredient meal. Distilled water was added to 45% in the final mixture to form a homogeneous dough. The commercial feed, which had been previously prepared, was crushed for 7 seconds at 2500 RPM for 1 h 30 min with a blender (Retsch®, Düsseldorf, Germany) in order to be able to

154

integrate the Sipernat. Using a extrusion machine with a helical screw, the dough was pressed through the 1.9 mm mesh of matrix # 9. The knife attached to the output of the granular produced 2 mm long granules. The resulting granules were the spheronized to standardize the particle size, according to the Tilapia Nutritional Requirements guidelines (FAO, 2015). The feed produced was then dried overnight at room temperature (25 °C) under the fume hood, sieved and stored at -20 °C in sealed plastic bags until used.

5.4.3 Determination of protease activity in fish enzyme extracts

Prior to the start of the feeding study and one day prior to final sampling, the fish were subjected to a 24-hour fast. Following harvest, fish were immediately euthanized by 5- minute bath in a concentrated tricaine methanesulfonate solution (250 mg of MS-222 + 500 mg sodium bicarbonate/liter of water), according to the protocol described by Popovic et al. (2012). Euthanized fish were counted, individually weighed and their total and standard lengths were measured. They were then dissected by groups of 4 randomly sampled subjects in each aquarium. The digestive tract was carefully removed, stripped of visceral fat and weighed. The intestine was isolated from other digestive organs, its length was measured and then cut into 5 distinct segments, as described by Smith et al. (2000). The five intestinal segments were sectioned from the cranial extremity, after the stomach, to the caudal extremity in the following order: 1) hepatic loop (HL), 2) proximal major coil (PMC), 3) gastric loop (GL), 4) distal major coil (DMC), 5) terminal segment (TS). Each intestinal segment was weighed and separately homogenized in distilled water (1:10 ratio), using a homogenizer (Turrax® or Tissumizer®, Cologne, Germany). The supernatant was collected after centrifugation (16 000 RPM x 30 min at 4 °C) and stored at -20 °C until used as the aliquot for enzyme extraction. Finally, the soluble proteins of the enzyme extracts were determined by using the Bradford method (1976), using bovine serum albumin as a standard. It should be noted that the original batch sampling, consisting solely of juvenile tilapia, the entire intestine was collected for protease analysis.

The activity of the intestine’s alkaline proteases was measured by the Walter method (1984), which uses 500 µl of casein (0.5%) as substrate in a 50 mM Tris-HCl pH 9 buffer. The whole was mixed with 20 µl of enzyme extract in 500 µl of buffer solution (50 mM Tris-HCl + 10 mM CaCl2 pH 7.5) and incubated at room temperature (25 °C) for 0, 5, 10,

155

15 and 30 minutes. The reaction was interrupted by the adding 500 µl of trichloroacetic acid (TCA) 20% and centrifuged (12 000 RPM x 5 minutes), before submitting the supernatant to the spectrophotometer at 280 nm absorbance. For each enzyme sample, two sets of Eppendorf microtubes (test and blank) were analyzed in triplicate. However, the sequential addition of casein substrate (0.5%) and trichloroacetic acid (TCA, 20%) in the control sample was done before adding enzyme extract into the mixture.

5.4.4 Evaluation of digestive protease inhibition by plant extracts

The plant solutions used in this experiment were prepared from three diets and five vegetable ingredients considered as agricultural by-products valued in animal feed (soybean meal, wheat bran, rice bran, spent corn grain and brewers’ spent grains; Table 5.1) and known to be very rich in protease inhibitors by the aforementioned authors (El-Sayed 2006; 1999). Dry ingredients were finely ground (120 μm) with a blender (Moulinex®, France). The resulting powder (250 mg) was homogenized using a manual homogenizing kit (Potter-ELV® and Wheaton®, USA) in 10 ml of buffer solution (50 mM Tris-HCl pH 7.5) and centrifuged (2000 RPM for 10 minutes at room temperature) for a final concentration of 25 mg/ml. The supernatant containing the plant proteins was collected and stored at -20 °C for the evaluation of inhibitory effects on proteases.

The inhibitory effect of plant solutions on fish digestive proteases was evaluated according to the protocol of Moyano et al. (1999), which was adapted from the method presented by García-Carreño et al. (1996), and based on the measurement of residual protease activity after the incubation of enzyme extracts with the solutions containing inhibitors. A solution containing 10 µl of enzyme extract and different volumes of inhibitor extracts was incubated at room temperature (25 °C) for 60 minutes in 500 µl of buffer solution (50 mM

Tris-HCl + 10 mm CaCl2 pH 7.5). Residual enzyme activity was evaluated by means of a second incubation of the same mixture for 30 minutes in 500 µl of casein 0.5% + buffer 50 mM Tris-HCl pH 9. The reaction was interrupted by the adding 500 µl of trichloroacetic acid (TCA) 20% and centrifuged (12 000 RPM x 5 minutes), before submitting the supernatant to the spectrophotometer at 280 nm absorbance. For each plant ingredient analyzed, two sets of Eppendorf microtubes (test and control) containing the mixture were tested in duplicate. The first series of microtubes (test) allowed to evaluate the state of

156

enzyme extracts incubated in with varying volumes of plant extracts, while the second series was used as a control of the enzyme activity in the presence of variable volumes of buffer 50 mM Tris-HCl pH 7.5 rather than plant extracts. Each microtube series was simultaneously tested with its specific control, whose reaction was stopped before the addition of casein 0.5%, and immediately followed by a 15-minute incubation period at 4 °C (on ice). Absorbance values were obtained from protein hydrolysis and the enzymatic reaction in the control tubes. Protease inhibition, expressed as a percentage, was estimated as the difference in proteolytic activity between the two series of tubes. Finally, the response curves (Figure 5-2) were constructed based on the ratio increase observed during the incubation of the plant solutions with the predetermined quantities of enzyme extracts (9.4 to 300 µg of inhibitor/protease activity unit).

5.4.5 Statistical analysis

The software Ri 389 (version 3.3.1) was used for the statistical analysis of data. The measured parameters were subjected to an analysis of variance (one-way and two-way ANOVA). In the case of significant differences (p<0.05), the results were subjected to Tukey’s multiple comparison test (p<0.05) to determine if the treatment means were different, and to determine factor effects.

5.5 Results

5.5.1 Soluble proteins and protease activities in enzyme extracts

The results of the present experiment on the concentration of soluble proteins and the activity of alkaline digestive protease activity are shown in Table 5-2 and Figure 5-1, respectively. Experimental diets did not have a significant influence on soluble protein between fish samples (p=0.179), but significant differences were found within intestinal segment types (p<0.001).

157

Table 5-2 Effect of diets on the soluble proteins concentration, and volumetric and specific activities of alkaline proteases in fish

1 2 Parameter Experimental diets SEM P value Rcongo Rcanada Rcommercial Diet Segments Soluble protein (mg/ml) 0,21 0,22 0,21 0,01 0,179 <0,001 Volumetric activity (U/ml) 94,2a 106,4b 89,6a 4,7 0,001 <0,001 ab a b Specific activity (U/mg) 449,4 493,2 419,3 23,8 0,006 <0,001 1The values correspond to the mean of three observations in the intestinal segments. Values associated to different letters within the same row are significantly different according to Tukey’s test (p<0.05). 2Two-way ANOVA (p<0.05). SEM: Mean standard error.

As illustrated in Figure 5-1, intestinal segments had a significant effect on the specific activity of the proteases (p<0.001). This activity was higher in juvenile tilapias of the initial group (766.9 ± 55.1 U/mg) compared to adults, in which the activity was greater in the first four segments and lower in the fifth (i.e., 370.7 ± 49.5 U/mg for HL, 489.6 ± 48.8 U/mg for PMC, 686.7 ± 111.9 U/mg for GL, 454.8 ± 115.1 U/mg for DMC and 268.0 ± 23.5 U/mg for TS, respectively). The effect of diets on specific protease activity was detected in fish (p=0.006), showing a significant difference between the Rcommercial and Rcanada diets (p=0.004), while no difference was observed between fish that were fed Rcongo and those that were fed Rcommercial (p=0.342) and Rcanada (p=0.114).

A B

Figure 5-1 Influence of intestinal segments on volumetric (U/ml) (A) and specific (U/mg) (B) activities of alkaline proteases in Nile tilapia

158

*Tilapia intestines from initial group and the five intestinal segments of adult tilapias in their logical order after the stomach: 1) Hepatic loop (HL), 2) Proximal major coil (PMC), 3) Gastric loop (GL), 4) Distal major coil (DMC), 5) Terminal segment (TS).

5.5.2 Effects of diets on the inhibition of digestive proteases in fish

The results of intestinal extract incubation with diet-based solutions are included in Table 5-3. These results show that the diets used did not lead to a significant difference in protease inhibition in all intestinal segments of adult tilapia, with the exception of the three HL segments (p=0.030), PMC (p˂0.001) and DMC (p<0.001), where the Rcommercial diet resulted in higher inhibition compared to Rcongo and Rcanada. The significant effect of diets on protease inhibition was not found when the segments were pooled (p=0.06). However, for tilapia of the initial group, the Rcongo diet resulted in higher protease inhibition, i.e., 44.3 ± 2.2% vs. 38.0 ± 1.7% for Rcanada and 34.1 ± 0.8% for Rcommercial.

Table 5-3 Effect of diets on the inhibition of digestive proteases (%) in intestines and intestinal segments of Nile tilapia

Inhibitor sources (Experimental diets)2 Protease sources1 SEM P value Rcongo Rcanada Rcommercial Initial group 44,3a 38,0bc 34,1bc 1,6 <0,001 HL 42,3ab 40,5a 45,0b 0,8 0,03 PMC 40,3a 44,9b 52,7c 1,9 <0,001 GL 46,4 44,1 38,7 1,8 0,20 DMC 37,7a 34,3b 40,5c 0,9 <0,001 Pooled segments 41,7 41,0 44,3 0,6 0,06 1Protease sources represent different intestinal segments for adult tilapia and entire intestine for the initial group. 2The values correspond to the mean of three observations in each intestinal segment: Hepatic loop (HL); Proximal major coil (PMC); Gastric loop (GL); Distal major coil (DMC). Values associated to different letters within the same row are significantly different according to Tukey’s test (p<0.05). SEM: Mean standard error.

5.5.3 Effects of plant ingredients on the inhibition of digestive proteases

The results of the incubation of fish intestinal extracts with the selected feed ingredient solutions are included in Figure 5-2. For all analyzed segments, high percentages of

159

protease activity inhibition were observed when intestinal extracts were incubated with soybean meal solutions (p<0.0001), i.e., 44.3 ± 1.0% for HL, 65.8 ± 5.0% for PMC, 64.2 ± 3.2% for GL, 56.3 ± 1.8% for DMC, and 66.9 ± 8.8% for young tilapias of the initial group. Depending on the intestinal segments, the protease inhibition caused by the soybean meal was 23 to 80% higher than the other ingredients. A protease inhibition greater than 20% with small amounts of plant solutions (37.5 µg inhibitor/U activity) was observed only for the enzymes from the GL segment and the initial group (Figure 5-2). Along with soybean meal, wheat and rice bran also induced a significant antinutritional effect on digestive protease activity, followed by brewer’s spent grains who generated less inhibition, and finally by corn whose inhibition did not exceed 20% in all segments.

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HL * PMC*

GL* DMC*

Initial group* Pooled segments*

Figure 5-2 Effect of the plant ingredients on the inhibition of digestive proteases (%) in intestines and intestinal segments. *Wheat bran (WB); Rice bran (RB); Soybean meal (SBM); Corn (C); Brewers grain (BG). Logical order of the five intestinal segments of tilapia after the stomach: 1) Hepatic loop (HL), 2) Major proximal coil (PMC), 3) Gastric loop (GL), 4) Major distal coil (DMC), 5) Terminal segment (TS).

161

The three enzyme sources, which are represented by three different diets, as well as the various ingredients used in the present study (Table 5-4) resulted in a significant effect on digestive protease inhibition (p<0.001). For certain ingredients, variations in protease response to inhibition contained in the intestinal segments were observed: the soybean meal, for example, resulted in higher protease inhibition percentages in fish fed with the ingredients from the Congo compared with those from Canada, i.e., 44.3 ± 1.0 to 65.8 ± 5.0% inhibition vs. 43.1 ± 2.1 to 48.9 ± 2.4%, respectively. For rice bran, the inverse situation was observed, i.e., 45.2 ± 0.6 to 56.2 ± 1.1% protease inhibition for fish that consumed the ingredients of Canadian origin, compared to 24.2 ± 1.6 to 43.4 ± 0.6% for those who consumed ingredients of Congolese origin. In other words, tilapia were more sensitive to protease inhibitors in soybean meal from the Congo than Canada, and vice versa for rice bran. On the other hand, corn generated less inhibition than any other ingredient (p<0.001), i.e. from 10.1 ± 1.4 to 23.8 ± 2.1% protease inhibition.

162

Table 5-4 Interaction between enzymes and inhibitor sources on protease inhibition (%) in Nile tilapia1

Sources of enzymes (E) Protease extract regions2 and inhibitors (I) HL PMC GL DMC Pool Rcongo enzymes 32,5A 36,1B 39,3B 31,4A 34,8B Wheat bran 32,0d 31,6cd 44,1c 45,5de 38,3c Rice bran 34,3d 36,2d 43,4c 24,2b 34,5c Soybean meal 44,3e 65,8e 64,2d 56,3f 57,7f Corn 17,9ab 19,8ab 20,0ab 10,1a 16,9a Brewers grain 34,2d 26,9bc 24,7b 20,6ab 26,6b Rcanada enzymes 32,0A 32,2A 31,6A 37,5B 33,3A Wheat bran 34,5d 27,0bc 29,9b 46,0de 34,3c Rice bran 45,2e 56,2f 50,9c 54,5f 51,7e Soybean meal 43,1e 40,9d 43,0c 48,9e 44,0d Corn 14,1a 15,3a 11,3a 13,2a 13,5a Brewers grain 23,0bc 21,8b 23,0b 25,1b 23,2b Rcommercial enzymes 42,5B 33,5A 37,2B 38,8B 38,0C Wheat bran 44,7e 40,1d 47,3c 42,6d 43,7d Rice bran 55,8f 25,2bc 32,3b 30,3c 35,9c Soybean meal 53,3f 65,8e 68,7d 77,1g 66,3g Corn 23,8bc 22,2b 20,9b 16,0a 20,7ab Brewers grain 35,0d 14,2a 16,7ab 28,0bc 23,5b SEM 1,8 2,5 2,6 2,8 2,2 P value (E) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 P value (I) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 E x I <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001

1The values correspond to the mean of three observations in each intestinal segment. Values associated to different letters (A. a) within the same column are significantly different according to Tukey’s test (p<0.05). 2Protease extract regions represent the intestinal segments. SEM: Mean standard error

5.5.4 Assessment of protease sensitivity to inhibitors according to fish age

Three digestive enzyme extracts were incubated in vitro with plant solutions of three corresponding diets to assess the sensitivity of tilapia to protease inhibitors by age (Figure

163

5-3). Despite a much higher enzyme activity for juvenile extracts from the original group compared to adults (p<0.001), i.e., 766.9 ± 55.1 U/mg vs. 449.4 ± 150.6 U/mg for Rcongo, 493.2 ± 188.0 U/mg for Rcanada and 419.3 ± 138.4 U/mg for Rcommercial, these were relatively more sensitive to protease inhibitors in the diet (p<0.02). The observed inhibition percentages were 44.3 ± 2.1% for the initial group vs. 41.7 ± 4.9% for adults fed Rcongo, 41.0 ± 4.4% for those fed Rcanada, and 44.3 ± 5.8% for those fed Rcommercial.

A B

Figure 5-3 Comparison of protease activity (U/mg) (A) with tilapia sensitivity to plant- based protease inhibitors (%) (B). *Protease extracts collected from fish fed to the 3 experimental diets and those of the initial group

5.6 Discussion

5.6.1 Digestive protease activity

With regards to the results of this experiment (Table 5-2, Figure 5-1), a variation in the responses of protease activity was observed in association with the diet (p=0.006), even though the Rcongo test-diet did not lead to a statistically different activity from Rcanada and Rcommercial. This effect on diets corroborates previous works that reported that the activity of digestive enzymes may vary with fish eating habits, feed composition and nutritional value of diets (Santos et al., 2013; El-Sayed et al., 2000; Moyano et al., 1999). Kohla et al. (1992) recorded an improvement in trypsin activity due to increased dietary consumption in O. mossambicus and Colossoma macropomum tilapias. Different responses of alkaline protease activity were detected by Moyano et al. (1999) in three fish species (tilapia, sea bream and sole), as a consequence of a variation in diets and their nutritional

164

value. The inspection of the digestive tracts of different fish species by Kolkovski (2001) allowed to identify digestive enzymes that are associated with the dietary metabolism (digestion, absorption and assimilation) of proteins, lipids and glycogen.

However, despite differences in dietary crude protein levels of Rcongo (32.2%) and Rcommercial (51.5%) diets, the presented results (Table 5-2) also showed that the level of protease activity was not significantly different between fish that were fed these two diets. This seems to be in disagreement with the aforementioned researchers who support the concept of an intimate relationship between enzyme activity and fish feeding, resulting in adaptation. For example, a study published in NRC (1993) reported relatively high proteolytic activity in the intestine of tilapias after the administration of protein-rich diets. Indeed, the increase in soluble protein or protease activity in tilapia has been reported as a means of compensating for their inhibition and avoiding the decrease in digestibility of dietary proteins. This increase depends on a change in pancreatic secretion, which varies according to the diet (El-Sayed et al., 2000). A similar observation was made in the experiment of Papoutsoglou & Lyndon (2006), who observed an increase in chymotrypsin activity in fish of Anarhichas minor species, as a means of adapting to low levels of dietary protein.

Many divergent opinions were also issued in regards to the physiological responses of fish according to their species. Santos et al. (2013) stressed the existence of divergent results regarding the relationship between fish enzyme activity and feed composition. For example, by measuring 6 different enzyme activity levels in 11 teleost species, Chakrabarti et al. (1995) attributed the observed similarities in enzyme activities to the lacustrine habitat of fish, as these authors did not find a relationship between enzyme activity and dietary habits. According to the work of Haard et al. (1996), the physiological adaptation of fish oriented to compensate for protease inhibition by overproducing enzymes was valid in salmonids. However, Anderson et al. (1991) reported the difficulty of tilapia to compensate for protease inhibition, hence the consequences leading to decreased digestibility of plant proteins. By comparing herbivorous and carnivorous fish, Chan et al. (2004) confirmed the hypothesis that digestive enzyme activity is strongly correlated with fish phylogeny rather

165

than the diet because they did not observe a strong correlation between diet and the profile of digestive enzymes.

Since the effect of the studied diets was not significantly proportional to their crude protein content (Tables 5-1; 5-2), it can be assumed that changes in protease activity, such as the one observed in this study, may be related to in vitro testing and sample manipulation. This could also be valid for soluble protein concentrations of the enzyme extracts, which were not significantly different in spite of different crude protein contents of the studied diets. Several authors suggested that the different methods used by various researchers for assessment of enzyme activity in fish further limit possible comparisons (Chan et al., 2004; Hidalgo et al., 1999). Depending on the fish species and type of tissue analyzed, it was suggested that the level of enzyme activity may vary with ambient temperature during enzyme incubation (Kolkovski, 2001; Hidalgo et al., 1999). Other authors also demonstrated variations in enzyme activity due to manipulations during sampling and preparation of enzyme extracts (Chong et al., 2002; Hidalgo et al., 1999; Alarcón et al., 1998).

When considering the age of fish, analysis of Figure 4.1 shows that enzyme extracts from juveniles of the initial group showed higher protease activity, compared to the adults (represented by five intestinal segments; HL, PMC, GL, DMC, and TS, respectively). This could be justified by the fact that for most species, young fish (larvae and juveniles) are generally exposed to greater protein needs (30–50%) for their growth. They are particularly fond of tiny animals and zooplankton for their nutrition, especially when they are in the wild (Hlophe & Moyo, 2013; El-Sayed, 2006). This nutritional preference could thus predispose them to secrete more proteolytic enzymes in their digestive tract, compared to adults of the same species. These results are supported by a report published in NRC (1993) which recorded relatively higher proteolytic activities in young tilapia compared to adults. On the other hand, the inverse situation was reported by Kolkovski (2001), which observed that enzyme activities were relatively lower in larvae than adults of different species, after feeding.

The present results (Figure 5-1) nevertheless showed that the first four intestinal segments distinguished themselves from the fifth by their higher proteolytic activity. These

166

observations are consistent with several previous studies conducted on O. niloticus tilapia. Tengjaroenkul et al. (2000) identified two peptidases (leucine-aminopeptidase and dipeptidyl aminopeptidase IV) on the enterocytes’ microvilli of the first four intestinal segments of tilapia, with the strongest activities in the first three intestinal segments. This arrangement is close to that observed in the present experiment, even though the strongest proteolytic activities were recorded in the first four segments rather than the first three, with a very sharp emphasis on the third segment. However, these authors (Tengjaroenkul et al., 2000) stressed the importance of these particular intestinal segments because of their content in peptidases capable of peptide hydrolysis, in particular peptides in which the N- terminal position contains the amino acid proline (dipeptidyl aminopeptidase IV) and all the common amino acids except proline (leucine aminopeptidase). In the light of these results and referring to other research on the morphology and physiology of the intestinal tract of Nile tilapia, it can be considered that although the digestive system of this species is relatively simple and non-specialized, the first four segments, representing more than 90% of the total length of the intestine, have played an important role in the degradation of peptide (El-Sayed 2006; Smith et al., 2000; Tengjaroenkul et al., 2000). This is consistent with previous research that showed that even though omnivorous fish are not as well equipped as carnivores in terms of digestive proteases that effectively digest feed proteins (Hlophe and Moyo, 2013; Chaudhuri et al., 2012; NRC, 2011; El-Sayed, 2006; Chakrabarti et al., 1995), they may nevertheless possess a proteolytic potential allowing them to use hardly digestible plant proteins (Hidalgo et al., 1999; Kuz’mina, 1990; Kuz’mina & Kuz’mina, 1990). However, the lower enzymatic reaction recorded in the fifth and last segment (Figure 5.1) would probably be due to its low participation in the hydrolysis of peptides, due to the resorption of the proteolytic and protein enzymes by the intestinal mucosa and the regressive variations of the pH involved in the distal third of the gastrointestinal tract (El-Sayed, 2006; Smith et al., 2000; Tengjaroenkul et al., 2000; Hidalgo et al., 1999; Hofer, 1982; Hofer & Schiemer, 1981).

5.6.2 Inhibition of digestive proteases

Considering the results hereby presented, we have observed, same as other authors in previous work (El-Sahed et al., 2000; Moyano et al., 1999), the existence of protease

167

inhibitors in vegetable diets and ingredients. Their negative effects on digestive proteases and variations in the physiological responses of fish were clear (Tables 5-3; 5-4 and Figure 5-2). This is consistent with authors who reported that protease inhibitors are particularly abundant in legume seeds, but also in cereals and agricultural by-products, and a thermal treatment is incapable of completely eliminating the inhibitory effects, especially for oilseeds such as soybeans (Drew et al., 2007; Francis et al., 2001; Alarcón et al., 2001; 1999; Liener, 1989).

Of all five ingredients analyzed in this study, soybean meal had the greatest inhibiting action (Figure 5-2 and Table 5-4). Research on the high percentage of protease inhibition in fish from plant-sourced feeds, including soybeans, has been documented by several authors. In vitro incubation of treated and untreated soybean meal inhibitors in the presence of tilapia digestive proteases allowed El-Sayed et al. (2000) to obtain high inhibition percentages (60.9 ± 0.3% to 80.1 ± 0.5%), which are close to the values obtained in this study. In their experiment on the characterization of intestinal trypsin in tilapia, Zhou et al. (2013) detected a strong inhibition of intestinal protease activity, which was induced by both the inhibitors contained in soybeans and different metal ions. According to El-Sayed et al. (2000) and Martinez et al. (1999), tilapia is more sensitive to protease inhibitors of soybean meal, with an in-vitro level of protease inhibition above 60%.

In addition to tilapia, the inhibitory effect of soybeans and other plant feeds have been evaluated several times in both salmonids and other carnivorous fish. The experience of Moyano et al. (1999) revealed that the digestive proteases of tilapia and sea bream were more sensitive to protease inhibitors present in soybean meal, resulting in a very high inhibition percentage (40%), even with very small solution quantities (62.5 mg/unit of activity). Despite the pretreatment of seeds, Alarcón et al. (1999) observed the persistence of alkaline protease inhibition in sea bream Sparus aurata after having administered a soybean meal-based diet, i.e. 42.6 ± 6.7% for raw meal and 39.9 ± 3.0% for extracted meal. In their experience on salmonids, Krogdahl et al. (1994) observed a high sensitivity of fish to trypsin inhibitors contained in soy-based diets. Aside from soybean meal, protease inhibition percentages induced by other analyzed plant ingredients (wheat bran, rice bran, brewer’s grain) were highlighted in this study. Although the sensitivity of digestive

168

proteases to agricultural by-products has not been the subject of many evaluations, their antinutritional effect has been documented by several authors (Burel & Médale, 2014; Médale et al., 2013; Médale & Kaushik, 2009; El-Sayed, 2006). For example, the experiment of Nobah et al. (2014) on hybrid tilapia showed that rice and wheat bran diets did not induce the best growth rates, when compared to T4GF commercial feed. Bamba et al. (2008) did not record a better growth of Nile tilapia fed with wheat and rice bran compared to those that were fed corn bran. However, among the few assessments of the impact of these ingredients on digestive proteases inhibition is the study of Moyano et al. (1999), who simulated wheat bran consumption and observed a proportional increase of the inhibitory effect up to 40% in sea bream. On the other hand, sole was highly susceptible to wheat bran with approximately 60% inhibition of protease.

Referring to similar research, the results of this study (Figure 5-3) confirmed the hypothesis that omnivorous fish, in this case tilapia, would be more sensitive to protease inhibitors than carnivorous fish (e.g., trout). For example, by incubating intestinal extracts of three different fish species with soybean meal solutions, Moyano et al. (1999) found O. niloticus showed a high sensitivity (˃60%) to the digestive protease inhibitors present in this ingredient, whereas Solea senegalensis (African sole) was highly resistant (˂30%). These authors made the same statement with corn germ meal, by registering over 20% inhibition for tilapia, and low inhibition (<20%) was observed for sole and sea bream Sparus aurata, two carnivorous species.

It should be recalled that the two test diets’ formulation Rcongo and Rcanada was based on a massive incorporation of the plant ingredients. Thus, the fact that there was no significant difference between the effect of Rcongo and Rcommercial on protease inhibition (Table 5- 3), would negate the hypothesis that high quantities of plant ingredients in diets would increase inhibitor concentration (Burel & Médale, 2014; Médale et al., 2013; Drew et al., 2007; El-Sayed, 2006; 1999). However, the high inhibition observed with the Rcommercial diet could be due to its components, which remain unknown for most commercial diets. Other authors have also observed high protease inhibition in fish fed commercial feed. Mitchell et al. (1993) cited by Alarcón et al. (1999) recorded protease inhibition induced by soy-based commercial diet in salmonids ranging from 10 to 86%. El-Sayed et al. (2000)

169

also observed significant protease inhibition (37%) after incubating tilapia enzyme extracts with plant solutions of the fish meal-based control diet.

The percentages of protease inhibition recorded with individual ingredients were generally superior to those of the diets (Figure 5-2 and Tables 5-3; 5-4). This situation could be justified by the physiological adaptation of the fish’s digestive enzymes to the diets used, rather than to the crude ingredients (Santos et al., 2013; Haard et al., 1996). Moreover, according to the literature, the negative effects related to the use of ingredients containing protease inhibitors could be associated to several factors, such as the type of ingredient, the amount of ingredient incorporated, the duration of the experiment and the sensitivity of the fish species to antinutritional factors (Moyano et al., 1999). Two types of inhibitors responsible for negative effects were identified in the plant ingredients: a Kunitz thermolabile inhibitor (20000–25000 moles) with several trypsin-related disulfide bridges, and a thermostable Bowman-Birk inhibitor (6000–10000 moles) containing a high proportion of disulfide bonds capable of inactivating trypsin and chymotrypsin (El-Sayed et al., 2000; Kunitz, 1947).

Nevertheless, alternatives have been identified to counteract inhibitory effects of plant ingredients and to improve their digestibility, such as pretreatment and supplementation with exogenous proteases. For example, the experiment presented in Hlophe-Ginindza et al. (2016) on O. Mossambicus revealed that fish subjected to Natuzyme50® protease supplemented diets showed better growth performance and higher protease activity, compared to the control group. Although many of the aforementioned authors are unanimous that the pretreatment of plant ingredients does not effectively reduce their inhibitory effects on digestive proteases, Alarcón et al. (2001) observed a different trend. After studying two snapper species (Lutjanus argentiventris and L. novemfasciatus), they observed that a pretreatment at very high temperatures was effective in reducing the inhibitory capacity of plant ingredients on alkaline proteases, but that an acid treatment had no effect.

170

5.7 Conclusion

This study was conducted to assess the inhibitory effects of plant ingredients on fish digestive proteases. The sources of inhibitors used included three experimental diets and five different agricultural by-products (soybean meal, wheat bran, rice bran, spent corn grain, brewers grains).

The results showed that tilapia was more sensitive to protease inhibitors when compared to similar studies. The first four intestinal segments distinguished themselves from the fifth by their higher proteolytic activities. The existence of protease inhibitors in diets and plant ingredients was demonstrated; of all plant ingredients, soybean meal had the greatest inhibiting activity, followed by wheat and rice bran, and brewers’ spent grains. Corn grain had the lowest level of protease inhibition (about 20%) than all other studied ingredients.

However, in vitro methods show certain limitations due to variations in the extracts’ responses, and the lack of significant differences between the effects of diets on enzyme activity and protease inhibition. Thus, as many researchers have suggested, the use of other methods such as the zymogram electrophoresis technique (SDS-page) appears to be a more sensitive biochemical tool to detect and thoroughly characterize protease sensitivity to inhibitors (Santos et al, 2013; Alarcón et al., 2001; 1999; Moyano et al., 1999). Finally, supplementation of diets with exogenous protease or further processing to reduce or remove antiproteases should be considered to improve the feeding value of plant-based byproducts.

5.8 Acknowledgements

This study was made possible by the technical support from the Groupe de Recherche en Recyclage Biologique et Aquaculture (GREREBA). The project was funded by the Programme Élargi de Formation en Gestion des Ressources Naturelles dans le Bassin du Congo (PEFOGRN-BC) with the financial collaboration of the Réseau des Institutions de Formation Forestière et Environnementale en Afrique Centrale (RIFFEAC), the Fonds Forestier pour le Bassin du Congo (FFBC) and the Banque Africaine de Développement (BAD).

171

5.9 References

Alarcón, F.J., García-Carreño, F.L. Navarrete del Toro, M.A., 2001. Effect of plant protease inhibitors on digestive proteases in two fish species, Lutjanus argentiventris and L. novemfasciatus. Fish Physiol. Biochem., 24(3), 179-189.

Alarcón, F.J., Moyano, F.J., Díaz, L.M., 1999. Effect of inhibitors present in protein sources on digestive proteases of juvenile sea bream (Sparus aurata). Aquat. Living Resour., 12(4), 233-238.

Alarcón, F.J., Díaz, M., Moyano, F.J., Abell, E., 1998. Characterization and functional properties of digestive proteases in two sparids; gilthead seabream (Sparus aurata) and common dentex (Dentex dentex). Fish Physiol. Biochem., 19(3), 257-267.

Anderson, J., Capper, B.S., Bromage, N.R., 1991. Measurement and prediction of digestible energy values in feedstuffs for the herbivorous fish tilapia (Oreochromis niloticus Linn.). Brit. J. Nutrit., 66(01), 37-48.

Azaza, M.S., Mensi, F., Toko, I.I., Dhraief, M.N., Abdelmouleh, A., Brini, B., Kraϊem, M., 2006. Effets de l’incorporation de la farine de tomate dans l’alimentation du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, L., 1758) en élevage dans les eaux géothermales du Sud Tunisien. Bull. Inst. Natn. Scien. Tech. Mer de Salammbô, 33.

Bamba, Y., Ouattara, A., Da Costa, K.S., Gourène, G., 2008. Production de Oreochromis niloticus avec des aliments à base de sous-produits agricoles. Scienc. Nat., 5(1), 89-99.

Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem., 72(1- 2), 248-254.

Burel, C., Médale, F., 2014. Quid de l’utilisation des protéines d’origine végétale en aquaculture ? OCL, 21(4), D406.

Chakrabarti, I., Gani, M.A., Chaki, K.K., Sur, R., Misra, K.K., 1995. Digestive enzymes in 11 freshwater teleost fish species in relation to food habit and niche segregation. Comp. Biochem. Phys. A., 112(1), 167-177.

Chan, A.S., Horn, M.H., Dickson, K.A., Gawlicka, A., 2004. Digestive enzyme activities in carnivores and herbivores: comparisons among four closely related prickleback fishes (Teleostei: Stichaeidae) from a California rocky intertidal habitat. J Fish Biol, 65(3), 848- 858.

Chaudhuri, A., Mukherjee, S., Homechaudhuri, S., 2012. Diet composition and digestive enzymes activity in carnivorous fishes inhabiting mudflats of Indian Sundarban estuaries. Turk. J. Fish. Aquat. Sci., 12(2).

172

Chong, A.S., Hashim, R., Chow-Yang, L., Ali, A.B., 2002. Partial characterization and activities of proteases from the digestive tract of discus fish (Symphysodon aequifasciata). Aquaculture, 203(3), 321-333.

CNPMT, 2010. Cadre National des Priorités à Moyen Terme - RD Congo. Ministère de l’Agriculture, Pêche et Elevage – FAO. Kinshasa, RD. Congo, 56p.

Drew, M.D., Borgeson, T.L., Thiessen, D.L., 2007. A review of processing of feed ingredients to enhance diet digestibility in finfish. Anim. Feed Sci. Tech., 138(2), 118- 136.

El-Sayed, A.-F.M., 2006. Tilapia culture. Cab International Publishing, London, UK. 294p.

El-Sayed, A.F., Nmartinez, I., Moyano, F.J., 2000. Assessment of the effect of plant inhibitors on digestive proteases of Nile tilapia using in vitro assays. Aquacult. Int., 8(5), 403-415.

El-Sayed, A.-F.M., 1999. Alternative dietary protein sources for farmed tilapia, Oreochromis spp. Aquacult., 179, 149-168.

FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2015. Système d’information sur les ressources alimentaires et d’engrais en aquaculture. Nile tilapia - Nutritional requirements. Rome, Italy.

FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2012. La situation mondiale des pêches et de l’aquaculture. Rome, Italy.

FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations), 2010. Globefish. FAO, Rome, Italy.

Francis, G., Makkar, H.P., Becker, K., 2001. Antinutritional factors present in plant-derived alternate fish feed ingredients and their effects in fish. Aquacult., 199(3), 197-227.

García-Carreño, F.L., Navarrete del Toro, M.A., Díaz-López, M., Hernandez-Cortes, M. P., Ezquerra, J.M., 1996. Proteinase inhibition of fish muscle enzymes using legume seed extracts. J. Food Protect., 59(3), 312-318.

Haard, N.F., Dimes, L. E., Arndt, R.E., Dong, F.M., 1996. Estimation of protein digestibility-IV. Digestive proteinases from the pyloric caeca of coho salmon (Oncorhynchus kisutch) fed diets containing soybean meal. Comp. Biochem. Phys. B., 115(4), 533-540.

Hidalgo, M.C., Urea, E., Sanz, A., 1999. Comparative study of digestive enzymes in fish with different nutritional habits. Proteolytic and amylase activities. Aquacult., 170(3), 267-283.

Hlophe, S.N., Moyo, N.A.G., 2013. The aquaculture potential of Tilapia rendalli in relation to its feeding habits and digestive capabilities. Phys. Chem. Earth, Pt A/B/C, 66, 33-37.

173

Hofer, R., Dalla Via, G., Troppmair, J., Giussani, G., 1982. Differe Proteolytic activity in the digestive tract of several species of fish with different feeding habits nces in digestive enzymes between cyprinid and non-cyprinid fish. Memorie dell'Istituto Italiano di Idrobiologia, Dr. Marco de Marchi, Verbania Pallanza.

Hofer, R. et Schiemer, F., 1981. Proteolytic activity in the digestive tract of several species of fish with different feeding habits. Oecologia, 48(3), 342-345.

Kimou, N.B., Koumi, R.A., Koffi, M.K., Atsé, C.B., Ouattara, I.N., Kouamé, P.L., 2016. Utilisation des sous-produits agroalimentaires dans l’alimentation des poissons d’élevage en Côte d’Ivoire. Cah. Agricult., 25(2), 25006.

Kohla, U., Saint‐Paul, U., Friebe, J., Wernicke, D., Bravm, E., Gropp, J., 1992. Growth, digestive enzyme activities and hepatic glycogen levels in juvenile Colossoma macropomum Cuvier from South America during feeding, starvation and refeeding. Aquacult. Res., 23(2), 189-208.

Kolkovski, S., 2001. Digestive enzymes in fish larvae and juveniles—implications and applications to formulated diets. Aquacult., 200(1), 181-201.

Krogdahl, Å., Lea, T.B. Olli, J.J., 1994. Soybean proteinase inhibitors affect intestinal trypsin activities and amino acid digestibilities in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Comp Biochem. Phys. A, 107(1), 215-219.

Kunitz, M., 1947. Crystalline soybean trypsin inhibitor. J. Gen. Physiol., 30(4), 291-310.

Kuz’mina, V.V., 1990. Temperature influence on the total level of proteolytic activity in the digestive tract of some species of freshwater fishes. J. Ichthyol, 30, 97-109.

Kuz’mina, V.V. & Kuz’mina, Y.G., 1990. Level of total proteolytic activity in some species of fish from the Volga basin. J. Ichthyol, 30, 25-35.

Lazard, J., 2009. La pisciculture des tilapias. Cah. Agricult., 18(2), 174-182.

Liener, I.E., 1989. Antinutritional factors in legume seeds: state of the art. In: International workshop on antinutritional factors (ANF) in legume seeds', Wageningen (Netherlands), 23-25 Nov 1988. Pudoc.

Martınez, I., Moyano, F.J., , Fernandez-Dıaz, C. et M. Yufera, M., 1999. Digestive enzyme activity during larval development of the Senegal sole (Solea senegalensis). Fish Physiology and Biochemistry 21: 317–323.

Médale, F., Le Boucher, R., Dupont-Nivet, M., Quillet, E., Aubin, J., Panserat, S., 2013. Des aliments à base de végétaux pour les poissons d’élevage. INRA Prod. Anim., 26(4), 303-315.

Médale, F., Kaushik, S., 2009. Les sources protéiques dans les aliments pour les poissons d’élevage. Cah. Agric., 18, 103-111.

174

Meyer, C., 2013. Dictionnaire des Sciences Animales. CIRAD, Montpellier, France.

Mitchell, A.I., Dawson, A., Houlihan, D.F., 1993. Trypsin inhibitors in commercial fish food. In: Kaushik S.J., Luquet, P. (Eds), Fish Nutrition in Practice. Colloques de l'INRA n°61, Biarritz, France. Pp. 219-222.

Moyano, F.J., Martinez, D.I., Diaz, L.M. Alarcón, F.J., 1999. Inhibition of digestive proteases by vegetable meals in three fish species; seabream (Sparus aurata), tilapia (Oreochromis niloticus) and African sole (Solea senegalensis). Comp. Biochem. Phys. B., 122(3), 327-332.

Moyano, F.J., Cardenete, G., De la Higuera, M., 1992. Nutritive value of diets containing a high percentage of vegetable proteins for trout, Oncorhynchus mykiss. Aquat. Liv. Res., 5(1), 23-29.

Nobah, C.S.K., Affourmou, A., Alla, Y.L., 2014. Formulation d’aliments à base de sous- produits locaux et effets sur la croissance des tilapias hybrides [Tilapia zilii (mâle) x Tilapia guineensis (femelle)] en cages flottantes installées sur le lac de Barrage d’Ayame I (Côte d’Ivoire). Scienc. Vie.Terre agronom., 2(1).

NRC (National Research Council), 2011. Nutrient requirements of fish and shrimp. Animal Nutrition Series. National Academy Press, Washington DC., 346p.

NRC (National Research Council), 1993. Nutrient requirements of warm water, fishes and shellfishes: nutrient requirements of domestic animals. National Academy Press. Washington, D.C., 114p.

Popovic, N.T., Strunjak‐Perovic, I., Coz‐Rakovac, R., Barisic, J., Jadan, M., Persin Berakovic, A., Sauerborn Klobucar, R., 2012. Tricaine methane‐sulfonate (MS‐222) application in fish anaesthesia. J. Appl.Iichth., 28(4), 553-564.

Potempa, J., Korzus, E., Travis, J., 1994. The serpin superfamily of proteinase inhibitors: structure, function, and regulation. J. Biol. Chem., 269(23), 15957-15960.

Pouomogne, V., Pemsl, D.E., 2008. Development and status of freshwater aquaculture in Cameroon: Reducing poverty and hanger by improving fisheries and aquaculture. WorldFish Center, Penang, Malaysia, 72p.

Papoutsoglou, E.S. et Lyndon, A.R., 2006. Digestive enzymes of Anarhichas minor and the effect of diet composition on their performance. J. Fish Biol., 69(2), 446-460.

Ross, L.G., 2000. Environmental physiology and energetics. In: Beveridge, M.C.M.; Mcandrew, B.J. (Eds.) Tilapias: biology and exploitation. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, p.89-128.

Santos, J.F., Castro, P.F., Leal, A.L.G., de Freitas Júnior, A.C.V., Lemos, D., Carvalho, L.B., Bezerra, R.S., 2013. Digestive enzyme activity in juvenile Nile tilapia (Oreochromis

175

niloticus, L) submitted to different dietary levels of shrimp protein hydrolysate. Aquacult. Int., 21(3), 563-577.

Smith, B.J., Smith, S.A., Tengjaroenkul, B., Lawrence, T.A., 2000. Gross morphology and topography of the adult intestinal tract of the tilapian fish, Oreochromis niloticus L. Cells Tissues Organs, 166(3), 294-303.

Tengjaroenkul, B., Smith, B.J., Caceci, T., Smith, S.A., 2000. Distribution of intestinal enzyme activities along the intestinal tract of cultured Nile tilapia, Oreochromis niloticus L. Aquacult., 182(3), 317-327.

Voet, D. et Voet, J.G., 1995. Biochemistry. Second edition. John Wiley & Sons, INC, New York.

Verri, T., Terova, G., Dabrowski, K., Saroglia, M., 2011. Peptide transport and animal growth: the fish paradigm. Biol. Let., 7, 597–600.

Walter, H.E., 1984. Proteinases: methods with hemoglobin, casein and azocoll as substrates. Met. Enz. Anal., 5, 270-277.

Whitaker, J.R., 1994. Principles of enzymology for the food sciences. 2nd ed. Marcel Dekker, New York.

Zhou, A., Yin, F., Zhao, L., Gong, C., Benjakul, S., Liu, X., Cao, Y., 2013. Purification and characterization of trypsin from the intestine of genetically improved Nile tilapia (Oreochromis niloticus). J. Aquat. Food Prod. Tech., 22(4), 421-433.

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6. Discussion et conclusion générales

Cette étude a été conduite en deux recherches parallèles, d’abord en RD-Congo, et ensuite à l’Université Laval-Québec. La première a permis d’évaluer la productivité du tilapia du Nil en étangs creusés en terre, par la valorisation des sous-produits agro-industriels locaux et plus disponibles constitués majoritairement des ingrédients végétaux (Tableau 2-1). Au cours de cette même expérience, l’utilisation concomitante du lisier de porc et de la fiente de canard a été également envisagée, en vue d’évaluer les effets des fertilisants animaux sur la qualité physico-chimique de l’eau des étangs, les variables de croissance des tilapias, la productivité primaire des étangs et le comportement alimentaire des tilapias. Le deuxième volet de l’étude a permis d’évaluer les performances de croissance du tilapia du Nil et les coûts de production d'un aliment produit in situ à partir de sources de protéines végétales locales et de les comparer à ceux obtenus avec un aliment commercial optimisé. Au cours de celle-ci, les essais de digestibilité des ingrédients végétaux (Tableaux 4-4 et 4-5) et les effets inhibiteurs (Figures 5-2 et 5-3) de ces ingrédients sur les protéases digestives des tilapias, ont été également évalués.

A l’instar des études antérieures, les résultats de la présente étude ont révélé que la fluctuation thermique journalière a influencé significativement la température de l’eau par rapports aux sources de fertilisation organique. Avec l’élevage de Tilapia guineensis, conduit en différents milieux, Imourou Toko et al. (2010) firent le constat similaire. La diminution de la concentration en OD particulièrement dans les étangs fertilisés (Figure 2- - 4) a été concomitante avec une augmentation de NH3, NO3 et de CO2 dissous. Comme l’ont suggéré certains chercheurs, ceci a été probablement dû à l’application des fertilisants, à la faible nitrification des eaux d’effluents (Soliman et al. (2000 ; Chabalier et al., 2006 ; Burns & Stickney, 1980 ; El-Shafai et al. (2007), sans oublier l’effet de la respiration en après-midi qui libère des quantités élevées de CO2 à la suite de la consommation de OD par les organismes autotrophes (Molleda, 2007 ; Dabbadie, 1996 ; Kutty, 1987). Le pH de l’eau constamment acide a été probablement associé à une alcalinité nulle (0,00 %) et une dureté trop faible (2,40 %) observées dans tous les étangs (Baccarin & Camargo, 2005). Toutefois, il convient de rappeler d’après certaines études que ce pH extrême pourrait s’expliquer par les propriétés très acides qui caractérisent le sol et l’eau de la station expérimentale (Botula,

177

2003). Si la fiente de canard s’est révélée relativement moins polluante que le lisier de porc (Tableau 2-3 ; Figures 2-4 ; 2-5), comme l’ont rapporté certains chercheurs, cela pourrait s’expliquer par sa valeur fertilisante riche en matières azotées (Nobah et al., 2014 ; Little & Edwards, 2004 ; El-Sayed, 2006). Les meilleures performances de croissance enregistrées d’abord avec l’aliment exogène, ensuite avec la fertilisation, pourrait s’expliquer par la teneur élevée en protéines alimentaires (32,2 %) contenues dans la ration expérimentale et la consommation directe ou indirecte des particules alimentaires contenues dans les déjections animales (Nobah et al., 2014 ; El-Sayed, 2006 ; Dabbadie, 1996 ; Essa et al., 1988). Similairement, beaucoup de chercheures obtinrent également les meilleurs rendements nets en poissons grâce à l’application des fertilisants (Asano et al., 2010 ; Diana et lin, 1998 ; Knud-Hansen & Battersona, 1994 ; Diana et al., 1991 ; Essa et al., 1988). Les présents résultats ont également révélé que, malgré l’absence de différence significative au sein des étangs fertilisés, l’apport des fertilisants a toutefois influencé la productivité primaire des étangs, et par conséquent le comportement alimentaire des tilapias (Tableau 2- 6 et Figures 2-8 ; 2-9 et 2-10. Le phytoplancton du groupe des Bacillariophycées a été largement représenté avec une abondance relative de Flagilaria spp, enregistré comme la proie la plus dominante dans l’alimentation du tilapia du Nil, loin devant le genre Scenedesmus spp, identifié comme proie secondaire. Le zooplancton a été moins représenté dans le contenu stomacal. Les précédentes observations concordent avec plusieurs auteurs qui ont rapporté le rôle de la fertilisation organique sur la production primaire en relation avec les préférences alimentaires du tilapia du Nil (Abdel-Tawwab, 2011 ; 2003 ; Teferi et al., 2000 ; Chapman & Fernando, 1994 ; Mukankomeje et al., 1994 ; Ugwamba & Adebis, 1992 ; Lauzanne, 1976).

En ce qui concerne les effets des fertilisants animaux sur la qualité microbiologique de l’eau et la salubrité du poisson (Tableau 3-3 ; 3-4 et Figures 3-1 et 3-2), les résultats ont clairement révélé que, bien que mineures, les charges bactériennes ont été plus élevées dans les échantillons (eau, intestins) associés à l’utilisation des fertilisants animaux, et ce avec une légère prédominance pour le lisier de porc par rapport à la fiente de canard. Les prévalences et les infections bactériennes dans les muscles de poissons ont été très mineures, par rapport à l’eau d’effluents de l’étang et aux intestins des poissons. De plus, le prétraitement des excréments animaux par le séchage au soleil avant leur utilisation, a

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réduit les prévalences et les charges bactériennes dans les échantillons associés à l’utilisation des fertilisants animaux à l’état sec, par rapport aux fertilisants (lisier et fiente) non soumis au séchage.

Concernant les essais de digestibilité, en accord avec les travaux similaires, les résultats de la présente étude ont montré que l’activité enzymatique a été moins élevée chez le tilapia, et par conséquent, le tilapia s’est montré plus sensible aux inhibiteurs des protéases (Figure 5- 3) comparativement aux poissons carnivores (par exemple, la truite) (Hlophe et Moyo, 2013 ; Chaudhuri et al., 2012 ; NRC, 2011 ; El-Sayed, 2006 ; Chakrabarti et al., 1995). Chez le tilapia (Tableau 5-3), les quatre premiers segments intestinaux se sont distingués du cinquième par leurs activités protéolytiques plus élevées (Tengjaroenkul et al., 2000). L’existence des inhibiteurs des protéases dans les rations et les ingrédients végétaux a été mise en évidence, ensuite leurs effets négatifs sur les protéases digestives (El-Sahed et al., 2000 ; Moyano et al., 1999). De tous les ingrédients végétaux, le tourteau de soja a été plus inhibitif, suivi par les sons de blé et de riz et la drêche de bière (Tableau 5-4 et Figure 5-2). Le maïs grain a été moins inhibitif (environ 20 %) que tous les ingrédients étudiés. Le constat similaire a été fait par (El-Sayed et al., 2000 ; Martinez et al., 1999).

Au terme de cette étude, l’analyse du rapport coût/bénéfice a indiqué que l’aliment formulé au cours de la présente étude a été économiquement meilleure, car il a permis une réduction de 36 % du coût de production par rapport à la provende Rcommercial (Tableaux 2-1 et 4- 1). En étangs, l’utilisation de l’aliment formulé à la ferme a permis de produire les tilapias avec moins de 1 USD des dépenses alimentaires. Enfin, le coût de production de poisson a été réduit avec l’aliment formulé comparé à la provende commerciale. Il a été réduit encore davantage pour les poissons à partir des fertilisants animaux (Section 2.4.7 et Tableau 2.2), soit 0,40 USD/kg de poisson. Les différentes observations ont permis donc de confirmer le comportement phytoplanctonophage des tilapias élevés au cours de la présente étude.

Enfin, cette étude a permis d’analyser les résultats obtenus dans les conditions congolaises en se référant à ceux d'autres pays d’Asie du sud-est, d’Amérique latine et d’Afrique, etc., en termes de la production piscicole intégrée. Elle est une contribution au développement rural et à la lutte contre l’insécurité alimentaire qui sévit dans les pays en développement en général et en République Démocratique du Congo en particulier. Elle a comme public cible

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les paysans, les agro-éleveurs, les pisciculteurs ainsi que les ménages à revenus limités, envisageant des productions à petite échelle.

Les acquis de cette expérience pourraient être capitalisés et appliqués dans le contexte local, en vue de la mise en place d’un système de production piscicole durable et la création d’un Centre pilote d’alevinage et de distribution des poissons marchands. Ainsi, l’implication participative des catégories sociales ciblées, les aiderait à s’approprier des acquis de cette recherche, ce qui pourrait contribuer à l’amélioration des conditions de leur vie, par la diversification des revenus de leurs ménages, à travers la valorisation ou le recyclage de tous déchets agricoles. Ceci permettrait finalement au Centre de contribuer, tant soit peu, à la préservation de la biodiversité et à la réduction de la pression sur la faune, orchestrée par la pêche et la chasse non réglementées et motivée par la crise alimentaire et le chômage criant.

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7. Bibliographie

Burns, R.P. & Stickney, R.R., 1980. Growth of Tilapia aurea in ponds receiving poultry wastes. Aquaculture 20: 117–121.

Chakrabarti, I., Gani, M.A., Chaki, K.K., Sur, R. et Misra, K.K., 1995. Digestive enzymes in 11 freshwater teleost fish species in relation to food habit and niche segregation. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology 112(1): 167-177.

181

Chaudhuri, A., Mukherjee, S. et Homechaudhuri, S., 2012. Diet composition and digestive enzymes activity in carnivorous fishes inhabiting mudflats of Indian Sundarban estuaries. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 12(2).

Diana, J.S. & Lin, C.K., 1998. The effects of fertilization and water management on growth and production of Nile tilapia in deep ponds during the dry season. J World Aquac Soc 29: 405–413

Diana, J.S., Lin, C.K. et Schneeberger, P.J., 1991. Relationships among nutrient inputs, water nutrient concentrations, primary production, and yield of Oreochromis niloticus in ponds. Aquaculture 92: 323–341

El-Sayed, A.-F.M., 2006. Tilapia culture. Cab International Publishing, London, UK. 294p. http://www.cabi.org/cabdirect/FullTextPDF/2006/20063084667.pdf

El-Sayed, A.F., Nmartinez, I. et Moyano, F.J., 2000. Assessment of the effect of plant inhibitors on digestive proteases of Nile tilapia using in vitro assays. Aquaculture International 8(5): 403-415.

182

Hlophe, S.N. & Moyo, N.A.G., 2013. The aquaculture potential of Tilapia rendalli in relation to its feeding habits and digestive capabilities. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C 66: 33-37.

Knud-Hansen, C.F. & Battersona, T.R., 1994. Effect of fertilization frequency on the production of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture 123: 271–280.

Kutty, M.N., 1987. Site Selection for Aquaculture: chemical features of water. Fisheries and Aquaculture Department, FAO, Rome, Italy. http://www.fao.org/docrep/field/003/ac175e/AC175E00.htm#TOC

Lauzanne, L., 1976. — Régimes alimentaires et relations trophiques des poissons du lac Tchad. Cah. ORSTOM, sér. Hydrobiol. 9 (1) : 3-7.

Little, D.C. & Edwards, P., 2004. Impact of nutrition and season on pond culture performance of mono-sex and mixed-sex Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture 232: 279–292.

Moyano, F.J., Cardenete, G. et De la Higuera, M., 1992. Nutritive value of diets containing a high percentage of vegetable proteins for trout, Oncorhynchus mykiss. Aquatic Living Resources 5(1): 23-29.

183

Mukankomeje, R, Laviolette, F. et Descyi, J.-P., 1994. Régime alimentaire de Tilapia, Oreochromis niloticus, du Lac Muhazi (Rwanda). Annls Limnol. 30 (4) : 297-312.

Teferi, Y., Admassu, D. et Mengistou, S., 2000. The food and feeding habit of Oreochromis niloticus L. (Pisces: Cichlidae) in Lake Chamo, Ethiopia. Ethiop. J. Sci. 23: 1–12.

Ugwamba, A.A.A. & Adebis, A., 1992. The food and feeding ecology of Sarotherodon melanotheron (Ruppell) in a small freshwater reservoir in Ibadan, Nigeria. Arch. Hydrobiol. 124 (3): 367-382.

184