Protéines végétales protéines animales: une équa5on à mul5ples inconnues. Chris5an HUYGHE / 9 juin 2015

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1 Protéines végétales protéines animales: une équa5on à mul5ples inconnues Chris5an HUYGHE / 9 juin 2015

2 Protéines végétales et animales: toute vision réduc5onniste est dangereuse Les tendances fortes de consomma.on de protéines végétales et animales conduisent à une impasse Les sources de protéines dépassent largement les seules légumineuses à graines et les coproduits riches en protéines Produc.on de protéines et impact environnemental sont in.mement liés (par N) L u.lisa.on de protéines végétales en alimenta.on animale et nutri.on humaine impose de revisiter la durabilité des systèmes alimentaires A l intersec.on de différents enjeux globaux 02

3 Comment ou peut- on sa5sfaire la demande mondiale? Exemple des protéines: une équa5on insoluble avec les paramètres actuels Consomma.on journalière (g/hab/j) (d après FAO) Protéines végétales Protéines animales Demande mondiale en protéines (Mt/an) (FAO) Protéines végétales Protéines animales Demande mondiale es.mée en protéines végétales considérant le coefficient de 4.9 de conversion de protéines végétales en protéines animales (Mt/an) (calculs personnels) 250 Mt de protéines supplémentaires= 250 Mha de soja!

4 Une représentation schématique Où sont les marges de manœuvre? Nutri.on humaine Usages technologiques non alimentaires Nutri.on animale Protéines végétales Effluents NH 3 Pays exportateurs Tourteaux riches en protéines Autres ressources Céréales Fourrages Chine Intercultures N 2 Cultures en rota.on Prairies N 2 Energie Lessivage N N 2 O Fer.lisants

5 En France, des productions faibles en légumineuses à graines et fourrages déshydratés La luzerne déshydratée a augmenté entre 1970 and 1995 Une réponse à la contrainte sur la charge de travail Une OCM favorable Une diminu.on lente et con.nue Coût de l énergie Un plateau dans la progression des rendements Luzerne déshydratée Une décroissance forte de la produc.on de légumineuses à graines A4rac5vité économique faible Maladies telluriques et changement des zones de produc5on du pois Une part croissance dédiée à la consomma.on humaine (essen.ellement à l export) X1000 t

6 Des sources diverses de protéines végétales Les légumineuses à graines ne sont pas les seules sources de protéines végétales en France Prairies et cultures fourragères Céréales Oléagineux (colza et tournesol) La teneur en protéines est un enjeu fort. Les solu.ons existent mais elles ont un coût financier ou technologique Prairies Associa.on graminées légumineuses Légumineuses en cultures pures Teneur en protéines des céréales et accès aux marchés (boulangerie, exporta.ons) Fer.lisa.on et frac.onnement Rota.on (blé après luzerne) Co- culture blé- pois Mt/an& 10" 9" 8" 7" 6" 5" 4" 3" 2" 1" 0" Protéines" P."naturelles" P."permanentes" P."temporaires" Luzerne" Fourrages"annuels" Racines" Les protéines u.lisées pour la complémenta.on des ra.ons de ruminants ne représentent que 15% des protéines fournies par les fourrages (aujourd hui)

7 Amélioration génétique du rendement potentiel Géné.que et génomique Beaucoup d espèces et 3 espèces modèles (Medicago truncatula, Lotus japonicus, soja) Nouvelles techniques moléculaires pour le séquençage et le génotypage Luzerne: une sélec.on ac.ve dans les entreprises privées et des projets de recherche publics Des gains géné.ques forts en résistance aux maladies et adapta.on à une large gamme de climat Moins de gains géné.ques pour la qualité (teneur en protéines et diges.bilité, largement déterminées par la composi.on morphologique) Peu de gains géné.ques sur la produc.on de biomasse Peamust: un programme PIA dédié à la géné.que et la génomique du pois avec un budget total de 18.2 M dont 5.5 M d aides publiques et 26 partenaires Nouvelles connaissances dans les mécanismes de la tolérance aux stress mul.ples en conbinant génomique, géné.que, physiologie et agronomie. Applica.on rapide en améliora.on géné.que Programmes de sélec.on réduits en soja, féverole, lupin, autres fourragères et espèces pour intercultures

8 Légumineuses dans les systèmes de production Les légumineuses annuelles et pérennes sont une source de diversifica.on avec fort poten.el agronomique et environnemental, si une industrie d aval existe Elles contribuent à la performance économique et environnementale des autres cultures de la succession Mais une simplifica5on des rota5ons dans la plupart des territoires agricoles avec une réduc5on des surfaces en légumineuses à graines et fourragères

9 Légumineuses dans les systèmes de production Une part accrue de légumineuses fourragères et à graines en mélanges et associa.on Prairies: les associa.ons sont produc.ves, économiques et environnementalement performantes. Mais légèrement moins prévisibles Produc.on de graines (mélanges de céréales (blé tendre et dur) et légumineuses à graines): Effet posi.f sur produc.vité, teneur en protéines, aspects environnementaux Forte variabilité entre années et lieux Difficultés pour u.lisa.on des produits de récolte sauf pour usage à la ferme Un poten.el considérable pour l introduc.on de nouvelles espèces fixatrices en interculture

10 BRIVES (36) 2013: Semis direct de blé sous couvert permanent de luzerne Rendement Courbe de réponse Teneur en protéines point Fert N opt. (kgn/ha) Blé sans couvert 31/10 Semis direct sous luzerne 16/ *** Rendement opt (q/ ha) NS Conclusion: potentiel d un couvert permanent de luzerne pour le blé Pas de différence de rendement potentiel en Mais 2013 était une année favorable pour le contrôle de la croissance de la luzerne. Economie de 60 kgn/ha Teneur en protéines du blé : points

11 Améliorer les systèmes de nutrition animale Réduire les pertes entre récolte et distribu.on aux animaux: un sujet peu traité, mais per.nent en ruminants Une op.misa.on con.nue des systèmes de nutri.on animale U.lisa.on d acides animés de synthèse pour une meilleure u.lisa.on de la ressource protéique Alimenta.on mul.- phase (en porcins surtout): AA+mul.- phase = - 30% app. protéiques Alimenta.on de précision = apports adapté au besoin de chaque individu : - 20% app. protéiques Traitements technologiques pour une meilleure u.lisa.on des protéines végétales (tannage) Associa.ons graminées- légumineuses en prairies pour réduire coûts de produc.on Une améliora.on géné.que con.nue de l efficacité alimentaire des animaux Evolu.on de l Indice de consomma.on 2000 à 2010 : porc (3.10 à 2.90), volailles (1.86 à 1.75) L efficience protéique des animaux (moyenne: 4.9): quelles marges de manœuvre, par la modifica.on des techniques d élevage, la géné.que animale ou la modifica.on du microbiote? Efficience protéique g prot. végétales/g prot. animales Lait Poisson Poulet Dinde Porc Œufs Viande bovine Viande ovine D après E. Pilorgé, 2014

12 L animal, un gaspilleur de protéines? Plusieurs grilles d analyse sont possibles g prot. végétales/g prot. animales g prot. végétales consommables par l homme/g prot. anim Score des AA indispensable* Lait Poulet Porc Œuf Viande bovine (feedlot) 134 Blé + pois chiche * : AA limitant diges.ble (mg/g de protéine testée) / même AA (mg/g protéine de référence) L animal peut paraître peu efficace mais : La plus grosse par.e de l alimenta.on des animaux d élevage n entre pas en compé..on avec l alimenta.on humaine L élevage transforme des protéines de qualité moyenne (pour l homme) en protéines de bonne qualité. Il faut manger 15 à 25% de protéines végétales en plus pour couvrir les besoins en AA indispensables

13 Usages technologiques et industries biosourcées : préparer le futur Plateforme IMPROVE : plateforme mutualisée d innova.on dédiée à la valorisa.on des protéines végétales Cascade: Valoriser toutes les protéines présentes dans les co- produits, en limitant les détériora.ons de propriétés fonc.onnelles Le développement des hydrolysats ou des prépara.ons de pep.des bio- ac.fs Ingénierie bactérienne pour produire des protéines sur les co- produits glucidiques et ligno- cellulosiques

14 Protéines et azote Un lien fort entre protéines et azote Une protéine est essen.el au métabolisme végétal : la Rubisco, enzyme centrale de la photosynthèse représente 55% des protéines foliaires Elle est métaboliquement peu efficace: peut- on faire de l ingénierie pour la modifier et accroître le rendement de la photosynthèse? (Long et al, 2015, Cell) Une protéine clé pour les fourrages récoltés Une source essen.elle d N durant l accumula.on de protéines dans les grains Trois sources d N en agriculture Effluents et résidus organiques : une ressource importante, hétérogène, au cœur des enjeux de durabilité (économie circulaire) Synthèse chimique : un seul précédé industriel u.lisé à l échelle mondiale (Haber- Bosch), très énergivore : 2 kg équivalent pétrole pour 1 kg N en ammonitrate. Y a- t- il de ruptures possibles ici? (Shima et al, Science, 2013) Fixa.on symbio.que par les légumineuses

15 Protéines, azote et impacts (bénéfices) environnementaux Réduire les impacts environnementaux est un enjeu essen.el pour l agriculture A prendre en compte L azote et l énergie fossile pour la produc.on de fer.lisants L azote et les lessivages de nitrates (et les impacts collatéraux comme les algues vertes) Effet des rota.ons et successions culturales. Penser les légumineuses à l échelle du système de culture et du territoire Azote et émission de gaz à effet de serre Lors de l épandage d engrais azotés minéraux ou organique, perte d azote sous forme de N 2 O pour environ 0,7% des quan.tés de N apporté N 2 O a un pouvoir de réchauffement global 300 fois celui du CO 2 et représente 1/3 des GES agricoles

16 Coût annuel par de la t of tonne CO 2 évité de CO2e évité ( /tco2e) 2 ) Tonnes de Tonnes CO2e de évité CO par an en 2 évité en 2030 (Mt CO2e/an) 2 Etude scien.fique sur les voies possibles de réduc.on des gaz à effet de serre en agriculture

17 Protéines, azote et impacts (bénéfices) environnementaux Réduire les impacts environnementaux est un enjeu essen.el pour l agriculture A prendre en compte L azote et l énergie fossile pour la produc.on de fer.lisants L azote et les lessivages de nitrates (et les impacts collatéraux comme les algues vertes) Effet des rota.ons et successions culturales. Penser les légumineuses à l échelle du système de culture et du territoire Azote et émission de gaz à effet de serre Lors de l épandage d engrais azotés minéraux ou organique, perte d azote sous forme de N 2 O pour environ 0,7% des quan.tés de N apporté N 2 O a un pouvoir de réchauffement global 300 fois celui du CO 2 et représente 1/3 des GES agricoles Autres services environnementaux fournies par les légumineuses Diversité fonc.onnelle dans les systèmes de produc.on: effet posi.f sur la flore adven.ce et les maladies (Ecophyto) et sur la biodiversité (pollinisateurs) Op.on: Penser les protéines à l échelle du système de culture

18 Algues Augmenta5on considérable de la surface de produc5on Sous réserve de techniques de produc5on de masse et d organisa5on logis5que Pays exportateurs Par rapport à cette schématisation, où positionner des sources nouvelles? Usages technologiques non alimentaires Algues Tourteaux riches en protéines Protéines végétales Céréales Nutri.on humaine Insectes Autres ressources Fourrages Sous réserve d une efficience protéique ne4ement améliorée/ monogastriques Nutri.on animale Insectes Effluents Insectes Sous réserve d une capacité d élevage à haute densité NH 3 Chine Intercultures N 2 Cultures en rota.on Prairies N 2 Energie Lessivage N N 2 O Fer.lisants

19 Conclusions Protéines: une ques.on complexe et exigeante Plus complexe qu une simple recherche de nouvelles sources Les analyses systémiques sont indispensables pour relever les défis globaux Protéines végétales de différentes sources aux échelles locales et mondiales Les cultures riches en protéines dans les systèmes de culture Des sources de protéines diverses en alimenta.on animale Protéines et N : la ques.on complexe des impacts environnementaux Protéines et nutri.on humaine : un défi global intégrant les ques.ons de santé.

20 Merci pour votre aten5on

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