Academic literature on the topic 'Mammifères herbivores'

Dans cette revue nous avons synthétisé les données obtenues dans notre équipe et celles de la bibliographie afin de contribuer à une meilleure connaissance de l’écologie des communautés bactériennes et archées des fermenteurs digestifs des mammifères herbivores. L’analyse a porté sur la comparaison des deux principales stratégies digestives rencontrées chez les mammifères herbivores actuels : un fermenteur en position proximale, le rumen, et un fermenteur en position distale, le caecum. Parmi les espèces d’intérêt agronomique, la vache et le lapin on été choisis comme animaux modèles. Après avoir rappelé les caractéristiques anatomiques et physicochimiques de ces fermenteurs digestifs, nous avons analysé les spécificités de leurs communautés procaryotiques liées à l’hôte, la variabilité individuelle, la structuration spatiale (inter- et intra- fermenteurs digestifs) et la dynamique temporelle (journalière et hebdomadaire) avec ou sans perturbation nutritionnelle induite.

Les diverses productions issues d’animaux d’élevage sont fréquemment saisonnières, et par là même leur disponibilité en produits frais sur les marchés (viandes, lait et fromages, oeufs). Ceci relève, en partie, de la décision de l’éleveur qui vise à commercialiser ses produits à la période la plus favorable. Cette saisonnalité peut être aussi imposée par l’accès à des ressources alimentaires saisonnières, comme chez les herbivores, ou par des contraintes biologiques spécifiques, comme celle de la température de l’eau pour les poissons. Les variations saisonnières de la disponibilité en produits animaux sont aussi la conséquence de contraintes résultant d’une saison de reproduction plus ou moins marquée des animaux d’élevage qu’il s’agisse de poissons, d’oiseaux ou de mammifères. Sous des latitudes moyennes et hautes, la plupart des animaux d’élevage, comme leurs «cousins» sauvages, donnent en effet naissance à leurs petits en fin d’hiver et/ou au début du printemps, période souvent la plus favorable pour la survie des jeunes et la mise en place d’une nouvelle génération. En conséquence, la plupart des espèces manifestent des variations saisonnières de la fréquence d’ovulation (présence ou absence d’ovulations chez les mammifères et les poissons ; variations ou suppression des taux de ponte chez les oiseaux), de la qualité des gamètes (variations des taux de fécondation et de survie embryonnaire), mais aussi du comportement sexuel. Parmi les espèces d’intérêt en production animale, les oiseaux et les poissons sont généralement considérés comme plus directement sensibles aux facteurs externes (majoritairement température, mais aussi photopériode, pour les poissons et photopériode pour les oiseaux). Cependant, chez de nombreuses espèces incluant des mammifères, il est intéressant de constater que des traitements photopériodiques artificiels consistant en un éclairement supplémentaire pendant les jours courts naturels (chez le poulet, la dinde, la pintade, le mouton et la chèvre) ou de la mélatonine pendant les jours longs (chez le mouton et la chèvre), sont utilisés largement pour ajuster la période de reproduction aux souhaits de l’éleveur et/ou pour abolir complètement les variations saisonnières de la production spermatique dans les centres producteurs de semence destinée à l’insémination artificielle (mammifères), et dans les élevages (volaille, poissons). Par ailleurs, des traitements photopériodiques « purs » (sans mélatonine), en particulier lorsqu’ils sont appliqués en bâtiments ouverts, sont non invasifs et donc respectent pleinement le bien-être animal.

Les « hotspots » de la biodiversité du Cerrado et des forêts atlantiques ont souffert des changements rapides d’utilisation du sol au cours des cinq dernières décennies, résultant en une fragmentation de l’habitat, l’invasion d’espèces exotiques et la perte de biodiversité. Les mammifères herbivores sont une communauté clé pour étudier les impacts des changements d’utilisation des sols, car ils sont directement influencés par la structure du paysage. Premièrement, nous avons examiné des articles publiés entre 2002 et 2018 sur les mammifères terrestres dans des contextes de changement d’utilisation du sol dans le Cerrado brésilien. Nous avons constaté que les réactions négatives des mammifères aux changements d'utilisation du sol étaient associées à l'agriculture, à l'élevage, aux routes et aux zones urbaines. De plus, nous identifions de grandes lacunes de connaissances. Deuxièmement, nous avons collecté des données sur la communauté de mammifères herbivores à travers les gradients de changements d'utilisation du sol sur le plateau de Bodoquena au Brésil entre février 2016 et décembre 2017. Nous analysions comment et à quelle échelle trois métriques du paysage (pourcentage de couverture forestière, densité de parcelles et densité de lisières) affectent l'occurrence de quatre espèces herbivores (Dasyprocta azarae, Pecari tajacu, Mazama gouazoubira et Tapirus terrestris). Nous avons trouvé des différences dans les échelles auxquelles les espèces ont répondu à différentes mesures du paysage. Enfin, nous avons modélisé l'occupation de 23 mammifères herbivores dans le paysage du plateau de Bodoquena. Le modèle d'occupation en fonction du couvert forestier a montré des réactions idiosyncratiques par espèce aux changements d'utilisation du sol. Par conséquent, nous recommandons des stratégies différentes et complémentaires, notamment la restauration de l'habitat, pour la protection et gestion des mammifères herbivores au plateau de Bodoquena
The Cerrado and Atlantic forest biodiversity hotspots have been experiencing rapid land-use changes in the last five decades resulting in habitat fragmentation, invasion of exotic species and biodiversity loss. Herbivore mammals are a key community to investigate the impacts of land-use changes on biodiversity, because they are directly influenced by the landscape structure. In a first step, we reviewed articles published between 2002 and 2018 about terrestrial mammals in contexts of land-use change in the Brazilian Cerrado. We found that negative responses of mammals to land-use changes were mainly associated with agriculture, livestock, roads and urban areas. Moreover, we identified big knowledge gaps, for example in the coverage of research areas or species. Secondly, we collected data on the community of herbivore mammals across gradients of land-use changes in the Bodoquena Plateau in Brazil between February 2016 and December 2017. We analyzed how and on which scale three landscape metrics (percentage of forest cover, patch density and edge density) affect the occurrence of four herbivore species (Dasyprocta azarae, Pecari tajacu, Mazama gouazoubira and Tapirus terrestris). We found differences in the scales at which the species responded to different landscape metrics. Finally, we modeled the occupancy of 23 herbivore mammals in the landscape of the Bodoquena Plateau. The pattern of occupancy as a function of forest cover percentage showed idiosyncratic responses per species to land-use changes. Therefore, we recommend different and complementary strategies including habitat restoration for conservation and management of herbivore mammals in the Bodoquena Plateau

Les savanes sont des écosystèmes complexes pilotées par plusieurs mécanismes ascendant (ex: les nutriments du sol ou pluviométrie) ou descendant (ex: feu ou herbivorie), mais l'importance relative de ces mécanismes reste largement débattue. En particulier, le rôle des herbivores brouteurs (browsers) reste mal compris en tant que source de perturbation, et donc de force de pression descendante influant sur la dynamique des savanes. Dans cette étude, deux approches ont été développées pour aborder le rôle des perturbations dans la dynamique des savanes. Dans un première partie, j'ai utilisé une approche comparative inter-site pour explorer les réponses des communautés de plantes, et des principaux traits de ces plantes associés aux feuilles, branches, architecture et défense, aux variations de quatre facteurs : les nutriments dans le sol, la pluviométrie, la pression d'herbivorie et l'intensité du feu. Seize sites de savane, en Afrique du Sud et au Zimbabwe, ont été sélectionnés sur des gradients de chacun de ces facteurs. Les espèces ligneuses dominantes (>80 % de la biomasse) sur chaque site ont été identifiées et échantillonnées, afin de mesurer les traits des feuilles et des branches associés à l'appétence, architecture, ainsi qu'aux défenses physiques et chimiques de ces plantes. Des mesures ont également été faites pour estimer les effets des meso-brouteurs et mega-brouteurs. Des transects ont permis d'estimer la fréquence et l'intensité du feu sur chaque site, et l'effet sur les plantes. En préambule à l'analyse, et devant le manque de protocole standard pour estimer la fertilité des sols dans la littérature écologique, je propose une méthode et un échantillonnage afin de définir de manière robuste la fertilité des sols sur chaque site. Dans cette partie inter-site, huit traits principaux ont été comparés sur le gradient de qualité de sol et de pluviométrie, et bien que quelques relations statistiques existent entre les traits des feuilles, le sol et la pluviométrie, ces relations sont très faibles comparées à celle trouvées dans les méta analyses inter-biomes publiées dans la littérature. Cependant, ces approches interbiome sont dominées par des sites tempérés qui ont des niveaux de perturbations bien inférieurs à ceux des savanes africaines. L'évaluation des effets des meso-brouteurs et mega-brouteurs le long des gradients de sol et de pluviométrie sur vingt traits associés aux défenses structurelles et chimiques des plantes montre que les défenses structurelles sont plus corrélées aux caractéristiques du sol que les défenses chimiques, mais que seules les défenses structurelles sont fortement corrélées à l'impact par les brouteurs. Le niveau d'utilisation des plantes par les mesobrouteurs apparaît plus prévisible en fonction des traits des plantes que celui par les mégabrouteurs. Dans une deuxième partie présentent des résultats de deux études basées sur des expériences d'exclos. Dans le parc national de Kruger, la composition de la communauté, l'abondance et la démographie des ligneux dominants ont été estimées à l'intérieur et à l'extérieur de trois exclos de 40 ans, et les brouteurs apparaissent comme ayant un impact significatif sur la distribution, la densité et la structure des populations des espèces arbustives et arborées ayant des traits préférés : forte concentration en azote foliaire et faible teneur en défenses chimiques. L'interaction entre les effets des brouteurs et du feu semble aussi affecter le recrutement des juvéniles ligneux dans les grandes classes de taille. Dans le parc de Hluhluwe-iMfolozi, cinq exclos ont été utilisé pour tester l'effet des brouteurs sur l'architecture, la croissance, les défenses chimiques et structurelles des jeunes individus de sept espèces d'acacia. Des différences nettes apparaissent entre les espèces d'acacia de savane semi-aride et plus humide dans les traits associés à l'appétence, l'architecture et les défenses … [etc]
Savannas are complex ecosystems affected by several bottom-up (e.g. soil nutrient availability and rainfall) and top-down (e.g. fire and herbivory) drivers. However, the relative importance of bottom-up vs. top-down drivers in influencing savanna dynamics is still widely debated. Within the top-down (disturbance) category of drivers, the role of mammal browsers in particular in driving savanna functioning is still not well understood. Two approaches were adopted to determine the role of disturbance in savannas. Firstly, by using a comparative approach, I attempted to address the so-called ‘savanna problem’ by investigating how savanna woody plant community compositions and key plant traits relating to the leaves, stems, architecture, and defence are influenced by soil nutrient status, rainfall, fire and browsing. Sixteen sites were selected along gradients of these four drivers from savanna parks throughout South Africa and Zimbabwe. The dominant woody species (species that accounted for >80% of standing biomass) at each site were identified and sampled for the key leaf and stem traits relating to plant functioning, palatability, architecture, physical and chemical defences. Measurements were undertaken for each species in order to determine both meso-browser and mega browser impact. Transects were undertaken in order to determine the relative abundance and the effects of fire on each species at each site. Due to the current lack of standardized soil sampling protocols in the ecological literature, and uncertainty around the definition of what denotes a fertile or infertile soil, I propose a number of standardized protocols and sampled according to these established protocols in order to accurately determine the soil nutrient status at each site. Following this, the relationships between climatic variables and soil nutrients with both species means and community weighted means for eight key leaf traits were explored. Although some significant relationships were found between savanna leaf traits of woody plants, climate, soil nutrients and their interactions, these tended to be weaker than those found in meta-analyses. These broad-scale studies usually include sites from many biome types, many of which are from temperate regions where inherent levels of disturbance are typically much lower than in African savannas. The high levels of disturbance typically found in African savannas are thought to partially account for the high within site variability found in leaf traits and the weak relationships found between leaf traits, soil nutrients and rainfall. To assess the importance of resources vs. disturbance in savannas functioning, the effects of soil nutrients, rainfall, fire and both meso-browser and mega-browser impact on twenty savanna woody plant traits relating to plant palatability, chemical and structural defences were explored. Structural defences were found to be more strongly correlated with soil characteristics than chemical defences, while browser impact was found to be strongly correlated with structural defences but not with chemical defences. Actual browser utilisation tended to be more predictable for meso-browsers than mega-browsers. Secondly using an experimental approach, two sets of herbivore exclosures were utilized to directly test how mammal browsers influenced woody species distributions, abundance, population structure and plant traits relating to palatability and defence. The effects of three longterm herbivore exclosures in the Kruger National Park on savanna woody plant community compositions, population demographics and densities were determined. Browsers were found to have significant impacts on species distributions, densities and population structures by actively selecting for species with favourable traits, particularly higher leaf N. An interaction between browsers and fire which limited the recruitment of seedlings and saplings into larger size classes was also demonstrated… [etc]

L’objectif de ce travail était de caractériser la variabilité spécifique (Bos taurus vs Oryctolagus cuniculus), individuelle, spatiale (inter- et intra- fermenteurs digestifs) et temporelle (en conditions non perturbée ou perturbée) des écosystèmes digestifs des mammifères herbivores (communautés procaryotiques et biotope) en comparant deux modèles animaux, la vache et le lapin, et en utilisant des outils moléculaires (CE-SSCP et qPCR). D’un point de vue méthodologique, nous avons développé un programme informatique, StatFingerprints, pour améliorer le traitement et l’analyse statistique des profils CE-SSCP et ainsi mieux extraire l’information écologique qu’ils contiennent en termes de structure et de diversité des communautés. Nous avons également mis au point des systèmes de qPCR plus spécifiques (Firmicutes et Bacteroides Prevotella) que ceux précédemment décrits. D’un point de vue cognitif, nos travaux démontrent une forte influence de l’espèce hôte sur les caractéristiques de son écosystème : les communautés sont plus riches (+8 %, +12 % pour les bactéries et les Archaea, respectivement), plus diverse (+19 % pour les bactéries) mais moins abondantes (-4.9 % de bactéries) dans le rumen de la vache que dans le caecum du lapin. Le biotope ruminal est moins acide (+0.6 unité pH), plus réducteur (-30 mV), et contient moins d’acides gras volatils (-19%) et plus de NH3-N (+39%) que le biotope caecal. Cela suggère un rôle déterminant de la physiologie digestive de l’hôte et/ou des phénomènes de coévolution hôte/microbiote. Nos travaux n’ont pas permis de mettre en évidence un effet de « l’individu hôte » sur les caractéristiques de sa communauté microbienne suggérant que la proximité génétique entre les individus (race) et/ou la forte standardisation des conditions d’élevage (logement, alimentation etc.) tendent à uniformiser l’influence des individus sur le déterminisme de leurs communautés procaryotiques. Nous avons montré qu’il existe une évolution des communautés microbiennes le long du tractus digestif en relation avec la physiologie et les conditions environnementales des différents compartiments à laquelle s’additionne, dans le rumen, une variabilité liée à la fraction, liquide ou solide, considérée. Nos données suggèrent qu’à l’état basal et en situation de perturbation, les communautés procaryotiques des deux espèces hôtes n’évoluent pas de la même façon dans le temps. Ainsi, dans le rumen de la vache, la communauté bactérienne fluctue de façon sporadique suggérant un état d’équilibre dynamique alors qu’elle reste dans un état d’équilibre statique dans le caecum du lapin. Les deux communautés réagissent de façon rapide (< 2jours) et s’adaptent rapidement à une augmentation du ratio amidon/fibres pour atteindre un nouvel équilibre, dynamique dans le rumen et statique dans le caecum. En revanche, nos travaux n’ont pas mis en évidence de corrélations importantes entre les communautés bactériennes et les paramètres de leur environnement. D’un point de vue finalisé, ces données confirment que la nutrition est une voie d’action pertinente pour essayer de réorienter le fonctionnement des écosystèmes digestifs chez ces espèces d’intérêt zootechnique, vers une meilleure santé et/ou efficacité digestive
The aim of this work was to characterize the specific (Bos taurus vs Oryctolagus cuniculus), individual, spatial (inter- and intra- digestive fermentors) and temporal (in undisturbed or disturbed conditions) variability of the digestive ecosystems (prokaryotic communities and biotope) in herbivorous mammals by comparing two animal models, cow and rabbit, and by using molecular methods (CE-SSCP and qPCR). Concerning methodology, we developed the StatFingerprints program to improve processing and statistical analysis of CE-SSCP profiles and better extract ecological information they contained about structure and diversity of communities. We also developed more specific (Firmicutes and Bacteroides Prevotella) primers than those available. From a cognitive point of view, our work demonstrated a strong effect of host species on ecosystem: communities presented a higher richness (+8 %, +12 % for bacteria and Archaea, respectively), a greater diversity (+19 % for bacteria) but are less abundant (-4.9 % bacteria) in cow rumen than in rabbit caecum. The rumen biotope is less acid (+0.6 pH unit), more reductive (-30 mV), and contains a lower concentration of fatty acids (-19%) and a higher concentration of NH3-N (+39%) than caecal biotope. Taken together, these results suggested a determining role of the digestive physiology of the host and of coevolution phenomena between the host and its microbiota. Our results did not permit to evidence an individual effect on the procaryotic communities suggesting that the genetic similarity between animals we used and/or the strong standardization of breeding conditions (housing, food etc) tended to reduce the influence of the individuals on their prokaryotic communities. We showed that the procaryotic communities evolved along the digestive tract in relation to the physiology and the environmental conditions of the various compartments in which they live. In addition, in the rumen, we evidenced a variability of the bacterial community related to the fraction considered, liquid or solid. Our data suggested that, both in basal and disturbed situations, the bacterial communities of the two host species did not evolve in the same way in time. Indeed, in the rumen of the cow and basal condition, the bacterial community fluctuated sporadically suggesting a dynamic balance whereas it remains in a stable state in the caecum of the rabbit. The two communities reacted quickly (< 2 days) and adapted quickly to an increased ratio starch/fibres to reach a new balance, dynamic in the rumen and stable in the caecum. On the other hand, our work did not highlight important correlations between the bacterial communities and the parameters of their environments. From a finalized point of view, these data confirmed that the nutrition is a relevant way to try to reorientate the functioning of digestive ecosystems in these two species, toward a better digestive health and/or efficiency

Reconstituer des environnements néogènes d’Afrique australe et orientale à travers une approche géochimique constitue l’objectif de cette étude. L’émail dentaire des grands mammifères herbivores fossiles est le support analytique choisi. Les gisements dans lesquels a été récolté le matériel sont situés dans quatre régions : la Sperrgebiet (Namibie), les Collines Tugen (Kenya), la région de Kaiso-Nkondo (partie occidentale de l’Ouganda) et la zone est-ougandaise comprenant le Karamoja et la localité de Bukwa. Avant tout travail de reconstitution, la qualité de préservation chimique de l’émail fossile a été contrôlée. En dépit de modifications élémentaires, la composition isotopique des carbonates de la bioapatite n’a pas été significativement affectée par la diagenèse, et reste fiable pour les reconstitutions paléoenvironnementales. Des variations géographiques et temporelles des rapports isotopiques de l’émail fossile ont été mises en évidence. L’analyse du δ13C révèle que les grands herbivores du Miocène inférieur et moyen, provenant de la Sperrgebiet et de la région est-ougandaise, étaient des consommateurs de plantes en C3. Les valeurs du δ13C et du δ18O les plus élevées étant enregistrées par les spécimens namibiens, les milieux devaient être plus ouverts, plus secs voire plus chauds dans la Sperrgebiet que dans la région est-ougandaise, pendant cette période. Le Miocène supérieur et le Pliocène sont marqués par l’apparition de consommateurs de plantes en C4. Les valeurs du δ13C traduisent l’existence de forêts plus humides et/ou plus denses dans la région de Kaiso-Nkondo que dans celle des Collines Tugen, lors de cette période.

La variabilité environnementale à laquelle les individus sont constamment exposés est forte. Dans ce contexte, les conditions environnementales en début de vie sont particulièrement importantes puisqu’elles peuvent avoir des conséquences à long terme sur la performance des individus. L’objectif de cette thèse est d’améliorer notre compréhension des effets à long-terme des évènements vécus tôt dans la vie, incluant aussi bien les conditions environnementales que la croissance, sur les traits d’histoire de vie des grands mammifères herbivores. Afin de répondre à cet objectif, nous avons utilisé les suivis à long-terme de cinq populations appartenant à quatre espèces d’ongulés. Dans une première partie, nous avons montré que les conditions environnementales en début de vie peuvent influencer la trajectoire entière de croissance corporelle d’un individu. Ensuite, nous avons cherché à savoir si les effets des conditions environnementales en début de vie sur les traits d’histoire de vie à l’âge adulte représentaient des réponses adaptatives à différents environnements ou résultaient seulement de contraintes développementales dues à une restriction alimentaire. Nous avons répondu à cette question en testant notamment des hypothèses issues du domaine médical en populations sauvages
The environment to which individuals are permanently exposed varies greatly over time. The environmental conditions during early life are particularly important in this context because they can have extraordinary long-term consequences on individual performance. The main goal of this PhD thesis was to improve our understanding of the long-term effects of early-life events, including environmental conditions and growth, on life-history traits of large herbivores. In order to meet this objective, we used detailed long-term data from five populations of four species of ungulates. We highlighted that environmental conditions experienced during early life can influence the entire body growth trajectory of an individual. Then, we investigated whether the long-term effects of early environmental conditions on life-history traits represent adaptive responses to differing environments, or are only a consequence of energetic constraints on development. We aimed to address this issue by testing hypotheses issued from human medicine in wild populations

L’objectif de ce travail était de caractériser la variabilité spécifique (Bos taurus vs Oryctolagus cuniculus), individuelle, spatiale (inter- et intra- fermenteurs digestifs) et temporelle (en conditions non perturbée ou perturbée) des écosystèmes digestifs des mammifères herbivores (communautés procaryotiques et biotope) en comparant deux modèles animaux, la vache et le lapin, et en utilisant des outils moléculaires (CE-SSCP et qPCR). D’un point de vue méthodologique, nous avons développé un programme informatique, StatFingerprints, pour améliorer le traitement et l’analyse statistique des profils CE-SSCP et ainsi mieux extraire l’information écologique qu’ils contiennent en termes de structure et de diversité des communautés. Nous avons également mis au point des systèmes de qPCR plus spécifiques (Firmicutes et Bacteroides Prevotella) que ceux précédemment décrits. D’un point de vue cognitif, nos travaux démontrent une forte influence de l’espèce hôte sur les caractéristiques de son écosystème : les communautés sont plus riches (+8 %, +12 % pour les bactéries et les Archaea, respectivement), plus diverse (+19 % pour les bactéries) mais moins abondantes (-4.9 % de bactéries) dans le rumen de la vache que dans le caecum du lapin. Le biotope ruminal est moins acide (+0.6 unité pH), plus réducteur (-30 mV), et contient moins d’acides gras volatils (-19%) et plus de NH3-N (+39%) que le biotope caecal. Cela suggère un rôle déterminant de la physiologie digestive de l’hôte et/ou des phénomènes de coévolution hôte/microbiote. Nos travaux n’ont pas permis de mettre en évidence un effet de « l’individu hôte » sur les caractéristiques de sa communauté microbienne suggérant que la proximité génétique entre les individus (race) et/ou la forte standardisation des conditions d’élevage (logement, alimentation etc.) tendent à uniformiser l’influence des individus sur le déterminisme de leurs communautés procaryotiques. Nous avons montré qu’il existe une évolution des communautés microbiennes le long du tractus digestif en relation avec la physiologie et les conditions environnementales des différents compartiments à laquelle s’additionne, dans le rumen, une variabilité liée à la fraction, liquide ou solide, considérée. Nos données suggèrent qu’à l’état basal et en situation de perturbation, les communautés procaryotiques des deux espèces hôtes n’évoluent pas de la même façon dans le temps. Ainsi, dans le rumen de la vache, la communauté bactérienne fluctue de façon sporadique suggérant un état d’équilibre dynamique alors qu’elle reste dans un état d’équilibre statique dans le caecum du lapin. Les deux communautés réagissent de façon rapide(< 2jours) et s’adaptent rapidement à une augmentation du ratio amidon/fibres pour atteindre un nouvel équilibre, dynamique dans le rumen et statique dans le caecum. En revanche, nos travaux n’ont pas mis en évidence de corrélations importantes entre les communautés bactériennes et les paramètres de leur environnement. D’un point de vue finalisé, ces données confirment que la nutrition est une voie d’action pertinente pour essayer de réorienter le fonctionnement des écosystèmes digestifs chez ces espèces d’intérêt zootechnique, vers une meilleure santé et/ou efficacité digestive.