AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : [email protected] LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE Ecole Nationale Supérieure d'Agronomie et des Industries Agro-Alimentaires Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement N° attribué par la bibliothèque THESE présentée pour l'obtention du grade de Docteur de l'Institut National Polytechnique de Lorraine Discipline: Sciences Agronomiques présentée et soutenue publiquement par Guillaume MAIRESSE 12 Décembre 2005 Déterminisme ante mortem et variabilité de la qualité nutritionnelle, technologique et organoleptique (couleur et morphologie) de la perche commune Perca fluviatilis (L.) Membres du jury M. Jean Brun-Bellut – Université Henri Poincaré Nancy 1 (Directeur de thèse) M. Benoît Fauconneau – INRA Bordeaux Aquitaine (Rapporteur) M. Jean-Noël Gardeur – Université Henri Poincaré Nancy 1 (Co-directeur de thèse) M. Patrick Kestemont – Université de Namur (Rapporteur) M. François Laurent – Institut National Polytechnique de Lorraine (Examinateur) Unité de Recherche Animal Fonctionnalité des Produits Animaux Equipe Diversification en Aquaculture Continentale (INPL – UHP – INRA) 34, rue Sainte Catherine 54000 NANCY INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE Ecole Nationale Supérieure d'Agronomie et des Industries Agro-Alimentaires Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement N° attribué par la bibliothèque THESE présentée pour l'obtention du grade de Docteur de l'Institut National Polytechnique de Lorraine Discipline: Sciences Agronomiques présentée et soutenue publiquement par Guillaume MAIRESSE 12 Décembre 2005 Déterminisme ante mortem et variabilité de la qualité nutritionnelle, technologique et organoleptique (couleur et morphologie) de la perche commune Perca fluviatilis (L.) Membres du jury M. Jean Brun-Bellut – Université Henri Poincaré Nancy 1 (Directeur de thèse) M. Benoît Fauconneau – INRA Bordeaux Aquitaine (Rapporteur) M. Jean-Noël Gardeur – Université Henri Poincaré Nancy 1 (Co-directeur de thèse) M. Patrick Kestemont – Université de Namur (Rapporteur) M. François Laurent – Institut National Polytechnique de Lorraine (Examinateur) Unité de Recherche Animal Fonctionnalité des Produits Animaux Equipe Diversification en Aquaculture Continentale (INPL – UHP – INRA) 34, rue Sainte Catherine 54000 NANCY REMERCIEMENTS Je tiens à remercier Monsieur François Laurent, Professeur et Directeur de l'équipe URAPA (Unité de recherche Animal Produits Animaux) et de l'ENSAIA pour m'avoir accueilli au sein de l'unité de recherche. Mes remerciements s'adressent également à Monsieur Jean Brun-Bellut, Professeur à l'Université Henri Poincaré Nancy 1, pour m'avoir donné l'opportunité de réaliser ce doctorat au sein de l'équipe Diversification en Aquaculture Continentale et pour toute la confiance dont il a fait preuve à mon égard. Je le remercie pour les précieux conseils apportés tout au long de ces 3 années et lors de l'élaboration de ce document. Je lui témoigne également ma reconnaissance pour toute l'énergie qu'il a dépensé pour me redonner la confiance et le moral qui me manquaient parfois. Toute ma reconnaissance va également à Monsieur Jean-Noël Gardeur, Maître de Conférence à l'Université Henri Poincaré Nancy 1, pour sa rigueur et ses compétences statistiques. J'exprime par ailleurs ma gratitude à Madame Marielle Thomas, Maître de Conférence à l'Université Henri Poincaré Nancy 1, pour son implication forte dans ce travail, sur le terrain mais également dans toutes les phases de rédaction et de réflexion. J'adresse mes sincères remerciements à Monsieur Benoît Fauconneau, Président du Centre INRA Bordeaux-Aquitaine, et Monsieur Patrick Kestemont, Professeur à l'Université Notre-Dame de la Paix de Namur pour les critiques constructives formulées lors de nos différentes rencontres et pour l'honneur qu'ils me font d'assurer la lecture et l'évaluation de ce travail. Enfin, je tiens également à remercier Monsieur Pascal Fontaine pour tous les moyens qu'il a mis en place au cours de ces 3 années et pour son optimisme débordant. Je remercie également mes collègues de laboratoire, techniciens, stagiaires (et ceux que j'ai oublié) et tout particulièrement Magali Peter, Laurent Fordoxcel, Neil Wang, Arnaud Campeas pour l'aide apportée lors de l'acquisition des données, souvent réalisée très tardivement… Merci à vous tous pour l'ambiance créée et votre amitié. Je n'oublie pas également toutes les techniciennes du laboratoire pour leurs aides et leurs conseils lors de la mise en place des méthodes d'analyses CPG. J'associe à ces remerciements l'ensemble du personnel du Muséum Aquarium de Nancy pour leur amitié et particulièrement à Monsieur Rémi Bienfait pour sa disponibilité et pour celle de ses outils… Je remercie également, Monsieur Ribière pour le filetage des poissons, les pêcheurs du Lac Léman, du Rhin, les pisciculteurs lorrains et la société PerciTech, sans qui, ce travail n'aurait pu être réalisé dans de bonnes conditions. Mes remerciements s'adressent aussi au Centre National de Recherche Forestière (CNRF) de l'INRA Nancy-Champenoux, et tout particulièrement à Monsieur Claude Bréchet, pour les analyses isotopiques 13C et 15N, ainsi qu'à Monsieur Jean-Paul Dubois de l'INRA Thonon-les-Bains pour la collecte des rubans d'œufs de perches du Lac Léman. Enfin, j'exprime toute ma gratitude à mes familles pour m'avoir soutenu tout au long de ce travail. Un grand merci à Virginie pour sa patience, son soutien et ses encouragements. Ça n'a pas toujours été facile mais j'y suis arrivé ! Merci à vous tous ! SOMMAIRE INTRODUCTION............................................................................................................................................................1 1ERE PARTIE: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE......................................................................................................5 1. QUALITE NUTRITIONNELLE DU POISSON ET DETERMINISME ANTE MORTEM..................................................................5 1.1. Protéines et acides aminés libres.......................................................................................................................5 1.2. Lipides et acides gras.........................................................................................................................................7 1.3. Facteurs de variation de la teneur en lipides et de la composition en acides gras............................................8 1.3.1. Facteurs intrinsèques......................................................................................................................................................9 1.3.1.1. Taille/âge du poisson.............................................................................................................................................9 1.3.1.2. Etat physiologique/saison......................................................................................................................................9 1.3.2. Facteurs trophiques......................................................................................................................................................10 1.3.2.1. Teneur en lipides alimentaires.............................................................................................................................10 1.3.2.2. Profil en acides gras de l'aliment.........................................................................................................................10 1.3.3. Facteurs environnementaux.........................................................................................................................................11 1.3.3.1. Température.........................................................................................................................................................11 1.3.3.2. Salinité.................................................................................................................................................................11 2. PLASTICITE MORPHOLOGIQUE DES POISSONS ET DETERMINISME ANTE MORTEM........................................................12 3. COULEUR DES POISSONS ET DETERMINISME ANTE MORTEM.......................................................................................13 3.1. Définition.........................................................................................................................................................13 3.2. Facteurs de variation de la couleur de la robe et des filets d'un poisson........................................................13 3.2.1. Facteurs intrinsèques....................................................................................................................................................13 3.2.1.1. Pigments..............................................................................................................................................................13 3.2.1.2. Structure cellulaire du muscle..............................................................................................................................14 3.2.1.3. Teneur en collagène du muscle............................................................................................................................15 3.2.1.4. Teneur en lipides et composition en acides gras du muscle.................................................................................15 3.2.1.5. Etat physiologique/saison....................................................................................................................................16 3.2.2. Facteurs trophiques: nature et quantité de pigments ingérés........................................................................................16 3.2.3. Facteurs environnementaux: lumière et température...................................................................................................17 4. QUALITE TECHNOLOGIQUE DES POISSONS ET DETERMINISME ANTE MORTEM.............................................................18 4.1. Rendement de filetage, d’éviscération..............................................................................................................18 4.2. Facteurs de variations de la qualité technologique des poissons....................................................................19 4.2.1. Facteurs intrinsèques....................................................................................................................................................19 4.2.1.1. Composition du muscle.......................................................................................................................................19 4.2.1.2. Stade physiologique/saison..................................................................................................................................19 4.2.1.3. Souche.................................................................................................................................................................19 4.2.1.4. Age/taille/poids....................................................................................................................................................20 4.2.1.5. Sexe.....................................................................................................................................................................20 4.2.1.6. Morphologie........................................................................................................................................................20 4.2.2. Facteurs trophiques......................................................................................................................................................21 5. QUALITE DU POISSON D'ELEVAGE ET DU POISSON SAUVAGE.....................................................................................22 5.1. Qualité nutritionnelle.......................................................................................................................................22 5.2. Morphologie.....................................................................................................................................................24 5.3. Couleur.............................................................................................................................................................25 6. CONCLUSION............................................................................................................................................................26 2EME PARTIE: ETUDE EXPERIMENTALE..............................................................................................................27 PROBLEMATIQUE SCIENTIFIQUE........................................................................................................................27 CHAPITRE 1: ETUDE DE LA VARIABILITE DE LA QUALITE DE LA PERCHE COMMUNE SAUVAGE ET D'ELEVAGE............................................................................................................................................................29 1. MATERIEL BIOLOGIQUE ET STRATEGIE D'ECHANTILLONNAGE...................................................................................29 2. CARACTERISATION ENVIRONNEMENTALE DES MILIEUX NATURELS ET DES SYSTEMES D'ELEVAGE............................30 2.1. Matériel et méthodes........................................................................................................................................30 2.2. Résultats et discussion......................................................................................................................................32 3. VARIABILITE MORPHOLOGIQUE DES PERCHES...........................................................................................................35 3.1. Matériel et méthodes........................................................................................................................................35 3.1.1. Mesures morphologiques.............................................................................................................................................35 3.1.2. Analyses statistiques....................................................................................................................................................36 3.2. Résultats...........................................................................................................................................................37 3.2.1. Effet du site naturel de capture....................................................................................................................................37 3.2.2. Effet de la période de capture en milieu naturel...........................................................................................................38 3.2.3. Comparaison entre perches d'élevage et perches sauvages..........................................................................................40 3.3. Discussion........................................................................................................................................................41 4. VARIABILITE DE LA COULEUR DES PERCHES.............................................................................................................43 4.1. Matériel et méthodes........................................................................................................................................43 4.1.1. Mesures de couleur......................................................................................................................................................43 4.1.2. Analyses statistiques....................................................................................................................................................45 4.2. Résultats...........................................................................................................................................................46 4.2.1. Effet du site naturel de capture....................................................................................................................................46 4.2.2. Effet de la période de capture en milieu naturel...........................................................................................................48 4.2.3. Comparaison entre perches d'élevage et perches sauvages..........................................................................................50 4.3. Discussion........................................................................................................................................................51 5. VARIABILITE DE LA QUALITE TECHNOLOGIQUE DES PERCHES...................................................................................52 5.1. Matériel et méthodes........................................................................................................................................52 5.1.1. Mesures technologiques...............................................................................................................................................52 5.1.2. Analyses statistiques....................................................................................................................................................53 5.2. Résultats...........................................................................................................................................................53 5.2.1. Effet du site naturel de capture....................................................................................................................................53 5.2.2. Effet de la période de capture en milieu naturel...........................................................................................................56 5.2.3. Comparaison entre perches d'élevage et perches sauvages..........................................................................................56 5.3. Discussion........................................................................................................................................................59 6. VARIABILITE DE LA QUALITE NUTRITIONNELLE DES PERCHES...................................................................................60 6.1. Matériel et méthodes........................................................................................................................................60 6.1.1. Détermination de la teneur en lipides et du profil en acides gras du filet.....................................................................60 6.1.2. Analyses statistiques....................................................................................................................................................61 6.2. Résultats...........................................................................................................................................................61 6.2.1. Effet du site naturel de capture....................................................................................................................................61 6.2.2. Effet de la période de capture en milieu naturel...........................................................................................................64 6.2.3. Comparaison entre perches d'élevage et perches sauvages..........................................................................................66 6.3. Discussion........................................................................................................................................................68 6.3.1. Effet de l'origine géographique et de la saison de capture...........................................................................................68 6.3.2. Comparaison entre perches d'élevage et perches sauvages..........................................................................................69 7. HIERARCHISATION DE LA VARIABILITE DES COMPOSANTES DE QUALITE CHEZ LA PERCHE........................................70 7.1. Méthode et analyses statistiques des données..................................................................................................70 7.2. Résultats...........................................................................................................................................................71 7.2.1. Effet du site naturel de capture et de la saison.............................................................................................................71 7.2.2. Comparaison entre perches d'élevage et perches sauvages..........................................................................................74 8. CONCLUSIONS CHAPITRE 1.......................................................................................................................................76 CHAPITRE 2: EFFETS DES FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX ET DE L'ORIGINE SUR LA QUALITE DE LA PERCHE COMMUNE......................................................................................................................................78 1. PROBLEMATIQUE......................................................................................................................................................78 2. EXPERIMENTATION 1: EFFET DE L'ORIGINE GEOGRAPHIQUE SUR LA QUALITE DE LA PERCHE COMMUNE..................79 2.1. Matériel et méthode..........................................................................................................................................79 2.1.1. Matériel biologique......................................................................................................................................................79 2.1.2. Conditions expérimentales...........................................................................................................................................80 2.1.3. Variables étudiées........................................................................................................................................................82 2.1.4. Analyses statistiques....................................................................................................................................................83 2.2. Résultats...........................................................................................................................................................84 2.2.1. Qualité de l'eau............................................................................................................................................................84 2.2.2. Poids final....................................................................................................................................................................85 2.2.3. Morphologie des poissons............................................................................................................................................85 2.2.4. Couleur des poissons...................................................................................................................................................87 2.2.5. Qualité technologique des poissons.............................................................................................................................88 2.2.6. Qualité nutritionnelle des poissons..............................................................................................................................90 3. EXPERIMENTATION 2: ETUDE DES EFFETS DE L'ENVIRONNEMENT ET DE LA DOMESTICATION SUR LA QUALITE DE LA PERCHE COMMUNE PAR LA METHODE DES PLANS D'EXPERIENCE...................................................................................93 3.1. Rappel des facteurs potentiels d'influence sur la qualité de la perche commune............................................93 3.2. Matériel et méthode..........................................................................................................................................93 3.2.1. Méthode expérimentale................................................................................................................................................93 3.2.2. Facteurs testés et modalités..........................................................................................................................................94 3.2.2.1. Facteur domestication – origine des poissons......................................................................................................94 3.2.2.2. Facteur qualité de l'alimentation (origine des lipides).........................................................................................94 3.2.2.3. Facteur quantité d'aliment (taux de rationnement)...............................................................................................95 3.2.2.4. Facteur densité finale...........................................................................................................................................96 3.2.2.5. Matrice expérimentale.........................................................................................................................................96 3.2.3. Conditions expérimentales...........................................................................................................................................97 3.2.3.1. Structures expérimentales....................................................................................................................................97 3.2.3.2. Déroulement de l'expérience................................................................................................................................97 3.2.4. Variables étudiées........................................................................................................................................................98 3.2.5. Analyses statistiques....................................................................................................................................................99 3.3. Résultats.........................................................................................................................................................100 3.3.1. Qualité d'eau, poids final et densité finale.................................................................................................................100 3.3.2. Morphologie des poissons..........................................................................................................................................101 3.3.3. Couleur des poissons.................................................................................................................................................104 3.3.4. Qualité technologique des poissons...........................................................................................................................109 3.3.5. Qualité nutritionnelle des poissons............................................................................................................................111 3.3.6. Teneur en cortisol plasmatique..................................................................................................................................117 DISCUSSION GENERALE........................................................................................................................................119 1. QUEL REFERENTIEL QUALITE CHEZ LA PERCHE ?....................................................................................................119 2. FACTEURS DU DETERMINISME DE LA QUALITE CHEZ LA PERCHE.............................................................................120 2.1. Effet des facteurs environnementaux..............................................................................................................121 2.1.1. Facteurs trophiques....................................................................................................................................................121 2.1.2. Facteurs physiques, chimiques et biologiques du milieu...........................................................................................125 2.2. Effet des facteurs génotypiques et de la domestication..................................................................................125 CONCLUSIONS GENERALES.................................................................................................................................129 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES....................................................................................................................131 ANNEXES.....................................................................................................................................................................153 LISTE DES ARTICLES ET COMMUNICATIONS................................................................................................169