Modélisation des relations trophiques dans les systèmes de polyculture: démarche d'éco-design pour la pisciculture d'eau douce

L’augmentation de la production piscicole doit impérativement respecter l’environnement afin d’assurer sa durabilité. La polyculture peut constituer un système de production aquacole répondant à cet objectif et apparaît comme une alternative prometteuse à la monoculture intensive. Elle présente des atouts en termes de valorisation des ressources endogènes et de recyclage, grâce aux relations trophiques établies entre les différents groupes composant l’écosystème aquacole. Toutefois, les systèmes de polyculture ont jusqu’à présent été développés de manière empirique. L’objectif de cette thèse a donc été de développer une méthode de conception de polycultures de poissons permettant d’augmenter à la fois le rendement piscicole et le recyclage des nutriments, en s’appuyant sur la modélisation des relations trophiques. Quatre questions de recherche ont guidé cette thèse : (i) peut-on identifier des combinaisons de poissons performantes, issues des pratiques des pisciculteurs, à l’aide de la modélisation des relations trophiques ? Si oui, (ii) de quelle manière peut-on concevoir des combinaisons de poissons performantes à l’aide de la modélisation des relations trophiques ? (iii) Comment peut-on améliorer la prise en compte des diètes des poissons dans l’analyse du réseau trophique ? et (iv) dans quelle mesure peut-on évaluer la pertinence des combinaisons de poissons conçues à l’aide de la modélisation des relations trophiques ? Pour répondre à ces questions, des objectifs spécifiques ont été définis : analyser les performances des combinaisons d’espèces existantes, développer un cadre logique pour concevoir des combinaisons d’espèces optimales, évaluer la matrice de diète via les analyses des isotopes stables du carbone (δ¹³C) et de l’azote (δ¹⁵N), et évaluer expérimentalement la performance des combinaisons proposées par le cadre logique. Pour ce faire, huit polycultures de poissons issues des pratiques de pisciculteurs en France (dans les régions de la Dombes et de la Lorraine) ont été analysées. Un cadre logique a ensuite été élaboré afin de concevoir des combinaisons optimales d’espèces de poisson adaptées aux objectifs de production, en s’appuyant sur la modélisation des relations trophiques. Les analyses de δ¹³C et de δ¹⁵N ont été utilisées pour affiner la matrice des diètes des espèces de poisson d'une polyculture en étang en France. La performance d’une polyculture issue de ce cadre logique a ensuite été évaluée au Vietnam en la comparant à celle d’une monoculture. La modélisation des réseaux trophiques a été réalisée à l’aide du modèle Ecopath, appliqué à des piscicultures d’étang, pour estimer les efficiences écotrophiques des ressources endogènes et exogènes ainsi que le recyclage. Cette approche a été complétée par une analyse de δ¹³C et de δ¹⁵N, permettant de construire la matrice des diètes des différents groupes trophiques de l’étang et d’évaluer le recouvrement trophique entre les poissons. Les analyses conduites à deux périodes distinctes ont montré que les diètes varient en fonction des différences de disponibilité des ressources endogènes au cours de l’élevage. Le cadre logique développé a permis d’identifier les espèces à associer et de définir leurs proportions initiales optimales à l’aide des modèles de relations trophiques. Cependant, certaines limites du modèle Ecopath ont été relevées, notamment liées à sa nature statique, pouvant influencer la précision de ses prédictions. L’analyse des polycultures pratiquées en France a mis en évidence plusieurs combinaisons d’espèces performantes, modulées par le nombre d’espèces, les classes de taille et le choix des espèces. Les combinaisons intégrant la carpe herbivore (Ctenopharyngodon idella), la carpe commune et des poissons carnivores se sont révélées particulièrement efficaces, grâce à une meilleure couverture des niches trophiques et à une valorisation plus complète des ressources disponibles. L’application du cadre logique a permis de concevoir une polyculture de panga (Pangasius hypophthalmus), associant la carpe commune (Cyprinus carpio), le clarias (Clarias macrocephalus) et la carpe argentée (Hypophthalmichthys molitrix), dans le contexte du Vietnam. Sa validation expérimentale a confirmé son potentiel, montrant des performances supérieures à la monoculture en termes de rendement piscicole, de rentabilité économique et d’efficience écotrophique de l’aliment exogène. Toutefois, une mortalité élevée et des écarts de croissance du panga et du clarias ont été observés par rapport aux valeurs attendues. Les espèces associées au panga ont présenté un faible recouvrement des niches trophiques, indiquant une concurrence alimentaire limitée, favorisant ainsi leur combinaison au sein de la polyculture. Dans les polycultures étudiées en France et au Vietnam, le phytoplancton et les détritus ont été peu valorisés, tandis que les macroinvertébrés benthiques et le zooplancton se sont révélés souvent limitants. Malgré les apports en aliments formulés, les ressources naturelles sont demeurées des composantes essentielles des diètes des poissons. Cette thèse ouvre la voie à la conception de polycultures de poissons en étang plus durables qui sont mieux adaptées aux milieux et aux ressources endogènes disponibles.