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National audience; The management of livestock systems for technical, economic and environmental optimization requires an increasingly accurate formulation of rations and therefore a detailed knowledge on the feeds consumed by animals. Near-infrared spectrometry (NIRS), which has been used increasingly since the 1960s, is an analytical technique that allows rapid characterization of feeds or forage samples. The first applications developed were on the chemical composition of the feeds, but it is also possible to develop calibrations for the estimation of the nutritional value and the feed intake. Beyond these direct measurements on the feed, NIRS can also be applied to faeces to characterize the feeding of animals on rangelands. Joint consideration of feed and feces spectra can give a picture of how animals actually use feeds. Other possible uses of NIRS such as traceability or feed classification and botanical recognition of plants in grasslands are also described. The current technical developments, and in particular the miniaturization of spectrometers, make it possible to bring the instruments on the field to produce information as close as possible to its use. Other spectroscopic techniques that are alternative or complementary to NIRS such as mid-infrared spectroscopy, Raman spectroscopy or hyperspectral imaging will allow other measurement conditions and other applications.; Le pilotage des systèmes d’élevage en vue d’une optimisation technique, économique et environnementale passe par une formulation des rations de plus en plus précise et nécessite donc une connaissance fine des aliments consommés par les animaux. La spectrométrie dans le proche infrarouge (SPIR), utilisée de façon croissante depuis les années 60, est une technique analytique permettant de caractériser rapidement des échantillons d’aliments ou de fourrages. Les premières applications concernaient la composition chimique des fourrages, mais il est également possible de développer des étalonnages pour une estimation de la valeur nutritive et de l’ingestion. Au-delà de ces mesures directes sur l’aliment, la SPIR peut être appliquée sur les fèces afin de caractériser l’alimentation d’animaux sur parcours. Le traitement conjoint des spectres des aliments et des fèces peut donner une vision de l’utilisation réellement faite des aliments par les animaux. D’autres utilisations possibles de la SPIR comme la traçabilité ou la classification des aliments ainsi que la reconnaissance botanique des végétaux dans les prairies sont aussi décrites. Les développements techniques actuels, et notamment la miniaturisation des spectromètres, permettent d’amener les instruments sur le terrain pour produire l’information au plus près de son utilisation. D’autres techniques spectroscopiques alternatives ou complémentaires à la SPIR comme la spectroscopie dans le moyen infrarouge, la spectroscopie Raman ou l’imagerie hyperspectrale permettront d’autres conditions de mesures et d’autres applications.

Le projet DigSPIR a permis d’avancer sur deux axes majeurs pour la filière avicole : la simplification méthodologique de la détermination de la digestibilité des aliments et la faisabilité du développement de ces mesures dans les élevages, cela en s’appuyant sur un outil de mesure simple et rapide comme la spectroscopie dans le proche infra-rouge (SPIR). Pour atteindre ces objectifs, une « base de données initiale » a été constituée à partir des échantillons de fientes et d’aliments provenant d’essais de digestibilité réalisés par les partenaires entre 1997 et 2011 et les données de digestibilité correspondantes. A partir de ces échantillons une base spectrale a été générée et les premières calibrations développées. Puis, cinq essais de digestibilité ont permis d’élargir la base spectrale (différents aliments, niveaux nutritionnels et âges, sexes mélangés, ajout d’enzymes …), d’améliorer les calibrations et d’aboutir à une méthode simplifiée. Ils ont également apporté des nouvelles connaissances sur les facteurs de variation de la digestibilité. Les prédictions des composants des fientes sont très bien corrélées avec les valeurs de référence, en particulier pour l’énergie brute, l’amidon ou l’azote total. En combinant l’information des spectres de l’aliment et des fientes, la prédiction de la digestibilité de l’énergie est largement améliorée (R² de 0,94 et 56 kcal/kg MS d’erreur, soit moins de 2 % de la valeur énergétique d’un aliment). L’étude de faisabilité réalisée en élevage de poulets de chair a montré une bonne cohérence des prédictions en comparaison avec les résultats en station expérimentale, ce qui encourage à suivre cette voie et enrichir la base de calibration avec des données issues du terrain., The project entitled “DigSPIR” made it possible to progress on two main lines of research for the poultry industry: the methodological simplification of the assessment of feed digestibility and the feasibility of developing these measures in farms, with the use of a simple and fast tool as the near infrared spectroscopy. To reach these objectives, an “initial database” was designed from the analytical results on excreta and feed samples, and the digestibility values, obtained from previous experiments made by the partners from 1997 to 2011. The spectra allowed to create a new database and to get the first calibrations of prediction. Five trials with digestibility measures enabled to enlarge the spectral database (different feeds, nutritional levels and ages, both sex, adding enzymes …), to improve the calibrations and to result in a simplified method. These trials led also to new knowledge about variation factors of digestibility. The predictions of the composition of excreta were well correlated with the analytical reference values and especially for gross energy, starch and nitrogen. In combining the spectral information of feed and of excreta, the prediction of the energy digestibility is widely improved (R²=0.94 and error of 56 kcal/kg DM, or less than 2 % of feed energetic value). The study of feasibility made in poultry farms, showed a good consistency between predictions and in vivo results. These results encourage to follow this track and to enlarge the calibration database with measures in farms.

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L'intérêt de la Spectrométrie Proche InfraRouge (SPIR) pour estimer rapidement la digestibilité des aliments a été démontré pour des poulets élevés dans des conditions expérimentales. Ces étalonnages nécessitent par ailleurs une étape de séchage ou de lyophilisation au laboratoire. Dans l'objectif de rendre ces mesures applicables sur le terrain pour un pilotage plus fin de l'alimentation, une étude de faisabilité a été réalisée en élevages de poulets de chair. La prise de spectre des échantillons a été effectuée en parallèle sur fientes séchées et sur fientes fraîches, avec un appareil portatif. Une première phase a permis de comparer les mesures obtenues classiquement par bilan digestif en station expérimentale, aux prédictions obtenues par SPIR en conditions d'élevage. Les prédictions de digestibilité de l'amidon, de l'azote et de la matière grasse ont été cohérentes entre les deux méthodes. Dans une seconde phase, des prédictions de digestibilité par SPIR ont été effectuées sur 32 prélèvements réalisés en élevage. Les valeurs de digestibilité prédites par SPIR ont été assez variables. Elles ont permis de différencier les phases d'élevage pour la digestibilité de l'amidon et de l'énergie, mais pas pour la matière grasse et l'azote. Avec les fientes fraîches, la qualité des mesures prédites est inférieure à celle obtenue sur fientes séchées. En conclusion, ces résultats préliminaires sont encourageants, mais ont montré la nécessité d'enrichir la base d'étalonnage avec une grande variété d'échantillons issus du terrain.

Le CIRAD et ses partenaires s'impliquent sur le développement du sorgho pour alimenter les filières de valorisation de la biomasse. Ces activités sont financées par différentes projets nationaux (ANR PIA Biomass For the Future) et internationaux (Agropolis Cariplo Biosorg, EU FP7 Sweetfuel) et mobilisent différents outils de caractérisation des propriétés de la biomasse et de biotechnologie afin de développer des procédés de transformation optimisés et des variétés adaptées à ces filières. Ces activités dont plusieurs sont ancrées sur la région Région Languedoc Roussillon constituent des vecteurs d'interactions avec les autres acteurs du domaine des biotechnologies ancrés dans la région.

Les prairies permanentes sont porteuses à la fois de services écologiques et agronomiques. Certains facteurs peuvent affecter la structure fonctionnelle de ces communautés et donc la fourniture de ces services. C'est le cas de facteurs environnementaux, mais aussi de facteurs sur lesquels l'agriculteur peut intervenir comme le type de perturbation (fauche, pâturage) et la fertilisation. Nous proposons d'utiliser une approche fonctionnelle, basée sur la notion de trait, afin de comprendre l'effet de pratiques de gestion sur la qualité du fourrage (digestibilité, teneur en matière azotées totales, fibres, cellulose brute) de prairies permanentes du Larzac. Le site d'étude est soumis au pâturage ovin, associe ou non à de la fertilisation. Cette étude comprend un aspect temporel: plusieurs fois par an et durant 10 années (entre 1996 et 2007), des mesures de la qualité du fourrage ont été effectuées. Cette approche est innovante car elle considère à la fois la variabilité inter et intra annuelle de cette composante. En plus, l'abondance des espèces a été déterminée chaque année et les traits des espèces dominantes ont été mesures en 2006 afin de retracer les changements de traits au cours du temps. Nos résultats montrent que (i) ii existe une variabilité intra-annuelle de la qualité des fourrages liée à la phénologie des espèces ; (ii) au cours des années, la fertilisation affecte fortement la qualité du fourrage ; (iii) les liens entre certains traits des espèces dominantes et la qualité des fourrages persistent au cours des dix années étudiées.

National audience; Au cours d'un projet notionol multi portenariol visont àmieux coroctériser les effluents d'élevoge en Fronce, il 0été testé 10 possibilité d'utiliser l'outil 'spectroscopie dons le proche infrarouge' (SPIR) pour occéder àleur composition. Dons cet orticle, nous ovons reporté les résultots dédiés oux litières de poulet de choir, collectées en métropole et à10 Réunion. Les échontillons ont été onolysés pour déterminer leurs teneurs en motière sèche (MS), ozote total (N) et ommonium (NNH4). Le respect de procédures de collecte, préporation, conservotion et onolyses, communes oux différents portenoires, 0 permis d'homogénéiser les réponses onolytiques. Après homogénéisotion des réponses spectrales des spectromètres utilisés (stondardisotion, suppression des interférences dues aux occessoires utilisés lors des possages des échantillons en SPIR),les modèles SPIR élaborés ont montré leur intérêt pour caractériser le potentiel ogronomique des litières àl'état frais. Parmi les principoux résultots, les modèles pour déterminer 10 teneur en motière sèche développés sur un spectromètre de loboratoire comme en bord de bâtiment ovec un spectromètre portoble sont oussi performonts que les anolyses de référence ou loboratoire et peuvent donc être tronsférés. D'autre port, le modèle développé ou laboratoire pour déterminer la teneur en azote des litières fraîches homogénéisées ou broyeur alimentaire semble une bonne olternotive oux onolyses de référence ; son écart-type résiduel de prédiction n'est que de deux àtrois fois plus élevé que celui observé par oilleurs pour des litières séchées et broyées finement. De plus, même réolisée sur un plus petit effectif, 10 caroctérisotion des litières àl'étot frais oprès une homogénéisotion monuelle en bord de bâtiment semble intéressonte. rensemble des modèles éloborés ou cours de cette étude représente une olternative aux onalyses de loboratoire généralement longues, chères et utilisant des produits souvent dongereux pour le monipuloteur et l'environnement. (Résumé d'auteur)

National audience; Dans le cadre du dispositif QTL, nous avons entrepris une analyse génétique le long du spectre NIRS sur les foies gras en relation avec leurs taux de fonte. Nous nous sommes concentrés sur les foies de poids compris entre 300g et 830g avec un taux de fonte estimé par stérilisation d’une boite de 60g. Les spectres NIRS composés initialement d’environ 1600 longueurs d’ondes, ont été résumés par des spectres de 400 mesures, soit un point tous les 4 nanomètres. Les taux de fonte et les spectres FOSS NIRSystem 6500 (sur les échantillons broyés) et ASD LAbspec (sur les surfaces des foies) de 1418 foies gras ont été analysés par Gibbs Sampling en multicaractères (longueur d’onde et taux de fonte) en combinant les pedigrees des 2 populations parentes (commune et Barbarie). Les graphiques 1 et 2 représentent les variations d’héritabilités des longueurs d’onde le long du spectre, respectivement dans les populations communes et Barbarie, pour des acquisitions avec appareils FOSS versus ASD. Les héritabilités fluctuent entre 0,05 et 0,19 avec des valeurs sensiblement plus élevées coté commun que Barbarie, conformément à ce que nous avions déjà vu sur d’autres caractères du mulard. Les spectres FOSS et ASD présentent des profils d’héritabilités très différents certainement liés à l’état de l’échantillon mesuré.

National audience

Within the framework of a project requiring an important number of measures of lipid and water content in duck breast meat, near-infrared spectroscopy (NIRS) was evaluated in order to limit the use of the reference method requiring long analytical process. Three modes of spectra acquisition were tested: direct measurement on intact breast muscle just after the cutting and boning process (spectrometer ASD Labspec Pro) or later in the laboratory (spectrometer FOSS NIRS system) on ground meat or slices of breast meat. Calibration equations based on ground meat were the most precise. The SECV (standard error of cross-validation) was 0.31% for lipids and 0.57% for water, the repeatability of reference measurements being 0.23% and 0.30%, respectively. The data obtained on slices were less precise (lipids: SECV=0.51%; water: SECV=0.73%). The direct measurements on breast muscle also gave poorer calibrations (lipids: SECV=0.48%; water: SECV=0.64%). In conclusion, the prediction with NIRS of lipid and water content gave satisfactory data, particularly when realized in the laboratory on ground breast meat. Direct measurements were less precise, but allowed, nevertheless, a first valid estimation of the chemical composition.

Une étude sur la qualité des matières premières destinées à l'alimentation des volailles a été réalisée en Ouganda et au Kenya. Plus de 600 échantillons ont été collectés et analysés pour déterminer leur composition chimique et estimer leur valeur nutritionnelle. Pour le maïs, la qualité est proche des tables de composition internationales, et la variabilité est modérée. Pour d'autres matières premières comme le son de maïs ou les farines de poisson, la qualité est très variable et éloignée des standards internationaux. En formulation des aliments, la prise en compte de la qualité réelle des matières premières est nécessaire. Cette évaluation est facile lorsqu'un échantillon peut être affecté à une catégorie bien définie et homogène d'une table, en se basant sur son origine ou son aspect. Dans le cas contraire, une analyse doit être pratiquée. Dans le cas des farines de poisson la seule connaissance de la teneur en matières minérales (MM), facile à déterminer, permet l'affectation dans 3 classes de qualité. Pour le son de blé une analyse plus poussée (amidon, fibres) serait nécessaire. Une alternative à l'analyse chimique est l'utilisation de la spectrométrie dans le proche infrarouge (SPIR) qui permet d'estimer rapidement la composition d'un échantillon, ou éventuellement de le classer dans un groupe adapté.

Dans le cadre d'un projet nécessitant un nombre important de mesures de teneurs en lipides et en eau dans le magret de canard, la spectrométrie dans le proche infrarouge (SPIR) a été évaluée dans le but d'alléger la charge analytique très lourde des méthodes de référence. Trois modes d'acquisition spectrale ont été testés: prise de spectre directe pendant le chantier d'abattage (spectro. ASD Labspec Pro) ou au laboratoire (spectro. FOSS NIRSystem) sur magret broyé ou présenté en rondelles. Les calibrations établies sur magret broyé ont été les meilleures. Le SECV (Erreur standard de validation croisée) était de 0,31% pour les lipides et 0,57% pour l'eau, la répétabilité des mesures de référence étant de 0,23% et 0,30% respectivement. Les mesures obtenues sur des rondelles ont été moins précises (Lipides: SECV=0,51%; Eau: SECV=0,73%). Les mesures effectuées lors du chantier d'abattage ont également permis de moins bonnes calibrations (Lipides: SECV=0,48%; Eau: SECV=0,64%). Il est conclu que la prédiction par SPIR de la teneur en lipides et en eau constitue une mesure satisfaisante, notamment si elle est réalisée au laboratoire sur du magret broyé. Des mesures directes, moins précises, permettent néanmoins une première estimation valable de la composition.

Une étude sur la qualité des aliments pour volailles a été menée sur 200 échantillons provenant de 8 pays d'Afrique de l'Est. L'objectif était d'avoir des données fiables sur la composition chimique et la valeur alimentaire des aliments disponibles, afin d'initier un dialogue entre aviculteurs et fabricants d'aliments et de proposer des solutions pour l'amélioration technique de la production. Cette étude a fait appel à la technique de spectroscopie dans le proche infrarouge (SPIR) pour alléger le travail analytique, et proposer une technique simple, économique et transférable car les analyses classiques sont souvent difficiles à réaliser localement. Dans ce but, environ 150 échantillons ont été analysés par les méthodes de référence pour les principaux critères de caractérisation, y compris 4 acides aminés (LYS, MET+CYS, TRP) et ont servi à établir des équations de prédiction pour la SPIR. Les minéraux (Ca, P, Na, K) et les vitamines A, BI et E ont été analysés seulement par les méthodes de référence. Les résultats ont montré une qualité globalement très insuffisante des aliments disponibles dans la plupart des pays. Pour les 129 aliments pour poulet de chair, les teneurs moyennes sont: EM (calculée)=2590kcal/kg; MAT=17.8%, LYS=8.3g/kg, MET+CYS=6.8g/kg. Pour les 66 aliments pondeuse, les teneurs moyennes sont de: EM (calculée)=2460 kcal/kg; MAT=16.2%, LYS=7.3g/kg, MET+CYS=6.2g/kg. Dans beaucoup de cas, les aliments analysés n'autorisent pas des performances techniques satisfaisantes. Ces résultats montrent l'importance de l'introduction de contrôles de la qualité dans les pays concernés. La SPIR permet un niveau de précision analytique suffisant pour caractériser les aliments dans de tels contextes.

Etape 1 : Caractérisation des spectromètresObjectif : caractériser les performances optiques des différents spectromètres et micro-spectromètres étudiés.Caractérisation de la réponse du capteurMesure du Dark Current (DC) : mesures spectrales dans le noir, éclairage du spectromètre allumé, pour différents Temps Intégration (Ti) ou gain.Objectif: tracer la fonction : DC=f(Ti) ou DC=f(G).Mesure du Bruit par Pixel (BP) : deux mesures dans le noir à 0 ms (si possible).Objectif: BP=(Mesure1−Mesure2)/√2Linéarité du Capteur (LC) : mesures spectrales sur une référence blanche, pour différents temps d'intégration ou gain jusqu'à saturation du spectre. Objectif: tracer la fonction : LC=f(Ti) ou DC=f(G).Rapport Signal/Bruit (SNR) : mesures spectrales d'une référence répétées n fois. Le temps d'intégration est optimisé afin de maximiser le signal mesuré tout en restant dans la zone de linéarité du capteur. Objectif: calculer la moyenne et l'écart type: SNR=/σ(λ)Stabilité de la mesure spectrale de l'appareilMéthode: après optimisation du temps d'intégration, une mesure d'une référence blanche sera effectuée toute le 2 minutes durant 60 minutes. Objectif: observer les dérives rapides et lentes de la mesure spectraleCaractérisation spectrale de l'appareilJustesse de la calibration : des échantillons présentant de signatures spectrales bien définies sont mesurés.Objectif: mesurer la justesse de la calibration fournie par le constructeurRésolution spectrale : sources lasers ou filtrées seront mesurées Objectif: mesure de la résolution spectraleLumière parasite : l'éclairage de chaque spectromètre sera filtré (passe-haut). Une mesure spectrale de cette lumière filtrée sera mesurée sur un échantillon blanc.Objectif: quantifié la lumière résiduelle (lumière parasite) dans la zone coupée par le filtre.