Choisir les bonnes espèces pour la production de masse d’insectes pour l’alimentation animale

Production d’insectes comestibles

Selon les projections des Nations Unies, la population mondiale atteindra près de 10 milliards d’habitants d’ici 2050. Cette augmentation démographique entraînera une demande croissante de produits alimentaires d’origine animale. Afin de réduire les impacts négatifs de ces productions sur l’environnement, il est nécessaire de développer des technologies innovantes et durables. La production d’insectes comestibles en utilisant des flux de déchets organiques pour produire des protéines destinées à l’alimentation des animaux d’élevage est l’une de ces solutions innovantes et durables.

En tant qu’alternative aux farines de poisson et au soja, qui deviennent de plus en plus rares et coûteux, et dont la production n’est pas durable, les insectes comestibles ont rapidement gagné en popularité en tant que source alternative de protéines pour l’alimentation animale. Ils offrent une excellente valeur nutritionnelle, ce qui en fait un aliment de choix pour la pisciculture, l’élevage de volailles et de porcs (Figure 1).

Quels sont les avantages de la production d’insectes comestibles ?

Les insectes comestibles sont effectivement riches en fer, vitamine B12, zinc, acides aminés essentiels, oméga-3, oméga-6 et possèdent de nombreuses propriétés antimicrobiennes. L’inclusion de farines d’insectes dans l’alimentation animale pourrait contribuer à réduire l’utilisation des terres agricoles et de l’eau, tout en améliorant la prévention et la gestion des maladies. Du point de vue écologique, la capacité des insectes à dégrader les substrats organiques constitue un avantage majeur en termes de durabilité, car elle peut réduire la contamination nuisible à l’environnement.

Le fait que les larves d’insectes puissent convertir les déchets organiques en biomasse utile est désormais considéré comme un atout commercial et peut fournir de nouvelles sources de subsistance, en particulier pour les agriculteurs et les communautés qui ont peu ou pas d’accès à d’autres ressources alimentaires pour leurs animaux d’élevage. De plus, la réutilisation des déchets organiques pour nourrir les larves d’insectes est une stratégie attrayante pour les chaînes de valeur alimentaire dans le cadre d’une économie circulaire et durable. De plus, la production d’insectes utilise moins de ressources brutes pour accumuler des lipides, des protéines et des minéraux que d’autres sources alimentaires telles que les farines de poisson et de soja. En comparaison, leur production génère moins d’émissions de gaz à effet de serre que la viande de bœuf, de porc ou de volaille. Par rapport au bétail conventionnel, les insectes ont un ratio de conversion aliment-protéine plus faible. Des opportunités significatives existent dans les régions où les déchets solides organiques représentent une part disproportionnée des déchets municipaux totaux.

Quelles espèces d’insectes ?

Bien que plusieurs espèces d’insectes soient élevées, l’utilisation des larves de diptères semble être la méthode la plus rentable pour l’extraction de protéines destinées à l’alimentation animale. De plus, la capacité de bioconversion des déchets organiques est considérée comme particulièrement prometteuse pour des espèces d’insectes telles que la mouche domestique (Musca domestica), le ver de farine jaune (Tenebrio molitor) et les mouches de soldat noir (Hermetia illucens). Il convient de noter que le ver de farine jaune est également élevé pour l’alimentation humaine, ce qui limite sa production à partir de déchets organiques. Par ailleurs, il est intéressant de constater que les insectes présentent une variation considérable dans leurs préférences alimentaires et sont capables d’exploiter une large gamme de ressources alimentaires, avec des différences en termes de qualité. Les protéines d’insectes peuvent être produites à faible coût en sélectionnant des espèces adaptées aux types de déchets solides organiques utilisés comme substrat d’élevage

Choisir une espèce d’insecte idéale

Lors du choix d’une espèce d’insecte pour la production de masse, il est important de prendre en compte plusieurs facteurs clés. Parmi ces facteurs, on retrouve la biologie de l’espèce, les substrats d’élevage (en particulier la capacité à dégrader les déchets organiques), la croissance, la reproduction, l’impact environnemental, la qualité nutritionnelle de l’insecte une fois transformé en aliment, ainsi que les aspects de sécurité sanitaire liés à leur utilisation dans l’alimentation animale. Pour guider la sélection de l’espèce d’insecte la mieux adaptée à l’élevage de masse et à la formulation d’aliments pour animaux domestiques, une comparaison est effectuée entre deux espèces d’insectes : les larves de la mouche soldat noir et de la mouche domestique. Ces espèces sont connues pour leur consommation importante de déchets organiques. (Figure 1 ; Tableau 1).

La mouche du soldat noir, Hermetia illucens

La mouche soldat noire (MSN), Hermetia illucens, est commune dans les régions tropicales et subtropicales où les températures sont relativement élevées et favorisent son développement. Au cours de son cycle de vie, la mouche soldat noire passe par cinq stades principaux : l’œuf, la larve, la pré-pupa, la pupa et l’adulte. Lors de la récolte, il est possible d’éviter de ramasser à la main les pré-nymphes, car elles peuvent quitter le substrat et se déplacer vers des endroits propres et secs pour se nymphoser (auto-récolte).

La mouche du soldat noir (MSN), Hermetia illucens, est couramment présente dans les régions tropicales et subtropicales où les températures sont relativement élevées, favorisant ainsi son développement. Pendant son cycle de vie, la MSN passe par cinq stades principaux : l’œuf, la larve, la pré-pupe (ou pré-nymphes), la pupe (ou nymphes) et enfin l’adulte. Lors de la récolte, il est possible d’éviter de récolter manuellement les pré-nymphes car elles ont tendance à quitter le substrat et à se déplacer vers des endroits propres et secs pour se nymphoser, un processus également connu sous le nom d' »auto-récolte ».

Conversion des déchets, croissance et reproduction des larves: Les larves de la mouche du soldat noir (MSN) ont la capacité de se développer sur une large gamme de matières organiques et de sous-produits agro-industriels, ce qui en fait une espèce polyvalente pour la bioconversion de ces déchets en biomasse d’insectes de haute valeur. Le taux de survie des larves de MSN varie généralement entre 80 et 99% lorsqu’elles sont élevées sur des substrats tels que les drêches, le fumier de porc, le fumier de poulet et le fumier de vache. Les larves sont prêtes à être récoltées en seulement deux semaines, ce qui en fait une espèce à croissance rapide. Le cycle de vie complet de la MSN, de l’œuf à l’adulte, dure environ 40 jours. Il est intéressant de noter que les adultes de MSN ne constituent pas une nuisance car ils ne sont pas attirés par les habitats humains ou les aliments. Contrairement à certaines autres espèces de mouches, la MSN n’est pas un vecteur de maladie, ce qui en fait un choix favorable pour l’élevage en termes de sécurité sanitaire. Une MSN adulte peut pondre jusqu’à 900 œufs, et ces œufs éclosent en 3 à 4 jours à une température comprise entre 25 et 30 °C. La température et l’humidité relative, qui est généralement maintenue autour de 70%, jouent un rôle crucial dans la croissance et le développement des larves. Ces caractéristiques biologiques et de développement font de la MSN une espèce prometteuse pour la production à grande échelle et l’utilisation dans l’alimentation animale, en utilisant des déchets organiques comme substrat d’élevage.

Réduction des déchets: Il est fréquent que les larves de MSN consomment deux fois leur poids corporel en une journée et, par conséquent, elles peuvent potentiellement réduire les déchets alimentaires de 60 à 80%. Les larves ont le potentiel de décomposer environ 30 tonnes de déchets alimentaires par jour, produisant ainsi environ 1000 kg de résidus par jour (fèces, exuvies, etc.) qui peuvent être utilisés comme engrais organique, et ce, pour une production d’environ 2300 kg de pré-nymphe par jour. En utilisant des déchets tels que les restes alimentaires, le fumier et autres débris organiques, les larves de MSN peuvent fournir des produits plus écologiques que les aliments riches en protéines conventionnelles. Appliquée à l’échelle mondiale, la technologie des MSN peut réduire les risques de pollution de moitié ou plus.

Valeur nutritionnelle: Selon le substrat d’élevage, les larves de MSN peuvent être plus ou moins riches en protéines et en matières grasses sèches (Tableau 1), avec un profil d’acides aminés similaire à celui des farines de poisson. La graisse des larves de MSN contient de 58 à 72 % d’acides gras saturés et de 19 à 40 % d’acides gras mono- et polyinsaturés. Les larves de MSN sont également riches en minéraux tels que le manganèse, le fer, le zinc, le cuivre, le phosphore et le calcium, ainsi qu’en composés bioactifs tels que la chitine et les peptides antimicrobiens. Ces derniers possèdent de nombreux potentiels agricoles, biotechnologiques et médicaux.

Contamination: Les larves de MSN élevées à partir de déchets provenant de l’agro-industrie contiennent des niveaux inférieurs à ceux fixés par la Commission européenne, l’Organisation mondiale de la santé et le Codex Alimentarius en ce qui concerne les éléments toxiques tels que les produits vétérinaires, les pesticides, les métaux lourds, les dioxines, les biphényles polychlorés, les hydrocarbures poly-aromatiques et les mycotoxines. Cependant, il est nécessaire de prendre des précautions contre la bioaccumulation de cadmium dans les larves.

Tableau 1. Caractéristiques nutritionnelles et de croissance de la mouche soldat noire et de la mouche domestique

La mouche domestique, Musca domestica

La mouche domestique, Musca domestica, est un ravageur bien connu et un vecteur d’agents pathogènes. Aujourd’hui, elle est produite en masse à partir de matières végétales en décomposition et de fumier animal, qu’elle transforme en protéines et en lipides. La mouche domestique passe par quatre stades de développement principaux : l’œuf, la larve, la nymphe et l’adulte. C’est le stade larvaire qui est destiné à être inclus dans les aliments pour animaux

Conversion des déchets et gestion des ravageurs: Le taux de reproduction élevé, le cycle de vie court (tableau 1), le faible entretien et la facilité d’élevage (surtout en utilisant des déchets organiques) bénéficient aux programmes de récolte à l’échelle industrielle. Tout comme le MSN, la mouche domestique consomme une large gamme de déchets organiques et se nourrit bien de fumier de poulet et de porc. Cependant, leur rendement larvaire est inférieur à celui des larves de MSN. Le potentiel de la mouche domestique à se nourrir d’une large gamme de substrats constitue une option durable pour la valorisation du fumier et d’autres déchets organiques, en les recyclant en biomasse de plus grande valeur. Cependant, leur capacité à transmettre des agents pathogènes limite leur utilisation dans la gestion des déchets agricoles et la production de protéines. Néanmoins, l’élevage des mouches domestiques peut être réalisé dans des salles d’élevage contrôlées, conçues pour empêcher les fuites et assurer l’aération, avec une température de préférence comprise entre 25 et 32 °C, et une humidité relative entre 60 et 70%.

Reproduction: La colonie de mouches domestiques adultes doit fournir suffisamment d’œufs pour maintenir efficacement une plante d’élevage à grande échelle. Une femelle adulte peut pondre entre 10 et 15 œufs par jour, ce qui porte la production totale d’œufs au cours du cycle de reproduction à environ 500 œufs par femelle, avec un nombre pouvant atteindre plus de 1000 œufs. Le substrat de ponte est l’un des facteurs ayant une forte influence sur la ponte et la production d’œufs. Le fumier à haute teneur en ammoniaque est le meilleur substrat de ponte. Un autre facteur est la densité d’adultes, et il est recommandé d’élever les mouches domestiques à des densités élevées.

Valeur nutritionnelle: Les pupes et les larves de la mouche domestique peuvent être utilisées pour produire des aliments pour animaux ou des produits dérivés tels que du biodiesel et des composés biologiquement actifs. Les résidus provenant de leur élevage peuvent également être utilisés comme engrais dans les cultures. Les larves de mouches domestiques ont la capacité de réduire la production de déchets jusqu’à 80 %, de fournir de la nourriture pour les animaux domestiques et d’améliorer la fertilité du sol grâce à leurs résidus.

La farine obtenue à partir des larves de mouches domestiques contient jusqu’à 64 % de protéines brutes et jusqu’à 10 % de fibres brutes (Tableau 1). La composition nutritionnelle peut varier en fonction du régime alimentaire, de l’âge des larves lors de la récolte, de la méthode de séchage utilisée et de la méthode de calcul de la teneur en protéines.

Contamination pathogène : Contamination par des agents pathogènes : Les larves ou les pupes de mouches domestiques présentes dans les aliments peuvent être porteuses d’agents pathogènes. Les mouches peuvent propager des œufs d’helminthes tels que Escherichia vermicularis, des kystes de protozoaires et des trophozoïtes tels que E. histolytica, des bactéries telles que E. coli et Salmonella, ainsi que des virus et des champignons.

Commentaires de clôture

La mouche domestique se développe plus rapidement, a un taux de conversion de l’aliment plus élevé et la teneur en protéines brutes la plus élevée, et nécessite moins de connaissances de base sur la reproduction et la biologie des adultes que la mouche soldat noir (MSN). Cependant, le rendement et le taux de survie des larves de mouches domestiques sont faibles lorsqu’elles sont nourries avec des déchets provenant de l’élevage (comme le fumier), ce qui rend la mouches domestiques moins prometteuses pour la biodégradation des déchets organiques que la MSN. De plus, les mouches domestiques adultes sont plus susceptibles de transmettre des agents pathogènes que les adultes de MSN.

En revanche, les larves de MSN exploitent de manière plus efficace une gamme plus large de déchets organiques que les larves de mouches domestiques. La collecte automatique des pré-nymphe de MSN réduit la nécessité d’une collecte manuelle ou d’une séparation du substrat d’élevage résiduel. Contrairement aux mouches domestiques, les adultes de MSN ne sont pas considérés comme nuisibles, et leur croissance démographique ne présente aucun risque pour l’environnement ou la santé. En général, les deux espèces d’insectes ont le potentiel d’être bénéfiques dans des systèmes de production à grande échelle en tant qu’insectes d’élevage. Cet article met en évidence les aspects clés à prendre en compte lors du choix d’une espèce d’insecte pour la valorisation des déchets organiques.

Littérature pertinente

Barragan-Fonseca, K. B., Dicke, M., & van Loon, J. J. A. (2017). Nutritional value of the black soldier fly (Hermetia illucens L.) and its suitability as animal feed – a review. In Journal of Insects as Food and Feed. https://doi.org/10.3920/JIFF2016.0055

Bosch, G., van Zanten, H. H. E., Zamprogna, A., Veenenbos, M., Meijer, N. P., van der Fels-Klerx, H. J., & van Loon, J. J. A. (2019). Conversion of organic resources by black soldier fly larvae: Legislation, efficiency and environmental impact. Journal of Cleaner Production. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.270

Charlton, A. J., Dickinson, M., Wakefield, M. E., Fitches, E., Kenis, M., Han, R., … & Smith, R. (2015). Exploring the chemical safety of fly larvae as a source of protein for animal feed. Journal of Insects as Food and Feed, 1(1), 7-16. https://doi.org/10.3920/JIFF2014.0020

Chia, S. Y., Tanga, C. M., Osuga, I. M., Cheseto, X., Ekesi, S., Dicke, M., & van Loon, J. J. (2020). Nutritional composition of black soldier fly larvae feeding on agro‐industrial by‐products. Entomologia Experimentalis et Applicata, 168(6-7), 472-481.  https://doi.org/10.1111/eea.12940

Chia, S. Y., Tanga, C. M., Osuga, I. M., Mohamed, S. A., Khamis, F. M., Salifu, D., … & Ekesi, S. (2018). Effects of waste stream combinations from brewing industry on performance of Black Soldier Fly, Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae). PeerJ, 6, e5885. https://doi.org/10.7717/peerj.5885

Čičková, H., Newton, G. L., Lacy, R. C., & Kozánek, M. (2015). The use of fly larvae for organic waste treatment. Waste Management, 35, 68-80. doi:10.1016/j.wasman.2014.09.026

Cullere, M., Tasoniero, G., Giaccone, V., Miotti-Scapin, R., Claeys, E., De Smet, S., & Dalle Zotte, A. (2016). Black soldier fly as dietary protein source for broiler quails: Apparent digestibility, excreta microbial load, feed choice, performance, carcass and meat traits. Animal. https://doi.org/10.1017/S1751731116001270

Gligorescu, A., Fischer, C. H., Larsen, P. F., Nørgaard, J. V., & Heckman, L. H. L. (2020). Production and optimization of Hermetia illucens (L.) larvae reared on food waste and utilized as feed ingredient. Sustainability, 12(23), 9864.  https://doi.org/10.3390/su12239864

Hawkey, K. J., Lopez-Viso, C., Brameld, J. M., Parr, T., & Salter, A. M. (2021). Insects: a potential source of protein and other nutrients for feed and food. Annual review of animal biosciences, 9, 333-354. https://doi.org/10.1146/annurev-animal-021419-083930

Issa, R. (2019). Musca domestica acts as transport vector hosts. Bulletin of the National Research Centre, 43(1), 73. doi:10.1186/s42269-019-0111-0

Lange, K. W., & Nakamura, Y. (2023). Potential contribution of edible insects to sustainable consumption and production. Frontiers in Sustainability, 4.

Oonincx, D. G. A. B., van Huis, A., & van Loon, J. J. A. (2015). Nutrient utilisation by black soldier flies fed with chicken, pig, or cow manure. Journal of Insects as Food and Feed. https://doi.org/10.3920/jiff2014.0023

Ortiz, J. C., Ruiz, A. T., Morales-Ramos, J., Thomas, M., Rojas, M., Tomberlin, J., . . . Jullien, R. (2016). Insect mass production technologies. In Insects as sustainable food ingredients (pp. 153-201): Elsevier.

Pastor, B., Čičková, H., Kozánek, M., Anabel, A. M., Takáč, P., & Rojo, S. (2011). Effect of the size of the pupae, adult diet, oviposition substrate and adult population density on egg production in Musca domestica (Diptera: Muscidae). European Journal of Entomology, 108(4), 587-596. doi:10.14411/eje.2011.076

Rumpold, B.A., Klocke, M., Schlüter, O. (2016). Insect biodiversity: Underutilized bioresource for sustainable applications in life sciences. Reg. Environ. Change, 17, 1445–1454. doi:10.1007/s10113-016-0967-6

Salomone, R., Saija, G., Mondello, G., Giannetto, A., Fasulo, S., & Savastano, D. (2017). Environmental impact of food waste bioconversion by insects: Application of Life Cycle Assessment to process using Hermetia illucens. Journal of Cleaner Production. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.06.154

Surendra, K. C., Olivier, R., Tomberlin, J. K., Jha, R., & Khanal, S. K. (2016). Bioconversion of organic wastes into biodiesel and animal feed via insect farming. Renewable Energy. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.03.022

United Nations Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2022). World Population Prospects 2022: Summary of Results. UN DESA/POP/2022/TR/NO. 3.

Van Huis, A., & Tomberlin, J. K. (2016). Insects as food and feed: from production to consumption. Wageningen Academic Publishers.

Van Huis, A., Oonincx, D. G. A. B., Rojo, S., & Tomberlin, J. K. (2020). Insects as feed: house fly or black soldier fly?. Journal of Insects as Food and Feed, 6(3), 221-229. https://doi.org/10.3920/JIFF2020.x003

Van Huis, A., Van Itterbeeck, J., Klunder, H., Mertens, E., Halloran, A., Muir, G., & Vantomme, P. (2013). Edible insects: future prospects for food and feed security (No. 171). Food and agriculture organization of the United Nations.