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Chapitre 17 Aperçu des risques pour la santé des animaux aquatiques en aquaponie

Hijran Yavuzcan Yildiz, Vladimir Radosavljevic, Giuliana Parisi et Aleksandar Cvetkovikj

Résumé L'intérêt accru du public à l'égard de l'aquaponie exige une surveillance accrue de la santé des poissons afin de réduire au minimum le risque d'éclosions de maladies infectieuses et non infectieuses résultant de problèmes de biosécurité. Les pertes de poissons dues à la santé et aux maladies, ainsi que la déclaration de mauvaises pratiques de gestion et de qualité des produits, qui pourraient, dans le pire des cas, affecter la santé humaine, peuvent entraîner une grave vulnérabilité économique et de réputation pour l'industrie de l'aquaponie. La complexité des systèmes aquaponiques empêche l'utilisation de nombreux agents antimicrobiens ou antiparasitaires ou désinfectants pour éradiquer les maladies ou les parasites. Dans ce chapitre, nous donnons un aperçu des dangers potentiels en termes de risques liés à la santé des animaux aquatiques et décrivons les approches préventives propres aux systèmes aquaponiques.

Mots-clés Aquaponics · Santé des poissons · Biosécurité · Stratégies de traitement

Contenu

  • 17.1 Introduction
  • 17.2 Aquaponie et risque : une perspective de développement pour la santé des poissons
  • 17.3 Identification des dangers
  • 17.4 Gestion de la santé des poissons
  • 17.5 Stratégies de Traitement en Aquaponie

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H. Yavuzcan Yildiz

Département des pêches et de l'aquaculture, Université d'Ankara, Ankara, Turquie

V. Radosavljevic

Département des maladies des poissons, Laboratoire national de référence pour les maladies des poissons, Institut de médecine vétérinaire de Serbie, Belgrade, Serbie

G. Parisi

Département de l'agriculture, de l'alimentation, de l'environnement et des forêts (DAGRI), Section des sciences animales, Université de Florence, Florence, Italie

A. Cvetkovikj

Département de parasitologie et de maladies parasitaires, Faculté de médecine vétérinaire, art. Université Cyrille et Méthode de Skopje, Skopje, République de Macédoine

Ministère des Pêches, Institut des sciences animales, art. Université Cyrille et Méthode de Skopje, Skopje, République de Macédoine

© L'auteur (s) 2019 435

S. Goddek et coll. (éd.), Aquaponics Food Production Systems, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_17

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Aquaponics Food Production Systems contributors.

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  1. 17.1 Introduction

    Original publication · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    L'Autorité européenne de sécurité des aliments a fait état d'une variété de facteurs et de problèmes potentiels associés aux nouvelles tendances de la production alimentaire, et l'aquaponie a été identifiée comme un nouveau processus/pratique de production alimentaire (Afonso et al., 2017). En tant que nouveau processus de production alimentaire, l'aquaponie peut être définie comme « la combinaison de l'aquaculture animale et de la culture végétale, à travers un lien microbien et dans une relation symbiotique ». En aquaponie, l'approche de base consiste à tirer profit des fonctions complémentaires des organismes et de la récupération des nutriments. La partie aquaculture du système applique des principes semblables aux systèmes aquacoles recirculants (SAR). Aquaponics a pris de l'ampleur grâce à ses caractéristiques supérieures aux systèmes de production traditionnels. Ainsi, l'aquaponie semble capable de maintenir les écosystèmes et de renforcer les capacités d'adaptation aux changements climatiques, aux conditions météorologiques extrêmes, à la sécheresse, aux inondations et à d'autres catastrophes. Ces attributs sont à portée de main, mais comme dans d'autres productions agro-aquacoles, l'aquaponie n'est pas exempte de risques. Étant donné la complexité de l'aquaponie en tant qu'environnement de coproduction d'animaux aquatiques avec des plantes, les dangers et les risques peuvent être plus compliqués.

    Le présent chapitre met l'accent sur les catégories de risques (p. ex. santé animale ou maladie) plutôt que sur les risques spécifiques (p. ex. flectobacillose). Dans l'aquaculture traditionnelle, certains des types de risques de production les plus courants sont les maladies causées par des agents pathogènes, la mauvaise qualité de l'eau et la défaillance du système. Snieszko (1974) a signalé que des maladies infectieuses chez les poissons sensibles sont exposés à des agents pathogènes virulents dans certaines conditions environnementales. Ainsi, l'interaction des agents pathogènes, la qualité de l'eau et la résistance des poissons est liée à l'apparition de maladies. Des recherches antérieures utilisant des méthodes de risque ont permis d'étudier les voies d'introduction d'agents pathogènes des animaux aquatiques afin d'assurer la sécurité des échanges commerciaux (p. ex. analyses des risques à l'importation) et de soutenir la biosécurité (Peeler et Taylor, 2011). Compte tenu de la similitude entre l'aquaponie et le RAS, on s'attend à ce que les problèmes de santé des animaux aquatiques en aquaponie soient identiques à ceux des animaux aquatiques du RAS. Plus précisément, les fluctuations de la qualité de l'eau peuvent accroître la susceptibilité des poissons aux agents pathogènes (c.-à-d. les organismes pathogènes tels que les virus, les bactéries, les parasites, les champignons) dans les SAR et provoquer des éclosions de maladies. Les micro-organismes présents dans des systèmes fermés comme le RAS ou l'aquaponie jouent un rôle important dans le maintien de la santé des poissons. Ainsi, Xue et coll. (2017) ont signalé la corrélation potentielle entre les maladies des poissons et les populations bactériennes de l'environnement dans la SRA. La densité élevée des agents pathogènes et les possibilités limitées de médicaments rendent le système sujette à des problèmes de maladie. La maladie ou l'altération de la santé peuvent entraîner des pertes catastrophiques avec une diminution de la survie ou un mauvais taux de conversion des aliments. Quel que soit le risque potentiel qui devient problématique, chacun a le même impact : une baisse globale de la production d'un produit de qualité commercialisable qui entraîne des pertes financières (McIntosh 2008). Les maladies ne peuvent être évitées que lorsque les risques sont reconnus et gérés avant que la maladie ne se produise (Nowak, 2004). La gravité des risques diffère et changera probablement selon le moment où chacun d'entre eux est rencontré au cours du cycle de production.

  2. 17.2 Aquaponie et risque : une perspective de développement pour la santé des poissons

    Original publication · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    Les agents pathogènes des poissons sont répandus dans le milieu aquatique, et les poissons sont généralement capables de résister à eux, sauf s'ils sont surchargés par la charge allostatique (Yavuzcan Yıldız et Seçer, 2017). L'allostase fait référence à la « stabilité par le changement » proposée par Sterling et Eyer (1988). Autrement dit, c'est l'effort des poissons pour maintenir l'homéostasie par des changements dans la physiologie. La charge allostatique des poissons en aquaponie peut être un facteur difficile, car l'aquaponie est un système complexe principalement en termes de qualité de l'eau et de communauté microbienne dans le système. Par conséquent, les maladies des poissons sont généralement spécifiques à l'espèce et au système. Les maladies aquaponiques spécifiques n'ont pas encore été décrites. En aquaculture, on sait que les maladies du poisson sont difficiles à détecter et sont généralement le résultat final de l'interaction entre divers facteurs touchant l'environnement, l'état nutritionnel du poisson, la robustesse immunitaire du poisson, l'existence d'un agent infectieux et/ou la mauvaise élevage et la gestion pratiques. Afin de maintenir les systèmes aquaponiques, une approche de gestion de la santé aquatique doit être élaborée en tenant compte des espèces cultivées, de la complexité des environnements en aquaponie et du type de gestion du système aquaponique. La rentabilité de la production aquaponique peut être affectée par des diminutions même faibles en pourcentage de la production, comme on l'a vu en aquaculture (Subasinghe 2005).

    Aquaponics est une approche durable et innovante pour les futurs systèmes de production alimentaire, mais ce système intégré de production présente actuellement des difficultés à passer de la phase expérimentale ou des modules à petite échelle à la production à grande échelle. On pourrait supposer que le manque de succès économique de ce système de production hautement durable est dû à des goulots d'étranglement importants qui n'ont pas encore été étudiés scientifiquement. Il ne fait aucun doute que le rapport coût-efficacité et les capacités techniques des systèmes aquaponiques nécessitent des recherches plus poussées pour réaliser une augmentation de la production (Junge et al., 2017). Les activités de recherche et les innovations appliquées depuis les années 1980 ont transformé la technologie aquaponique en un système viable de production alimentaire, et bien que les petites plantes et les plantes structurées par la recherche soient déjà viables, les aquaponiques à l'échelle commerciale ne sont pas souvent économiquement viables. Les avantages revendiqués et reconnus pour les systèmes aquaponiques sont les suivants : réduction significative de l'utilisation de l'eau (par rapport aux méthodes traditionnelles de culture des plantes), légumes plus gros et plus sains que lorsqu'ils sont cultivés dans le sol, production de plantes ne nécessite pas d'engrais artificiel et les produits aquaponiques sont exempts d'antibiotiques, de pesticides et d'herbicides.

    17.2.1 Aperçu de l'analyse des risques

    Le risque est défini comme « l'incertitude et la gravité des conséquences d'une activité » (Aven, 2016), et le tableau des risques reflète (i) les probabilités/fréquences des dangers/menaces, (ii) les pertes attendues compte tenu de la survenance d'un tel danger/menace et (iii) les facteurs qui pourraient créer d'importants écarts entre les résultats escomptés et les résultats réels (incertitudes, vulnérabilités). L'analyse des risques offre des outils pour évaluer les risques et aider à prendre des décisions (Ahl et al., 1993 ; MacDiarmid, 1997). L'analyse des risques repose sur l'utilisation systématique des informations disponibles aux fins de la prise de décisions, en utilisant les composantes de l'identification des dangers, de l'évaluation des risques, de la gestion des risques et de la communication des risques, comme indiqué par l'Organisation mondiale de la santé animale (OIE) (figure 17.1). Ce cadre est couramment utilisé pour l'analyse des risques liés aux agents pathogènes (Peeler et al., 2007).

     

    Fig. 17.1 Analyse des risques (OIE 2017)

    L'analyse des risques dans la production alimentaire, y compris l'aquaponie, peut être appliquée à de nombreux cas, comme la sécurité alimentaire, les espèces envahissantes, la rentabilité de la production, le commerce et l'investissement, et la préférence des consommateurs pour des produits sûrs et de haute qualité (BondaDreantaso et al., 2005 ; Copp et al., 2016). Les avantages de l'application de l'analyse des risques en aquaculture sont devenus plus clairement liés à la durabilité, à la rentabilité et à l'efficacité de ce secteur, et cette approche peut également être efficace pour le secteur de l'aquaponie. Par conséquent, l'introduction de la maladie et la transmission potentielle d'agents pathogènes peuvent être évaluées dans le contexte du risque pour la santé des animaux aquatiques (Peeler et al., 2007). Divers accords, conventions et protocoles internationaux couvrent la santé humaine, animale et végétale, l'aquaculture, la pêche sauvage et l'environnement général dans le domaine des risques. Les accords et protocoles les plus complets et les plus larges sont l'Accord sanitaire et phytosanitaire de l'Organisation mondiale du commerce (OMC), la Convention sur la diversité biologique du Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE) et l'Accord complémentaire Protocole de Cartagena sur la prévention des risques biotechnologiques et le Codex Alimentarius ( Mackenzie et al., 2003 ; Rivera-Torres, 2003).

    Un défi clé en ce qui concerne le domaine du risque est lié à notre profondeur de connaissances. Les décisions relatives aux risques sont des situations connexes caractérisées par de grandes incertitudes (Aven, 2016). Plus précisément, l'analyse des risques pour la santé animale dépend des connaissances acquises grâce aux études épidémiologiques et statistiques. Oidtmann et al. (2013) soulignent que le principal obstacle à l'élaboration de plans de surveillance axée sur les risques (SCR) dans le contexte aquatique est le manque de données publiées pour faire progresser la conception du SCR. Ainsi, pour augmenter robuste

    Tableau 17.1 Besoins composites de recherche pour la santé des animaux aquatiques en aquaponie

    table thead tr class="en-tête » Domaine de recherche/e e Besoin de /th /tr /thead tbody tr class="impair » td rowspan=7 Recherche de base/td td Comprendre le concept de santé et de bien-être des animaux aquatiques en aquaponie en termes d'espèces d'organismes aquatiques et de système utilisé /td /tr tr class="même » td Comprendre le concept de stress et de stress pour les organismes aquatiques en aquaponie par l'espèce et le système utilisé /td /tr tr class="impair » td Comprendre la charge allostatique pour les organismes aquatiques et l'émergence de maladies /td /tr tr class="même » td Comprendre le concept de bien-être en aquaponie /td /tr tr class="impair » td Caractérisation des paramètres critiques de qualité de l'eau par rapport à la santé des animaux aquatiques /td /tr tr class="même » td Comprendre la sensibilité des organismes aquatiques à l'environnement aquaponique /td /tr tr class="impair » td Révéler le profil microbien pour les différents systèmes de l'aquaponie /td /tr tr class="même » TDIndicateurs de santé/td td Élaborer et valider des indicateurs de santé pour les animaux aquatiques élevés dans les systèmes aquaponiques /td /tr tr class="impair » td rowspan=2 Développement de bases de données/td td Données de terrain sur la santé/la maladie des animaux aquatiques en aquaponie /td /tr tr class="même » td Données sur le terrain sur le profil microbien, y compris les agents pathogènes /td /tr /tbody /table

    la connaissance des risques en aquaponie, des études qui permettent à la fois d'augmenter les données scientifiques et de réduire les faiblesses spécifiques et les champs incertains dans les opérations aquaponiques sont nécessaires. Certains domaines de recherche nécessitant plus de données pour l'analyse des risques dans les systèmes aquaponiques sont présentés ci-dessous (tableau 17.1).

    En ce qui concerne l'analyse des risques liés aux maladies des animaux aquatiques ou à la santé dans les systèmes aquaponiques, le Code sanitaire pour les animaux aquatiques de l'OIE (le Code aquatique) peut être envisagé car le Code aquatique établit des normes pour l'amélioration de la santé et du bien-être des animaux aquatiques des poissons d'élevage dans le monde entier et pour la sécurité internationale le commerce des animaux aquatiques et de leurs produits. Ce code comprend également l'utilisation d'agents antimicrobiens chez les animaux aquatiques (OIE, 2017).

  3. 17.3 Identification des dangers

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    Dans l'analyse des risques, un danger est généralement défini en décrivant ce qui pourrait mal tourner et comment cela pourrait se produire (Ahl et al., 1993). Un danger fait référence non seulement à l'ampleur d'un effet nocif, mais aussi à la probabilité qu'il se produise (Müller-Graf et al., 2012). L'identification des dangers est importante pour révéler les facteurs qui peuvent favoriser l'établissement d'une maladie ou d'une menace potentielle d'agents pathogènes ou nuire au bien-être des poissons. Les agents pathogènes biologiques sont reconnus comme dangereux en aquaculture par Bondad-Reantaso et al. (2008). Un large éventail de facteurs peuvent être pris en considération tant qu'ils sont associés à l'apparition de la maladie, c'est-à-dire qu'ils constituent des dangers.

    Tableau 17.2 Liste des dangers potentiels pour la santé des animaux aquatiques en aquaponie

    table thead tr class="en-tête » th/th e Identification des dangers /th e Spécification du danger /th /tr /thead tbody tr class="impair » td rowspan=9 abiotique/TD td pH /td td Changement trop élevé/trop faible/rapide /td /tr tr class="même » td température de l'eau /td td Changement trop élevé/trop faible/rapide /td /tr tr class="impair » td Solides en suspension /td td Trop haut /td /tr tr class="même » td Teneur en oxygène dissous /td td Trop bas /td /tr tr class="impair » td Teneur en dioxyde de carbone /td td Trop haut /td /tr tr class="même » td Teneur en ammoniac /td td Trop élevé, dépendant du pH /td /tr tr class="impair » td Teneur en nitrite /td td Trop haut /td /tr tr class="même » td Teneur en nitrate /td td Extrêmement /td /tr tr class="impair » td Teneur en métal /td td Trop élevé, dépendant du pH /td /tr tr class="même » td rowspan=2 Biotique/TD td Densité de stockage /td td Trop élevé/trop bas /td /tr tr class="impair » td Biofsalissure /td td/td /tr tr class="même » td rowspan=3 Alimentation/TD td Nutriments par les espèces de poissons /td td Excédent/déficit /td /tr tr class="impair » td Fréquence d'alimentation /td td Insuffisance/mauvaise alimentation /td /tr tr class="même » td Toxines alimentaires /td td/td /tr tr class="impair » td/td td Additifs alimentaires /td td Les promoteurs de croissance inappropriés /td /tr tr class="même » td rowspan=6 Gestion/TD td Conception du système aquaponique /td td Mauvaise conception du système /td /tr tr class="impair » td Espèces de poissons /td td Ne convient pas aux aquaponiques /td /tr tr class="même » td Questions opérationnelles (circulation de l'eau, biofiltre, mécanique) /td td/td /tr tr class="impair » td Utilisation de chimiothérapeutiques /td td Menace pour l'équilibre microbien /td /tr tr class="même » td L'hygiène du personnel /td td/td /tr tr class="impair » td Biosécurité /td td/td /tr tr class="même » td rowspan=3 Bien-être/TD td Stresseurs /td td Trop haut /td /tr tr class="impair » td Charge allostatique /td td Élevé /td /tr tr class="même » td Conditions d'élevage /td td Sous-optimal /td /tr tr class="impair » td rowspan=3 maladies/TD td Maladies nutritionnelles /td td/td /tr tr class="même » td Maladies environnementales /td td/td /tr tr class="impair » td Maladies infectieuses /td td/td /tr /tbody /table

    La durabilité de l'aquaponie est liée à divers facteurs, dont la conception du système, les caractéristiques des aliments pour poissons et des matières fécales, le bien-être des poissons et l'élimination des agents pathogènes du système (Palm et al., 2014a, b). Goddek (2016) a signalé que les systèmes aquaponiques sont caractérisés par une large gamme de microflore, car les poissons et la biofiltration existent dans la même masse d'eau. Étant donné qu'il existe une grande variété de microflore dans les pratiques aquaponiques, la présence d'agents pathogènes et les risques pour la santé humaine devraient également être pris en considération afin de garantir la sécurité alimentaire. En termes de durabilité des systèmes aquaponiques, l'élimination des agents pathogènes pour prévenir les pertes dues à des maladies peut être un facteur difficile lorsque la production d'animaux aquatiques est intensifiée.

    L'utilisation de chimiothérapeutiques en aquaculture pour lutter contre les agents pathogènes présente un certain nombre de dangers et de risques potentiels pour les systèmes de production, l'environnement et la santé humaine (Bondad-Reantaso et Subasinghe, 2008) (tableau 17.2).

    Pour éliminer les dangers, les phases d'élevage et de culture des plantes doivent être considérées séparément. Les plus grands risques liés à l'élevage des poissons sont liés à la qualité de l'eau, à la densité des poissons, à la qualité de l'alimentation et à la quantité et à la maladie (Yavuzcan Yildiz et al., 2017). Selon l'espèce de poisson élevée, le niveau de risque peut augmenter si l'espèce n'est pas adaptée aux conditions du système particulier. Par exemple, le potassium est souvent complété dans les systèmes aquaponiques pour favoriser la croissance des plantes, mais entraîne une réduction des performances chez le bar rayé hybride. Normalement, les espèces d'eau douce et de haute densité tolérantes à la culture sont utilisées en aquaponie. Les espèces de poissons les plus courantes dans les systèmes commerciaux sont Tilapia et les poissons d'ornement. Le poisson-chat, l'achigan à grande bouche, la merde, la truite arc-en-ciel, le pacu, la carpe commune, la carpe koï, le poisson rouge, le bar asiatique (ou barramundi) et la morue Murray figurent parmi les espèces qui ont été testées (Rakocy et al., 2006). Le tilapia, espèce d'eau chaude, très tolérante aux fluctuations des paramètres de l'eau (pH, température, oxygène et solides dissous), est l'espèce largement élevée dans la plupart des systèmes aquaponiques commerciaux en Amérique du Nord et ailleurs. Les résultats d'un récent sondage en ligne, basé sur les réponses de 257 répondants, ont montré que Tilapia est élevé dans 69 % des plantes aquaponiques (Love et al., 2015). Tilapia présente un intérêt économique dans certains marchés, mais pas dans d'autres. Dans le même sondage (Love et al., 2015), les autres espèces utilisées étaient les poissons d'ornement (43 %), le poisson-chat (25 %), les autres animaux aquatiques (18 %), la perche (16 %), la griffe (15 %), la truite (10 %) et l'achigan (7 %). L'une des principales faiblesses des systèmes aquaponiques est la gestion de la qualité de l'eau pour répondre aux besoins des poissons élevés en réservoir, tandis que les cultures cultivées sont traitées comme la deuxième étape du processus. Les poissons ont besoin d'eau avec des paramètres appropriés pour l'oxygène, le dioxyde de carbone, l'ammoniac, le nitrate, le nitrite, le pH, le chlore et autres. Un niveau élevé de solides en suspension peut affecter l'état de santé des poissons (Yavuzcan Yildiz et al., 2017), ce qui provoque des dommages à la structure des branchies, comme la levée de l'épithélium, l'hyperplasie dans le système des piliers et la réduction du volume épithélial (Au et al., 2004). La densité et l'alimentation des poissons (taux et volume d'alimentation, composition et caractéristiques des aliments) affectent les processus de digestion et les activités métaboliques des poissons et, par conséquent, les catabolites, les solides dissous totaux (TDS) et les sous-produits résiduels (matières fécales et aliments non consommés) présents dans les eaux d'élevage. Le principe de base sur lequel repose le système aquaponique est l'utilisation des catabolites dans l'eau pour la croissance des plantes. Les systèmes aquaponiques nécessitent 16 nutriments essentiels et tous ces macro- et micronutriments doivent être équilibrés pour une croissance optimale des plantes. Un excès d'un nutriment peut nuire à la biodisponibilité d'autres nutriments (Rakocy et al., 2006). Par conséquent, la surveillance continue des paramètres de l'eau est essentielle pour maintenir la qualité de l'eau appropriée à la croissance des poissons et des cultures et pour maximiser les avantages du processus. La réduction des échanges d'eau et le faible taux de croissance des cultures peuvent créer des concentrations d'éléments nutritifs toxiques dans l'eau pour les poissons et les cultures. D'autre part, l'ajout de certains micronutriments (fesup+2/SUP, mnSUP+2/SUP, cusup+2/SUP, bsup+3/SUP et mosup+6/SUP), normalement rares dans l'eau où sont élevés les poissons, est essentiel pour soutenir adéquatement la production végétale. Comparativement à la culture hydroponique, les cultures dans les systèmes aquaponiques nécessitent des concentrations plus faibles de solides dissous totaux (TDS, 200—400 ppm) ou de EC (0,3—0,6 mmhos/cm) et nécessitent, comme les poissons, un niveau élevé d'oxygène dissous dans l'eau (Rakocy et al., 2006) pour la respiration des racines.

  4. 17.4 Gestion de la santé des poissons

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    17.4.1 Maladies des poissons et prévention

    Alors que les maladies des poissons causées par des bactéries, des virus, des parasites ou des champignons peuvent avoir un impact négatif important sur l'aquaculture (Kabata, 1985), l'apparition d'une maladie dans les systèmes aquaponiques peut être encore plus dévastatrice. Le maintien de la santé des poissons dans les systèmes aquaponiques est plus difficile que dans les RAS et, en fait, la lutte contre les maladies des poissons est l'un des principaux défis pour la réussite de l'aquaponie (Sirakov et al., 2016). Les maladies qui affectent les poissons peuvent être divisées en deux catégories : les maladies infectieuses et non infectieuses du poisson. Les maladies infectieuses sont causées par différents agents pathogènes microbiens transmis soit par l'environnement, soit par d'autres poissons. Les agents pathogènes peuvent être transmis entre les poissons (transmission horizontale) ou verticalement, par des œufs infectés (externes ou internes) ou par de la laitue infectée. Plus de la moitié des éclosions de maladies infectieuses en aquaculture (54,9 %) sont causées par des bactéries, suivies par des virus, des parasites et des champignons (McLoughlin et Graham, 2007). Souvent, bien qu'il n'y ait pas de signes cliniques ou de lésions, les poissons peuvent être porteurs d'agents pathogènes dans un état subclinique ou porteur (Winton, 2002). Les maladies des poissons peuvent être causées par des bactéries omniprésentes, présentes dans toute eau contenant un enrichissement organique. Dans certaines conditions, les bactéries deviennent rapidement des agents pathogènes opportunistes. La présence de faibles quantités de parasites sur les branchies ou la peau ne conduit généralement pas à des problèmes de santé importants. La capacité d'un agent pathogène à causer une maladie clinique dépend de l'interdépendance de six composantes principales liées au poisson et à l'environnement dans lequel il vit (état physiologique, hôte, élevage, environnement, nutrition et agent pathogène). Si l'un des composants est faible, cela aura une incidence sur l'état de santé du poisson (Plumb et Hanson, 2011). Les maladies non infectieuses sont habituellement liées à des facteurs environnementaux, à une alimentation inadéquate ou à des défauts génétiques (Parker, 2012). La gestion efficace de la santé des poissons passe par la prévention des maladies, la réduction de l'incidence des maladies infectieuses et la réduction de la gravité de la maladie lorsqu'elle survient. Éviter le contact entre le poisson sensible et un agent pathogène devrait être un objectif essentiel, afin de prévenir l'apparition d'une maladie infectieuse.

    Trois mesures principales pour atteindre cet objectif sont les suivantes :

    • Utilisation d'un approvisionnement en eau sans agent pathogène.

    • Utilisation de stocks certifiés exempts d'agents pathogènes.

    • Attention stricte à l'assainissement (Winton 2002).

    La mise en œuvre de ces mesures réduira l'exposition des poissons aux agents pathogènes. Cependant, il est pratiquement impossible de définir tous les agents susceptibles de causer des maladies dans le milieu aquatique et de prévenir complètement l'exposition de l'hôte à des agents pathogènes. Certains facteurs, comme le surpeuplement, augmentent la sensibilité des poissons à l'infection et à la transmission des agents pathogènes. Pour cette raison, de nombreux agents pathogènes qui ne causent pas de maladies chez les poissons sauvages peuvent provoquer des épidémies avec des taux de mortalité élevés dans les systèmes de production de poissons à forte densité. Pour éviter cela, le niveau d'infection des poissons en aquaponie doit être constamment surveillé. Le maintien de la biosécurité en aquaponie est important non seulement d'un point de vue économique, mais aussi pour le bien-être des poissons. L'apparition de tout agent pathogène du poisson dans un espace restreint et dans une forte densité de population constituera inévitablement une menace pour la santé des poissons, tant pour les individus qui sont touchés par l'agent pathogène que pour ceux qui n'en sont pas encore affectés.

    L'objectif de la biosécurité est la mise en œuvre de pratiques et de procédures qui réduiront les risques de :

    • Introduction d'agents pathogènes dans l'installation.

    • Propagation d'agents pathogènes dans toute l'installation.

    • Présence de conditions susceptibles d'accroître la sensibilité à l'infection et à la maladie (Bebak-Williams et al., 2007).

    Pour atteindre cet objectif, il faut élaborer des protocoles de gestion pour empêcher que des agents pathogènes spécifiques ne pénètrent dans le système de production. La quarantaine est un élément important de biosécurité pour la prévention du contact avec des agents infectieux et elle est utilisée lorsque les poissons sont déplacés d'une zone à l'autre. Tous les poissons nouvellement acquis sont mis en quarantaine avant d'être introduits dans des populations établies. Les poissons en quarantaine sont isolés pendant une période donnée avant leur mise en contact avec une population résidente, de préférence dans une zone distincte dotée d'un équipement spécialisé (Plumb et Hanson, 2011). Les nouveaux poissons restent en quarantaine jusqu'à ce qu'ils soient exempts de maladies. Dans certains cas, il est conseillé de mettre en quarantaine les nouveaux poissons dans un réservoir d'isolement pendant 45 jours avant de les ajouter au système principal (Somerville et al., 2014). Pendant la quarantaine, les poissons sont surveillés pour déceler les signes de maladie et échantillonnés pour déceler la présence d'agents infectieux. Des traitements prophylactiques peuvent être initiés pendant la période de quarantaine afin d'éliminer les charges initiales de parasites externes.

    Pour la prévention des maladies, certaines mesures sont recommandées pour réduire les facteurs de risque :

    • Administrer des vaccins commerciaux contre divers agents pathogènes viraux et bactériens du poisson. Les voies d'application les plus courantes sont par injection, immersion ou nourriture.

    • Les souches de poissons qui sont plus résistantes à certains agents pathogènes du poisson. Même si Evenhuis et al. (2015) signalent que des souches de poissons présentant une résistance simultanée accrue à deux maladies bactériennes (columnaris et maladie bactérienne de l'eau froide) sont disponibles, il existe des preuves qu'une sensibilité accrue à d'autres agents pathogènes peut survenir (Das et Sahoo, 2014 ; Henryon et al., 2005).

    • Prendre des mesures préventives et correctives pour prévenir le stress chez les poissons. Étant donné que de multiples facteurs de stress sont présents à chaque étape de la production aquaponique, l'évitement et la gestion du stress par la surveillance et la prévention minimisent son influence sur la santé des poissons.

    • Évitez la densité d'ensemencement élevée, ce qui provoque un stress et peut augmenter l'incidence de la maladie même si d'autres facteurs environnementaux sont acceptables. En outre, une densité élevée de stockage augmente la possibilité de lésions cutanées, qui sont des sites de diverses entrées pathogènes dans l'organisme.

    • Éliminer régulièrement les contaminants de l'eau (aliments non consommés, matières fécales et autres matières organiques particulaires). Les poissons morts ou mourants devraient être enlevés rapidement, car ils peuvent constituer des sources potentielles de maladies pour le stock restant et servir de lieu de reproduction pour les autres, ainsi que l'encrassement de l'eau lors de la décomposition (Sitjà-Bobadilla et Oidtmann, 2017).

    • Désinfecter tous les équipements utilisés pour le nettoyage des bassins et la manipulation des poissons. Après une désinfection adéquate, tout l'équipement doit être rincé à l'eau claire. Il est recommandé d'utiliser des bains de pieds et de se laver les mains avec du savon désinfectant à l'entrée et à l'intérieur des bâtiments. Ces étapes réduisent directement le potentiel de propagation d'agents pathogènes (Sitjà-Bobadilla et Oidtmann 2017). Certains produits chimiques utilisés comme désinfectants (comme le chlorure de benzalkonium, la chloramine B et T, les iodophores) sont efficaces pour la prévention des maladies.

    • Administrer des additifs alimentaires et des immunostimulants pour améliorer la santé et réduire les effets des maladies. Ces régimes contiennent divers ingrédients importants pour améliorer la santé et la résistance aux maladies (Anderson, 1992 ; Tacchi et al., 2011). Il existe une large gamme de produits et de molécules, y compris les produits végétaux naturels, les immunostimulants, les vitamines, les micro-organismes, les acides organiques, les huiles essentielles, les prébiotiques, les probiotiques, les synbiotiques, les nucléotides, les vitamines, etc. (Austin et Austin 2016 ; Koshio 2016 ; Martin et Król 2017).

    • Séparer les poissons par âge et par espèce pour prévenir les maladies, car la sensibilité à certains agents pathogènes varie en fonction de l'âge et certains agents pathogènes sont spécifiques à certaines espèces de poissons. En général, les jeunes poissons sont plus sensibles aux agents pathogènes que les poissons plus âgés (Plumb et Hanson, 2011).

    Le maintien de la santé des poissons en aquaponie exige une gestion adéquate de la santé et une attention continue. La meilleure santé des poissons est assurée par des mesures de biosécurité, une technologie de production adéquate et des pratiques de gestion de l'élevage qui permettent des conditions optimales. Comme nous l'avons mentionné, l'évitement par des conditions d'élevage optimales et des procédures de biosécurité est le meilleur moyen d'éviter les maladies des poissons. Cependant, invariablement, un agent pathogène peut apparaître dans le système. La première et la plus importante action consiste à identifier correctement l'agent pathogène.

    17.4.2 Diagnostic de la maladie (identification des poissons malades)

    La reconnaissance précoce des poissons malades est importante pour maintenir la santé de l'unité aquacole dans le système aquaponique. Un diagnostic précis et une réponse rapide permettront d'arrêter la propagation de la maladie à d'autres poissons, réduisant ainsi les pertes.

    L'examen des poissons vivants commence par observer leur comportement. Une observation quotidienne constante et attentive permet une reconnaissance précoce des poissons malades. En règle générale, les poissons doivent être observés avant, pendant et après l'alimentation.

    Les poissons sains présentent des mouvements de natation rapides et énergiques et un fort appétit. Ils nagent selon des modèles normaux propres à l'espèce et ont une peau intacte sans décoloration (Somerville et al., 2014). Les poissons malades présentent divers changements de comportement, avec ou sans changement visible de l'apparence physique. L'indicateur le plus évident de détérioration de la santé des poissons est la réduction (cessation) de l'activité alimentaire, habituellement à la suite d'un stress environnemental et/ou d'une maladie infectieuse/parasitaire. Le signe le plus évident de maladie est la présence d'animaux morts ou mourants (Parker, 2012 ; Plumb et Hanson, 2011).

    Les changements de comportement chez les poissons malades peuvent inclure la nage anormale (nage près de la surface, le long des côtés du réservoir, surpeuplement à l'entrée d'eau, tourbillonnements, torsions, fléchettes, nage à l'envers), les clignotants, les rayures sur le fond ou les côtés du réservoir, les mouvements exceptionnellement lents, la perte d'équilibre, la faiblesse, pendre apathique sous la surface, couché sur le fond et haletant à la surface de l'eau (signe de faible niveau d'oxygène) ou ne pas réagir à des stimuli externes. En plus des changements de comportement, les poissons malades présentent des signes physiques qui peuvent être observés à l'œil non assisté. Ces signes grossiers peuvent être externes, internes ou les deux et peuvent inclure une perte de masse corporelle ; une distension abdominale ou hydropisie ; une déformation de la colonne vertébrale ; un assombrissement ou un éclaircissement de la peau ; une augmentation de la production de mucus ; des zones décolorées sur le corps ; des érosions, des ulcères ou des plaies ; des lésions des nageoires ; une perte d'écailles ; des kystes ; des kystes ; des kystes ; des kystes ; des tumeurs ; des tumeurs sur le corps ou les branchies ; hémorragies, en particulier sur la tête et l'isthme, dans les yeux et à la base des nageoires ; yeux bombés (pop-eye, exophtalmie) ou endophtalmie (yeux enfoncés). Les signes internes sont des changements dans la taille, la couleur et la texture des organes ou des tissus, l'accumulation de liquides dans les cavités corporelles et la présence de formations pathologiques telles que des tumeurs, des kystes, des hématomes et des lésions nécrotiques (Noga 2010 ; Parker 2012 ; Plumb et Hanson 2011 ; Winton 2002).

    En cas de soupçon de détérioration de la santé des poissons, la première étape consiste à vérifier la qualité de l'eau (température de l'eau, oxygène dissous, pH, niveaux d'ammoniac, de nitrite et de nitrate) et à réagir rapidement à tout écart par rapport à la plage optimale. Si la majorité des poissons du bassin présentent un comportement anormal et présentent des signes non spécifiques de maladie, il y a probablement un changement dans les conditions environnementales (Parker, 2012 ; Somerville et al., 2014). La faible teneur en oxygène (hypoxie) est une cause fréquente de mortalité des poissons. Les poissons dans l'eau à faible teneur en oxygène sont léthargiques, se rassemblent près de la surface de l'eau, haletent pour l'air et ont une pigmentation plus brillante. Les poissons mourants présentent une respiration agonale, la bouche ouverte et l'opercule évasée. Ces signes sont également évidents dans les carcasses de poissons. Des niveaux élevés d'ammoniac provoquent une hyperexcitabilité avec des spasmes musculaires, l'arrêt de l'alimentation et la mort. L'écart chronique par rapport aux niveaux optimaux entraîne une anémie et une diminution de la croissance et de la résistance aux maladies. Les poissons empoisonnés au nitrite présentent des changements comportementaux caractéristiques de l'hypoxie avec des branchies brunes ou bronzées pâles et du sang brun (Noga, 2010).

    Lorsque peu de poissons présentent des signes de maladie, il est impératif de les enlever immédiatement afin d'arrêter et de prévenir la propagation de l'agent pathogène aux autres poissons. Dans les premiers stades d'une éclosion de maladie, en général, seuls quelques poissons présenteront des signes et mourront. Dans les jours suivants, le taux de mortalité journalière augmentera progressivement. Les poissons malades doivent être soigneusement examinés afin de déterminer la cause. Seules quelques maladies du poisson produisent des signes comportementaux et physiques pathognomoniques (spécifiques à une maladie donnée). Néanmoins, une observation attentive permettra souvent à l'examinateur de réduire la cause aux conditions environnementales ou aux agents pathogènes. En cas d'éclosion de maladie grave, il faut communiquer immédiatement avec un vétérinaire ou un spécialiste de la santé du poisson pour obtenir un diagnostic professionnel et des options de prise en charge de la maladie. Pour résoudre le problème de la maladie, le diagnosticien aura besoin d'une description détaillée des signes comportementaux et physiques des poissons malades, d'un relevé quotidien des paramètres de qualité de l'eau, de l'origine du poisson, de la date et de la taille du poisson au moment de l'ensemencement, du taux d'alimentation, du taux de croissance et de la mortalité quotidienne ( Parker 2012 ; Plumb et Hanson 2011 ; Somerville et al. 2014).

  5. 17.5 Stratégies de traitement en Aquaponie

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    Les options de traitement pour les poissons malades dans un système aquaponique sont très limitées. Comme les poissons et les plantes partagent la même boucle d'eau, les médicaments utilisés pour le traitement des maladies peuvent facilement endommager ou détruire les plantes, et certains peuvent être absorbés par les plantes, provoquant des périodes de sevrage ou même les rendant inutilisables pour la consommation. Les médicaments peuvent également avoir des effets néfastes sur les bactéries bénéfiques dans le système. Si un traitement médicamenteux est absolument nécessaire, il doit être mis en œuvre tôt au cours de la maladie. Le poisson malade est transféré dans un réservoir séparé (hôpital, quarantaine) isolé du système pour le traitement. Lors du retour du poisson après le traitement, il est important de ne pas transférer les médicaments utilisés dans le système aquaponique. Toutes ces limites exigent des améliorations des options de gestion des maladies, avec des effets négatifs minimes sur le poisson, les plantes et le système (Goddek et al. 2015, 2016 ; Somerville et al. 2014 ; Yavuzcan Yildiz et al., 2017). L'un des traitements à la vieille école les plus utilisés et efficaces contre les infections bactériennes, fongiques et parasitaires les plus courantes chez les poissons est un bain de sel (chlorure de sodium). Le sel est bénéfique pour le poisson, mais peut nuire aux plantes du système (Rakocy 2012), et toute la procédure de traitement doit être effectuée dans un réservoir séparé. Une bonne option consiste à séparer l'unité d'aquaculture en recirculation de l'unité hydroponique (systèmes aquaponiques découplés) (voir Chap. 8). Le découplage permet des options de traitement des maladies du poisson et de l'eau qui ne sont pas possibles dans les systèmes couplés (Monsees et al., 2017) (voir Chap. 7). L'utilisation de Wofasteril (KeslaPharmaWolfen GMBH, Bitterfeld-Wolfen, Allemagne), un produit contenant de l'acide peracétique qui ne laisse aucun résidu dans le système (Sirakov et al. 2016). Alternativement, le peroxyde d'hydrogène peut être utilisé, mais à une concentration beaucoup plus élevée. Bien que ces produits chimiques aient des effets secondaires minimes, leur présence n'est pas souhaitable dans les systèmes aquaponiques et d'autres approches, comme des méthodes de lutte biologique, sont nécessaires (Rakocy 2012).

    La méthode de contrôle biologique (biocontrôle) est basée sur l'utilisation d'autres organismes vivants dans le système, en s'appuyant sur les relations naturelles entre les espèces (commensalisme, prédation, antagonisme, etc.) (Sitjà-Bobadilla et Oidtmann 2017) pour lutter contre les agents pathogènes des poissons. À l'heure actuelle, cette méthode est un outil complémentaire de gestion de la santé des poissons à fort potentiel, en particulier dans les systèmes aquaponiques. La mise en œuvre la plus réussie du biocontrôle en pisciculture est l'utilisation de poissons plus propres contre le pou du poisson (parasites cutanés) dans les fermes salmonicoles. Il est mieux pratiqué dans les fermes norvégiennes où le labridae de nettoyage est cocultivé avec du saumon. Le labre enlève le pou du poisson et se nourrit de celui-ci (Skiftesvik et al., 2013). Bien que le nettoyage soit moins fréquent chez les poissons d'eau douce, le léopard plecos (Glyptoperichthys gibbiceps), cohabite avec Tilapia (Oreochromis aureus), maintient avec succès l'infection par Ichthyophthirius multifiliis en se nourrissant des kystes parasitaires (Picón-Camacho et al., 2012). Cette méthode de contrôle biologique devient de plus en plus importante en aquaculture et peut être envisagée dans les systèmes aquaponiques. De plus, il convient de noter que les poissons plus propres peuvent également abriter des agents pathogènes qui peuvent être transmis aux principales espèces d'élevage. Par conséquent, ils doivent également subir des procédures préventives et de quarantaine avant leur introduction dans le système.

    Une autre méthode de contrôle biologique, encore en phase d'application exploratoire dans la pisciculture, est l'utilisation d'organismes filtrants et filtrants. En réduisant les charges pathogènes dans l'eau, ces organismes peuvent réduire les risques d'émergence de la maladie (Sitjà-Bobadilla et Oidtmann 2017). Par exemple, Othman et al. (2015) ont démontré la capacité des moules d'eau douce (Pilsbryoconcha exilis) à réduire la population de Streptococcus agalactiae dans un système de culture de tilapia à l'échelle de laboratoire. Le potentiel de cette méthode de contrôle biologique dans les systèmes aquaponiques n'a pas encore été testé, et de nouvelles études sont nécessaires pour explorer les possibilités non seulement de lutte contre les maladies des poissons, mais aussi de lutte contre les pathogènes végétaux.

    La méthode de biocontrôle la plus prometteuse et la plus documentée est l'utilisation de micro-organismes bénéfiques comme probiotiques dans l'alimentation des poissons ou dans l'eau d'élevage. Leur utilisation dans les systèmes aquaponiques comme promoteurs de la croissance et de la santé des poissons et des plantes est bien connue, et les probiotiques ont également démontré leur efficacité contre une gamme d'agents pathogènes bactériens chez différentes espèces de poissons. Par exemple, chez la truite arc-en-ciel, les infections alimentaires Carnobacterium maltaromaticum et C. divergens protégées contre les infections Aeromonas salmonicida et Yersinia ruckeri (Kim et Austin 2006) et Aeromonas sobria GC2 incorporées dans l'aliment ont réussi à prévenir la maladie clinique causée par Lactococcus garvieae et Streptococcus iniae (Brunt et Austin 2005). Micrococcus luteus alimentaire a réduit la mortalité due à l'infection par Aeromonas hydrophila et amélioré la croissance et la santé du tilapia du Nil (Abd El-Rhman et al., 2009). Des recherches récentes menées par Sirakov et al. (2016) ont fait de bons progrès dans la lutte biologique simultanée des champignons parasitaires chez les poissons et les plantes dans un système aquaponique à recirculation fermée. Au total, plus de 80 % des isolats (bactéries isolées du système aquaponique) étaient antagonistes aux deux champignons (Saprolegnia parasiticia et Pythium ultimum) dans les essais in vitro. Les bactéries n'ont pas été classées taxonomiquement, et les auteurs ont supposé qu'elles appartenaient au genre Pseudomonas et à un groupe de bactéries lactiques. Ces résultats, bien que très prometteurs, n'ont pas encore été testés dans un système aquaponique opérationnel.

    Comme alternative finale au traitement chimique, nous suggérons l'utilisation de plantes médicinales aux propriétés antibactériennes, antivirales, antifongiques et antiparasitaires. Les extraits de plantes présentent diverses caractéristiques biologiques avec un risque minime de développer une résistance chez les organismes ciblés (Reverter et al., 2014). De nombreux rapports scientifiques démontrent l'efficacité des plantes médicinales contre les agents pathogènes des poissons. Par exemple, Nil Tilapia nourri avec un régime alimentaire contenant du gui _ (Viscum album coloratum_) a augmenté la capacité de survie lorsqu'il est contesté avec Aeromonas hydrophila (Park et Choi 2012). Les carpes majeures indiennes ont montré une réduction significative de la mortalité lorsqu'elles sont confrontées à Aeromonas hydrophila et qu'elles ont été nourries avec des régimes contenant de la fleur d'épineuse (Achyranthes aspera) et du ginseng indien (Withania somnifera) (Sharma et al., 2010 ; Vasudeva Rao et al., 2006). Les extraits de plantes médicinales se sont également révélés efficaces contre les ectoparasites. Chez les poissons rouges, Yi et al. (2012) ont démontré l'efficacité des extraits de Magnolia officinalis et Sophora alopecuroides contre Ichthyophthirius multifiliis, et Huang et al. (2013) ont montré que les extraits de Caesalpinia sappan, Lysimachia christinae, Cuscuta chinensis, Artemisia argyi et Eupatorium fortunei ont Efficacité 100 % anthelminthique contre Dactylogyrus intermedius. L'utilisation de plantes médicinales en aquaponie est prometteuse, mais des recherches plus poussées sont nécessaires pour trouver la stratégie de traitement appropriée sans effets indésirables. Comme l'ont mentionné Junge et al. (2017), même si la recherche sur l'aquaponie s'est largement développée au cours des dernières années, le nombre d'articles de recherche publiés sur le sujet est encore considérablement faible comparativement aux articles publiés sur l'aquaculture ou l'hydroponie. L'aquaponie, encore considérée comme une technologie émergente, est cependant aujourd'hui caractérisée par un grand potentiel de production alimentaire pour la population mondiale qui, selon les résultats des Nations Unies World Population Prospects (ONU 2017), a atteint près de 7,6 milliards à la mi-2017 et, sur la base des projections, il est devrait passer à 1 milliard d'ici 12 ans, pour atteindre environ 8,6 milliards en 2030. Néanmoins, la prise en compte des risques potentiels pour la durabilité de l'aquaponie dus aux maladies des poissons, la mise au point de bonnes idées et de nouvelles méthodes et approches de lutte contre les agents pathogènes constitueront notre principal défi pour l'avenir. Il est urgent d'initier de nouvelles connaissances pour fournir une meilleure base pour la gestion de la santé des poissons et des végétaux, et de continuer à développer des systèmes d'exploitation et d'infrastructure pour l'industrie aquaponique. Les causes des pertes de poissons dans les systèmes aquaponiques, les maladies propres aux systèmes, l'interaction et l'altération de la communauté microbienne, ainsi que les agents pathogènes, sont des domaines prioritaires d'étude.