# 6.3.1 Salubrité des aliments

Une bonne sécurité alimentaire et le bien-être des animaux sont des priorités élevées pour obtenir le soutien du public en faveur de l’aquaponie. L’une des questions les plus fréquentes soulevées par les experts en salubrité des aliments en rapport avec l’aquaponie est le risque potentiel de contamination par des agents pathogènes humains lors de l’utilisation d’effluents de poisson comme engrais pour les plantes (Chalmers, 2004 ; Schmautz et al., 2017). Une recherche documentaire récente visant à déterminer les risques zoonotiques en aquaponie a permis de conclure que les agents pathogènes présents dans l’eau d’admission contaminée, ou les agents pathogènes présents dans les composants des aliments provenant d’animaux à sang chaud, peuvent être associés au microbiote intestinal du poisson, qui, même s’ils ne sont pas préjudiciables aux poissons eux-mêmes, peut pourraient être transmis à l’homme la chaîne alimentaire (Antaki et Jay-Russell 2015). Les mécanismes d’introduction d’agents pathogènes dans un système aquaponique sont donc préoccupants, car la source la plus probable de coliformes fécaux ou d’autres bactéries pathogènes provient de l’apport alimentaire des poissons. D’un point de vue biologique, il existe des risques potentiels que ces agents pathogènes prolifèrent soit dans les biofiltres, soit dans les systèmes à boucle unique en introduisant des agents pathogènes en suspension dans l’air à partir de composants végétaux ouverts dans les bassins à poissons. Bien que les risques de biosécurité soient faibles dans l’espace environnemental relativement fermé d’un système aquaponique — par exemple par rapport à l’aquaculture en étang ouvert — et qu’ils soient encore plus faibles dans le système aquaponique découplé dans lequel des parties du système peuvent être isolées, on a toujours l’impression que les boues de poisson pourraient être potentiellement dangereux lorsqu’il est appliqué aux plantes destinées à la consommation humaine. Escherichia coli (E. coli) est un agent pathogène entérique humain causant des maladies d’origine alimentaire qui a été une préoccupation majeure concernant l’utilisation de déchets animaux comme engrais dans l’agriculture ou l’aquaculture, par exemple les systèmes intégrés de poisson-porcine (Dang et Dalsgaard, 2012). Cependant, il n’est généralement pas considéré comme présentant un risque dans l’aquaponie des poissons-plantes. Par exemple, Moriarty et coll. (2018) ont déjà démontré que le traitement par rayonnement UV peut réduire avec succès E. coli, mais ils ont également noté que les coliformes détectés dans le système aquaponique étaient à des niveaux de fond et ne prolifèrent pas dans les pistes de poissons ou dans la laitue cultivée hydroponiquement dans le système expérimental, et ne présentait donc pas de risque pour la santé. Les recherches sur ces aspects sont limitées, mais quelques études préliminaires ont révélé de très faibles risques de contamination par les coliformes, par exemple, en ne montrant aucune différence dans les niveaux de coliformes par rapport aux traitements d’eau stérilisés et non stérilisés appliqués aux plantes (Pantanella et al., 2015). Même s’il existe un risque potentiel d’internalisation des microbes dans les feuilles des plantes, et donc leur transmission aux portions consommées de certaines plantes à feuilles comestibles cultivées en aquaponie, d’autres études sont parvenues à des conclusions similaires selon lesquelles les risques sont minimes d’introduire des substances potentiellement dangereuses pathogènes (Elumalai et al. 2017).

Cependant, la gestion des risques, ou plus important encore la gestion des perceptions de ces risques, demeure une priorité élevée pour les autorités gouvernementales et les investisseurs en aquaponie. On suppose que le contrôle de la qualité des intrants alimentaires et la manipulation minutieuse des déchets de poisson et de poisson peuvent limiter la plupart de ces préoccupations potentielles (Fox et al., 2012). En effet, aucun incident connu pour la santé humaine n’a été signalé à notre connaissance en ce qui concerne le système aquaponique, et cela peut être dû au fait que les installations SAR et les serres hydroponiques ont généralement de bonnes mesures de biosécurité, y compris des pratiques d’hygiène et de quarantaine rigoureuses. observé. Les pratiques microbiologiques recommandées pour la biosécurité ont été évaluées pour différents systèmes de production aquacole et des recommandations ont été formulées dans les lignes directrices sur l’analyse des risques et la maîtrise des points critiques, un système international de contrôle de la salubrité des aliments (Orriss et Whitehead, 2000). Cependant, il est encore nécessaire de mieux documenter les risques de transfert d’agents pathogènes aux humains et de mener des recherches directes sur la gestion dans ce domaine de la production aquaponique.

6.3.2 Poissons et agents pathogènes végétaux

Il existe des ouvrages spécialisés dans les domaines de l’aquaculture, de l’hydroponie et de la bioingénierie qui peuvent aider à éclairer et à améliorer le rendement microbien en aquaponie. Par exemple, les communautés microbiennes jouent un large éventail de fonctions importantes dans la santé des poissons, notamment en jouant un rôle clé dans la digestibilité et l’assimilation des aliments pour animaux, ainsi que dans l’immunodulation, et ces fonctions ainsi que le rôle des probiotiques dans l’amélioration des systèmes aquacoles sont bien examinés (Akhter et al. 2015). Le rôle des microbes dans les systèmes RAS est également bien couvert, y compris la gestion microbienne des biofiltres, ainsi que la recherche sur le contrôle des agents pathogènes, ainsi que diverses techniques de contrôle des substances dérivées des systèmes RAS (Rurangwa et Verdegem, 2015). De même, les microbes de la rhizosphère des plantes sont importants pour l’enracinement et la croissance des plantes (Dessaux et al., 2016), mais aussi pour contrôler la propagation des agents pathogènes dans la production végétale hydroponique ; ces domaines sont bien explorés dans une étude récente de Bartelme et al. (2018). Cependant, il existe encore une compréhension très limitée des liens entre le microbiome et les compartiments du système aquaponique, connaissances essentielles pour maximiser la productivité et réduire le transfert de pathogènes.

La prolifération d’agents pathogènes opportunistes qui sont dangereux pour la santé des poissons ou des plantes est importante dans l’économie des opérations aquaponiques, étant donné que toute utilisation d’antibiotiques ou de désinfectants peut avoir un effet potentiellement néfaste sur la fonction des biofiltres, ainsi que sur les microbiens relations dans d’autres compartiments du système. Les protocoles de désinfection couramment utilisés dans la RAS comprennent le traitement de l’eau à la lumière ultraviolette (Elumalai et al., 2017), qui, combiné à l’ozone (et habituellement une combinaison des deux), comprend une approche abiotique de première ligne pour maintenir la qualité de l’eau. Les œufs et les larves de poisson sont souvent mis en quarantaine avant d’être introduits et toute eau d’admission est traitée, ce qui réduit les sources potentielles directes d’entrée d’agents pathogènes du poisson dans le système.

L’eau entrant dans le RAS est aussi généralement autorisée à « mûrir » dans les biofiltres avant d’être introduite dans le système de recirculation. Des expériences, par exemple, ont montré que l’inoculation d’un pré-biofiltre avec un mélange de bactéries nitrifiantes et le « nourrir » avec de la matière organique jusqu’à ce que les populations bactériennes correspondent à la capacité de charge des bassins à poissons, signifie que l’eau du réservoir d’élevage est moins susceptible d’être instable et dépassée par bactéries opportunistes (Attramadal et al. 2016 ; Rurangwa et Verdegem 2015). Cependant, si les agents pathogènes deviennent problématiques, l’utilisation de traitements UV, d’ozone, de produits chimiques ou d’antibiotiques à forte dose peut parfois s’avérer nécessaire, bien que cette utilisation perturbe généralement d’autres compartiments du système, en particulier les biofiltres (Blancheton et coll., 2013). En effet, selon la dose et la localisation dans le système, les traitements non sélectifs des agents pathogènes peuvent effectivement favoriser la prolifération des opportunistes. Par exemple, des niveaux élevés de traitement à l’ozone non seulement tuent les bactéries, les protistes et les virus, mais aussi oxydent le DOM et affecte l’agrégation des POM, exerçant ainsi une pression de sélection sur les populations bactériennes (ibid.).

Une analyse détaillée des agents pathogènes végétaux dans le système aquaponique et de leur contrôle figure au chapitre 14 et n’est donc pas reprise ici. Cependant, il convient de noter que les espèces Bacillus sont couramment utilisées comme probiotiques commerciaux en aquaculture, et il existe de plus en plus de preuves que des espèces similaires de Bacillus sont également efficaces pour les plantes, qui sont déjà disponibles dans certaines solutions de probiotiques hydroponiques commerciales (Shafi et al., 2017). Une étude récente a étendu ces études sur Bacillus à l’expérimentation dans le système aquaponique (Cerozi et Fitzsimmons 2016b). L’endroit où les probiotiques sont introduits — dans le poisson, la plante ou les biofiltres — peut être important, mais les travaux existants ne permettent pas de déterminer si l’ajout de probiotiques dans la composante poisson, avec des avantages potentiels pour le poisson, a également de meilleurs effets sur la croissance et la santé des plantes par rapport à l’ajout de niveaux similaires de probiotiques directement dans le compartiment hydroponique.

Outre les probiotiques d’application standard, il existe une variété de techniques innovantes de lutte biologique qui pourraient à l’avenir devenir de plus en plus utiles pour réduire la présence et la prolifération de microbes nocifs. Dans une étude récente, des isolats bactériens ont été sélectionnés à partir d’un système aquaponique établi en fonction de leur capacité à exercer des effets inhibiteurs sur les pathogènes fongiques des poissons et des plantes. L’objectif était de cultiver ces isolats en tant qu’inocula qui pourrait par la suite agir comme contrôle biologique des maladies au sein de ce système aquaponique (Sirakov et al., 2016). Par exemple, Sirakov et al. ont démontré qu’un Pseudomonas sp. qu’ils ont isolé était efficace comme contrôle biologique pour les champignons pathogènes Saprolegnia parasitica des poissons et Pythium ultimum des plantes. Les chercheurs ont également signalé l’inhibition in vitro d’une variété d’autres isolats bactériens provenant de différents compartiments aquaponiques, mais sans tester leurs effets in vivo. La possibilité d’utiliser de tels isolats comme témoins biologiques n’est pas nouvelle, mais les applications des techniques NGS peuvent maintenant révéler davantage sur les interactions de ces isolats entre eux et avec des agents pathogènes potentiels, ce qui permet d’optimiser l’efficacité de l’administration. L’utilisation d’autres techniques « omiques » pourrait aider à révéler la structure globale de la communauté et les fonctions métaboliques associées, et commencer à élucider quels organismes et fonctions sont les plus bénéfiques. À l’avenir, de telles techniques pourraient permettre la sélection des « souches auxiliaires » au sein des communautés microbiennes, ou l’identification des exsudats ayant des effets antimicrobiens (Massart et al., 2015).