Mouche soldat noire

Hermetica illucens ou la mouche soldat noire (MSN) est originaire des régions subtropicales du continent américain. Elle mesure 1,3 à 2 cm de long (May 1991). Cette espèce réduit est très efficace dans la bioconversion des déchets organiques et réduit la ponte de la mouche domestique (Musca domestica) généralement considérée comme une nuisance (De Groot & Veevliet, 2011; FAO, 2014). Parmi les nombreux insectes saprophages, c’est une des espèces les plus aptes à dégrader rapidement les matières organiques d’origine végétale ou animale (Richard-Giroux et al., 2016).

Physiologie

Nutrition

La larve de mouche soldat noire apprécie une nourriture riche en protéines avec des carbohydrates facilement disponibles. Une diète riche en calories augmente la durée de vie des adultes (Tomberlin et al., 2002). Une diète plus riche en calcium augmente le poids des pré-pupes (Tomberlin et al., 2002). Le développement des larves est inversement proportionnel au temps de dégradation de nourriture (Tomberlin et al., 2002). Les larves ne se nourrissent pas de substrats hemicellulosiques contrairement aux microbes en symbiose avec elles (Warkomski, 2015). L’humidité adéquate varie entre 60 et 80 % (Yu et al., 2014, Koeleman, 2017), des humidités relatives plus basses, augmentent la durées des différents stades et leur mortalité (Holmes et al., 2012). Les larves de MSN se nourrissent à la fois de déchets d’origine végétale et animale, y compris les matières déjà en décomposition et les déjections animales. Les déchets de cuisine produisent des larves plus lourdes et longues (Nguyen et al., 2013). Elles peuvent consommer jusqu’à 300 mg de déchets organiques par jour (Emond, 2016). Idéalement, l’épaisseur du substrat ne doit pas dépasser 8 cm. Les larves creusent sans arrêt et risquent donc de ne pas revenir à la surface et de manquer d’oxygène pour vivre (Diener et al., 2011; Yang, 2017). Les larves évitent de consommer leurs propres déchets, cela réduit leur développement. Il est donc important d’avoir des couches du substrat et de rajouter une nouvelles couche après réapparition des larves en surface (Tomberlin et al., 2002).

Le compromis optimal entre la bioconversion des déchets organiques et la production de pupes est obtenu en donnant 100 mg de poulet aux larves (5 larves/cm²) (Diener et al, 2009).

Cycle de vie

Le développement des larves prend de 25 à 31 jours (en fonction de leur alimentation et des conditions de température, humidité relative et condition d’élevage (type de lumière, taille des boîtes, etc)). A l'état sauvage, il peut y avoir trois générations par an (Sheppard et al., 1990). La mouche soldat noire n’est pas considérée comme une nuisance (FAO, 2014).

Ci-dessous, un schéma présente son cycle de vie (De Smet et al., 2018).

Cycle BSF.JPG

Etape 1: les œufs sont déposés sur la matière organique à décomposer, les larves éclosent et commencent directement à se nourrir. Les larves sont voraces et mangent de tout. Cette efficacité réduit le volume en matières organiques de 90%.

Etape 2: les larves s’engraissent et grandissent en se nourrissant des résidus organiques. Leur activité s’arrête en-dessous de 7 °C, elles entrent alors en dormance et peuvent traverser l’hiver de cette façon. Elles ne survivent pas au gel. Les larves mettent entre 14 et 17 jours à se développer.

Etape 3: quand les larves ont atteint leur taille et poids maximaux, elles migrent vers un endroit sec où elles se métamorphosent en nymphes. Cet auto-tri naturel rend la récolte des larves mûres simple.

Etape 4: les nymphes ne mangent pas et ne se déplacent pas, elles se métamorphosent en adultes reproducteurs. Les mouches ont une durée de vie d’environ une semaine durant laquelle elles ne se nourrissent pas (leur appareil buccal est atrophié); elles vivent grâce aux réserves faites lors du stade larvaire. Elles ont uniquement besoin d’eau ainsi elles ne gênent ni les humains ni les animaux et il n’y pas de risque de transmission de maladies. L’unique objectif de l’adulte est de s’accoupler et de pondre avec une température optimale de 26 °C (De Groot & Veevliet, 2011; Emanuel, s.d.; Green soldier, s.d.).

Etape 5: Les femelles pondent sur une surface humide, et meurent peu de temps après. Elles peuvent pondre sur n’importe quelle surface molle et humide, de préférence avec des interstices. Le carton est un milieu dans lequel les mouches apprécient pondre.

Dans la littérature, le nombre d’oeufs par ponte varie:

Source Oeufs/ponte
Tomberlin et al. (2002) 200 à 600
Holmes 1520 +/- 40
Caruso et al. (2013) 320 à 1000
Dortmans et al. (2017) 400 à 800
De Smet et al. (2018) 500 à 900

Cette variation peut être, entre autres, due à la génétique de la mouche. La quantité des oeufs par ponte est inversement proportionnelle à l'âge de la femelle (en relation à la consommation énergétique). Elle dépend aussi du site d’oviposition (Tomberlin et al., 2002). L’humidité relative présente dans l’amas d’oeuf influence l'éclosion de ces oeufs (Holmes et al., 2012); les oeufs à l'extérieur de l’amas sont moins protégés contre la dessiccation.

La température optimale pour les larves et les mouches se situe entre 24 et 32 °C, la limite supérieure étant de 36 °C (Tomberlin et al., 2009). En dessous de 20 °C, l’élevage des MSN se fait au ralenti. En dessous de 13 °C, les mouches ne survivent pas. Les larves apprécient l’ombre et ne supportent pas la lumière du soleil tandis que les mouches ont besoin de beaucoup de lumière pour se reproduire efficacement (Emond, 2016; Yang, 2017). Les parades nuptiales et copulations sont actives entre 1200 et 1700 hr, de préférence dans un environnement sec et sous lumière naturelle (Booth et Sheppard, 1984).

Composition

Les larves MSN sont très riches en protéines et en graisses (entre autres, en acide laurique, une graisse de grande qualité). La composition des prépupes (dernier stade larvaire avant la transformation en pupe, stade où la larve migre vers un endroit sec) déshydratées varie respectivement entre 40,8 +/- 3,8 % de protéines et 28,6 +/- 8,6 % de graisses de la matière sèche (Wang & Shelomi, 2017; Barraganfonseca, 2017). Ces quantités sont dépendantes de l’alimentation donnée aux larves (poulet, restes végétaux, digestat d’un biogaz ou restes d’un restaurant), des conditions de développement, etc. Les larves contiennent des omega3 si elles ont été nourries avec des restes de poissons, elles ne synthétisent pas cette molécule (st-Hilaire et al., 2007; van Huis, 2013).


La quantité de micro-nutriments présents dans les larves dépend également de leur diète. Elles accumulent le calcium (minéral le plus abondant dans la larve) et le manganèse mais pas le sodium et le soufre. La quantité de calcium d’une larve est supérieure à celle retrouvée dans la majorité des autres insectes (6,6 à 9,3 % du poids sec contre moins d’1 %). La qualité de minéraux essentiels et de vitamines est équivalente ou supérieure à celle présente dans d’autres insectes. Enfin, les larves contiennent des acides gras à chaîne moyenne C 12:0 ayant des effets prébiotiques sur le microbiote du bétail et des effets antibiotiques sur les bactéries pathogènes (Wang & Shelomi, 2017).

C’est un matériel alimentaire de haute qualité. L’intégration de ces prépupes à l’alimentation des animaux (par exemple, les poulets, les porcs, les truites arc-en-ciel, etc.) leur permet une bonne croissance (Newton et al., 1977; Newton et al., 2005).

Ci dessous, un tableau présentant la composition chimique de farine de différents insectes référence nécessaire :

Composition chimique (% sur matière sèche) de farines d'insectes présentant un interet productif important (à partir de Makkar et al., 2014) par rapport à la farine de soja et de poisson (FEDNA, 2010)

Bioconversion

La bioconversion effectuée par les larves MSN entraîne une faible émission de CO2 mais certainement inférieure à celle d’autres techniques (par exemple, dans un centre d’enfouissement). Les larves empêchent les bactéries anaérobiques de transformer les déchets en méthane et le relâchement de CO2 lors de la transformation des déchets organiques par les bactéries méso- et thermophiles dans le phénomène de compostage. La bioconversion par les larves MSN suivie du vermi-compostage est un système très efficace (Olivier, s.d.).

En moyenne, 140 kg de larves de MSN (soit environ 70 kg de larves sèches) peuvent être produites à partir d’une tonne de substrat organique (Caruso et al., 2014).

Méthodes d'élevage

De nombreux industriels partout dans le monde élèvent des larves de mouche soldat noire à grande échelle:

- Enviroflight (USA, Ohio)

Enviroflight éleve des larves de MSN dans l’Ohio à Yellow Springs. Les asticots sont nourris à base de drêches sèches de distilleries (FAO, 2014)

- Symton (USA, Pennsylvanie)

- Waste2food (AUS)

- Enterra (CA)

Enterra produit des larves de MSN comme alternative à la farine de poisson donnée aux élevages piscicoles. Ils produisent également une farine de larves, une huile extraite des larves et un fertilisant des co-produits de l’élevage des larves (déjections et résidus d’alimentation). Quinze tonnes d’asticots sont élevées par jour et nourries avec des déchets de l’industrie alimentaire, de la restauration et de la distribution. Ses produits ont été autorisés aux Etats-Unis où se fait pour l’instant l’essentiel de ses ventes.

- GZunique (Chine)

- GreenSoldier (Nantes, FR)

- NextAlim (Poitiers, FR)

- Diptera (IT)

- Protix (NL)

- Millibeter (BE)

- Mutatec (FR)

Aire de répartition

Hermetia illucens est originaire des zones subtropicales des Amériques. On la retrouve actuellement sur tous les continents : Amérique latine, Afrique centrale, Asie, Australie, Europe. Elle a été décrite pour la première fois en Europe en 1926, sur l'île de Malte, puis progressivement tout le pourtour de la mer Méditerranée : Albanie, Îles Canaries, Croatie, France, Italie, Portugal, Espagne, Suisse (Rohacek & Hora, 2013). Toutefois, des travaux récents (Benelli, 2014) indiquent qu'une larve identifiée comme étant de l'espèce Hermetia illucens a été retrouvée dans le cercueil d'Isabelle d'Aragon (décédée en 1524). Ceci suggère que l'espèce aurait pu arriver en Europe bien plus tôt que le début du XXème siècle, grâce aux bateaux transitant entre les Amériques récemment découvertes et l'Europe.

Actuellement, elle se trouve naturellement dans les Landes, dans le sud de la France, où elle vient pondre spontanément dans les composts (Emanuel, 2014). Elle a également été observée naturellement en République Tchèque, à une latitude de 49°55’ N. Ci-dessous, une carte de la distribution naturelle de la mouche soldat noire (Rohacek & Hora, 2013).

100x

Voici deux cartes collaboratives qui recensent les lieux où se trouvent Hermetia illucens (observations sur le terrain, élevages artisanaux, activités économiques ou de recherche). Ce sont des inventaires qui ne sont pas exhaustifs, mais qui permettent d'esquisser une distribution de l'espèce :

- BSF Farming

- Black Soldier Fly Forum

La mouche soldat noire remonte spontanément vers le Nord, et le contexte de changement climatique pourrait peut-être l'amener à atteindre la Belgique naturellement. Actuellement, il y a plusieurs élevages dans des lieux de recherche (Ghent, Gembloux) ou de production (Millibeter à Turnhout).

Risque sanitaire

A l’heure actuelle, ValueBugs a pas pour vocation de nourrir les animaux, et non les humains.

Alimentation humaine (food)

Les larves et les pupes de mouche soldat noire sont sans danger pour l’homme, leurs oeufs non. Les larves d'Hermetia illucens peuvent se nourrir de matière organique fraîche (des épluchures par exemple), les adultes ne pondent qu'à proximité de matière organique en putréfaction, très odorante, et ne viennent donc pas pondre dans des aliments consommables, même bien mûrs. Quelques très rares cas de myases entériques/intestinales sont dues à la consommation d’oeufs de mouches sur des fruits mûrs et non lavés. Un autre cas de myase cutanée a été détecté. Les produits de larves séchées, cuites et/ou en poudre ne posent pas de problème de myases car tout oeuf ou larve a été éliminé. Le problème de myiase semble donc être d'une extrême rareté.

Contamination par des pathogènes

En dehors de tout contexte spécifique, les pathogènes régulièrement cités comme présentant une menace pour la santé publique et transmis par la volaille sont : Salmonella, Campylobacter spp., E. coli extra-intestinaux, Listeria, Enterococcus spp. et l’influenza aviaire. Dans le contexte spécifique du projet ValueBugs, où le risque potentiel est concentré sur la transmission de pathogènes aux volailles (et aux poissons ?) par l’intermédiaire de leur nourriture, seuls les micro-organismes susceptibles d’être associés aux déchets organiques végétaux ainsi qu’aux larves (nymphes) de Hermetia illucens, et dont la transmission à l’homme par l’intermédiaire des volailles ou de leurs œufs est avérée et importante, seront retenus pour les analyses: à savoir Salmonella et Campylobacter. Ces 2 bactéries sont de très loin les plus fréquentes en termes d’infections gastro-intestinales humaines et représentent à elles seules 94.3 % de l’ensemble des cas de maladies zoonotiques recensées en Europe en 2015.

Le partenaire Sciensano (ex-CERVA, centre d’études et de recherche vétérinaire et agro-chimique) réalisera des analyses bactériologiques destinées à mettre en évidence la présence éventuelle de pathogènes reconnus comme présentant un risque majeur pour la santé publique et transmissibles par l’intermédiaire des volailles (œufs et/ou chair). La méthodologie utilisée sera celle préconisée par les autorités nationales (AFSCA) et européennes (EFSA) compétentes en matière de sécurité alimentaire. Afin d’étudier l’impact de la présence éventuelle de pathogènes dans les déchets organiques destinés à nourrir les larves d’Hermetia, des “infections expérimentales” seront menées en laboratoire afin d’observer l’évolution du nombre de bactéries pathogènes inoculées dans de la matière organique végétale servant à nourrir les larves d’Hermetia. Au terme de ces expériences, il sera possible de déterminer si la métabolisation par Hermetia de matière organique contaminée par des pathogènes comme Salmonella, Listeria ou Campylobacter s’accompagne ou non d’une modification de la quantité de microorganismes pathogènes (amplification - remédiation - ou simple effet de dilution).

Salmonella

La salmonellose est une infection causée principalement par la consommation d'aliments contaminés par une bactérie nommée Salmonella. La bactérie qui cause la salmonellose vit dans l'intestin de certains humains et animaux, y compris les oiseaux.

La salmonellose est une maladie infectieuse transmissible de l’animal à l’homme (zoonose). Elle se transmet de trois façons :

  • par contact direct des mains avec les selles de personnes ou d'animaux infectés
  • par contact indirect avec des personnes ou des aliments contaminés (viandes pas suffisamment cuites ou œufs contaminés consommés crus): en mangeant des aliments contaminés par une personne infectée qui les a manipulés sans s'être d'abord lavé les mains avec de l'eau et du savon
  • par contamination croisée, c'est-à-dire à partir d’une surface de travail contaminée par la salmonelle pendant la préparation de viandes ou d'aliments crus. Par exemple : couper des fruits et des légumes sur une surface de travail déjà utilisée pour couper du poulet cru, sans l'avoir bien nettoyée à l’eau et au savon.

Campylobacter

Campylobacter est considérée comme la cause bactérienne la plus courante de gastroentérite humaine dans le monde. Cette bactérie colonise le tractus intestinal des animaux d’élevage à sang chaud (volailles, bétail, crustacés, porcs, etc.) et également les animaux de compagnie tels que les chiens et les chats. De manière générale, la principale voie de transmission est alimentaire et passe par la consommation de viande et de produits dérivés de la viande insuffisamment cuits ou de lait cru ou contaminé. L’eau ou la glace contaminées sont aussi sources d’infection (OMS). Les espèces du genre Campylobacter peuvent être détruites par la chaleur et une cuisson à cœur des aliments.

Listeria

La bactérie Listeria monocytogenes est très répandue dans la nature. Elle se trouve dans le sol, l’eau, la végétation et les déjections de certains animaux. Elle peut ainsi contaminer les aliments. Parmi les aliments à haut risque de contamination par cette bactérie, figurent les charcuteries et les plats à base de viande prêts à consommer (viandes ou saucisses cuites, saumurées et/ou fermentées), les fromages à pâte molle et les produits de la pêche fumés à froid. Listeria monocytogenes est une bactérie qui se transmet le plus fréquemment par l’ingestion d’aliments contaminés. Elle est sensible à la chaleur, mais peut se multiplier à 4°C (température des réfrigérateurs). Listeria monocytogenes n’altère pas le goût des aliments, contrairement à la plupart des autres pathogènes transmis par voie alimentaire, expliquant la possible ingestion répétée et en grandes quantités de cette bactérie.

Detoxification

Dans des composts, les larves de BSF réduisent les bactéries telles que Salmonella enteridis et Enterococcus coli. Cependant, les larves elles-mêmes peuvent être contaminées par ces bactéries si elles sont conservées sur un substrat contaminé depuis trop longtemps (Wang & Shelomi, 2017). Les enzymes contenues dans son tube digestif permettent de détruire ces organismes pathogènes. La larve de mouche soldat noire accélère l’inactivation d’E. coli (O157:H7) et de Salmonella enterica (serotype Enteritidis ME 18) dans le fumier de poulet mais pas dans celui de vache et de porc. La réduction d’E. coli est dépendante de la température; le taux de réduction augmente avec la température (Erickson et al., 2004). L’éradication de ces pathogènes n’est toutefois pas totale (Liu et al. 2008).

Bioaccumulation

Les résidus organiques contiennent souvent des traces de polluants persistants (métaux lourds par exemple) que les larves accumulent au stade larvaire. Diener et al. (2015) a étudié l’accumulation de métaux lourds (cadmium, plomb et zinc) durant les différents stades de développement de la mouche soldat noire. Les patterns d’accumulation sont différents selon le métal. L'assimilation du cadmium dans la masse corporelle est plus importante que les deux autres métaux car son ion ressemble fortement au Ca2+. Les larves et les pré-pupes accumulent le cadmium alors que la quantité de plomb et de zinc mesurée dans les larves est inférieure à celle incorporée dans la nourriture.

Le facteur de bioaccumulation (rapport concentration dans le corps et concentration dans la nourriture) pour le zinc diminue à mesure que la concentration de zinc dans l’alimentation augmente. Il y a une régulation active du zinc à l’intérieur de la larve. La concentration en métaux lourds est plus faible chez les adultes que chez les pré-pupes car les animaux défèquent avant la pupation ou rapidement après la transformation en mouche. Aucun de ces trois métaux n’affecte le cycle de vie (poids des pré-pupes, temps de développement, ratio sexuel) de la mouche soldat noire (Diener et al., 2015).

Législation

Sous-produits animaux

Suivant la définition de la législation Européenne, on entend par sous-produits animaux (SPA) “les cadavres entiers ou parties d’animaux, les produits d’origine animale ou d’autres produits obtenus à partir d’animaux, qui ne sont pas destinés à la consommation humaine, y compris les ovocytes, les embryons et le sperme”. Cela ne concerne donc pas uniquement de la viande ou du poisson, mais également le beurre, la gélatine, les œufs, le lait... qui ne sont pas/plus destinés à la consommation humaine (par ex. suite aux problèmes d’emballage, dans le cas qu’une date limite de consommation est dépassée…). Les épluchures de fruits et de légumes étant passés par une cuisine sont considérées comme des SPA.

Les SPA non destinés à la consommation humaine constituent une source potentielle de risques pour la santé publique et pour la santé animale. Les conséquences d’une mauvaise utilisation de certains sous-produits animaux pour la santé publique et animale, pour la sécurité de la chaîne alimentaire humaine et animale et pour la confiance des consommateurs sont apparues au grand jour pendant les crises consécutives à l’épizootie de fièvre aphteuse, à la propagation d’encéphalopathies spongiformes transmissibles telles que l’encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) et à la découverte de dioxines dans des aliments pour animaux.

En outre, les crises de ce type sont susceptibles d’avoir des conséquences négatives pour la société dans son ensemble, car elles menacent à la fois la situation socioéconomique des exploitants et des secteurs industriels concernés et la confiance des consommateurs concernant la sécurité des produits d’origine animale. Les épizooties pourraient également représenter un danger pour l’environnement, non seulement du fait des problèmes posés par l’élimination, mais aussi sur le plan de la biodiversité.

Alimentation animale (feed)

Jusqu’à récemment, les possibilités d’utilisation des insectes dans l’alimentation animale étaient toutefois très limitées. La législation de l’UE est toutefois en train d’évoluer afin de pouvoir utiliser davantage ces insectes, sans naturellement perdre de vue la sécurité de nos aliments pour animaux. Depuis 1er juillet 2017, la réglementation européenne autorise l'utilisation de protéines d'insectes dans les aliments pour poissons destinés à l'aquaculture référence nécessaire .

Les insectes vivants sont interdits dans l’alimentation des ruminants. D’autres animaux, comme les animaux d’élevage non ruminants et les animaux de compagnie peuvent être nourris avec des insectes vivants. Les insectes morts et les produits à base d’insectes morts doivent tout d’abord être transformés chez l’un des transformateurs de catégorie 3 agréés par les autorités régionales (en Belgique). Les graisses fondues obtenues peuvent être utilisées dans l’alimentation animale pour toutes les espèces animales. Les farines de protéines et les insectes entiers transformés sont appelés des protéines animales transformées (PAT). Ces PAT peuvent être utilisées dans les aliments pour animaux de compagnie et depuis le 1er juillet 2017, également dans les aliments pour animaux d'aquaculture et dans les appâts de pêche.

Alimentation humaine (food)

Le Règlement (UE) 2015/2283, qui abroge le Règlement (CE) n° 258/97 et qui est d’application depuis le 1er janvier 2018, définit que tous les produits à base d’insectes (pas seulement les parties d’insectes ou des extraits, mais aussi les insectes entiers et leurs préparations) sont considérés comme Novel Food.

Le service public fédéral Santé publique, Sécurité de la Chaîne alimentaire et Environnement publie sur son site Internet une liste des insectes et produits à base d’insectes qui continuent à être tolérés sur le marché belge et, par conséquent, ceux qui ne figurent pas sur cette liste ne peuvent plus se trouver sur le marché.

Références