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Inhibition of enteric methanogenesis in dairy cows induces changes in plasma metabolome highlighting metabolic shifts and potential markers of emission

Authors :
Yanibada, Bénédict
Hohenester, Ulli
Pétéra, Mélanie
Canlet, Cécile
Durand, Stéphanie
Jourdan, Fabien
Boccard, Julien
Martin, Cécile
Eugène, Maguy
Morgavi, Diego
Boudra, Hamid
Unité Mixte de Recherche sur les Herbivores - UMR 1213 (UMRH)
VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Unité de Nutrition Humaine (UNH)
Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Analyse de Xénobiotiques, Identification, Métabolisme (E20 Metatoul-AXIOM)
MetaToul-MetaboHUB
Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-ToxAlim (ToxAlim)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Métabolomique et Fluxomique (MetaToul) (TBI-MetaToul)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Toulouse Biotechnology Institute (TBI)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Métabolisme et Xénobiotiques (ToxAlim-MeX)
ToxAlim (ToxAlim)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Genève (UNIGE)
Benedict Yanibada was supported by a CIFRE (Industrial Agreements of Training by Research) PhD studentship funded by the ANRT (National Association of Research and Technology). This study is part of a collaborative project led by INRAE and funded by 11 institutes and private companies: Adisseo France SAS (Antony, France), Agrial (Caen, France), APIS-GENE (Paris, France), Deltavit (Janze, France), DSM Nutritional Products AG (Kaiseraugst, Switzerland), Institut de l'Elevage (Paris, France), Lallemand (Blagnac, France), Moy Park Beef Orleans (Fleury-les-Aubrais, France), Neovia (Saint Nolff, France), Techna France Nutrition (Coueron, France), and Valorex (Combourtille, France). Metabolomic analysis were performed within the metaboHUB French infrastructure (ANR-INBS-0010).
ANR-11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation(2011)
VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Metatoul AXIOM (E20 )
MetaboHUB-MetaToul
MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-ToxAlim (ToxAlim)
Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
MetaToul FluxoMet (TBI-MetaToul)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Toulouse Biotechnology Institute (TBI)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Genève = University of Geneva (UNIGE)
Source :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2020, 10 (1), ⟨10.1038/s41598-020-72145-w⟩, Scientific Reports, Vol. 10, No 1 (2020), Scientific Reports, 2020, 10 (1), ⟨10.1038/s41598-020-72145-w⟩, Scientific Reports, Vol 10, Iss 1, Pp 1-14 (2020)
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; There is scarce information on whether inhibition of rumen methanogenesis induces metabolic changes on the host ruminant. Understanding these possible changes is important for the acceptance of methane-reducing practices by producers. In this study we explored the changes in plasma profiles associated with the reduction of methane emissions. Plasma samples were collected from lactating primiparous Holstein cows fed the same diet with (Treated, n = 12) or without (Control, n = 13) an anti-methanogenic feed additive for six weeks. Daily methane emissions (CH4, g/d) were reduced by 23% in the Treated group with no changes in milk production, feed intake, body weight, and biochemical indicators of health status. Plasma metabolome analyses were performed using untargeted [nuclear magnetic resonance (NMR) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC–MS)] and targeted (LC–MS/MS) approaches. We identified 48 discriminant metabolites. Some metabolites mainly of microbial origin such as dimethylsulfone, formic acid and metabolites containing methylated groups like stachydrine, can be related to rumen methanogenesis and can potentially be used as markers. The other discriminant metabolites are produced by the host or have a mixed microbial-host origin. These metabolites, which increased in treated cows, belong to general pathways of amino acids and energy metabolism suggesting a systemic non-negative effect on the animal.

Details

Language :
English
ISSN :
20452322
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2020, 10 (1), ⟨10.1038/s41598-020-72145-w⟩, Scientific Reports, Vol. 10, No 1 (2020), Scientific Reports, 2020, 10 (1), ⟨10.1038/s41598-020-72145-w⟩, Scientific Reports, Vol 10, Iss 1, Pp 1-14 (2020)
Accession number :
edsair.pmid.dedup....8a7eac48e0dd405903513d44ae6dbdd0
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41598-020-72145-w⟩