To provide a comprehensive examination of the bacterial diversity in the rumen content of cows fed different diets, high-throughput 16S rRNA gene-based pyrosequencing was used. Four rumen fistulated nonlactating Holstein cows received 12 kg of dry matter per day of four diets based on maize silage during four periods: the low-starch diet (22% starch, 3% fat); the high-starch diet, supplemented with wheat plus barley (35% starch, 3% fat); the low-starch plus oil diet, supplemented with 5% of sunflower oil (20% starch, 7.6% fat) and the high-starch plus oil diet (33% starch, 7.3% fat). Samples were taken after 12 days of adaptation, 5 h postfeeding. Whatever the diet, bacterial community of sieved rumen contents was dominated by Firmicutes and Bacteroidetes. Lachnospiraceae, Ruminococcaceae, Prevotellaceae, and Rikenellaceae families were highly present and were clearly affected by cow diet. The highest abundance of Prevotellaceae and the lowest abundance of Ruminococcaceae and Rikenellaceae were found with the high-starch plus oil diet. Dietary starch increased the relative abundance of only three genera: Barnesiella, Oribacterium and Olsenella, but decreased the relative abundances of several genera, with very significant effects for Rikenellaceae_RC9 and Butyrivibrio-Pseudobutyrivibrio. Oil alone had a limited effect, but interestingly, starch plus oil addition differently affected the bacterial populations compared to starch addition without oil.

The growing expansion range of drug resistant parasitic nematode populations threatens the sustainability of ruminant farming worldwide. In this context, nutraceuticals, i.e. feed that would both fulfil dietary requirements while ensuring parasite control, would contribute to increase farming sustainability in developed and low resource settings. In this study, we characterized the anthelmintic potential of lupin seed extracts against major ruminant trichostrongylids, i.e. H. contortus and T. circumcincta. Our observations showed that total seed extracts from commercially available lupin varieties significantly inhibited larval migration. This anthelmintic effect was sustained on multidrug resistant field isolate and across parasite species and was mediated by the seed alkaloid content. Analytical chemistry revealed a set of four lupanine and sparteine-derivatives with anthelmintic activity and electrophysiology assays on recombinant nematode acetylcholine receptors suggested an antagonistic mode of action for lupin alkaloids. While commercial lupin seeds did not exert direct anthelmintic effect in H. contortus infected lupin-fed ewes and goats, it significantly dampened blood production losses suffered by goats. Lupin seed extracts hence provide a working basis for the development of novel anthelmintic compounds able to break drug resistance in the field, while they could be used to increase the resilience of infected dairy ruminants.

Gastrointestinal strongyles are a major threat to horses' health and welfare. Given that strongyles inhabit the same niche as the gut microbiota, they may interact with each other. These beneficial or detrimental interactions are unknown in horses and could partly explain contrasted susceptibility to infection between individuals. To address these questions, an experimental pasture trial with 20 worm-free female Welsh ponies (10 susceptible (S) and 10 resistant (R) to parasite infection) was implemented for five months. Fecal egg counts (FEC), hematological and biochemical data, body weight and gut microbiota composition were studied in each individual after 0, 24, 43, 92 and 132 grazing days. The predicted R ponies exhibited lower FEC after 92 and 132 grazing days, and showed higher levels of circulating monocytes and eosinophils, while S ponies developed lymphocytosis by the end of the trial. Although the overall microbiota diversity remained similar between the two groups, R and S ponies exhibited sustained differential abundances in Clostridium XIVa, Ruminococcus, Acetivibrio and unclassified Lachnospiracea at day 0. These bacteria may hence contribute to the intrinsic pony resistance towards strongyle infection. Moreover, Paludibacter, Campylobacter, Bacillus, Pseudomonas, Clostridium III, Acetivibrio, members of the unclassified Eubacteriaceae and Ruminococcaceae and fungi loads were increased in infected S ponies, suggesting that strongyle and fungi may contribute to each other success in the ecological niche of the equine intestines. In contrast, butyrate-producing bacteria such as Ruminococcus, Clostridium XIVa and members of the Lachnospiraceae family decreased in S relative to R ponies. Additionally, these gut microbiota alterations induced changes in several immunological pathways in S ponies, including pathogen sensing, lipid metabolism, and activation of signal transduction that are critical for the regulation of immune system and energy homeostasis. These observations shed light on a putative implication of the gut microbiota in the intrinsic resistance to strongyle infection. Overall, this longitudinal study provides a foundation to better understand the mechanisms that underpin the relationship between host susceptibility to strongyle infection, immune response and gut microbiota under natural conditions in horses and should contribute to the development of novel biomarkers of strongyle susceptibility and provide additional control options.