LE RUMEN ET SON ECOSYSTEME MICROBIEN

LE RUMEN ET SON ECOSYSTEME MICROBIEN

Les glucides des végétaux

Les glucides peuvent se classer en deux catégories selon leur répartition dans la cellule végétale. La première catégorie correspond aux glucides cytoplasmiques : ils sont contenus à l’intérieur de la cellule végétale et ils sont les substrats ou les intermédiaires du métabolisme cellulaire des glucides et des glucides de réserve. La seconde correspond aux glucides pariétaux : on ne les retrouve que dans les aliments d’origine végétale ; ils sont les constituants de la paroi végétale.

Les glucides peuvent être séparés en deux autres catégories selon leur taille et leur solubilité : les oligosaccharides et les polyholosides. Les oligosaccharides sont composés d’un nombre déterminé d’oses, ils sont hydrosolubles (notamment les oses et les diholosides). Les polyholosides, association d’un très grand nombre d’oses par liaisons O-glucosidiques, sont insolubles.

Dégradation des fibres

Les bactéries fibrolytiques, les champignons et certains protozoaires sont impliqués et leur action est facilitée par un pH supérieur à 6,5. Les bactéries vont tout d’abord se fixer aux fibres alimentaires. Les tissus facilement dégradables (ex : parenchyme) sont rapidement colonisés par les bactéries tandis que les tissus peu dégradables (ex : sclérenchyme) le sont moins. Certains protozoaires font de même, cependant, en général, ils ingèrent des petites particules alimentaires en suspension. Les champignons utilisent leur rhizoïde pour pénétrer en profondeur les fragments végétaux (29) ; ils coloniseraient préférentiellement les tissus lignifiés (18).

Les micro-organismes sécrètent de nombreuses hydrolases dans le milieu ruminal. Trois types de cellulases agissent en synergie : une endo β 1-4 glucanase, une cellobiosidase et une β -glucosidase. La première attaque la cellulose au hasard pour former des cellooligosaccharides ; la deuxième attaque l’extrémité non réductrice de la cellulose pour donner des unités de cellobiose et la troisième hydrolyse la cellobiose et les cello-oligosaccharides de faible degré de polymérisation pour donner du glucose (29).

Concernant les hémicelluloses, des xylanases sont retrouvées chez un grand nombre d’espèces bactériennes (18). Les protozoaires et les champignons sécrètent également des hemicellulases et des cellulases (18). Pour ce qui est de l’hydrolyse des pectines, des enzymes pectinolytiques ont été identifiées chez des bactéries et des protozoaires mais pas chez les champignons (18).

métabolisme ruminal des lipides

Le métabolisme ruminal des lipides est effectué en deux étapes : la lipolyse, suivie de la biohydrogénation. Cette deuxième étape entraîne le remaniement des AG alimentaires et donc la production de nombreux isomères de ces AG. De plus les bactéries ont la capacité de synthétiser de nouveaux AG. L’ensemble de ces phénomènes est à l’origine d’une composition très variée d’AG ruminaux. La composition en AG ruminaux impacte sur la composition en AG des denrées alimentaires d’origine animale (lait, viande).

Les triglycérides, les galactolipides et les phospholipides sont rapidement hydrolysés par les bactéries lipolytiques en milieu extracellulaire : cela donne des AG libres, du glycérol, des oses et du phosphore. Cette hydrolyse est quasi-complète (entre 85 et 95 %) et rapide. Les AGI vont ensuite subir la biohydrogénation tandis que le glycérol et les oses seront fermentés en AGV.

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PREMIERE PARTIE
I. LE RUMEN ET SON ECOSYSTEME MICROBIEN
A. Particularité anatomo-physiologique du tube digestif des ruminants
1. Anatomie de l’estomac des ruminants
a. Le réticulo-rumen
i. Conformation externe
ii. Conformation interne
b. L’omasum
i. Conformation externe
ii. Conformation interne
c. L’abomasum
2. Motricité du complexe gastrique
B. Conditions physico-chimiques dans le réticulo-rumen
1. Les différentes phases du contenu ruminal
2. Le pH
3. Le potentiel d’oxydo-réduction
4. La température
C. Le microbiote
1. Les bactéries
2. Les protozoaires
3. Les champignons
II. DIGESTION DES ALIMENTS D’ORIGINE VEGETALE PAR LES MICROORGANISMES RUMINAUX
A. Digestion des glucides alimentaires
1. Les glucides des végétaux
2. Les méthodes d’évaluation des teneurs en glucides dans les aliments
3. Dégradation des glucides
B. Digestion des lipides alimentaires
1. Les différents lipides alimentaires
2. Le dosage des lipides alimentaires
3. Le métabolisme ruminal des lipides
4. Les principaux facteurs de variation des teneurs en AG dans les denrées alimentaires d’origine
animale
C. Digestion de l’azote alimentaire
1. Nature de l’azote alimentaire
2. Dosage de l’azote alimentaire
3. Dégradation de l’azote
III. LES METHODES D’ETUDE DE LA DIGESTION RUMINALE
A. Les études in vivo
1. Etudes avec des animaux non canulés
2. Etudes avec des animaux canulés
C. Les études in vitro
1. Méthodes générales
2. Mise en culture de contenu ruminal en milieu fermé ou « batch »
3. Mise en culture de contenu ruminal en système ouvert
4. Les méthodes de dosage de l’activité enzymatique

SECONDE PARTIE
I. MATERIEL ET METHODE
A. Expérimentations
1. Substrats, solution tampon et inoculum
2. Cultures
3. Mesure des activités microbiennes
4. Mesure des activités enzymatiques
B. Préparation des échantillons collectés
1. Matières premières
2. Echantillons prélevés lors des cultures pour le dosage de NH3 et d’AGV
3. Echantillons prélevés pour la mesure des activités microbiennes
4. Traitement des sachets de nylon
C. Analyses chimiques
1. Dosage des acides gras volatils
2. Dosage de l’ammoniac
3. Dosage de la MAT
4. Dosage de l’amidon
5. Dosage des glucides pariétaux
6. Dosage des AG
D. Calculs réalisés
E. Analyses statistiques
II. RESULTATS ET DISCUSSION
A. Comparaison des études in sacco et des mesures des activités bactériennes in vitro sur
heures à J1
1. Dégradation de l’azote et des glucides
2. Biohydrogénation
B. Comparaison des activités bactériennes et enzymatiques in vitro sur 3 heures
1. Dégradation de l’azote et des glucides
2. Biohydrogénation
C. Evolution des cultures sur cinq jours : monitoring des fermentations
1. Résultats
2. Discussion
D. Comparaison des activités bactériennes in vitro entre J1 et J5
1. Dégradation de l’azote et des glucides
2. Biohydrogénation
E. Comparaison des activités enzymatiques in vitro entre J1 et J5
1. Dégradation de l’azote et des glucides
2. Biohydrogénation
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES