Soutenance mémoire
Les mécanismes fermentaires du rumen
Ecosystème Ruminal : (Gouet, 1986) 1.1 Flore et faune
La micro-population du rumen se caractérise par sa très grande densité et son extrême diversité car l’on y trouve à la fois de nombreuses espèces bactériennes, des protozoaires et des champignons. L’action des micro-organismes revêt une importance toute particulière puisqu’ils sont les premiers à dégrader les aliments dans le rumen précédant ainsi l’action des enzymes digestives de l’hôte. La micro-population ruminale dégrade 60 à 90 % des aliments digestibles et assure notamment la transformation des polysaccharides pariétaux des végétaux en composés assimilables par l’animal. Le rumen d’un adulte contient environ 1010 cellules bactériennes et 106 protozoaires par millilitre auxquels il faut ajouter des champignons et des levures.
Les bactéries
Les bactéries constituent environ 50 % de la biomasse microbienne et représentent la catégorie de micro-organismes la mieux connue. Elle est composée essentiellement de bactéries anaérobies strictes non sporulées et elle est caractérisée par sa très grande diversité. 39 genres et 63 espèces ont été décrites et actuellement plus de 200 espèces bactériennes ont été isolées, mais seulement une trentaine peuvent être considérées comme autochtones, les autres étant présentes de manière transitoire. Les espèces sont généralement classées selon les substrats qu’elles fermentent ou dégradent, et leurs fonctions peuvent être limitées ou au contraires larges, se superposer à d’autres de sorte que la régression d’une espèce ne déprimera pas l’ensemble des fermentations et l’efficacité du rumen sera maintenue. Les espèces de bactéries les plus importantes appartiennent au groupe des cellulolytiques (ou encore fibrolytiques) qui comprennent principalement Bacteroides succinogenes, Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens, Butyrivibrio fibrisolvens. Leur présence et leur activité dépendent d’un ensemble très vaste d’autres micro-organismes indispensables dont l’importance ne peut être hiérarchisée. La plupart des cellulolytiques sont capables aussi de dégrader les hémi-celluloses en compagnie de souches plus spécifiquement adaptées.Une dizaine d’espèces sont connues pour leur pouvoir amylolytique mais B. amylophilus, Succinimonas amylolytica et Streptococcus bovis sont les plus importantes. Les mono et disaccharides sont fermentés par la plupart des bactéries du rumen. La protéolyse est aussi une fonction bactérienne très active, les désaminations étant réalisées par Bacteroides ruminicola et par Megasphera elsdenii, l’urée hydrolysée en ammoniac par les uréases de plusieurs espèces bactériennes. La lipolyse enfin, est assurée en grande partie par Anaerovibrio lipolytica. La métabolisation des sucres simples par les bactéries du rumen entraîne une importante production d’électrons et de protons, ou d’hydrogène, dont l’accumulation est préjudiciable à la réaction. Les bactéries méthanogènes dont la principale espèce est Methanobacterium ruminantium sont donc particulièrement importantes car elles piègent cet hydrogène en le fixant sur du gaz carbonique pour donner du méthane.Ainsi les produits terminaux de la fermentation des aliments dans le rumen sont le résultat d’interactions complexes qui mettent successivement ou simultanément en jeu : – des populations hydrolysant les polymères pariétaux – des populations fermentant les glucides solubles qui proviennent de l’aliment ou de la dégradation des polymères pariétaux par le premier groupe – des populations qui utilisent des acides organiques (succinique, formique, lactique) produits par les espèces précédentes. – des bactéries méthanogènes qui utilisent l’hydrogène et l’acide formique produits par les autres espèces pour la formation du méthane.
75 % des bactéries sont associées à des particules de l’aliment. Ce sont elles qui, en grande partie, sont responsables de la dégradation ruminale des aliments (Ørskov, 1992). Un second groupe moins spécifique est associé à la phase liquide (bactéries dissociées, population à haut rythme de division). Enfin le troisième groupe est constitué de bactéries anaérobies facultatives adhérentes à l’épithélium du rumen qui consomment rapidement l’oxygène qui entre avec les aliments et l’eau.
Les protozoaires
Les protozoaires du rumen sont essentiellement des ciliés dont la biomasse peut, avec certains régimes, égaler celle des bactéries.5 à 6 genres différents, Epidinium, Entodinium, Diplodinium, Isotricha, Ophryscolex et Polyplastron sont généralement présents simultanément, mais les associations rencontrées sont très variées. Si leur importance vis-à-vis de l’hôte est controversée dans la mesure où ils ne sont pas indispensables à la digestion, ils fournissent en revanche de nombreux exemples d’interactions entre eux ou avec les bactéries. Les genres Epidinium, Entodinium et Polyplastron sont capables d’ingérer des débris végétaux et de digérer leur composants y compris la cellulose, les hémicelluloses et les substances pectiques. En outre, la plupart des protozoaires ingèrent des bactéries dont les protéines sont dégradées et les acides aminés incorporés aux protéines du protozoaire ; ils sont activement protéolytiques mais n’utilisent pas l’ammoniac.
Les champignons
Contrairement aux bactéries et aux protozoaires, les champignons n’ont donné lieu qu’à très peu de travaux. Leur caractère anaérobie obligatoire est tout à fait exceptionnel dans le groupe des champignons. Leur activité hydrolytique à l’égard des constituants pariétaux des végétaux a été démontrée in vitro et elle s’accompagne d’une réduction de la taille des particules alimentaires, suggérant que ces champignons doivent jouer un rôle déterminant in vivo. On décrit essentiellement trois espèces qui sont Neocallimastix frontalis, Piromonas communis et Sphaeromonas communis.
Interactions entre espèces microbiennes dans le rumen
On peut observer dans le rumen, simultanément, la plupart des phénomènes d’interaction entre organismes biologiques connus : compétition pour le substrat, commensalisme, mutualisme, amensalisme, et même prédation des bactéries par les protozoaires ciliés. La croissance relative des populations du rumen dépend de ces interactions qui sont ellesmêmes contrôlées par les facteurs du milieu et les caractéristiques physiologiques des microorganismes. Parmi tous les mécanismes susceptibles d’expliquer l’équilibre observé entre toutes ces populations, la compétition pour un substrat limitant est peut-être le plus important. La domination d’une espèce sur les autres dépendra de ses besoins en énergie, azote et nutriments essentiels ainsi que leur disponibilité dans le milieu et du pH. Des populations microbiennes en compétition pourront donc coexister aussi longtemps que des substrats limitant différents seront présents, chacun d’eux favorisant l’espèce ou la souche qui l’utilise le plus efficacement.
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Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie Fermentation ruminale |
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE 1- RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
I Fermentation ruminale, aspects microbiologiques et métaboliques
1. Ecosystème ruminal
1.1 Flore et faune
1.1.1 Les bactéries
1.1.2 Les protozoaires
1.1.3 Les champignons
1.2 Interactions entre espèces microbiennes dans le rumen
1.3 Conditions physico-chimiques du rumen
1.3.1 La température
1.3.2 L’humidité
1.3.3 La pression osmotique
1.3.4 L’anaérobiose
1.3.5 Le pH
1.3.6 La nature du substrat alimentaire
2. Les mécanismes fermentaires du rumen
2.1 Le métabolisme glucidique dans le rumen
2.2 Le métabolisme protidique dans le rumen
2.3 Le métabolisme lipidique dans le rumen
II Production de viande bovine en Espagne, cadre européen et particularités
1. Population et Production européenne
2. Commerce international
3. Spécificités de la production Espagnole
III L’acidose lactique du rumen
1. Définition
2. Etiologie
3. Pathogénie
4. Prévention de l’acidose, additifs et méthodes
4.1 Probiotiques
4.2 Bactéries utilisatrices d’acide lactique
4.3 Acides carboxyliques
4.4 Ionophores
4.5 Vaccins
4.6 Anticorps
4.7 Sels
4.8 Tampons
4.9 Conduite de l’alimentation, moment et fréquence des repas
PARTIE 2- ÉTUDE EXPÉRIMENTALE
I Matériel et méthodes
1. Animaux
2. Modèle expérimental
3. Locaux et installations
4. Alimentation et conduite
5. Recueil de données, prélèvements et analyses
5.1 Paramètres productifs : croissance et ingestion
5.2 Paramètres ruminaux
5.3 Comportement animal
5.4 Analyses statistiques
II Résultats et discussion
1. Ingestion et consommation d’eau
2. Paramètres ruminaux
2.1 pH
2.2 Produits de la fermentation ruminale
2.2.1 Azote ammoniacal
2.2.2 Acides gras volatils
3. Comportement animal
3.1 Proportions des différentes activités et positions sur la journée
3.2 « Manger »
3.2.1 Evolution quotidienne
3.2.2 Comparaison entre les deux moitiés de la journée
3.3 « Ruminer »
3.3.1 Evolution quotidienne
3.3.2 Comparaison entre les deux moitiés de la journée
3.4 « Se reposer »
3.4.1 Evolution quotidienne
3.4.2 Comparaison entre les deux moitiés de la journée
III Discussion générale
IV Conclusion
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