PRINCIPE DE DIGESTION DES RUMINANTS

PRINCIPE DE DIGESTION DES RUMINANTS

PRINCIPE DE DIGESTION DES RUMINANTS 

La capacité d’un animal à produire repose sur l’efficacité de son métabolisme. Ainsi pour faire du lait la vache doit se fournir en énergie ; cette énergie est principalement apportée par la ration alimentaire ingérée et est exprimée classiquement en France par le système des UFL.
La digestion des ruminants est dépendante du microbiote présent dans le rumen. Ce microbiote est composé de divers types de micro-organismes (bactéries, protozoaires, champignons et archaea) qui produisent des enzymes capables de digérer les glucides, les protéines et les lipides. Une part des produits de ces transformations sera absorbée par le ruminant, l’autre sera utilisée par le microbiote et le restant éliminé dans les fèces [38] [39].
D’après B. Giboudeau il existe 4 grands facteurs orchestrant cette digestion : l’énergie, l’azote, les fibres et la stabilité du rumen.
 L’énergie
Le ruminant ingère de l’énergie sous forme de protéines, de lipides et de glucides. Une fois ingérées ces macromolécules doivent être transformées pour être utilisables. Ce travail est réalisé par les enzymes du microbiote à l’issue duquel la matière organique va être transformée en acides gras volatils (principalement), en acides aminés, en acides gras saturés, en glycérol et en ATP .
Mais toute l’énergie ingérée n’est pas transformée en énergie disponible, en effet lors des fermentations une partie de la matière organique va être perdue sous forme de chaleur, de gaz (CO2 et CH4) et d’ammoniaque (lorsque sa production dépasse les capacités de transformation hépatique).
B. Giboudeau décrit 2 types d’énergie :
– L’énergie ingérée dite ‘énergie fermentescible’ représente la part qui est dédiée au fonctionnement du rumen, permettant notamment l’apparition des acides gras volatils et autres composés assimilés dans le rumen où l’intestin grêle. C’est-à-dire les glucides transformables par le microbiote.
– L’énergie dite ‘énergie globale’ représente la part d’énergie ingérée qui, une fois transformée, est utilisable par le ruminant et son microbiote .
Il est à noter que les définitions d’énergies proposées par la méthode OBSALIM® ne tiennent pas compte des lipides. En effet, cette méthode ne s’appuie pas sur l’expression symptomatique due aux excès et carences lipidiques.
Lorsque l’apport en énergie fermentescible ingérée est inférieur aux besoins énergétiques globaux, des signes de carences vont apparaître. A l’inverse, lorsque l’apport est supérieur aux besoins, des signes d’excès en énergie seront visibles [19]. C’est ce que l’on observe par exemple lors de la mise en place de fourbure (trouble d’origine non infectieuse et multifactorielle pouvant causer des boiteries) ; une ration trop énergétique va donner lieu (par la sélection du microbiote) à une production importante d’acide lactique et de substances vaso-actives (histamines, endotoxines) dont l’absorption sanguine sera facilitée par la fragilisation de la paroi ruminale du fait de l’acidose. Dans le sang, ces substances vont créer des perturbations vasculaires, notamment dans le pododerme (vasoconstriction, ischémies) ainsi qu’une inflammation systémique ce qui altère la production de la corne.
Ainsi, le bon transfert de l’énergie disponible dans le rumen (énergie fermentescible) vers le ruminant (énergie globale) est nécessaire pour que l’animal soit en bonne santé. Ce transfert dépend des apports énergétiques de la ration mais également des apports en azote, en fibres, ainsi que de la stabilité ruminale que nous allons développer dans les paragraphes suivants [19].

La stabilité ruminale

Dans l’outil OBSALIM®, la stabilité ruminale est définie comme un état du rumen dans lequel le pH et le microbiote permettent une valorisation optimale de la ration ingérée sans altérer l’état de santé du ruminant.Le pH d’un rumen sain et en fonctionnement peut être estimé allant de 6 à 7. Sa valeur dépend des produits de réactions enzymatiques effectuées par le microbiote (AGV, acide lactique, et ammoniaque) principalement, et des tampons salivaires (bicarbonates et phosphates) [32]. L’équilibre entre les populations bactériennes dépend en partie du pH, soulignant un lien étroit existant entre le microbiote, son fonctionnement et le pH ruminal.D’autre part, l’aliment, par sa nature, sa quantité et sa technique de distribution, a un rôle prépondérant dans les variations du pH et du microbiote ruminal, et donc sur la stabilité et le fonctionnement de l’écosystème.

Nature de l’aliment

L’aliment par sa nature (proportion de glucides fermentescibles et pariétaux) et sa présentation (fibrosité) va conditionner l’ingestion, la rumination et la salivation par le ruminant, l’absorption des éléments par le rumen ainsi que les fermentations par le microbiote
A) Ingestion, rumination et salivation
Lors des phases d’ingestion et de rumination, on observe des flux accrus de la production de salive [27]. La salive, par sa composition (environ 126-127 mEq/L de tampon bicarbonate HCO3 et 23-24 mEq/L de tampon phosphate HPO4 en moyenne chez la vache) en fait un excellent tampon du pH du rumen [38]. Le pouvoir tampon de la salive est d’autant plus important que l’on observe une diminution du pH du rumen quelques minutes après l’ingestion pour atteindre sa valeur minimale 3 à 4 H après l’ingestion [38]. Ce flux salivaire est conditionné par le type d’aliment. En effet, il augmente lorsque la ration est riche en fourrages ou en fibres ou encore en particules de grosses tailles [14] et diminue considérablement en présence de concentrés.
Ainsi, plus un aliment est fibreux, plus les durées de mastication lors des phases d’ingestion et de rumination seront longues. L’augmentation de ces durées induit une production plus importante de salive ce qui favorisera son rôle de tampon dans la stabilisation du pH du rumen.. A l’inverse, les aliments moins fibreux seront moins salivogènes, car ingérés plus rapidement et de fait acidogènes [27]. Ce phénomène est surtout observé lors de grands repas, comme c’est souvent le cas en stabulation
B) Fermentations
Les matières organiques fermentescibles (MOF) apportées par l’alimentation vont être transformées par les populations bactériennes du rumen en acides gras volatils (AGV) notamment. Ces populations sont souvent spécialisées dans la dégradation de substrats particuliers, ce qui permet de les classer en flore dite amylolytique d’une part et flore dite fibrolytique d’autre part. Les activités de ces flores dépendent à la fois du pH du rumen, et du type de substrat qu’il leur est fourni [38].
En effet, chez le bovin nourri avec des rations riches en fourrages de qualité moyenne, les proportions des AGV produits dans le rumen sont en moyenne de 66% pour l’acétate, 19% pour le propionate, 11% pour le butyrate et 4% pour les AGV mineurs (isobutyrate, valérate, isovalérate)
Lors de l’utilisation, par exemple, de rations riches en glucides rapidement fermentescibles et déficientes en fibres une modification du microbiote ruminal s’opère en faveur des populations amylolytiques capables de dégrader l’amidon et de croître rapidement. Ce phénomène entraîne à la fois une production plus importante d’AGV, ainsi qu’une déviation du profil de ces AGV en faveur du lactate lorsque le pH est inférieur à 5,5 et de propionate et/ou de butyrates pour des pH compris entre 6,25 et 5,5, ce qui participe à l’acidification du pH du rumen

La distribution des aliments

Le bon fonctionnement du rumen dépend donc à la fois de la nature et de la quantité des aliments proposés et ingérés, mais également, comme nous allons, le voir de leur distribution.
En effet, il est conseillé de distribuer un fourrage avec un indice de fibrosité adéquate avant la prise alimentaire d’un aliment dit ‘acidogène’ [19]. Pour cause, les fibres dites efficaces (nommée fibres de structure dans OBSALIM®) vont premièrement stimuler la production de salive par la mastication, ce qui va permettre de tamponner le pH du rumen [23] [34]. Puis, une fois ingérées, ces fibres vont constituer un ‘tapis fibreux’ présent dans la phase solide du rumen, qui va permettre de ralentir le passage des petites particules, augmentant ainsi leur digestibilité. Ces fibres facilitent également le mouvement du contenu du rumen afin qu’une plus grande quantité d’AGV soit absorbée au travers des parois du rumen.La distribution des aliments ‘acidogènes’ doit également être fractionnée pour éviter une trop grande baisse du pH ruminal suite à leur ingestion. Il est également possible de les mélanger avec des aliments plus fibreux, la difficulté étant d’éviter le tri.
La méthode de réglage alimentaire OBSALIM® met un point d’honneur à la régularité de la distribution. En effet, pour éviter de créer une instabilité ruminale, il est préconisé de distribuer une ration identique en termes de nature, de quantité et d’ordre de distribution des différents aliments, et ce à chaque repas, ainsi que d’un jour sur l’autre.De plus, sachant que l’adaptation de la muqueuse ruminale à des régimes très digestibles prend 4 à 6 semaines, et que celle des micro-organismes nécessite environ 3 semaines, il est préférable d’observer des transitions alimentaires lentes à chaque changement de ration [27].
Au pâturage, les vaches laitières passent 6 à 11H à pâturer et 5 à 9H à ruminer ; les phases d’ingestion y sont divisées en deux grands repas, l’un après l’aube, et l’autre au crépuscule entre lesquels s’intercalent des repas intermédiaires diurnes et éventuellement nocturnes [14]. En stabulation les phases d’ingestion et de rumination sont diminuées et conditionnées par le rythme de distribution [14]. Or, il n’est pas rare d’observer certains élevages dans lesquels la nourriture est offerte en volonté à l’auge. La présence de nourriture, surtout lorsqu’elle est appétente, va attiser la gourmandise des vaches qui vont consommer aux heures où elles devraient ruminer, cassant ainsi le cycle d’ingestion/ rumination et mettant en péril la stabilité du rumen [19]. La méthode de réglage OBSALIM® préconise de distribuer les aliments en respectant les rythmes physiologiques d’ingestion et de rumination.

Les tampons industriels

Afin d’éviter une variation trop importante du pH du rumen lors des repas, les industries proposent divers types de tampons que l’on peut incorporer directement dans la ration (le bicarbonate étant le plus répandu) [35]. Mais ces tampons, même s’ils permettent d’éviter la déviation du pH ne résolvent pas la cause de variation du pH rumen qui peut être imputée à la nature et/ou à la quantité et/ou à la distribution des différents aliments de la ration.

Les fibres

Il est possible de classer les fibres en fonction de leur composition (cellulose, hémicellulose, lignine, pectine…) ou valeur chimique ‘Acid Detergent Fiber’ ADF, ‘Neutral Detergent Fiber’ (NDF), … De ces classifications on trouve dans la littérature diverses recommandations pour l’établissement des rations ; 26 à plus de 35% de fibres NDF dans les fourrages par exemple.
Mais cette composition n’est pas suffisante pour parler de fibrosité ; en effet, sans une longueur adéquate de fibres des fourrages, la digestibilité des fibres sera réduite et le fonctionnement du rumen compromis (cf. Partie I., II., 2 Stabilité ruminale). Souvent, lorsque les fibres sont trop courtes, la prise alimentaire augmente et plus de nutriments se retrouvent dans le fumier et l’efficacité alimentaire diminue [11]. La longueur des fibres peut être évaluée grâce à différents tamis (tamis ‘Penn state’ par exemple). Il est d’autre part recommandé lors de l’établissement des rations que 15% des particules présentent une longueur supérieure à 3,8 cm [11].
Dans la méthode OBSALIM®, les fibres sont classées en deux catégories qui dépendent à la fois de leur composition, de leur longueur et de leur résistance mécanique (à la mastication), sans attribuer aucune valeur limite permettant cette classification.
– Les ‘fibres fines’ représentent les fibres fermentescibles, fines, digestes ; c’est la part de fibres issues de l’alimentation qui est rapidement dégradable par les bactéries fibrolytiques du rumen. Il s’agit principalement des feuilles, des structures molles, souples ou hachées trop finement pour présenter une résistance mécanique. Il s’agit par exemple d’un ensilage de maïs très humide et haché finement.
– Les ‘fibres de structures’ représentent les fibres dures, résistantes à la mastication. Elles sont également assimilables après leur dégradation par les bactéries fibrolytiques, mais cette étape sera beaucoup moins rapide que pour les ‘fibres fines’. Il s’agit principalement des tiges et feuilles longues, dures, qui permettent donc de ralentir et contrôler l’ingestion tout en faisant saliver. Ce sont ces mêmes fibres qui constituent le tapis fibreux de la phase solide du rumen et qui seront ruminées. Elles servent enfin de support pour le développement de certaines bactéries ou champignons. Il s’agit par exemple de la paille.
Il est essentiel d’apporter un équilibre en ‘fibres fines’ et en ‘fibres de structure’ aux ruminants, afin d’assurer la meilleure valorisation possible de la ration par un bon fonctionnement du rumen.

L’azote

Les sources d’azote peuvent être classées en deux catégories, les protéines apportées par la ration d’une part et l’azote non protéique (ANP) apporté par la ration ou issu des mécanismes de recyclage de l’azote (cycle de l’urée principalement) d’autre part [15].
En ce qui concerne le microbiote, la protéolyse est principalement réalisée par les bactéries et les protozoaires (les champignons interviennent dans une moindre mesure). Ces micro-organismes dégradent une fraction des protéines alimentaires (étapes principalement effectuée par la flore amylolytique) en peptides, acides aminés et enfin en ammoniac (NH3).Il est à noter que l’accessibilité des protéines par la flore amylolytique dépend notamment de l’action de la flore fibrolytique, car une partie des protéines végétales est incluse dans une matrice de fibres. L’ANP quant à lui est rapidement dégradé en NH3 [15]. Les produits de l’hydrolyse des protéines sont, soit désaminés en NH3 et AGV, soit incorporés dans les protéines bactériennes
Une partie du NH3 produit est absorbé par la paroi du rumen où il gagne le foie via le système porte pour être transformé en urée, qui sera recyclée par la salive ou la paroi du rumen. Par ailleurs une partie de l’urée est excrétée dans l’urine et dans le lait
Les excès d’azote sont rencontrés dans 2 situations majeures, lors d’une erreur de rationnement (apport excessif d’urée principalement) ou lors de l’ingestion d’une grande quantité d’herbe jeune riche en azote .Lors d’apport excessif en azote dégradable, l’ammoniac produit joue un rôle très important dans la régulation du pH du rumen, et lorsqu’il dépasse les capacités du foie à être détoxifié en urée (au-dessus de 800mg/L), il passe dans la circulation systémique provoquant alors une intoxication ammoniacale [16]. L’hyperammoniémie ainsi que l’urémie qui en résulte vont être à l’origine de nombreux troubles. On peut citer par exemple leur action délétère sur les synthèses hormonales et l’immunité qui, associées à la modification du pH utérin par l’ammoniaque ainsi que la présence d’urée comme substrat pour le développement de certaines bactéries pathogènes (Arcanobacterium pyogenes), peuvent générer des troubles de la reproduction (mortalité embryonnaire précoce, métrite, …) . Le passage de l’ammoniac dans le lait peut également favoriser l’apparition de mammites (par irritation des muscles lisses et diminution des défenses du trayon) [4]. Une association étroite avec l’apparition de boiteries a été décrite bien que peu de données soient aujourd’hui disponibles à ce sujet.
Les excès d’azote peuvent être, entre autre, classés selon leurs mécanismes d’apparition. Les excès absolus apparaissent lorsque les apports énergétiques sont corrects et les apports azotés supérieurs aux besoins [16]. Les excès relatifs s’observent quant à eux lorsque les apports azotés sont corrects mais que les apports énergétiques sont insuffisants. En effet, pour pouvoir dégrader la matière azotée puis synthétiser leurs protéines, les microorganismes ont besoin en parallèle de matière azotée dégradable et de MOF. L’optimum est de 160 grammes de matière azotée dégradable pour 1 kg de MOF. On remarquera d’autre part que la détoxification hépatique de l’ammoniac produit en excès est également consommatrice d’énergie.
L’équilibre entre la production d’AGV et de l’ammoniac par les micro-organismes du rumen est fragile. Pour qu’il soit maintenu, la synchronisation des apports azotés et énergétiques est donc certainement importante.
La méthode OBSALIM® décrit, au même titre que l’énergie, deux types d’azote :
– ‘l’azote fermentaire ou soluble’ représente la part d’azote utilisable, nécessaire aux fermentations ruminales. Il s’agit de l’ANP et des protéines solubles qui sont immédiatement libérées et utilisées par les bactéries.
– ‘l’azote global’ représente la part d’azote assimilé par l’animal, y compris la part produite par les bactéries ruminales.

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Table des matières

Table des abréviations
Table des cartes
Table des figures
Table des tableaux
INTRODUCTION
PARTIE I : LA METHODE OBSALIM®
I. PRESENTATION GENERALE
1. PRINCIPES
2. INTERETS
3. ORIGINES
4. CONSTRUCTION DE L’OUTIL
II. DU RATIONNEMENT A LA MALADIE
1. LES DIFFERENTS NIVEAUX DE RATION
2. PRINCIPE DE DIGESTION DES RUMINANTS
3. REPONSE DE L’ANIMAL FACE AUX DESEQUILIBRES D’UNE RATION
III. LES PARAMETRES OBSALIM®
1. LES CRITERES OBSALIM®
2. VARIATION DES CRITERES
3. DEGRES DE CORRELATION
IV. LE DIAGNOSTIC OBSALIM®
1. LES ETAPES DU DIAGNOSTIC
2. SECURISATION DU DIAGNOSTIC
3. LES OUTILS OBSALIM®
4. INTERPRETATION DES RESULTATS
V LE REGLAGE OBSALIM®
1. REGLAGE
2. EVALUATION DU REGLAGE
3. NEGOCIATION AVEC L’ELEVEUR
CONCLUSION
PARTIE II : EVALUATION DE LA METHODE OBSALIM® A COURT TERME
I. INTRODUCTION
II. MATERIEL ET METHODE
1. ECHANTILLONNAGE
2. RECOLTE DES DONNEES
3. TRAITEMENT DES DONNEES
III. RESULTATS
1. PAR ELEVAGES
2. PAR SOUS-GROUPE D’ASSIDUITE
3. CONCLUSION
IV. DISCUSSION
1. ECHANTILLONNAGE
2. ASSIDUITE
3. PERTINENCE DES DONNEES DE BASE RECOLTEES
4. PARAMETRES CALCULÉS ET MESURÉS
5. LA METHODE OBSALIM®
CONCLUSION
Bibliographie
Annexes
1 : Galettes de bouses
2 : Lait caillé
3 : Cas de l’élevage 8, ‘très assidu’
1. Diagnostic et réglages OBSALIM®
2. Résultats des paramètres mesurés et calculés
4: Les témoignages
Témoignage Edward De Beukelaer, Vétérinaire en Angleterre
Témoignage de Hubert Hiron, Vétérinaire dans les Pays de la Loire
Témoignage Régine et Jean-Louis Miramon, éleveur dans le Béarn
Témoignage Baptiste Mercher, éleveur en Normandie

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