Digestion microbienne chez les ruminants - .Ruminants. Bovins, Ovins, Caprins. Non ruminants. Hamster,

  • View
    215

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Digestion microbienne chez les ruminants - .Ruminants. Bovins, Ovins, Caprins. Non ruminants....

  • Digestion microbienne chez les ruminants

    Aude FERRAN

  • Plan

    Introduction

    Milieu ruminal

    Ecosystme microbien du rumen

    La digestion microbienne

    Le devenir des produits de la digestion

  • Historique

    Zuntz

    1879 : lve de Pasteur

    les micro-organismes du rumen sont responsables des fermentations

    et assurent la production des

    acides gras volatils (AGV)

    et des gaz (CO2

    et CH4

    )

    les ruminants absorbent et utilisent ces AGV.

    Cette dernire ide est conteste

    une poque o

    la fermentation voquait la putrfaction et le

    CH4

    se nommait le gaz des marais

  • Introduction

    HerbivoresFermenteurs pr-gastriques

    Fermenteurs post-gastriques

  • Fermenteurs pr-gastriques

    Types espcesRuminants Bovins,

    Ovins, Caprins

    Non ruminants Hamster, campagnolkangourou

    hippopotame

    Fermenteurs post-gastriques

    Types espcesDigestion caecale

    associe

    la ceacotrophie

    Lapin

    Digestion colonique

    lphant, cheval

    Introduction

  • Introduction

    Avantages

    dune fermentation prgastrique

    Meilleure utilisation daliments de faible qualit

    nutritionnelle

    Cellulose

    Azote non protique

    Destruction prsystmique

    de substances toxiques

    Oxalates, cyanure, alcalodes

    Synthses

    Acides amins essentiels

    vitamine B

  • Introduction

    Dsavantages

    dune fermentation prgastrique

    Perte dnergie

    Pertes

    % du total des caloriesMthane 5-8

    Chaleur de fermentation 5-6

    Le rendement dpend du pourcentage des glucides non cellulosiques.

    Pertes protiques

    De lammoniaque rsultant de lactivit

    microbienne sera absorb

    et excrt

    20% de lazote des bactries est sous la forme dacides nucliques

  • Introduction

    Dsavantages

    dune fermentation prgastrique

    Les ruminants sont susceptibles aux toxines produites

    par les bactries du rumen avec

    conversion de:

    nitrates en nitrites

    ure en ammoniaque

    glucides en acide lactique

    tryptophane en 3-methyl-indole

  • Introduction

    Adaptations physiologiques aux relations symbiotiques

    Apport rgulier daliments

    Aliments soigneusement mastiqus et insalivs

    Brassage

    rgulier du contenu ruminal

    Conditions ruminales

    particulires

    Absorption des AGV

    Evacuation des gaz

  • Milieu ruminal

    Stratification du contenu

    Partie dorsale :

    gaz

    Partie centrale

    :

    langue de

    fourrage (14-18% MS)

    Partie ventrale :

    fluides (6-

    9%MS), fourrages saturs en fluide,

    petites particules

    La portion liquidienne a la mme composition entre le rseau et le rumen

    Reprsentation schmatique du contenu du rticulo-rumen

  • Milieu ruminal

    Contenu en matire sche

    Le sac ventral est trs liquide

    Le partie centrale du rumen a un contenu suprieur en MS car form

    des plus grosses particules

    Temprature : plus leve

    que la temprature rectale

    (40C vs. 38C)

    Pression osmotique

    Voisine de celle du sang (augmente aprs un repas)

    Si hyperosmotique

    : passage deau du secteur vasculaire au rumen

    Si hypo-osmotique : passage deau du rumen au secteur vasculaire

  • Milieu ruminal

    pH compris entre

    5.5 et 7.3

    Valeur optimale autour de 6

    Significativement plus bas

    2

    6 h aprs la prise de nourriture (production des AGV)

    avec une ration riche en concentrs (grains, aliments granuls, )

    Existence de systmes tampons (salive) :

    entre pH 6-8 : surtout phosphates

    entre pH 5-6: bicarbonates

    pH

  • Milieu ruminal

    Importance de la salive

    Production de :

    100

    200 L par jour chez les bovins

    3

    16 L par jour chez un mouton

    = soit 4-5 fois lingestion quotidienne deau.

    Production maximale avec de la nourriture

    base dherbe et moindre avec une alimentation

    base de granuls

    La moiti

    de la salive est issue des parotides (scrtion

    continue, isotonique au plasma)

    Contrle de la scrtion

    li

    la prise de nourriture, la

    rumination et par des rcepteurs localiss dans le RR

  • Milieu ruminal

    Importance de la salive

    Contrle du pH

    du RR

    La salive est alcaline (pH=8) et apporte des bicarbonates et des phosphates

    Pas de rle digestif propre

    (pas damylase ni de

    lipase salivaire)

    Contrle la teneur hydrique

    du RR

    Rle tensioactif

    : vite la formation de mousse stable

    Apport dazote

    dont 80% sous forme dure

    (Apport azot

    de 40 g/j chez un bovin)

  • Milieu ruminal

    Anarobiose

    Fondamentale : sans O2

    , les dgradations sarrteront au stade dacides organiques; en prsence de O2

    , elles iraient jusquau CO2

    Maintenue par labsorption immdiate de lO2 consomm

    par les bactries anarobies facultatives

    Milieu favorable au dveloppement et au maintien de populations microbiennes

  • Population microbienne du RR

    Bactries < 5 m

    109-1010

    bactries/mL de jus de rumen

    environ 1 kg de bactries chez une vache (10% de la MS du RR)

    Protozoaires (cilis) 20-200 m

    104 106

    /mL de jus de rumen

    environ 2 kg de protozoaires chez un bovin

    Champignons

    (moisissures) 20-200 m

    104/mL

    Archaea

    (ex archobactries)

    108/mL

    http://www.mekarn.org/procbuf/wanapat_files/image014.jpg

  • Population microbienne du RR

    Variation de la population microbienne avec de nombreux facteurs

    Rgime alimentaire, saison,

    Rgime alimentaire

    La taille de la population augmente au pturage

    Un rgime riche en amidon

    diminue le pH du RR

    augmente le nombre total de bactries

    augmente la taille de la population de Streptococcus bovis

    diminue le nombre de protozoaires

    ATTENTION, les modifications de flore se produisent sur 2 semaines et il faut tre prudent lors de transition alimentaire

  • Population microbienne du RR

    Dveloppement de la flore microbienne

    Le rumen contient des microorganismes ds les premiers jours de la vie

    A une semaine, les lactobacilles sont nombreux car le pH du RR est bas (rgime lact)

    Chez le veau,

    lge de 15 jours, le facis

    bactrien est similaire

    celui de ladulte

    Modalits de transmission

    Dun animal

    lautre (lchage)

  • Population microbienne du RR

    Espces bactriennes

    Anarobies: 98%

    Cellulolytiques: 14%

    Amylolytiques: 39%

    Capables dutiliser le glucose: 72%

    Capables dutiliser le xylose: 54%

    Capables dutiliser la cellobiose: 71%

  • Population microbienne du RR

    Principales espces bactriennes

    Cellulolytiques

    Bacteroides succinogenes

    Ruminococcus albus

    Ruminococcus flavefaciens

    Butyrivibrio fibrisolvens

    Hmicellulolytiques

    Bacteroides ruminicola

    Butyrivibrio fibrisolvens

    Amylolytiques

    Bacteroides amylophilus

    Streptococcus bovis (arobie facultatif)

    Bacteroides ruminicola

  • Population microbienne du RR

    Principales espces bactriennes

    Cellulolytiques et Hmicellulolytiques

    Hydrolysent la cellulose et lhmicellulose

    Dveloppement lent et mtabolisme lent

    Bien dveloppes avec les rgimes riches en fourrage

    Trs sensibles au pH acide (ncessit

    dun pH>6)

    Produisent de lactate, du propionate, un peu de butyrate et du CO2

    Ne reprsentent jamais plus de 25% de la population bactrienne

  • Population microbienne du RR

    Principales espces bactriennes

    Cellulolytiques

    Les bactries sattachent sur les fibres et scrtent des enzymes (complexe enzymatique : cellulase)

    Clivage des liaisons 14

    La cellobiose

    (2 glucoses) produite entre ensuite dans la cellule et est hydrolyse en glucose dans la bactrie

  • Population microbienne du RR

  • Population microbienne du RR

    Principales espces bactriennesAmylolytiques

    Digrent lamidon

    Bien

    dveloppes avec un rgime riche en grain

    Tolrent des

    pH plus acides (pH=5-6)

    que les cellulolytiques. Si le pH est trop bas, population de lactobacilles devient prdominante

    Produisent plus de

    propionate que les cellulolytiques, du butyrate et des

    lactates

  • Population microbienne du RR

  • Population microbienne du RR

    Principales espces bactriennes

    Amylolytiques

    Streptococcus bovis est considr

    comme

    la mauvaise herbe

    du rumen

    Dveloppement extrmement rapide

    (doublement en 13 min) lorsque les conditions sont favorables (beaucoup damidon/sucres

    et un pH bas)

    Production dacide lactique : risque de syndrome dacidose

    Ce type de croissance exubrante est contrl par les antibiotiques dits

    ionophores

    (monensin)

  • Population microbienne du RR

    Autres espces bactriennes

    Souches utilisant des sucres simples

    Souches utilisant prfrentiellement des acides

    organiques

    Substrat : acide lactique, succinique, formique

    Propionobactries

    Souches protolytiques

    (12

    38 % des bactries)

    Peuvent utiliser des acides amins comme source nergtique

    Souches lipolytiques

    Capable