L'alimentation azotée des ruminants

Dégradabilité Def

sensibilité des matières azotées (MA) à la digestion (→ attaque microbienne dès leur arrivée dans le rumen).

2 types de MA

• Dégradables (MAD) : uniquement par les bactéries ruminales → azote non protéique (ANP) (ex : urée) et la majorité des protéines solubles (prots petite taille). En moyenne la dégradabilité des MA est de 2/3.

• Non dégradables : quelques protéines solubles mais majoritairement insolubles (ex : protéines pariétales).

2 facteurs de variations de la dégradabilité :

• Solubilité des protéines : proportion des protéines solubles par rapport aux insolubles dans les aliments

• Traitements : le tannage et l’extrusion diminuent la dégradabilité des protéines

/!\ Ne pas confondre dégradation (destruction complète) et digestion !

Méthode in situ pour déterminer la dégradabilité des protéines d’un aliment

→ RT équipés de canule ruminale (=hublot) et des sachets en nylon dans lequel on place l’aliment à tester. On ressort le sachet et on assimile la disparition de la matière azotée dans le sachet à sa dégradation.

Les résultats se présentent grâce l’équation de dégradation : % dégradé = a+b*(1-𝒆− 𝒄∗𝒕𝒑𝒔)

a = fraction très soluble

b= fraction progressivement dégradable

c=vitesse de dégradation

Le tracé de la cinétique de disparition permet de calculer la DT= dégradabilité théorique.

2 étapes de la dégradation ruminale des protéines :

• Hydrolyse des protéines en gros peptides, puis oligopeptides, puis AA

• Désamination des acides aminés avec production de NH3 pour la MAD. La partie non dégradable passe dans l’intestin → on l’appelle alors PIA (Protéines Intestinales d’origine Alimentaire). Une partie est hydrolysée en acides aminés (les PDIA), qui eux seront absorbés, l’autre fraction est éliminée dans les matières fécales.

Le NH3 dans le rumen est absorbé au niveau de la …. …., mais surtout utilisé par des …. (….. ruminales).

Le NH3 dans le rumen est absorbé au niveau de la muqueuse ruminale, mais surtout utilisé par des microorganismes (bactéries ruminales).

La croissance bactérienne correspond à une ….., au cours de laquelle les bactéries doivent synthétiser leurs … et donc leurs ….. La plupart des bactéries savent synthétiser leurs …. à partir du NH3 qui vient de la …., de …. ….(AGV) et d’énergie fournie par la matière organique …. MOF (= ce que la vache a mangé – ce qui est digéré dans le rumen donc = ce qui n'est pas digéré dans le rumen (fibres, AG, amidon, NDF...))

La croissance bactérienne correspond à une multiplication, au cours de laquelle les bactéries doivent synthétiser leurs constituants et donc leurs protéines. La plupart des bactéries savent synthétiser leurs protéines à partir du NH3 qui vient de la MAD, de squelettes carbonés (AGV) et d’énergie fournie par la matière organique fermentescible MOF (= ce que la vache a mangé – ce qui est digéré dans le rumen donc = ce qui n'est pas digéré dans le rumen (fibres, AG, amidon, NDF...))

Le ratio idéal (entre l’azote disponible et l’énergie disponible), c'est-à-dire pour lequel l’efficacité de digestion sera la plus élevée est de:

160gMAD/kg MOF.

Quand les bactéries se multiplient que synthétisent-elles? Quelle hypothèse on peut formuler?

Lorsque les bactéries se multiplient, elles synthétisent leur propre matière azotée = MAM (Matière Azotée Microbienne).

Hypothèse : l’N des bases puriques et pyrimidiques de l’ADN n’est pas utilisé → on ne s’intéresse donc en nutrition qu’à la fraction protéique des MAM = PIM (Protéines Intestinales Microbiennes) dont leur digestibilité réelle est de 80%. MAM dépend de MOF et des proportions de concentrés. PIM résulte d’un remaniement, dégradation puis resynthèse à partir de l’azote des aliments.

Ainsi dans l’intestin on trouve donc quels types de protéines?

Dans l’intestin on trouve donc des PIA+PIM :

PDIA+PDIM = PDI

PDIM = protéines digérées dans l’intestin d’origine microbienne.

PDI = protéines digérées dans l’intestin

D’où provienne les Aa pour les ruminants? Quel le facteur limitant ?

Les AA proviennent en partie de la ration (valeur biologique variable) + origine microbienne (valeur biologique

élevée, 65-70%) → couvrent les besoins en AAE.

Rq : en général le facteur limitant est la Met.

Comment sont utilisés les Aa ? Où part l’excès ?

Les tissus utilisent les AA pour leur synthèse protéique et, si excès, en éliminent une partie dans le foie où elle est transformée en urée = uréogenèse hépatique. Ce processus se fait à partir déchets azotés mais aussi de l’ammoniac absorbé depuis le rumen (NH3 hautement toxique donc nécessité de le dégrader quickly).

Où est éliminé l’urée?

L’urée est ensuite éliminée par voie urinaire, mais diffuse aussi dans le lait ou dans tout l’organisme (pendant son passage entre le foie et le rein), peut se retrouver dans la salive, peut aussi traverser la muqueuse ruminale mais elle n’est en aucun cas stockée.

L’urée métabolique peut donc revenir dans le circuit digestif → retour de N métabolique.

Quels avantages (2) au retour de N métabolique?

- Peut permettre aux ruminants de survivre avec un apport hypoprotéique de manière plus efficace que les monogastriques. A partir de cet N métabolique il est possible de resynthétiser des protéines.

- Effet de stabilisation de la concentration en ammoniac dans le rumen.

Quels avantages à la digestion microbienne? (3)

- Transformer de la matière azotée non protéique en protéines microbiennes

- Valeur biologique élevée des protéines microbiennes qui représente la majeure partie de ce qui est absorbé → les RT sont relativement indépendants par rapport à l’équilibre des AAE de la ration.

- Le recyclage azoté donne la possibilité de survivre avec un apport faible en azote et de réutiliser l’excès d’azote

Et limites de la digestion microbienne? (2)

La synthèse microbienne à partir de l’ammoniac n’est pas automatique et se fait sous certaines conditions → en présence de MOF et de cofacteur (comme le souffre). De plus, pas sûr que tout l’ammoniac soit utilisé. Pour éviter une perte d’azote → bien gérer l’équilibre azote dégradable et énergie fermentée dans la ration.

Def PDIME Et PDIMN

PDIME : Protéine Digérée dans l’Intestin d’origine Microbienne permise par l’Energie = reflète la quantité de matière organique fermentée d’un aliment.

PDIMN : Protéine Digérée dans l’Intestin d’origine Microbienne permise par l’azote = reflète leur teneur en matière azotée dégradable.

Ces deux valeurs sont égales quand on est à l’équilibre idéal.

Si l’on n’est pas dans le cas de cet équilibre (PDIME=/PDIMN) il y a plusieurs cas :

- Si trop d’N dans la ration par rapport à la MOF alors PDIM = PDIME → l’N en excès est rejeté et ne sert pas à la synthèse des PIM (rejet d’N = polluants + entraîne des troubles pathologiques, ex : alcalose). L’apport énergétique est le facteur limitant.

- Si pas assez d’N par rapport à la MOF alors PDIM = PDIMN → l’énergie en excès est mal valorisée et ne sert pas à la synthèse des PIM. L’N est le facteur limitant.

Quelles protéines trouvent-on dans l’intestin? Expliquer les notions de PDIN et PDIE

Les protéines issues du bol alimentaire pas dégradées par les microorganismes du rumen se retrouvent dans l’intestin. On y retrouve également toutes les protéines microbiennes issues des microorganismes du rumen qui ont été emportés avec le bol alimentaire.

PDIN = PDIA + PDIMN = quantité de protéines digérées dans l’intestin lorsque le facteur limitant de PDIM est l’apport azoté (PDIM = PDIMN).

PDIE = PDIA + PDIME = quantité de protéines digérées dans l’intestin lorsque le facteur limitant de PDIM est l’apport énergétique (PDIM = PDIME).

➔ on synthétise la formule sous cette forme PDI = min(PDIN, PDIE)

Pourquoi doit-on raisonner à l’échelle de la ration en terme de PDI?

Le PDI d’un mélange est supérieur au PDI d'un aliment isolé qui est sans intérêt → on doit raisonner à l’échelle de la ration.

/!\ une somme PDIE + PDIN n'a aucun sens !

Qu’est ce que le système Systali? De quoi a-t-on besoin ?

syst complexe qui prend en compte que la valeur d’un aliment dans le rumen dépend de la ration (de la quantité et de la qualité des aliments ingérés) → la valeur d’un aliment dépend des autres aliments qui l’entourent. On doit disposer de la MAT (matière azotée totale) et de la matière organique totale (MO) de la ration.

Calcul de PDIA, PDIMN à partir de la MAT

DT = dégradabilité théorique (variable)

dr = digestibilité réelle (65-90%)

PDIA = MAT x (1-DT) x dr

PDIMN = MAT x DT x 0.8 x 0.8 → on considère que l’on apporte l’énergie en excès (N= facteur limitant)

Rq : + les animaux mangent + le PDIA augmente.

Plus l’ingestion augmente, plus le temps de séjour est …. donc la dégradabilité …. → … de matière azotée mais … dégradée.

Plus l’ingestion augmente, plus le temps de séjour est court donc la dégradabilité faible → + de matière azotée mais moins dégradée.

BalProRu =

BalProRu = balance protéique du rumen → bilan azoté du rumen → reflète des échanges au niveau du rumen, il s’agit d’un indicateur du déséquilibre Azote-Energie dans le rumen : BalProRu = MAT ingérée - MAT qui atteint le duodénum hors NH3 (= PIA + MAMIC + fraction endogène) → positif si sorties < entrées.

Les aliments ont-ils une valeur PDI unique? Purquoi?

Les aliments n'ont pas une valeur PDI unique puisqu'elle dépend de la composition de la ration. La valeur PDI de la ration est un reflet du niveau de couverture des besoins en protéines de l’animal.

BalProRu = MAT ingérée - MAT qui atteint le duodénum hors NH3 → il existe un …. au niveau ruminal entre les deux fractions nécessaires à la synthèse des matières azotées et l’activité microbienne.

Équilibre

Règles qui permettent de définir des zones d’anomalies de ration :

- 1. Apport PDI > Besoin PDI

- 2. BalProRu > -8 à -20 selon le niveau de production

- 3. BalProRu < T

Expliquer cette règle: Apport PDI > Besoin PDI

- 1. Apport PDI > Besoin PDI → quand cette règle n’est pas respecté : entraîne défaut d’apport protéique = baisse de performance des animaux

Expliquer cette règle: BalProRu > -8 à -20 selon le niveau de production

→ si apports=besoins, la synthèse réelle de protéines microbiennes est inférieure à MAMIC (Matière Azotée Microbienne), les besoins PDI de l’animal sont non couverts.

→ Si très élevé = excès de MAD par rapport à la MOF (Matière Organique Fermentescible) → absorption NH3 (excès chronique : détérioration de la fonction immunitaire et de la reproduction/excès aigu = alcalose)

Expliquer cette règle: BalProRu < T

BalProRu < T

On peut définir des zones d’anomalies de rations : tout ce qui est à gauche de la ligne marron ne respecte pas

la règle 1. Ce qui est sous la mauve ne respecte pas la 2. Si on dépasse la rouge : ne respecte pas la 3. La zone verte = bonne ration.

Système AADI =

Système AADI = Sous-système du système PDI permettant de donner la qualité des acides aminés présents.

Permet d’estimer la quantité de Lys ou de Met digérée dans l’intestin (acides aminés le plus souvent déficitaires) → donnée supplémentaire nécessaire : proportion de l’aa en question dans la ration.

La digestibilité intestinale des aa est identique à la digestibilité des …. et ….

PIA et PIM