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INSTITUT NATIONAL AGRONOMIQUE PARIS-GRIGNON Dpartement des Sciences Animales

PRINCIPES GENERAUX DE LALIMENTATION ANIMALE

Professeur D. SAUVANT 2004-2005

Avant Propos

Ce polycopi rdig a pour objectif d'apporter l'tudiant une vue d'ensemble des proccupations et problmes relatifs l'alimentation animale. Il n'a bien entendu pas pour but d'tre exhaustif, certains aspects ont mme t plutt ngligs (exemple : les aliments). Ce cours introductif doit tre complt par des cours plus spcifiques des diffrents secteurs voqus. Nous remercions notre collgue Secrtaire, Marie-Paul POULIN, pour l'aide prcieuse qu'elle nous a apporte dans la ralisation de ce document.

PRINCIPES GENERAUX DE LALIMENTATION ANIMALE

I - OBJECTIFS ET SITUATION DE L'ALIMENTATION ANIMALE DE RENTE A. LES OBJECTIFS ET LA PLACE DES FILIERES DES PRODUCTIONS ANIMALES B. RESUME HISTORIQUE C. LE SYSTEME FRANAIS DE LALIMENTATION ANIMALE D. LES DEFIS ET CONTRAINTES DES FILIERES DES PRODUCTIONS ANIMALES II - LES REPONSES DES ANIMAUX AUX REGIMES ALIMENTAIRES A. JUSTIFICATION DU CONCEPT 1. Principes gnraux 2. Exemple B. ALIMENTATION ET EFFICACITE BIOLOGIQUE DE LA PRODUCTION ANIMALE (le problme de la productivit) 1. Le rle moteur du contexte conomique 2. La rponse technique 2.1. Exemple au niveau des systmes de production 2.2. Exemple au niveau des organismes animaux (efficacit de transformation) 22.1. Amlioration au cours des dernires decennies - exemple des porcs - exemple des poules pondeuses 2.2.2. Variations en fonction du type de production 2.3. Relation entre efficacit et niveau de performance 2.3.1. Les principes thoriques 2.3.2. Les aspects statiques (exemples) 2.3.3. Les aspects dynamiques : variations de lefficacit alimentaire au cours de la croissance 2.3.3.1. Influence de lvolution du niveau de production 2.3.3.2. Influence de lvolution de la composition corporelle 2.3.3.3. Consquences pratiques en matire de slection, de choix dge labattage et de segmentation des produits proposs sur le march 2.3.4. Les aspects dynamiques : cas des animaux en lactation 2.3.4.1. Evolution globale des rendements laitiers 2.3.4.2. Rle diffrentiel de la gntique et du milieu 2.4. 2.5. Relation entre efficacit et alimentation : le rle des facteurs limitants nutritionnels Les systmes dunits dalimentation 2.5.1. Le cahier des charges des units dalimention 2.5.2. Des units aux systmes dalimentation 2.5.3. Le rle prpondrant des parois vgtales

3

2.5.4. 2.5.5. 2.6.

Le calcul des rations, formulation des rgimes Notion de besoins et de recommandations alimentaires

Exemples de systmes units dalimentation (voir les fiches la fin) 2.6.1. Les systmes dalimentation nergtique 2.6.2. Les systmes dalimentation azote 2.6.3. Les systmes dingestion

C. L'ALIMENTATION ANIMALE ET LA QUALITE DES PRODUITS 1. Influence sur la composition globale du produit 1.1. Relations entre lindice de consommation et la composition des produits 2. Influence sur la composition fine des produits : la composition en acides gras 3. La prsence recherche de certaines substances 4. Influence sur la qualit organoleptique des produits 5. La prsence de substances indsirables 6. Autres critres de qualit influencs D. ALIMENTATION ANIMALE ET SECURITE ALIMENTAIRE 1. Le rle de la lgislation 2. Les problmes rcents 3. Les consquences E. ALIMENTATION ANIMALE ET ENVIRONNEMENT F. ALIMENTATION ET BIEN ETRE ANIMAL III LES ALIMENTS DES ANIMAUX A. ANALYSE DES ALIMENTS B. TYPOLOGIE DES ALIMENTS 1. Les aliments grossiers 2. Les aliments concentrs 2.1. Riches en nergie 2.2. Riches en azote 2.3. Riches en minraux 2.4. Riches en vitamines C. VALEUR NUTRITIVE DES ALIMENTS D. LOFFRE ALIMENTAIRE SPATIALE IV - TECHNOLOGIE ET ALIMENTATION ANIMALE V - LES ROLES DE LA LEGISLATION EN ALIMENTATION ANIMALE VI - LES ROLES DE LA RECHERCHE EN NUTRITION ET ALIMENTATION ANIMALE

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INTRODUCTION I - OBJECTIFS ET SITUATION DE L'ALIMENTATION ANIMALE

A.

LES OBJECTIFS ET LA PLACE DES FILIERES DES PRODUCTIONS ANIMALES

La production animale correspond une activit de transformation de ressources alimentaires, qui sont pour la plupart des vgtaux non valorisables directement par l'homme, en produits animaux qui se caractrisent par des valeurs nutritives nergtique et surtout azote leves pour l'homme. Ainsi, les protines des produits animaux contiennent de 30 40% d'acides amins essentiels alors que la plupart des protines vgtales en contiennent moins de 30, voire de 20 % (figure I.1). La consommation de protines animales est, d'une faon gnrale, positivement corrle au niveau de vie des personnes considres. Ce principe se vrifie entre les pays (figure I.2) mais galement entre les groupes sociaux dans un mme pays. Ce principe se retrouve galement une chelle dynamique. Ainsi la consommation de protines animales s'est rgulirement accrue en France au cours du dernier sicle avec une saturation sur les dernires annes (figures I.3 et I.4). Actuellement le franais moyen figure parmi les plus gros mangeurs de protines animales. Cette volution de la consommation, potentialise par un accroissement de la population franaise, ont induit un puissant dveloppement des filires animales. Celles-ci reprsentent un atout conomique de notre pays, d'une part, elles constituent un gisement d'emplois non ngligeable et, d'autre part, elles contribuent au solde agro-alimentaire positif de la France.

B.

RESUME HISTORIQUE DE LALIMENTATION ANIMALE

1. De la domestication llevage rationnel Lhomme a vraisemblablement mis en jeu des pratiques alimentaires spcifiques, et de plus en plus rationnelles, ds le dbut de la domestication. Des fresques gyptiennes montrent ainsi clairement des leveurs en train de fabriquer de lensilage de sorgho... Jusquau XVIIIe sicle, les populations animales dherbivores avaient subir de frquentes disettes et les cultures fourragres taient rares. Ils taient levs surtout pour fournir le fumier (engrais), le cuir et le suif (clairage). Les animaux monogastriques, les porcs et les volailles, sont rests pendant longtemps des valorisateurs des dchets de la ferme (figure I.5). Les ouvrages des deux sicles prcdents rvlent un processus de rationalisation croissante de ces pratiques en fonction de lavance des connaissances scientifiques, de laccumulation des observations de terrain et de la rsolution des problmes rencontrs (ainsi des ouvrages de la fin du XIXme sicle conseillent lemploi des farines animales dans lalimentation des ruminants...). Cest dans ce contexte quest ne la zootechnie dfinie comme lintgration de plusieurs sciences appliques et techniques (nutrition, gntique, reproduction, pathologie) en vue damliorer les conditions et la rentabilit des activits dlevage.

5

TENEURS ENLYSINE ET METHIONINE DE QUELQUES ALIMENTS4 METHIONINE (% prot.) OEUF 3 MAIS 2 BLE SON HARICOT SOJA 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 LEVURE POIS 7.5 8.5 BOEUF CASEINE LAIT POISSON

PDETERRE

1

LYSINE (% prot.)C I.1 fig.

fig. I.2

ESTIMATION DE LA CONSOMMATION DE VIANDE PAR HABITANT EN FRANCEKg EQUIVALENT CARCASSE/H100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1800

1825

1850

1875

1900ANNEES

1925

1950

1975

2000

fig. I.3

EVOLUTION DES CONSOMMATIONS DE VIANDE

fig. I.4

Source : SCEES

PLACE HISTORIQUE DE LA PRODUCTION ANIMALE EN AGRICULTUREEngrais (1) Complments Traction(1)

RESSOURCES VEGETALES

ANIMAUX

Produits (4)

Aliments Fourragers (2)

Dchets de la ferme

Dchets industriels(3)

fig. I.5

(1) (2) (3) (4)

Fonction principale jusqu la fin XIXe Par les surfaces peu productives jusqu la fin XIXe Surtout aprs 1850 Surtout aprs 1900

2. La phase de progrs exponentiels Depuis la dernire guerre mondiale, les filires animales nont jamais autant volu grce aux progrs de la recherche dans les disciplines scientifiques et techniques de base de la zootechnie, avec la concentration et l'accroissement de la taille des levages, avec la mise en place de nouvelles organisations de la production et l'intgration par les firmes industrielles d'amont ou d'aval, enfin avec l'ouverture des marchs mondiaux pour les produits animaux et les matires premires. Il en a notamment rsult une spcialisation des levages et un fort dveloppement des achats d'aliments fabriqus par des entreprises spcialises (figure I.6). Le dveloppement de cette industrie des aliments composs, dont le tonnage a t multipli par 10 en 40 ans, a entran de fortes volutions en matire de technologie et de march d'approvisionnement des matires premires. Ces volutions ont facilit laugmentation de la consommation de produits animaux grce une diminution rgulire des prix et de la part du budget des foyers consacr lalimentation. Par contre cette volution a entran une dgradation des prix pays aux producteurs, les contraignant ainsi accrotre sans cesse leur productivit, cest dire leurs performances techniques. En outre, la France est devenue un producteur et un exportateur de produits animaux de premier plan au niveau communautaire et mondial. 3. La phase de doute et dadaptation Cependant, au-del des progrs indniables, de nouveaux problmes sont apparus la fin du XXme sicle : plus grande fragilit conomique et des techniques dlevage, problmes de surproduction, standardisation des productions, concentration gographique de la production, accidents grande chelle (dioxine, ESB). Ces aspects ont alert les media et lopinion des consommateurs et des citoyens, ils ont amen les filires dlevage sadapter et voluer radicalement dans leurs objectifs et leurs pratiques (qualit, scurit, traabilit, diversit, respect de l'environnement, etc.).

C.

LE SYSTEME FRANAIS DE LALIMENTATION ANIMALE (figure I.7)

Le secteur de l'alimentation animale constitue un systme complexe en raison du grand nombre de partenaires qui interviennent depuis la production des matires premires (en gnral des agriculteurs, mais aussi des industries agro-alimentaires et des firmes de la chimie et de la pharmacie vtrinaire) jusqu'aux animaux, en ralisant des fonctions de transport, de ngoce, de transformation, d'analyse, etc. Sa complexit rside galement dans la multiplicit des niveaux organisationnels et dans son htrognit basale due la grande diversit des types danimaux concerns (bovins, ovins, porcs, volailles, lapins, etc.) et des matires premires utilises (fourrages, aliments concentrs, issus de produits vgtaux ou animaux). Dautres facteurs complexifiants sajoutent tels que le poids des contraintes biologiques et climatiques, la multiplicit des traitements technologiques appliqus aux aliments (ensilage, fenaison, dshydratation) et des modalits de consommation des aliments par les animaux (pturage, aliments composs complets ou complmentaires, aliments fabriqus la ferme, aliments simples, grossiers ou concentrs, etc.)

6

EVOLUTION DES PRODUCTIONS DALIMENTS COMPOSES

Source fig. I.6 : SCEES

Vu de faon macroscopique, le secteur franais de l'alimentation animale apparat comme un systme mettant en relation sur un plan matriel et commercial - de faon aussi rationnelle que possible, des gisements en matires premires alimentaires, nationales ou prsentes dans d'autres pays, avec des populations danimaux domestiques, prsents dans les diffrentes rgions franaises, de faon assurer la couverture de leurs besoins nutritionnels dans le cadre des pratiques et techniques de production choisies par l'leveur et dans un contexte qui est caractris par des rglementations (franaises, communautaires, mondiales) techniques et sanitaires (ingrdients autoriss ou interdits, etc.) et conomiques (aides nationales, organisations communes de marchs, accords internationaux comme ceux du GATT et de l'Organisation mondiale du Commerce (OMC), etc.). L'alimentation animale constitue de loin le premier poste de consommation intermdiaire du secteur agricole. Il en reprsente en effet environ un tiers en comparaison de l'ordre de 15 % pour les produits vtrinaires et de 10 % pour les engrais ainsi que pour les produits ptroliers. L'estimation des intrants alimentaires de la production animale en France permet de constater la part prpondrante de l'offre en fourrage (= 2/3 des intrants d'nergie alimentaire) cette valeur leve caractrise notre pays par rapport ses partenaires de l'UE. L'alimentation animale tire de l'ordre de 1/5me de ses intrants de la production cralire nationale. Par contre, notre pays est amen importer des quantits importantes d'aliments riches en protines de bonne valeur biologique, en particulier de tourteau de soja, ce qui reprsente le 3me poste de perte de devises aprs les produits du ptrole et du bois. L'industrie de l'alimentation animale franaise est en tonnage la premire d'Europe des 15 avec de l'ordre de 22.106 tonnes, la pntration de ce secteur est bien plus marque pour les animaux monogastriques pour lesquels elle continue progresser (figure I.6).

D.

LES DEFIS ET CONTRAINTES DES FILIERES ANIMALES (figure I.8)

La ncessit de produire plus pour nourrir une population urbaine croissante qui, en raison de l'augmentation du niveau de vie, exprimait une demande individuelle accrue en protines animales (cf. ci-dessus) a t la problmatique dominante des filires des productions animales du dbut du 20e sicle. Rcemment, en raison de l'apparition d'un plafonnement de certaines consommations (figure I.4), une politique de contrle quantitatif de certaines productions (cf. les quotas laitiers) a t mis en place l'chelle europenne. Aprs la dernire guerre mondiale, les progrs de la recherche, en conomie rurale en particulier, ont fait merger la proccupation de productivit et, de ce fait, d'efficacit biologique de la transformation des matires premires en produits animaux commercialiss. A cet objectif s'est ajout, partir des annes 65-70, un intrt croissant vis--vis de la composition du produit labor. Cette proccupation a volu vers la notion de qualit des produits qui a pris de nos jours une importance considrable tout en se diversifiant : qualit dittique, scurit alimentaire... Plus rcemment l'intensification et la forte densit agricole de certaines rgions a entran des problmes de pollution du milieu environnant qui oblige mettre en place des recherches et prendre des mesures appropries. A l'oppos, l'apparition rcente de zones de dprise agricole soulve le problme de leur entretien, du maintien du paysage rural et la question de la place de l'animal dans ce processus. Plus

7

LES DEFIS DES FILIERES ANIMALESCONSOMMATEURS ? BIEN ETRE ENVIRONNEMENT QUALITE & SECURITE SANTE ANIMALE EFFICACITE - COMPETITIVITE PRODUCTION1900 1950 2000

ANNEES

F. I.8

CONSEQUENCES POUR L ALIMENTATION ANIMALE ?

rcemment, on a assist au dveloppement des proccupations lies au bien-tre animal sachant que l'objectivisation des dbats sur ce thme doit tre un des buts des acteurs des filires. Ces diffrents objectifs, ou contraintes, ou manires d'valuer les productions animales se dclinent travers tous les secteurs scientifiques et techniques sources de progrs, en particulier la nutrition et l'alimentation des animaux mais galement la gntique, la physiologie de la reproduction, l'hygine, l'organisation... II - LES REPONSES DES ANIMAUX AUX REGIMES ALIMENTAIRES A. JUSTIFICATION DU CONCEPT Il importe de pouvoir situer toutes les pratiques alimentaires dans les nouvelles composantes du contexte des filires animales (cf. la partie immdiatement prcdente). Cela veut dire quil faut pouvoir comprendre et connatre les rponses des animaux ces pratiques alimentaires. Ces rponses se dclinent en terme defficacit de la transformation, de qualit des produits, dimpact sur lenvironnement, sur le bien-tre et la sant des animaux. Par exemple, la question se pose de savoir quelle quantit daliments concentrs doit tre apporte aux vaches laitires. Compte tenu de lanciennet de cette question, il est possible de trouver dans la littrature scientifique bon nombre dexprimentations dans lesquelles lapport de concentr reprsentait le facteur tudi. Un rassemblement et un traitement statistique adapt (mta-analyse) de ces donnes (figures II.1 et II.2) indiquent qu'un accroissement de l'apport de concentr des vaches laitires se traduit simultanment par une baisse de l'ingestion du fourrage et du taux butyreux du lait et une augmentation de l'ingestion de lensemble de la ration, de la production du lait et de sa teneur en protines et en lactose. Ces aspects reprsentent un exemple de rponses multiples une pratique alimentaire. Cette faon de considrer les rponses multiples des animaux/troupeaux aux pratiques/systmes alimentaires constitue le nouveau paradigme de lalimentation animales. Ce thme est repris la partie III. B. ALIMENTATION ET EFFICACITE BIOLOGIQUE DE LA PRODUCTION ANIMALE 1. Les variations de lefficacit biologique 1.1. Le rle de la contrainte conomique Les volutions, en francs constants, des prix des produits animaux la production et la consommation vont en se dgradant pour les producteurs (figure II.3). Le "maillon" de la production animale se trouve donc pris dans une "tenaille conomique" qui l'oblige progresser continuellement en "efficacit technique". Toutes les composantes des techniques de production ont t affectes par la recherche dune amlioration de la productivit. Par exemple, la figure II.4. montre lvolution de la productivit du travail en levage viande tandis que la figure II.5 indique lvolution des progrs de la productivit des truies

8

REPONSE MARGINALE DE L'INGESTION ET DE LA PRODUCTION DE LAIT AU CONCENTRE

kg/j

25 LAIT BRUT 20 Y=19.6 + 0.71X - 0.018 X2n=407 ,nexp=153, etr=1.08

15

M.S.I. Y=14.5 - 0.41 X - 0.015 X2

10

M.S.I. fourrages 0D.SAUVANT,1999

n=407, nexp=153, etr=0.97

5

M.S.I. CONCENTRE

10

fig. II.1

INFLUENCE DE L'APPORT D'ALIMENT CONCENTRE SUR LA COMPOSITION MOYENNE DU LAIT TAUX (g/kg)50 LACTOSE 40 T.B.

30

T.P.

0Fig II.2

10

20

CONCENTRE (kg MS/j)Synthse bibliographique (D.Sauvant & D.Mertens, 2000)

EVOLUTIONS COMPAREES DES PRIX A LA PRODUCTION ET A LA CONSOMMATION DES PRODUITS ALIMENTAIRES150Francs constants, base 100 en 1960

CONSOMMATION

100PRODUCTION

50 1960fig. II.3

1970

1980

1990

2000 Annes

Productivit du travail fortement accrueEchantillon constant 24 expl Nivre (Lherm et al)

indice200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 1978fig. II.4

Nb Vaches/UTH

Viande produite/UTH

1982

1986

1990

1994

1998

2002

LE SYSTEME FRANAIS DE LALIMENTATION ANIMALEINDUSTRIES CHIMIQUES ET PHARMACEUTIQUES INDUSTRIE DE L ALIMENTATION ANIMALE INDUSTRIES AGROALIMENTAIRES POUR LHOMME

CoProduits

PRODUCTION TRANSFORMATION Rglementation Recherche Dveloppement Formation Syndicats ...

DISTRIBUTION CONSOMMATION F. I.7

volution de la productivit numrique depuis 30 ans28Porcelets / truie productive / an

26 24 22 20 18 16 1975

+0,25 porcelet sevr/ an +0,21 porc vendu / an

sevrs vendus (NE)

1980

1985

1990Anne

1995

2000

fig. II.5

D'aprs ITP, Porc Performances

L'alimentation occupe une place importante dans le dbat sur la productivit dans la mesure o elle reprsente entre 1/2 3/4 du cot de production des produits animaux. En outre, il reprsente souvent le poste le plus incompressible de ce cot. L'leveur doit donc assurer une "gestion serre" de toutes les activits lies l'alimentation de son cheptel. Ces activits s'articulent autour d'un maillon central, l'animal, dont lefficacit biologique de transformation dtermine largement la rentabilit de l'levage. 1.2. Les diffrences d'efficacit entre les types de production Les espces animales domestiques diffrent largement au point de vue de leur aptitude transformer l'nergie et les protines contenues dans les aliments en produits commercialiss (figures II.6 et II.7). Ces diffrences ne constituent cependant qu'un des lments du choix d'un type de production animale, en effet les diffrences de nature et de cot des aliments et de prix des produits commercialiss (figure II.8) viennent en compensation de cette hirarchie.

1.3. Les variations intra-type de production de lefficacit1.3.1. Influence du niveau de production 1.3.1.1. Principe de base Pour une espce animale donne, l'efficacit de la transformation de la ration dpend largement du niveau des performances comme l'illustrent les figures II.9, II.10 et II.11. Ce phnomne est li l'existence du besoin d'entretien, qui constitue en quelque sorte un cot fixe , dont la part est dilue par l'accroissement du niveau de production (figures II.12 et II.13). Ce phnomne fournit l'explication au fait que l'amlioration de la rentabilit de l'levage est traditionnellement passe par celle du niveau des performances. 1.3.1.2. Exemple dvolution Ainsi la figure II.14 montre que l'amlioration du niveau de production (et la baisse du poids vif) explique le progrs de l'efficacit des gnotypes des poules pondeuses. Dans certains cas, les progrs techniques obtenus sont spectaculaires. La figure II.15 montre galement l'accroissement de la vitesse de croissance moyenne du poulet. D'une faon gnrale, l'accroissement de la vitesse de croissance des animaux d'levage a t obtenu grce l'obtention de gnotypes forte capacit de protosynthse. En effet, le gain de tissus protiques, grce sa richesse en eau (80 % environ), a bien plus d'influence sur la vitesse de croissance globale que le gain de tissus lipidique (20-25 % d'eau environ). On estime ainsi que le gain de 100 g de protines est associ un gain de poids vif de 450 g environ tandis qu'un gain de 100 g de lipides est associ un gain de poids vif de 120 g environ. Chez l'animal en croissance, la baisse avec le temps de la vitesse relative de croissance, donc du niveau de production, associe au cot nergtique plus lev du kg de gain, par lvation de sa teneur en lipides, se traduit par un accroissement non linaire du besoin cumul d'nergie par kg de carcasse (figure II.16). L'volution du progrs des performances est en gnral rgulire. Ainsi la figure II.17 montre que les niveaux de production des vaches laitires saccrot de faon linaire et rgulire pour les diffrentes races.

9

INDICE DE CONVERSION DE L'ENERGIE INGEREE EN PRODUIT ANIMAL COMMERCIALISEK C AL ALIMENT K C AL PR O D UIT

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

44.1 34.2 21.5

18.9 14.2 12.1 6.9 5.8

A G NEAU

PORC B OVIN

P O ULET DIND O N

P OISSO N LAIT

P O N D EUSE

fig. II.6

INDICE DE CONVERSION DES PROTEINES INGEREES EN PRODUIT ANIMAL COMMERCIALISE

kg I ngr p odu t /kg r i18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

16.5 10.6 7.8 6.1 3.9 3.2 2.7 1.9

A G NE A U PORC P O N DEUSE LAIT B O VIN P OISS O N DIND O N P O ULET CHAIR

fig. II.7

VARIATIONS DU PRIX DE KG DE CARCASSE DE QUELQUES PRODUITS ANIMAUX

/kg

3,0

Agneau Jeune bovin veau , Vache de rform e

1,75

Poulet Label

1,5

Porc Poulet1,25

fig. II.8

RENDEMENT PROTEIQUE DE LA POULE PONDEUSE EN FONCTION DU NIVEAU DE PRODUCTION 60rendement (%) protines d'oeufs/protines ingres 50 40 30 20 10 0 0

rendement (%)

g d'oeufs par jour % ponte 0.5 0% 9% 1 1.5 26% 2 2.5 44% 3 3.5 61% 4 4.5 79% 5 5.5 96%

fig. II.9

RELATION ENTRE L'INDICE DE CONSOMMATION ET LE G.M.Q. CHEZ LE BOVIN EN CROISSANCE20

INDICE (kg/kg)10

0 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9

G.M.Q. kg/jSynthse bibliographique (P.Bas, D.Sauvant, 2000)

fig. II.10

INFLUENCE OF RELATIVE GROWTH RATE ON FEED EFFICIENCY IN PIG5 FEED EFFICIENCY (kg FEED / kg LWG)

4

3

2

1 0 1 2 3 4 5 GROWTH RATE (LWG % of LW)

fig. II.11

Literature synthesis (P.Lovatto & D.Sauvant, 2001)

VARIATION DU NIVEAU DES BESOINS NUTRITIONNELS EN FONCTION DU NIVEAU DE PRODUCTION BESOINS

PR O D U C TION ENTRETIEN NIVEA U DE PR O D U C TION

fig. II.12

REPARTITION DES BESOINS EN FONCTION DU NIVEAU DE PRODUCTION

% DES BESOINS

100PR O D U CTIO N

ENTRETIEN

NIVEA U DE PR O D U C TION

fig. II.13

EVOLUTION DE L INDICE DE CONSOMMATION DES POULES PONDEUSES (1)kg aliment/kg d oeuf

5

4

3

2 1960 1970 1980 1990 Annes

(1) Test annuel CNEVA - Ploufragan fig. II.14

EVOLUTION DE LA VITESSE DE CROISSANCE DU POULET

+ 40 G PAR AN AU MEME AGEfig. II.15

RELATION ENTRE L'AGE ET L'ABATTAGE DES BOVINS EN CROISSANCE ET L'EFFICACITE DE L'ENERGIE INGEREEU.F. Kg CA R C ASSE /15TAU RILLO N LO U R D (24m - "600")

10 5 0VEA U DE BO U C HE RIE

"500"

TAU RILLO N PREC O CE (12 m -"400")

0

100

200

300

P OIDS DE CARC ASSEfig. II.16

(kg)

QUOTAS

fig. II.17

Ce raisonnement, dvelopp au niveau de l'organisme animal, reste en partie valable pour un atelier de production. La figure II.18 montre ainsi qu'en situation de quota laitier, la rduction du nombre d'animaux accompagne par une lvation de leur niveau de production se traduisait par des carts non ngligeables d'nergie alimentaire (Units fourragres) consomme par le troupeau. La figure II.19 confirme l'chelle de notre pays que l'adaptation de la filire lait la situation des quotas laitiers s'est notamment faite par une diminution du nombre de vaches et un accroissement de leur productivit individuelle (cohrence avec la figure II.17). Toujours l'chelle de statistiques nationales, l'amlioration de l'efficacit biologique de la production a galement des effets globaux sensibles dans les productions monogastriques. 1.3.1.3. Influence des facteurs gntiques et du milieu Les facteurs gntiques et du milieu jouent des rles diffrentiels dans lvolution des performances des animaux. Ainsi, la figure II.20 montre que le progrs gntique tait potentialis par des effets de milieux positifs il y a une vingtaine dannes tandis quactuellement, alors que les potentiels se sont rgulirement accrus (environ + 80 kg/an), le milieu a globalement un effet dfavorable et masque ainsi les progrs potentiels. 1.3.2. Influence des facteurs limitants nutritionnels 1.3.2.1. Les composantes de lindice de consommation Deux paramtres sont utiliss pour apprcier l'efficacit de la transformation des aliments en produits animaux (figure II.21), il s'agit de l'indice de consommation (kg aliment/kg de produit) et de l'efficacit de transformation (kg de produit/intrant). La figure II.22 indique que lindice de consommation global peut tre clat en une srie de maillons successifs dont lefficacit contribue lefficacit globale de la transformation. Les facteurs modificateurs de lindice global interviennent donc ces diffrents niveaux. 1.3.2.2. La capacit digestive Lefficacit du tube digestif est apprci travers le coefficent de digestibilit qui reprsente la proportion des intrants disparus entre les ingesta et les fces. Parmi les facteurs limitants de la digestion, il convient de souligner le rle important de la teneur en parois vgtales des aliments. En effet, les constituants de ces parois sont peu (celluloses, hemicelluloses) ou pas (lignine, cutine) digestible. Cette digestion est lente et dpendante des microorganismes prsents dans les tubes digestifs (panse pour les ruminants, gros intestin et ccum pour tous les animaux). En consquence, les variations de teneurs en paroi vgtale des aliments reprsentent la cause de variation la plus importante de la digestibilit et de la valeur (ou efficacit) nergtique des aliments des animaux (figure II.23). 1.3.2.3. Lefficacit mtabolique

10

INFLUENCE DU NIVEAU DE PRODUCTION ET DU NOMBRE D'ANIMAUX POUR UN QUOTA DE 240 000L LAIT/ANUFL/VACHE/AN _._._._. 6000 UFL/KGDE LAIT PRODUIT

TOTAL POUR L'ATELIER _____0.75 (T=180000)

5000

0.70 (T=1680000)

4000

0.65 (T=156000)

3000 6000 5000 Nombre de Vaches de l'atelierfig. II.18

0.60 (T=144000)

7000

8000

9000 40

10000 20

PRODUCTION (kg/VACHE)

50

40

fig. II.19

EVOLUTION DES EFFETS GENETIQUES ET DU MILIEU DANS LE PROGRES DE LA PRODUCTION LAITIERE BOVINE (1)Kg lait/an 150

100

GENETIQUE

50 1983-90 1990-97

GLOBAL 1997-2002

0

PERIODE

-50

MILIEU

(1) Moyenne pour les races Prime Holstein, Normande et Montbliarde Source: Institut de llevage fig. II.20

NOTIONS D'INDICE DE CONSOMMATION ET D'EFFICACITE DE TRANSFORMATIONNIVEAU DE PRODUCTIONPOTENTIEL DE PRODUCTION INDICE DE CONSOMMATION

.

EFFICACITE DE TRANSFORMATION

ENTRETIEN i

APPORTS NUTRITIFS

fig. II.21

DETER M INANTS OF FEED TO G AIN RATIORA W DIET

H 20

1

D RY MATTER

ASH

2

O R G A NIC MATTER

I.C. = Pi(I.C.i)

3

FECES

ABS O RBED NUTRIENTS

M AINTENA N C E

4

PR O D U C TION

LIPIDS G AIN

5

PR OTEIN G AIN

Fig. 1fig. II.22

LW G AIN

INFLUENCE DE LA TENEUR EN PAROIS VEGETALES SUR LA DIGESTIBILITE DE L'ENERGIE DES ALIMENTS100 90 80 70 60POULET (EM/EB) POISSON

Digestibilit %LAPIN PORC CROISSANCE TRUIE CHEVAL

RUMINANT

0fig. II.23

10

20

30

40

PAROIS (NDF %MS)

50

60

TABLES INRA-AFZ, 2002

En raison de l'existence du besoin d'entretien (figure II.12), l'efficacit maximale de la transformation ou l'indice minimal n'est pas atteinte pour le mme niveau d'intrant que la production maximale (figures II.24 et II.26). Ainsi la figure II.26 montre que l'efficacit protique maximale du porc en croissance ne correspond pas au niveau d'apport de lysine qui maximise la protosynthse corporelle, donc le gain de poids vif. Ce sont les progrs de la chimie qui ont permis d'entamer un vritable processus de recherche novateur pour l'alimentation animale. Ces progrs ont dbut par la dcouverte des lments constitutifs de la matire, donc des organismes, ainsi l'azote a t dcouvert par Lavoisier en 1775. Ils ont t conforts par la mise au point de mthodes de dosage de ces lments qui ont t appliques aux aliments. En effet ces dosages ont permis de mettre en vidence exprimentalement le rle de facteur limitant des performances jou par certains de ces lments lorsqu'ils sont apports en quantit insuffisante dans la ration. La figure II.21 illustre une telle situation pour la lysine dans le cas de la production duf. En raison de l'existence du besoin d'entretien (figures II.12 et II.13), la prsence d'un facteur limitant altre non seulement le niveau de performance mais aussi le rendement de la transformation aliments-produits. Les recherches en alimentation et en nutrition animale ont permis de mettre successivement en vidence de nombreux lments nutritifs susceptibles de constituer, dans certaines conditions d'levage, un facteur limitant des performances : l'apport azot global, l'nergie, les acides amins (dcouverts entre 1906 et 1936), les lments minraux majeurs et mineurs, les vitamines et l'eau. A partir du moment o plusieurs facteurs limitants alimentaires ont t mis en vidence, il est devenu possible de les hirarchiser, dans une situation donne, et de dmontrer ainsi que la performance d'un animal variait en fait proportion du niveau d'apport du facteur le plus limitant appel facteur limitant primaire (figure II.28). En consquence, le "plateau" de rponse reprsent aux figures II.21, II.22, II.23 et II.24 peut traduire le fait que le potentiel de production de l'animal s'exprime totalement, mais peut aussi rvler la prsence d'un autre facteur limitant. 1.3.2.4. Lois de rponse de lIC aux variations des apports alimentaires Compte tenu de lexistence des besoins dentretien, les rponses des performances, de lindice et de lefficacit varient de faon trs diffrentielles. Ces phnomnes sont illustres dans les figures II.24 et II.25. Ces relations thoriques se retrouvent en pratique, ainsi la figure II.26. montre que le gain protique rpond toujours positivement un apport de lysine tandis que lefficacit mtabolique protique de lanimal passe par un maximum qui est dcal par rapport celui du gain.

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VARIATION DU NIVEAU DE PRODUCTION ET DE L'INDICE DE CONSOMMATION EN FONCTION DU NIVEAU D'APPORT D'UN ELEMENT NUTRITIF

fig. II.24

VARIATION DU NIVEAU DE PRODUCTION ET DE L'EFFICACITE DE LA TRANSFORMATION EN FONCTION DU NIVEAU D'APPORT D'UN ELEMENT NUTRITIF

fig. II.25

2. La conception des units et des systmes d'units d'alimentation2.1. La "prhistoire" des units d'alimentation A toute poque, d'une faon plus ou moins empirique, l'homme a cherch amliorer l'alimentation de son cheptel, en particulier partir du moment o il a pratiqu des cultures dont les produits taient destins aux animaux d'levage. Ainsi, depuis des sicles, des distinctions plus ou moins grossires ont t faites entre les valeurs nutritives des aliments. Par exemple, des fresques gyptiennes et des restes de silos retrouvs sur le pourtour de la Mditerrane dmontrent clairement que la technique d'ensilage tait applique ds l'antiquit. Or comment justifier cette pratique autrement que par la recherche de la prservation de la qualit du fourrage conserver ? Les hirarchies ralises entre les valeurs nutritives des aliments ont t affines au fil des sicles et ont dbouch sur la cration des systmes d'units d'alimentation, outils essentiels pour raisonner rationnellement l'alimentation des animaux. A notre connaissance, c'est avant la fin du XVIIme sicle que des leveurs "de pointe" ont cherch tablir, en pratiquant des substitutions entre aliments offerts un mme type d'animal, une hirarchie de valeur alimentaire et exprimer cette hirarchie par une unit concrte. Ainsi, "l'quivalent foin" tait une unit dj utilise en Bohme au 18me sicle. Dans ce systme, chaque aliment prsentait une valeur qui tait "indice" sur le niveau de performance permis par rapport au foin. Ces units foins ont t utilises et enseignes en France jusqu' la fin du 19me sicle. Les limites d'un tel systme d'unit sont aujourd'hui videntes, en particulier parce que la valeur nutritive du foin est trs variable. 2.2. Le "cahier des charges" des units d'alimentation Les units d'alimentation ont t cres pour s'assurer que les diffrents lments nutritifs sont apports en quantit suffisante pour couvrir les besoins de lanimal et lui permettre d'extrioriser son potentiel de production. Pour tre oprationnelles les units d'alimentation doivent se conformer sept principes ou caractristiques essentiels : 1. Chaque unit est spcifique d'une composante nutritive susceptible d'tre un facteur limitant des performances (nergie, protine, acide amin, lment minral...). 2. Chaque unit traduit un flux de matire organique ou minrale ou d'nergie mesur un niveau donn de son utilisation par l'animal. L'endroit o ce flux de rfrence est apprci dans l'organisme animal diffre selon la composante nutritive considre (figure II.29). C'est, par exemple, la quantit ingre dans le cas des lments minraux, le flux d'acides amins absorb travers la paroi intestinale dans le cas des units P.D.I. des ruminants, la dpense nette pour l'entretien et la production dans le cas de l'nergie... 3. Chaque unit doit pouvoir quantifier la fois une composante de la valeur alimentaire ou nutritive des aliments et la mme composante des besoins alimentaires ou nutritifs des animaux.

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INFLUENCE DE VARIATIONS DE L'APPORT D'UN ACIDE AMINE LIMITANT SUR LE GAIN PROTEIQUE ET L'EFFICACITE DE L'UTILISATION DES PROTEINES CHEZ LE PORC (BATTERHAM, 1990)

Gain protique (g j /)120 100 80

Prot nes retenues i Prot nes d gest l i i ib e i les la 0.7 0.6 0.5

600.4

40 20 00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.3 0.2 0.9

fig. II.26

Lysine (g MJ ED) /

INFLUENCE DES VARIATIONS DU NIVEAU D'APPORT EN LYSINE SUR LES PERFORMANCES DES POULES PONDEUSES(PILBOW et MORRIS, 1974)

P OTENTIEL ?

LYSINE L IMITANTE

fig. II.27

HIERARCHISATION DES FACTEURS LIMITANTS ET PERFORMANCES DE PRODUCTION

fig. II.28

SCHEMA DE LUTILISATION DES ALIMENTS, PLACE DES DEPENSES ET DES BESOINSALIMENTS INGERES [BESOINS ALIMENTAIRES ]

UTILISATION DIGESTIVE

DECHETS (Fces)

NUTRIMENTS ABSORBES

[BESOINS ALIMENTAIRES]

RESERVES

UTILISATION METABOLIQUE

DECHETS (Urine, gaz, chaleur...)

DEPENSES

[BESOINS NETS]

ENTRETIEN

PRODUCTION

fig. II.29

A ce propos, il faut prciser que le terme "alimentaire" est plus large que "nutritif" dans la mesure o il intgre en plus les paramtres lis l'ingestion, c'est--dire l'ingestibilit pour les aliments et la capacit d'ingestion pour les animaux. 4. Les units d'alimentation doivent tre additives. L'additivit s'exprime par le fait qu'un mlange de n matires premires i de valeur nutritive Uij (pour l'lment nutritif j) incorpores suivant des proportions pi dans le mlange, prsente une valeur nutritive U.j (pour l'lment nutritif j) calculable par l'expression : U.J = pi Ui avec pi = 1 i Cette proprit permet notamment de raliser des combinaisons et des substitutions entre les aliments sur la base des diffrentes units et de formuler des rgimes par programmation linaire et par calcul automatique (voir partie B.4). 5. Une unit d'alimentation doit tre fiable et prcise. Ce principe signifie que, dans la zone d'apport o l'lment nutritif considr est facteur limitant primaire, les variations des niveaux de performances des animaux doivent tre prdites et expliques avec le maximum de prcision par les variations des quantits d'units d'alimentation apportes par la ration. Ceci revient minimiser la variation rsiduelle autour d'une rponse moyenne (cf. figure II.27). 6. La mise en oeuvre pratique des systmes d'unit d'alimentation doit se faire au moindre cot. Ceci sous-entend en particulier l'utilisation de mthodes d'analyses simples et peu coteuses des aliments pour estimer leur valeur nutritive. 7. Les units d'alimentation doivent tre volutives, c'est--dire qu'elles doivent pouvoir intgrer, par tape et, si possible, sans modification majeure d'usage pratique, les nouvelles connaissances mises jour par la Recherche.

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2.3. La mise en oeuvre des systmes d'units d'alimentation 2.3.1. Principes gnraux Un systme d'unit d'alimentation s'articule donc autour de trois aspects essentiels :

un concept = une unitdes mthodes de prvision de la valeur des aliments des mthodes de prvision des besoins des animaux

La mise en oeuvre d'un systme d'units d'alimentation consiste donc pouvoir fournir ces trois aspects comme "outil de travail" aux professionnels des filires animales. 2.3.2. La prvision de la valeur alimentaire des aliments La valeur alimentaire comprend deux grandes composantes, l'ingestibilit, c'est-dire l'aptitude d'un aliment tre ingr en plus ou moins grande quantit et la valeur nutritive qui reprsente le vecteur des concentrations en lments nutritifs du kg de matire sche d'aliment. L'estimation de la valeur alimentaire des aliments sur la base d'informations quantitatives (rsultats analytiques...) ou qualitatives (n de cycle vgtal, stade physiologique) constitue un des trois ples d'un systme d'alimentation. Les analyses effectues doivent se conformer diffrents principes suivants : s'appliquer universellement tous les types d'aliments utilisables pour nourrir les animaux, tre standardises et officialises, en particulier lorsqu'elles s'appliquent des aliments commercialisables (cf. aspects lgislatifs), tre rptables et reproductibles, tre simples et peu coteuses mettre en oeuvre pour pouvoir tre largement diffuses et appliques. Ceci signifie, en particulier, que les mthodes chimiques utilises doivent rester simples. En pratique, des quations de prvision des valeurs alimentaires sont proposes par la Recherche sur la base d'exprimentations conduites sur des animaux. En outre, des tables de composition (figure II.30) et de valeur nutritive (figure II.31) des aliments sont disponibles pour les diffrentes espces. Ces tables doivent tre rgulirement actualises. En France, la Banque de donnes de l'Alimentation Animale (AFZ-INAPG) qui regroupe une vingtaine de partenaires actualise les valeurs de composition et contribue leur interprtation. Le calcul des valeurs nutritives sur la base de la composition relve de l'expertise de l'INRA. En octobre 2002, des tables multi-espces de valeur nutritive des aliments tablies par lAFZ et lINRA ont t prsentes aux utilisateurs.

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TEN EU RS M O YEN N ES EN M ATI ERES AZO TEES ET EN PARO IVEG ETALES DES ALI EN TS M T.soj a 500 T.ar achi de 400 Fver e ol 300 Poi s Foi n l uzer G r i ne am nes ver t 200 ss pr odui s bl t Foi gr i n am nes Sor ghoBl Or ge Ens.H er be 100 P.de M ai Avoi Ens.M ai s s ne Ter e r Pail le 0 0 200 400 600 800PARO I VEG ETALE ( kgM S) g/

f .I. ig I30

M A TI ES A ZO TEES ER ( kgM S) g/

RELATI ENTRE LA VALEUR ENERGETI ON QUE NETTE DES ALI ENTS DES RUM I M NANTS ET LEUR TENEURPoi s EN PAROIVEGETALE Mai Fver e s ol achi 9 Bl T.ar de P.de Ter e r Or ge Pul bet er pe t ave Sor gho 8 Avoi ne T.soj a Ens.Mai s Ens.Her be ss pr t bl oduis 7 Gr nes ver ami t Foi l er n uz ne Foi gr nes n ami 6 5 Ens.Luz ne er 4 Pail le 3 0 100 200 300 400 500 600 700 800

EN ERG I N ETTE E ( calkgM S) M /

1 UF

PAROIVEGETALE ( kgM S) g/ 7 f .IUNI FOURRAGERE = 1. M cal ig 1I31 TE .

2.3.3. La dtermination des dpenses, des besoins 2.3.3.1. Les besoins alimentaires Ils incluent la capacit d'ingestion et les besoins nutritifs (nergie, acides amins...). Deux types de dmarches sont appliques pour dterminer les besoins nutritifs des animaux domestiques : 2.3.3.2. La mthode factorielle ou analytique (figure II.29). Cette mthode consiste dterminer les diffrents postes de dpenses en lments nutritifs de l'organisme. Ces dpenses sont associes des fonctions physiologiques dont la finalit est, d'une part, l'entretien de l'organisme et, d'autre part, de la production. Les valeurs obtenues de dpenses sont ensuite agrges constituer la dpense totale, ou besoin net (BN) de l'animal considr. A partir de la connaissance des besoins nets, il est possible de calculer les besoins alimentaires (BA) en tenant compte des rendements de transformation mtaboliques et digestifs :

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Besoins alimentaires exprims en quantits de nutriments absorbs dans le tube digestif (cf. le systme PDI) :

BA= BN UMavec O