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Intérêt des phytases en alimentation animale

Mots Clés: Phytase , acide phytique, phosphate .

Etudiants: Angélique Everaere Pierre Marie Peran

Simon Balzer Kevin Blondel

Jury: Bizeray Filoche . D Caudrillier . J Anton Gay . P

Promotion 1514ème année Agri PA

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Plan Introduction Rôle du phosphore dans l’organisme

Besoins chez le porcBesoins chez la volaille

Les sources de phosphoreLes phytates

Les phytasesPrésentation des phytasesFonctionnementProblèmes de fonctionnement Relations ioniques

Les intérêtsIntérêts de productionIntérêts économiquesIntérêts environnementaux

Conclusion

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Introduction et généralités.

Quel domaine : Enzymologie digestiveQuel élément : Le Phosphore présent

dans les phytatesQuel enzyme : La PhytaseContexte d’hier et d’aujourd’huiLes espèces étudiées

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Rôle du phosphore dans l’organismeRôle plastique et dynamiqueRéactions cellulaires biochimiquesP = constituant ATP, acides nucléiques

croissance et différenciation cellulaireConstituant des phospholipides

(membranes…)Equilibre osmotique, fertilité et reproduction[…]

IntroductionRôle et

besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

Métabolisme du phosphore.

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Proportion P = 1% chez l’adulte

25% des MM

Répartition :- Tissus osseux = 70-75%

- Tissus mous = 20-25%

- Fluides

Besoins en P =

Besoins d’entretien

+ Besoins Croissance, âge & type de production

+ Besoins Gestation ou Besoins en lactation

Chez le porc :Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Tableau 1 : Apports alimentaires de phosphore recommandés pour le porcelet et le porc en croissance-finition (INRA, 1979 cité par GUEGEUN et al., 1983)

Tableau 2 : Apports alimentaires de phosphore recommandés pour la truie (INRA, 1979 cité par GUEGUEN et al., 1983)

IntroductionRôle et

besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Chez la volaille :

Répondre aux besoins de l’organisme:

• Structure cellulaire et squelettique• Ponte et croissance• Entretien

Pathologies liées à l’ excès ou aux carences :

• En excès : déformations osseuses, problèmes locomoteurs.• En carence : Problèmes de

production, croissance, reproduction.

IntroductionRôle et

besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

8

Les sources de phosphorePhosphore d’origine animale : ex des farinesPhosphore d’origine végétale :

molécules organiquesPhytates

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P

Phytases Intérêts Conclusion

Figure 1: Structure chimique du myo-inositol, de l’acide phytique et des phytates, B. SAUVEUR, 1989

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Acide myo-inositol hexaphosphorique (IP6)Composant essentiel des graines = Réserve

Les phytates

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P

Phytases Intérêts Conclusion

Tableau 3 : Répartition des différents inositol-phosphates dans quelques matières premières, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994

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De 45 à 90% sous cette forme selon les espèces

Tableau 4 : Phosphore phytique (en g/kg) des principales matières premières en alimentation animale, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994.

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Tableau 5 : Localisation de l’acide phytique dans le grain, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994.

• Répartition des phytates dans la graine :

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Les Phytases:Les phytases naturelles

Les phytases végétales : 6-phytase : déphosphorilyse

en 6

Dans les graines

Variable selon l’espèce =

élevée blé, seigle et triticale

Même localisation que les

phytates

Les phytases intestinales :3-phytase produite /flore

microbienne

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Système unitaire et variation entre espèce

Tableau 6 : Activité phytasique moyenne des matières premières (U/kg, une unité correspond à la libération d’une µmole de P/min à partir du substrat phytate de sodium, à pH 5,5 et à 37°C (INRA, A. POINTILLART, 1994)

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

14

Les phytases naturelles

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

Activité variable selon température et pH Passage de l’estomac

Traitement des aliments ou de granulation par la

vapeur

Activité trop faible /[phytates]

Maturation de la graine

Fermentation des graines

Rôle négligeable sur l’hydrolyse des phytates

Nécessité de trouver une autre solution pour

hydrolyser les phytates

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Les phytases naturelles

Tableau 7 : Estimation du temps de séjour des aliments et des changements de pH le long du tube digestif chez le porc (VANBELLE et al., 1990)

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Les phytases exogènes : Origine Processus de fonctionnementIntérêts

Objectifs de fabrication:Supporte le stockage à température ambianteSupporte le processus technologique de

fabrication.Résiste au PH gastrique ou au niveau du

Gésier.Action efficace sur le substrat.

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Fonctionnement de la phytase exogène

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

Figure 2 : Effet du pH d’incubation sur l’activité de la phytase d’aspergillus ficuum à une température d’incubation de 40°C, SIMELL et al., 1991

Figure 3 : Effet du pH d’incubation sur l’activité d’aspergillus ficuum à une température d’incubation de 37°C, SIMONS et al., 1990

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Fonctionnement de la phytase exogène

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

Figure 4 : Effet de la température sur l’activité de la phytase microbienne d’Aspergillus ficuum, NAIR, 1991

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Fonctionnement des phytases

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

Phytate doit être en solution aqueusePhytase activité variable selon pH, T°C,

durée de contact avec le substrat, présence d’ions métalliques, d’ions Ca, Mg, et de vitamine D

Figure 5 : Action de la phytase sur l’acide phytique, P. LEBORGNE, 1992-1993

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Relation ioniquesLorsqu’il n’y a pas de présence de phytases

microbiennes: →précipitation des cations Ca2+, Cu2+,Zn2+ et Mg2+

avec l’acide phytique →Formation de phytates et diminution de

l’absoption au niveau du tissu intestinal

Solubilité dans l’eau du phytate:Cu2+ > Zn2+ > Ni2+ > Mn2+ > Fe3+ > Ca2+

Cette solubilité dépend du pH: Plus le pH est bas, plus la solubilité est accrue

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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Zinc

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

La teneur en zinc dans les matières premières est corrélée avec la teneur en phosphore phytiques

Cependant, la complexation entre l’acide phytique et le zinc réduit l’absorption des différents éléments

L’addition de phytase microbienne améliore la disponibilité du zinc, ainsi que l’ajout d’acides organiques et de vitamines D

Figure 6 : Teneur en zinc des matières premières en fonction de leur teneur en phosphore phytiques, INRA-AFZ, 2002

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CalciumLe phytate de calcium est le moins soluble des

phytates

L’ajout de Calcium alimentaire n’a pas d’influence sur le mécanisme de libération du phosphore dans le tube digestif par la phytaseMais: Ca alimentaire réduit la digestibilité du

phosphoreUn manque de Calcium entraine une fixation

minérale osseuse réduite→ Pertes de phosphore urinaire important

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

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3 types d’intérêts:Pour la productionÉconomique Environnementale

Introduction Rôle et besoins en P

Sources de P Phytases Intérêts Conclusion

Les intérêts

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Intérêts de productionAméliorent la digestibilité du phosphore végétal

chez le porc et le pouletImportant dans le métabolisme du phosphore

pendant la période ponteImportant facteur de croissance durant la

période juvénileJouent un rôle dans le métabolisme calcique et la

formation des osPeuvent combler les carences d’un régimePossibilité de ne pas utiliser de phosphore

minéral

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P

Phytases Intérêts Conclusion

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Intérêts économiquesDiminution des achats de matières premières

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P

Phytases Intérêts Conclusion

Tableau 8 : Exemple de calculs d’économie de phosphore possible avec la phytase, INRA, POINTILLART, 1994

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Intérêts environnementauxDiminution des

rejets de phosphore (environ 61% (P.H.SELLE, 2006)) et de zinc

Limitation de la pollution des rivières et des nappes phréatiques

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P

Phytases Intérêts Conclusion

Figure 7 : Diagramme de la pollution du phosphore, BEDFORD ET AL., 1983

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Intérêts environnementaux

Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P

Phytases Intérêts Conclusion

Tableau 9 : Quantité d’éléments fertilisants produits par porc en fin d’essai et bilan d’utilisation du phosphore, J.CASTAING, 1997

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Introduction

Rôle et besoins en

P

Sources de P

Phytases Intérêts Conclusion

Figure 8 : Effet des supplémentations graduelles de phytase sur la disponibilité du phosphore dans des régimes pour poulets de chair (SIMONS et al., 1990)

Une unité phytase = quantité d’enzyme nécessaire pour libérer une µmol de phosphore inorganique du phytate de sodium par minute à pH 5,5 et 40°C.

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ConclusionDifférents types de phytasesAugmentation de l’assimilation de phosphore

et améliore la croissanceUne solution pour diminuer:

les coûts de productionLes rejets phosphorés

IntroductionRôle et

besoins en PSources de

PPhytases Intérêts

Conclusion

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Bibliographie Mémoire « Intérêt d’une phytase microbienne dans l’alimentation de porcs à

l’engraissement », M.-A. LE GOLFF, 1991-1992 Mémoire « La phytase microbienne : influence sur les performances et sur

l’ossification des poulets de chair et poules pondeuse », M. LE HELLOCOM, 1993-1994

Mémoire « L’ossification des poulets de chair : importance des minéraux et des vitamines. Etude sur la phytase microbienne », P. LEBORGNE, 1992-1993

Phosphore phytique et phytases dans l’alimentation des volailles, INRA, B. SAUVEUR, 1989

Phytates, phytases : leur importance dans l’alimentation des monogastriques, INRA, A. POINTILLART, 1994

Le zinc dans l’alimentation du porc : oligo-élément essentiel et risque potentiel pour l’environnement, INRA, P.S. REVY, C. JONDREVILLE, J.Y. DOURMAND, Y. NYS, 2003

Utilisation des enzymes exogènes en alimentation porcine et avicole, UNIV. DE LIEGE, Y. BECKERS, F. PIRON, 2009

Effets de la 3-phytase d’aspergillus niger sur les performances zootechniques et les caractéristiques de la coquille d’œuf de poules pondeuses recevant des aliments à base de blé ou de maïs, BASF NUTRTION ANIMALE,ISA, M. ROUAULT, P. JOLY, M. MAGNIN, 2007

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Bibliographie Effet de l’apport d’une phytase microbienne (ronozyme P5000)

chez le canard de barbarie sur la rétention du phosphore, INRA, DSM NUTRTIONAL PRODUCTS, M-D. BERNADET, G. GUY, J. BROZ, Y. NYS, 2005

Méta-analyse de l’effet de la phytase dans les aliments pour porcs, UNIV. LAVAL, INRA, INAPG, CENTRE DE RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT SUR LE BOVIN LAITIER ET LE PORC, P.J BAILLEUL, JF BERNIER, J. VAN MILGEN, D. SAUVANT, C. POMAR, 2001

Influence de l’incorporation de phytase microbienne dans les aliments, sur les performances, la résistance osseuse et les rejets phosphorés chez le porc chez le porc charcutier, CHAMBRE D’AGRICULTURE DES CÔTES D’ARMOR, INRA, P. LATIMIER, A. POINTILLART, A. CORLOUER, C. LACROIX, 1994

Utilisation de phytase microbienne dans des aliments à base de maïs humide pour le porc charcutier, ASSOCIATION GENERALE DES PRODUCTEURS DE MAÏS, AGPM, J. CASTAING, J.G. CAZAUX, R. COUDURE, M. TUCOU, 1997

Effect of reduced dietary calcium concentration and phytase supplementation on calcium and phosphorus utilization in weanling pigs with modified mineral status. JOURNAL OF ANIMAL SCIENCE, Létourneau−Montminy, M.−P., Narcy, A., Magnin, M., Sauvant, D., Bernier, J.F., et Jondreville, C., 2010

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