Physiologie digestive des Ruminants - .1 Physiologie des grandes fonctions Physiologie digestive

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  • 1

    Physiologie des grandes fonctions

    Physiologie digestivedes Ruminants

    TD2

    TD2

    Plan

    I. Digestion microbienneAnalyse darticle

    II. Motricit des pr-estomacs

  • 2

    Introduction Les Ruminants

    Dveloppement de pr-estomacs

    a- sac dorsal du rumen

    b- sac ventral du rumen

    c- rticulum

    f- gouttire sophagienne

    g- orifice rticulo-omasique

    i- pilier crnial

    j- pilier caudal

    p- cul-de-sac crnio-dorsal

    ou atrium

    Daprs Sjaastad et al., Physiology of domestic animals

    Introduction Les Ruminants

    Dveloppement de pr-estomacs

    a- sac dorsal du rumen

    b- sac ventral du rumen

    c- omasum

    d- abomasum

    e- rticulum

    m- duodnum

    Daprs Sjaastad et al., Physiology of domestic animals

  • 3

    Introduction Les Ruminants

    Dveloppement de pr-estomacs Digestion microbienne

    Dgradation anarobie (=fermentations) de composants vgtaux non dgradables fourniture dnergie : AGV fourniture de protines

    Synthses adversesDsquilibres AGVMthane

    Motricit des pr-estomacs brassage, transit rumination : 2nde mastication + insalivation ructation

    Daprs Sjaastad et al., Physiology of domestic animals

    Digestion microbienne Le milieu ruminal

    Caractristiques physico-chimiques Volume rtention > temps prolifration

    Hydratation : salive, paroi ruminale Apport de substrats Anarobiose arrt des ractions avant CO2 + H2O

    Milieu rducteur pH 6-7, tamponn par salive

    Caractristiques biologiques Variations des populations : environnement, ration, ractions Capacits dabsorption

    H2O, AGV surface par piliers et papillestemps si pH

  • 4

    Digestion microbienne Le milieu ruminal

    Etude Auscultation motricit ? Prlvement(trocard, voie naso-oesophagienne) pH, pouvoir rducteur (bleu de mthylne),population (cilis) Fistule ruminale

    INRA de Theix, 63

    Digestion microbienne Micro-organismes

    Bactries Majoritaires : 1010/mL Nombreuses ractions Classification : substrat

    Champignons Variables Rle physique / lignine

    Protozoaires Trs variables 50% masse microbienne

    Interactions avec les Archbactries mthanognes

  • 5

    Digestion microbienne Bactries

    Gnralits 1010-11/mL Trs nombreuses espces Peu variations Culture variable

    Anarobies facultatives, minoritairesparoi rumen, fibres nouvellement ingrespuisent lO2

    Anarobies strictes, majoritaires

    Digestion microbienne Bactries

    Ractions Dgradation des sucres

    nergie pour la croissances des micro-organismesDchets : AGV (actate, butyrate, propionate),gaz (H2, CH4, CO2)

    Synthses protiques partir de NH4+ ou acides amins

    Bactries primairesSubstrat = nourriture ingre

    amylolytiques, cellulolytiques Bactries secondaires

    Substrat = produits du mtabolisme des primairesmthanognes, convertissant lactate en propionate

  • 6

    Digestion microbienne Bactries

    Classification selon les substrats Amylolytiques

    dgradation des sucres solubles :amylose, amylopectineliaisons -glycolytiques

    Production rapide dAGVPropionate majoritaire rapide du pH aprs repas

    Prolifration rapideTolrantes lacidit

    Daprs Sjaastad et al., Physiology of domestic animals

    Digestion microbienne Bactries

    Classification selon les substrats Cellulolytiques

    dgradation des fibres :Cellulose, hmicellulose, pectinesliaisons -glycolytiques

    Production plus lente dAGVactate majoritaire

    Prolifration lenteSensibles pH

  • 7

    Digestion microbienne Bactries

    Classification selon les substrats Protolytiques

    dgradation des protines alimentaires aa, acides organiques, NH4+

    Fournissent de lN aux autres microorganismes

    Excs dN dans la ration : gchis, excs de NH4+

    MthanognesRduction C02 et H2 en CH4Remettent NAD+ en circulation pour rduction en NADH

    focus : analyse darticle

    Digestion microbienne Protozoaires

    Gnralits Classification

    Cilis : holotriches, oligotrichesFlagells

    Anarobies

  • 8

    Digestion microbienne Protozoaires

    Gnralits Mode de vie

    Inoculation par contact (lchage de la mre)Cycle de vie assez long (6-36h)Adhrence aux particules si ration riche en amidon, si riche en fibresInteractions physiques et fonctionnelles avec les mthanognes

    Epidinium Entodinium

    Visible

    U.V.

    Autofluorescencedes mthanognes

    Daprs http://www.rowett.ac.uk/ercule/html/pictures.html

    Digestion microbienne Protozoaires

    Gnralits Mtabolisme

    Phagocytose de particules, grains damidon, bactriesProduction dAGV, lactate, C02, H2Stockage de glucose en glycogne limitent pH, absorption intestinale de glucose

    dfaunation (isolement prcoce, dioctyl sodium sulphosuccinate (DSS)) : NH4+, mtabolisme mais trs peu csq globales

  • 9

    Digestion microbienne Champignons

    Gnralits Mode de vie

    Peu abondantsCycle long (24h)Disparition si alimentation courte rtentionAnarobiesZoospores flagells adhrence lignine

    Consquences mtaboliquesAction mcanique rupture des fibres lignifies accs pour cellulolytiques

    Digestion microbienne Bilans

    Vision globale Repas

    AGV et NH4+

    pH osmolarit

    Daprs Sjaastad et al., Physiology of domestic animals

  • 10

    Digestion microbienne Bilans

    Digestion des sucres Production dAGV

    Digestion microbienne Bilans

    Digestion des sucres amidon AGV, propionate/actate

    synthse propionate : via lactate pour une part

    Daprs Sjaastad et al., Physiology of domestic animals

  • 11

    Digestion microbienne Bilans

    Absorption des AGV Sous forme non dissocie

    pKa = 4,6-4,8H+ fournis par lpithlium ?

    70-85% dans rticulo-rumen, 50-60% dans omasum Propionate : seul substrat pour glucose

    Absorption du lactate Sous forme non dissocie

    pKa = 3,7Trs faible absorption acidose ruminale puis mtabolique

    Digestion microbienne Bilans

    Absorption des produits de la digestion des sucres

  • 12

    Digestion microbienne Bilans

    Digestion des protines Cycle de lure Protines non digres

    Daprs Sjaastad et al., Physiology of domestic animals

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Un sujet brlant

  • 13

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Consquences du rejet de mthane Pour la plante

    2 gaz effet de serre : 16% du rle des GES70% CH4 par activits humaines, dont 22% ds aux ruminants domestiques80.106 tonnes/an par Ruminants, 80-100 kg/an/vache laitireproduction CH4 par Ruminants :

    54% pour Nouvelle-Zlande12% pour Australie5,4% pour France1,8% pour USA

    Pour la gestion des troupeauxCH4 : perte nergtique de 2 15%

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Comprhension de la mthanogense

    Denman SE et al., FEMS Microbiol Ecol (2007) 313-322

    Synthse par Archbactriesgrande diversitmethyl coenzyme-M reductase (mcrA)

  • 14

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Comprhension de la mthanogense

    Relations troites avec des protozoairesRduction du C02 + 4H2 CH4 + 2H2O

    Rgnration de co-facteurs (NAD+) activit cellulolytiques, champignons, ptz

    Mthane = 0,450 (Actate) - 0,275 (Propionate) + 0,400 (Butyrate)

    Ration rapidement fermentescible : mthane mthane propionate

    Microscopie balayage

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Pistes de rduction de la mthanogense ?

    analyse darticle

  • 15

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Pistes de rduction de la mthanogense ?

    analyse darticle

    Pas changement DMI ni ADG production mthane et nergie perdue en mthane 29% production mthane/12h

    Tmoins : mthane aprs repas BrCl-CH4 : mthane aprs repas (BrCl-CH4) Effet fugace

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Pistes de rduction de la mthanogense ?

    analyse darticle

  • 16

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Pistes de rduction de la mthanogense ?

    analyse darticle

    Pas de changement quantit totale AGV actate/propionate AGV chane branche(cf rduction des AGV par H2 si CH4)

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Pistes de rduction de la mthanogense ?

    analyse darticle

    Intrts de la rduction de production du mthane ?

    cologique : limitation de leffet de serre zootechnique : rentabilit nergtique de la ration

    Limites lutilisation du BrCl-CH4 ?

    absence de rmanence de leffet : cot manipulations rsistances ? toxicit pour lanimal ? le consommateur ? la plante ? zootechnique : propionate risque dacidose ?

  • 17

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Pistes de rduction de la mthanogense ?

    analyse darticle

    Autres stratgies ?

    Modifications des ractions mtaboliques ruminales antibiotiques ionophores ajout dacides gras chanes moyennes

    Dfaunation Vaccination contre les Archbactries mthanognes

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Pistes de rduction de la mthanogense ?

    Antibiotiques ionophores : Monensin

  • 18

    production CH4 de 9% taux matire grasse du lait 9% taux matire protique du lait 4% pas changement DMI, ni production de lait pas dadaptation sur 6 mois

    Digestion microbienne Focus : la mthanogense

    Recherche et dveloppement Pistes de rduction de la mthanogens