ParTULLER Sylvain
GUILLOT Sandrine
L’alimentation des animaux delaboratoire
Dominique MARTELIngénieur Zootechnicien
Responsable Technique et Qualité [email protected]
Introduction
Contraintes de l’alimentation d’un animalde laboratoire :– Couvrir ses besoins nutritionnels– Consommer un produit appétant et constant
dans le temps– Lui fournir un produit stable au stockage– Consommer un produit n’interférant pas avec
les protocoles (contaminants,…)
Lewis en 2006 « Le statut nutritionnel desanimaux utilisés dans les protocoles a beaucoupd’influence sur les résultats de l’essai »
Introduction
Pour faire un aliment répondant à cescritères, il faut le :
1) Formuler (créer la recette alimentaire)2) Fabriquer la recette alimentaire3) Contrôler la fabrication jusqu’au produit fini
Un aliment constant et sécurisé
1. Quelques rappels sur l’environnement del’aliment pour animaux de laboratoire
1.1 Le paquet « hygiène »
1.2 Les exigences clients
1.3 Conséquences
Vue d’ensemble de la réglementation « Hygiène »
1.1 Le paquet « hygiène » alimentations humaine etanimale
Objectif d’assurer la sécurité des aliments pour animaux etdes denrées alimentaires,de la « fourche à la fourchette ».
Objectif :assurer la sécuritédes aliments pouranimaux et desdenréesalimentaires,de la « fourche àla fourchette »Donc garantir lesmêmes exigencesaux animaux delaboratoire
TraitéCE
« Règlesfondamentales »Règl. 178/2002
Obligation des Etats« Contrôles officiels »
Règl. 882, 854/2004,…)
Obligation des entreprises« Food » : Règl/ 852 et 853 /2004« Feed » : Règlement 183/2005
Quelques mots sur l’HACCP…
HACCP : Méthode d’analyse des risques…… visant à déterminer les points critiques essentiels à
maîtriser… … pour garantir la sécurité alimentaire.
Réalisation d’une analyse des dangers(physiques, chimiques, biologiques)
Après évaluation du risque, détermination des points critiques
Maîtrise des points critiques identifiés.
1.1 Le paquet « hygiène »
1.2 Les exigences clients
Formule alimentaire stable :- Pérennité des fournisseurs- Constance de la formule- Neutralité de la formule- Adaptation des formules aux enjeux régimes spéciaux
Process de fabrication:- Constant- Sécurisé et maîtrisé- En ligne avec les exigences BPL/ BPF- Non contaminant
1.3 Conséquences - La réglementation Feed doit êtreappliquée : identification et traçabilité des produits
Le site fabricant doit être agréé par les services vétérinaires : n°d’agrément doit apparaître sur l’emballage (exemple SAFE Augy : αFR 89 023 01)
Étiquetage sur le sac de l’adresse responsable de la mise enmarché du produit s’il est différent de l’adresse du fabricant
Étiquetage obligatoire : liste des ingrédients, valeursnutritionnelles (protéines, lipides…), date de péremption, moded’emploi du produit
L’importation d’aliment d’un pays hors UE est soumis à la mêmeréglementation
Transparence + Traçabilité = pré-requis à lafourniture d’aliment
2.1 Les bases de la formulation
FORMULATION
EXIGENCES DU MARCHE
DONNEES SCIENTIFIQUES
DONNEES INDUSTRIELLES
ACHATS Matières premières
QUALITE Matières premières
•Constance des incorporations des matières premières•Constance de la qualité des matières premières•Constance des nutriments
Formules fixes
•Répondre aux exigences nutritionnelles des animaux : pas decarence et pas d’excès (masquer ou activer des réactionsanimales)•Qualité et Sécurité Alimentaire•Minimisation, voire absence d’interférence avec lesprotocoles expérimentaux•Simplicité et praticité d’utilisation
Neutralité et sécurité des aliments
2.2 Les exigences du marché laboratoire
• Aliment standard sans préparation de l’animal via lavoie alimentaire
Formules standards: A04, A03
•Aliment standard avec de faibles variations inter lotFormules standards certified A04C
Aliment standard : satisfait aux besoins généraux avec lavariabilité naturelle des matières premières
2.2 Les exigences du marché
•Préparation de l’animal par voie alimentaire : diabète,carence en sélénium,
Régime spécial (ou Purified diet) : highfat, vitamin deficient…• Aliment support pour l’apport de principes actifs :médicaments, alicaments, arômes, toxines…
Régime spécialLe régime permet d’augmenter la maîtrise de lavariabilité, mais possibilité d’induire des carences parl’incorporation de matières premières très ciblées, etdépourvues de certains éléments (Chrome, Vanadium…)
2.2 Les exigences du marché
Composition comparée aliments standards et régimes
2.2 Les exigences du marché
Glucides
Lipides
Minéraux- Vitamines
Céréales- Fourrages
8-15%
Huiles-graisse
Correcteur
2-3%
Soja, poisson, viande
Mélange Complet
Caséine
Huiles- graisse
Amidon, dextrose.Cellulose pure
Protéines
•Connaissance des exigences spécifiques des espècesChien : carnivore, amidon gélatinisé…Lapin : qualité des fibres, faible niveaud’amidon, pas d’excès des protéines,caecotrophie….Cobaye : vitamine CRongeurs : omnivores, niveau d’amidon, niveaudes minéraux
•Connaissance des exigences des espèces animales :AppétenceDigestibilitéConsommation journalière
2.3 Les données scientifiques
•Connaissance des stades des espècesAnimaux reproducteurs (allaitant, gestant)Animaux en croissanceAnimaux en maintenance
•Les prescriptions des différentes instances travaillantsur les animaux de laboratoire
Les tables NRC (National Research Council) :http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4758, Nutrient Requirements ofLaboratory Animals, Fourth Revised Edition, 1995FELASA, AFSTAL, GV Solas, BCLAS, AALAS…Les recommandations des organismesspécialisés en zootechnie : INRA, Universités…
2.3 Les données scientifiques
2.3 Les données scientifiques : premiers critères deformulation des glucides
Glucides rapides : effet lipogénique engraissement desanimaux
Glucides lents : bonne source énergétique
Carnivores : apporter des glucides faciles à digérer étantdonné la durée de digestion (7 heures), capacité amylasiqueréduite
Herbivores Monogastriques : éviter les excès car risque deDysmicrobisme caecal
Apport de glucides fibreux pour faciliter le transit intestinal
Amidon et céréales
2.3 Les données scientifiques : premiers critères deformulation des lipides
Les matières premières riches en Glucides apportent 2-3% delipides
Les matières premières riches en Protéines apportent 2-20% delipides
Lipides d’origine végétale et / ou d’origine animale (poisson,farine de viande) saturés / insaturés
Herbivores Monogastriques : éviter les excès car risque deDysmicrobisme caecal
Toutes les MP contribuent aux apports lipidiques, grande diversité des sources de lipides
2.3 Les données scientifiques : premiers critères deformulation des protéines
Toutes les matières premières standardisées apportent desprotéines, mais en quantité insuffisante
La forme de l’apport complémentaire dépend de l’espèce :
Monogastriques Herbivores : fourrage (luzerne) ettourteau (colza, tournesol, soja)
Monogastriques Omnivores : essentiellement tourteauet poisson
Carnivores : protéines animales (viande et poisson)
•En général, peu de modification des besoins alimentaires
•Modifications comportementales : sensibilité plus grandedes animaux aux variations des facteurs de milieusouchesconsanguines!
•Si sous-consommation des animaux : enrichissement desniveaux nutritionnels et / ou modification du diamètre del’aliment granulés 4 mm= meilleure préhension
•Si sur-consommation : diminuer la disponibilité des alimentspar le rationnement ou augmenter le diamètre de l’alimentgranulé dureté plus élevée
2.3 Les données scientifiques :Transgènes et Alimentation
Connaissance des fournisseurs :
Fiabilité et rigueur de leur process sélection etaudit, qualité microbiologique, stabilité du process
Facilité des approvisionnements proximité desmarchés d’approvisionnement : régional ou national
Capacité d’adaptation des fournisseurs :exigences spécifiques possibles cahier descharges spécifiques au marché des animaux de laboratoire
2.4 La qualité des matières premières :la clé du succès
Connaissance de la qualité nutritionnelle :
Facteur anti nutritionnel, le coton-Gossypol, Seigle-ergot de seigle, facteurs allergènes…Substances indésirables liées au process destockage, transformation : mycotoxines, mélaminedans le gluten de blé, métaux lourds dans les oligo-éléments, …
2.4 La qualité des matières premières :la clé du succès
Connaissance de la qualité nutritionnelle :
Valeurs nutritionnelles : digestibilité desmatières premières tourteau soja > tourteau tournesolou colza…
Variabilité des valeurs nutritionnelles : les sous-produits de l’alimentation humaine sont plus variables queles ingrédients destinés au marché spécifique del’alimentation animale, …tourteau soja > tourteausecondaire (colza, tournesol…), gluten de maïs > germes demaïs….
2.4 La qualité des matières premières :la clé du succès
Les besoins nutritionnels des animaux : protéines, calcium, …
Le bien être des animaux : adaptation stade physiologique, nutri-santé…
L’environnement : qualité des fèces pour les litières
Les contraintes et exigences de l’expérimentation animale : maximaliserla neutralité de l’aliment sur les études
Les capacités industrielles du site de fabrication
Qualité et disponibilité des matières premières : contaminants,variabilité, digestibilité, mycotoxines…Les exigences réglementaires
L’aliment n’est pas qu’une simple recette alignant desmatières premières et des nutriments
2.6 Conclusion : à retenir
Un aliment neutre dans le protocole expérimental c’est :
Interdiction de reformulation (changement d’ingrédients)
Matières premières stables biochimiquement
Interdiction d’incorporer des produits susceptibles de « souiller » lachaîne de fabrication : pas de graisses, pas de liquides, pasd’enzymes, mélasse…
Interdiction d’incorporer des principes actifs induisant des effets :enzymes, arômes, colorants…
2.6 Conclusion :
3.1 les xénobiotiques
3.2 les xénobiotiques surveillés en alimentation des animaux delaboratoire
3.3 un xénobiotique non nutritif des MP : les phyto-œstrogènes
3.4 les mycotoxines : un contaminant des MP
3.5 les principes actifs : des xénobiotiques issus du process defabrication
3.6 L’acrylamide : un xénobiotique issu du process d’autoclavage
3.7 un biais sous estimé : la technologie des aliments
3.8 les biais alimentaires au cours du protocole
3. Les principaux biais dans les alimentspour animaux de laboratoire
•Il s’agit de substances étrangères à l’organisme
•Leur origine peut être naturelle (théobromine) ou accidentelle(contamination)
•Leur expression est variable pour chacun : effet dose,accumulation dans l’organisme, élimination facile ou pas…
•Effets très divers : perturber le comportement de l’animal (excitant,perte d’appétence…) créer des troubles physiologiques ou métaboliques(avortement, néphrologie, neurotoxique…) provoquer des pathologies (cancer…)activer ou inhiber les effets d’autres composés
3.1 Les xénobiotiques
•Matières premières : au champ, au stockage, au process detransformation (contaminant chimique, biologique ouphysique sélection fournisseur, et choix des équipementsde récolte et de stockage)
•Transport : contaminant physique ou biologique sélectionet suivi des transporteurs
•Process de fabrication : contaminant chimique aménagement des process et site dédié
•Au stockage : contaminant chimique ou biologiqueaménagement des process et surveillance des produits
3.1 Les xénobiotiques :différentes sources possibles
•Substances suivies dans le cadre de la réglementationanimale UE (substances indésirables) : métaux lourds,aflatoxines, pesticides, facteurs anti-nutritionnels, nitrates,nitrites…
•Substances dont le suivi est recommandé par la FDA (Foodand Drug Administration) / NCTR (National Center ofToxicological Research) avec des seuils maximumd’acceptation. Exemple :
Arsenic 1 ppmNitrosamines 10 ppb
Les 2 textes sont proches sur les critères à suivre, mais passur les tolérances d’acceptation
3.2 Les xénobiotiques surveillés en alimentation desanimaux de laboratoire
•Source de phyto-œstrogènes : le soja, la luzerne et tousles végétaux
•Effet sur le fonctionnement d’hormones (Boettger-Tong et al, 1998,Odum et al, 2001)
•Les aliments « free œstrogènes » ne sont pasnécessairement mieux (Ciana et al, 2005):
d’autres composants de l’aliment peuvent activer lesrécepteurs œstrogéniques des développements anormaux de souris ont été observésavec ces aliments
3.3 Un xénobiotique non nutritif des MP :les phyto-œstrogènes
3.4 Les mycotoxines : un contaminant des MP
Facteur Au champ A la récolte Au stockage
Physique
Humidité
Rapidité de séchage
Réhumidification
Humidité relative
Température
Dommage mécanique
Mélange des grains
Zone chaude
Temps
+
-
+
+
+
-
-
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Chimique
CO2
O2
Nature du substrat
Nutrition minérale
Traitement chimique
-
-
+
+
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
Biologique
Stress de la plante
Blessures d’insectes
Invasion fongique
Variété de plante
Espèce fongique
Charge de la sporée
Ecosys tème microbien
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
-
+
+
+
+
+
+
+
Mycotoxine Effet Mécanisme d’action Organes cibles
Aflatoxines
!!Hépatotoxique
!!Cancérogène
!!Tératogène
!!Immunotoxique
!!Formation d’adduits à l’ADN
!!Peroxydation lipidique
!!Bioactivation par CYP
!!Conjugaison aux glutathion -S-
transférases
!!Foie
!!Reins
!!Système nerveux
!!Glandes endocrines
Fumonisines
!!Lésion système
nerveux central
!!Hépatotoxique
!!Tératogène
!!Immunotoxique
!!Inhibition de la synthèse de cér amide
!!Altération du rapport
sphinganine/sphingosine
!!Altération du cycle cellulaire
!!Foie
!!Système immunitaire
!!Système nerveux
!!Système digestif
Patuline !!Neurotoxique
!!Tératogène !!Inhibition indirecte d’enzymes !!Système nerveux
Ochratoxine
!!Neurotoxique
!!Cancéro gène
!!Néphrotoxiqe
!!Tératogène
!!Immunotoxique
!!Impact sur la synthèse des protéines
!!Inhibition de la production d’ATP
!!Détoxication par les peptidases
!!Foie
!!Reins
!!Système immunitaire
!!Système nerveux
Trichothécène
!!Immunotoxique
!!Toxicité cutanée
!!Hématotoxique
!!Ind uction de l’apoptose sur cellules
immunitaires
!!Inhibition de la synthèse protéique
!!Altération des immunoglobulines
!!Système immunitaire
!!Système nerveux
!!Système digestif
!!Peau et muqueuses
Zéaralénone !!Œstrogénique
!!Liaison aux récepteurs œstrogénique
!!Bioactiv ation par des réductases
!!Conjugaison aux
glucuronnyltransférases
!!Reins
!!Glandes endocrines
3.4 Les mycotoxines : un contaminant des MP
• Rigueur du choix des ingrédients (favoriser des MPmoins contaminées)
• Rigueur des fournisseurs (maîtrise du process,création de spécifications…)
• Suivre analytiquement les ingrédients
• Diversifier les ingrédients dans la formule
3.4 Les mycotoxines : un contaminant des MP
•Contamination par une substance présente dans leprocess•Il peut s’agir :
d’arômes,de principes actifs médicamenteux,d’anti-parasitaire (flubendazole),de molécules actives utilisées pour d’autresespèces cibles
3.5 Les principes actifs : des xénobiotiques issus duprocess de fabrication
•Cas des anti coccidiens de la nutrition animaleAnorexieAtaxieDiarrhéeAugmentation du risque cardiaque Chien et lapin réagissent dès 0,32 mg/ kg desalinomycine
Maîtrise du process et connaissance dufournisseur d’aliment : engagement et traçabilité
3.5 Les principes actifs : des xénobiotiques issus duprocess de fabrication
•Substance à effets neurotoxique et carcinogène
•Formation lors de la cuisson des amidons (viaautoclavage !)
•L’autoclavage augmente de 14 fois le niveaud’acrylamide (17 ppb 240 ppb)
•Aliment irradié : stable à 10 ppb
Action génotoxique par dommagecumulatif sur l’ADN !
3.6 L’acrylamide : un xénobiotique issu du processd’autoclavage (Nathan C Tadwalle et all, J Agric Food Chem., 2004)
•La dureté, diamètre et longueur du granulécaractérise un aliment
•Ces paramètres doivent respecter des niveaux mini-maxi
•La variation de la dureté peut expliquer : du gaspillage (dureté trop faible ou trop dure;grattage chez le lapin)
des problèmes de consommation et digestion (granulétrop dur chez le chien entraîne la diarrhée)perturbation du comportement
3.7 Un biais sous estimé : la technologie des aliments
•La variation de la dureté peut expliquer :le comportement de certains rats (Sako et Al, 2002)
modifie l’expression du diabète de type 2 surdes souris (Nojima et al 2006)
modifie la courbe de croissance des souriceauxsous la mère (Koopman, 1989)
Extrudé / granulés (bouchons)
Importance de connaître le produit : maîtrise desparamètres technologiques impérative
3.7 Un biais sous-estimé : la technologie desaliments
•Le mode de distribution de l’aliment influence le métabolisme desrongeurs
•Une distribution ad libitum favorise l’engraissement et ledéveloppement des tumeurs, exemple : Effect of the AIN-93M Purified Diet andDietary Restriction on Survival in Sprague-Dawley Rats: Implications for ChronicStudies, http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/132/1/101
•Les rongeurs consomment 60-80% de leur ration la nuit : denombreux paramètres biochimiques de l’animal peuvent varier entrejour et nuit, ex. insuline (Rubin et Al, 1988)
•Une distribution ad libitum, le jour ou la nuit chez la souris modifie lefonctionnement des récepteurs œstrogéniques du foie (Ciana et Al, 2002)
3.8 Les biais alimentaires au cours du protocole :mode de consommation de l’aliment
Les conditions de stockage optimum :
à l’abri de l’air
à l’abri de la lumière
une atmosphère tempérée
à l’abri de l’humidité
rapidement après ouverture (10 jours)
fraîcheur de l’aliment (éviter le sur-stockage prolongé)
3.8 Les biais alimentaires au cours du protocole :la conservation de l’aliment
Effet sur la qualité du produit :
la dureté du granulé (attention autoclavage)
les niveaux de vitamines
la qualité des lipides
la qualité bactériologique et mycotoxique
3.8 Les biais alimentaire au cours du protocole :la conservation de l’aliment
•Le choix de l’aliment dépend dedes orientations du protocolela qualité de la formulationdes connaissances disponibles par rapport auxspécificités du protocole
•D’autres facteurs peuvent influencer les résultats surl’animal :
mode de distribution (ad libitum ou rationnement)animaux en coloniel’eau de boissonle rythme de consommation des animaux (le rongeurse nourrit la nuit effet sur les paramètres biochimiques)…
3.9 Conclusion
4. Le contrôle qualité des aliments pouranimaux de laboratoire
4.1 Les analyses chimiques et microbiologiques
Des plans d’échantillonnage établis sur les MP & PF
Suivi de la conformité nutritionnelle et de la variabilité des lots
Suivi des niveaux de certains contaminants et substancesindésirables
Suivi de l’homogénéité des lots
Suivi de la qualité microbiologique : absence d’agentspathogènes
- les exigences réglementaires- les exigences « client »- nos exigences internes MP)
4. Le contrôle qualité des aliments pouranimaux de laboratoire
4.2 Les analyses chimiques et microbiologiques : Suivi de lavariabilité des lots A04 (rongeur) : 22 échantillons et 20 mois
MP)Moyenne écart type min max CV %
humidité % 12.05 0.48 10.90 12.80 3.98
min tot4.58 0.08 4.50 4.70 1.74
lipides %3.05 0.14 2.90 3.30 4.61
protéines %16.00 0.39 15.00 16.80 2.42
Cellulose
WEENDE % 4.30 0.40 3.60 4.90 9.21
glucides ENA % 60.03 0.60 58.80 61.00 0.99
phosphore mg/kg 5729.55 352.09 4600.00 6300.00 6.15
calcium en mg/kg 7550.00 591.81 6300.00 9600.00 7.84
sodium en mg/kg 2150.00 230.42 1800.00 2500.00 10.72
patassium en
mg/kg 6413.64 289.98 6000.00 7000.00 4.52
amidon % 44.46 1.17 41.80 46.20 2.63
sucre réducteur 3.28 0.30 2.80 4.00 9.10
4. Le contrôle qualité des aliments pouranimaux de laboratoire
4.3 Les analyses chimiques et microbiologiques : Suivi de la variabilité des lots A04 (rongeur) : 22 échantillons et
20 mois
Conséquence sur l’aliment : faible variabilité inter lotsMode de formulation (diversité des MP, formule fixe)Mode d’approvisionnementMaîtrise et standardisation du processContrôle du Produit FiniNiveau de contrôle du process et des MP
Maîtrise de l’aliment= Maîtrise de tous les paramètres aboutissant au produit
fini
MP)
5. L’Assurance Qualité pour les aliments desanimaux de laboratoire
MP)
5.1 Rappel des principes de l’ISO 9001 (V 2000)
5.2 Améliorer la Démarche ISO 9001
5. L’Assurance Qualité pour les aliments desanimaux de laboratoire
MP)
5.1 Rappel des principes de l’ISO 9001 (V 2000)
1. Disposer d’un système structuré permettantd’apporter une réponse à chaque exigence.
2. Disposer d’un système basésur la maîtrise des risques (HACCP).
3. Implication et Responsabilité de la Direction dans lefonctionnement de la démarche ISO (Politique Qualité, Définition
des responsabilités,…).
4. Le système doit être contrôlable (audits, indicateurs,…).
5. Le système doit permettre d’améliorer la situation
ISO 9001 : obligation d’une organisation mais pas derésultat sur la qualité du produit !
5. L’Assurance Qualité pour les aliments desanimaux de laboratoire
MP)
5.2 Améliorer la démarche ISO 9001
•Objectifs :
Répondre aux exigences clients
Standardiser le process
Assurer la traçabilité
• Moyens :
Mettre en place une démarche type BPL / PPF
Former le personnel
Contrôler le fonctionnement du système : ContrôleQualité et Assurance Qualité
Audits tiers : clients, organisme extérieur, DSV…
MP)
6. Conclusion
MP)
La Maîtrise de l’aliment dans le protocole de Recherche :
•Maîtrise du fournisseur : agrément, démarche Qualité,étiquetage, certification…
•Maîtrise des modalités de formulation et fabrication :formule fixe, et sécurisation du process (MP, fabrication)
•Maîtrise de la traçabilité et transparence : audit
•Maîtriser des biais selon le protocole : bibliographie(exemple : antériorité alimentaire, anti-oxydants, orientation de laflore…)
•Le fabricant d’aliment ne peut pas être exhaustif surles biais : cas par cas
7. Bibliographie
MP)
Boettger-Tong H., Murthy L., Chiappetta C., Kirkland J. L., Goodwin B., AdlercreutzH., Stancel G. M., Mäkelä S. A case of a laboratory animal feed with highestrogenic activity and its impact on in vivo responses to exogenouslyadministered estrogens. Environmental Health Perspectives. 106:369-373.
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