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Intérêt des phytases en alimentation animale

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Présentation au sujet: "Intérêt des phytases en alimentation animale"— Transcription de la présentation:

1 Intérêt des phytases en alimentation animale
Mots Clés: Phytase , acide phytique, phosphate. Jury: Bizeray Filoche . D Caudrillier . J Anton Gay . P Etudiants: Angélique Everaere Pierre Marie Peran Simon Balzer Kevin Blondel Promotion 151 4ème année Agri PA

2 Plan Introduction Rôle du phosphore dans l’organisme
Besoins chez le porc Besoins chez la volaille Les sources de phosphore Les phytates Les phytases Présentation des phytases Fonctionnement Problèmes de fonctionnement  Relations ioniques Les intérêts Intérêts de production Intérêts économiques Intérêts environnementaux Conclusion

3 Introduction et généralités.
Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Introduction et généralités. Quel domaine : Enzymologie digestive Quel élément : Le Phosphore présent dans les phytates Quel enzyme : La Phytase Contexte d’hier et d’aujourd’hui Les espèces étudiées

4 Rôle du phosphore dans l’organisme
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Rôle du phosphore dans l’organisme Rôle plastique et dynamique Réactions cellulaires biochimiques P = constituant ATP, acides nucléiques  croissance et différenciation cellulaire Constituant des phospholipides (membranes…) Equilibre osmotique, fertilité et reproduction […] Rôle plastique et dynamique Important dans les réactions cellulaires biochimiques P = constituant de l’ATP, des acides nucléiques donc important pour la croissance et la différenciation cellulaire Constituant des phospholipides (membranes…) Intervient aussi dans l’équilibre osmotique, dans la fertilité et la reproduction des animaux […] Métabolisme du phosphore.

5 Chez le porc : Besoins en P = Proportion P = 1% chez l’adulte
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Chez le porc : 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 Proportion de P atteint environ 1% chez l’adulte Il représente 25% des matières minérales Sa répartition dans l’organisme est la suivante : Tissus osseux = 70-75% Tissus mous = 20-25% -Le reste dans les fluides Les besoins totaux en phosphore = Besoins d’entretien + besoins pour la croissance, ceux-ci diminue avec l’âge et sera fonction du type de production : exemple pour un porc à croissance rapide, il faut compter 5 à 7g de P/kg de gain + besoins lors de la gestation : ceux-ci ne sont à prendre en compte que lors du dernier tiers de la gestation pour le démarrage de la minéralisation du fœtus à l’ordre de 2g/jour Ou besoins pour la lactation : pour 5 semaines de lactation, il faut compter 1,5g de P/kg de lait

6 Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion 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)

7 Chez la volaille : Répondre aux besoins de l’organisme:
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion 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.

8 Les sources de phosphore
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Les sources de phosphore Phosphore d’origine animale : ex des farines Phosphore d’origine végétale : molécules organiques Phytates Phosphore d’origine animale : les farines contiennent beaucoup de P inorganique et disponible pour l’animal (ex : farine d’os ont 95% de P dispo) Phosphore d’origine végétale : Sous forme de molécules organiques telles que les phospholipides des membranes, les phosphoprotéines et les phosphoglucides absorbables mais peu présent Sous forme de phytates  orthophosphate absorbable pour l’animal P absorbé ++ sous forme inorganique principalement dans la moitié proximale de l’IG mais aussi partiellement dans la partie distale et un peu le gros intestin Figure 1: Structure chimique du myo-inositol, de l’acide phytique et des phytates, B. SAUVEUR, 1989

9 Les phytates Acide myo-inositol hexaphosphorique (IP6)
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Les phytates Acide myo-inositol hexaphosphorique (IP6) Composant essentiel des graines = Réserve Qu’on appelle encore acide phytique CALCUL !!! Acide myo-inositol hexaphosphorique (IP6) = x-mêmes impliqués dans des liaisons de cations ce qui provoque des problèmes de disponibilité (tq Ca2radical inositol esthérifié par 6 radicaux phosphate eu+, Mg2+) IP6 composant essentiel des graines (céréales et légumineuses) classé avec les fibres pour ses implications nutritionnelles mais aussi sous forme d’IP (formes assimilables = 1-2-3) = Réserve de P, de minéraux et de glucides pour la plantule pour sa germination Tableau 3 : Répartition des différents inositol-phosphates dans quelques matières premières, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994

10 De 45 à 90% sous cette forme selon les espèces
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion De 45 à 90% sous cette forme selon les espèces Pour convertir P phytique en acide phytique, diviser par 0,282 Tableau 4 : Phosphore phytique (en g/kg) des principales matières premières en alimentation animale, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994.

11 Répartition des phytates dans la graine :
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Répartition des phytates dans la graine : Localisation des phytates pas constante selon les espèces et autres, blé, seigle comme la plupart des monocotylédones présents pour 80-90% dans les couches externes, mais maïs dans germe alors que pour les dicotylédones, fraction la plus riche = globoïdes. Ils sont contenus dans les couches d’aleurone principalement et dans les parties externes (membranes) Tableau 5 : Localisation de l’acide phytique dans le grain, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994.

12 Les Phytases: Les phytases naturelles
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion 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 Présentes naturellement dans les graines  Nécessaire pour hydrolyser les phytates (pour le processus de germination) EC3138 6-phytase : elle déphosphorilyse la phytate en position 6 Activité phytasique varie selon l’espèce = élevée chez le blé, le seigle et le tritical Comme les phytates, elle est localisée principalement dans l’aleurone ou encore les parties externes Leur activité dépend de la température (optimal 50°C, dénaturation dès 60°C) et du pH (l’optimal se situant à 5). Des variations peuvent l’inhiber de façon irréversible  problème au passage de l’estomac On voit une relation linéaire chez le porc entre l’activité phytasique alimentaire et la dégradation de l’acide phytique Problème : lors du traitement des aliments ou de granulation par la vapeur  inactive la phytase Autres problèmes : Ca forme des phytates stables résistants à l’attaque de l’enzyme / combinaison possible avec des protéines sous forme complexe donc idem résistants à l’attaque des enzymes / [phytate] trop élevée. Phytase sécrétée par l’animal et phytase produites par la flore microbienne (d’où chez le ruminant pas de problème d’absorption puisque flore ++) Problème : activité très peu importante et donc pas suffisante pour hydrolyser les phytates présents À noter que la teneur en phytate des régimes n’influe pas sur l’activité phytasique de la muqueuse intestinale

13 Système unitaire et variation entre espèce
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion 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)

14 Les phytases naturelles
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Les phytases naturelles 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 % phytate n’influe pas sur l’activité phytasique de la muqueuse intestinale

15 Les phytases naturelles
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion 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)

16 Les phytases exogènes :
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Les phytases exogènes : Origine Processus de fonctionnement Intérêts Objectifs de fabrication: Supporte le stockage à température ambiante Supporte le processus technologique de fabrication. Résiste au PH gastrique ou au niveau du Gésier. Action efficace sur le substrat.

17 Fonctionnement de la phytase exogène
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Fonctionnement de la phytase exogène 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

18 Fonctionnement de la phytase exogène
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Fonctionnement de la phytase exogène Figure 4 : Effet de la température sur l’activité de la phytase microbienne d’Aspergillus ficuum, NAIR, 1991

19 Fonctionnement des phytases
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Fonctionnement des phytases Phytate doit être en solution aqueuse Phytase 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,

20 Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Relation ioniques Lorsqu’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 La solubilité des différentes formes de phytates influence grandement l’utilisation digestive du phosphore phytique

21 Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Zinc 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

22 Calcium Le phytate de calcium est le moins soluble des phytates
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Calcium Le 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 phytase Mais: Ca alimentaire réduit la digestibilité du phosphore Un manque de Calcium entraine une fixation minérale osseuse réduite → Pertes de phosphore urinaire important

23 Les intérêts 3 types d’intérêts: Pour la production Économique
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Les intérêts 3 types d’intérêts: Pour la production Économique Environnementale

24 Intérêts de production
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Intérêts de production Améliorent la digestibilité du phosphore végétal chez le porc et le poulet Important dans le métabolisme du phosphore pendant la période ponte Important facteur de croissance durant la période juvénile Jouent un rôle dans le métabolisme calcique et la formation des os Peuvent combler les carences d’un régime Possibilité de ne pas utiliser de phosphore minéral Par l’intermédiaire des phytases végétal ou microbienne Lors du phénomène de ponte on dégradation osseuse libération pour la formation de la coquille hors le calcium ds les os est sous forme de phosphate tricalcique donc lors de libération du calcium on a aussi libération de phosphore donc élimination de P ds les urines chute du taux de phosphate à combler par l’intermédiaire des phytases

25 Intérêts économiques Diminution des achats de matières premières
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Intérêts économiques Diminution des achats de matières premières Tableau 8 : Exemple de calculs d’économie de phosphore possible avec la phytase, INRA, POINTILLART, 1994

26 Intérêts environnementaux
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Intérêts environnementaux Diminution des rejets de phosphore (environ 61% (P.H.SELLE, 2006)) et de zinc Limitation de la pollution des rivières et des nappes phréatiques Figure 7 : Diagramme de la pollution du phosphore, BEDFORD ET AL., 1983

27 Intérêts environnementaux
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Intérêts environnementaux Tableau 9 : Quantité d’éléments fertilisants produits par porc en fin d’essai et bilan d’utilisation du phosphore, J.CASTAING, 1997

28 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.

29 Conclusion Différents types de phytases
Introduction Rôle et besoins en P Sources de P Phytases Intérêts Conclusion Conclusion Différents types de phytases Augmentation de l’assimilation de phosphore et améliore la croissance Une solution pour diminuer: les coûts de production Les rejets phosphorés Phytase végétal et intestinale trop peu active donc on doit changer les rations pour rééquilibrer et au augmenter les apport de phytase végétal par l’intermédiaire de grains broyé (son) et d’autres part un apport de phytase microbienne qui augmente de façon conséquente les absorptions de phosphore engendre diminution de l’apport de phosphore minérale et une diminution des rejets importants pour l’environnement et pour le cout

30 Bibliographie Mémoire « Intérêt d’une phytase microbienne dans l’alimentation de porcs à l’engraissement », M.-A. LE GOLFF, Mémoire « La phytase microbienne : influence sur les performances et sur l’ossification des poulets de chair et poules pondeuse », M. LE HELLOCOM, Mémoire « L’ossification des poulets de chair : importance des minéraux et des vitamines. Etude sur la phytase microbienne », P. LEBORGNE, 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

31 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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