Rétrospective sur les besoins en minéraux Bruno Gosselin, M. Sc., agr. Conseiller stratégique PATLQ

Dans l’optique d’une agriculture biologique … Est-ce que les recommandations actuelles rencontrent les besoins ? Comment les besoins sont calculés ? Fiables ou non ? Recherches récentes ou pas ? « Des questions bien légitimes » Le contexte dans lequel le lait est produit évolue Il y a quelques années, avec 8-10 vaches, 12-15 truies, 25 poules… Peu de transfert d’aliments sur de grandes distances Volume limité de fumier Auto-consommation des fourrages, des céréales, des aliments produits

Un peu d’histoire sur les minéraux 23 - 79 – Virgil et Pliny recommandent du sel pour la production de lait 1748 – Gahn découvre la présence de phosphore dans les os 1784 – Scheele découvre la présence du soufre dans les protéines 1847 – Boussingault conduit la première expérience sur l’évaluation des besoins en sel chez les bovins Les 70 dernières années de recherche sur les minéraux ont été plus que déterminantes pour aider à la compréhension des divers rôles des minéraux Cette diapo est facultative. Elle pourrait être retirée si nous manquons de temps.

Plan Méthode de calcul des besoins et des apports Les minéraux majeurs Calcium Magnésium Phosphore Sodium, chlore, potassium Les minéraux mineurs Sélénium Les minéraux chélatés Conclusion

Méthode de calcul des besoins et des apports Besoins  Total Absorbé Requis (TAR) grammes ou mg par jour Apport  Total Absorbé Fourni (TAF) grammes d’apport x CA de l’aliment CA = Coefficient d’absorption disponibilité du minéral La concentration de minéral requise pour combler les besoins peut varier selon : le niveau de consommation la source du minéral Source : selon NRC 2001

Les besoins selon l’approche factorielle Total Absorbé Requis (TAR) * = Les besoins sont exprimés en grammes ou milligrammes par jour * sauf pour S, Co, Se et veaux Entretien (E) + Croissance (C) + Lactation (L) + Gestation (G) Source : NRC 2001

Calcul des apports (TAF) La quantité totale d’un minéral dans la ration La quantité de minéral disponible pour l’absorption (CA) La quantité totale disponible ou le Total Absorbé Fourni (TAF)

Comparaison des besoins 1989 vs 2001 Minéral NRC (1989) NRC (2001) (% MS) Ca 0,64 0,57 P 0,41 0,36 Mg 0,25 0,21 K 1,00 1,07 Na 0,18 0,22 Cl 0,28 S 0,20

Comparaison des besoins 1989 vs 2001 Minéral NRC (1989) NRC (2001) (mg/MS) Co 0,10 0,11 Cu 10,00 11,00 I 0,60 0,61 Fe 50,00 12,00 Mn 40,00 14,00 Se 0,30 Zn 42,00

Impact sur la concentration des besoins en minéraux  Ca, P, Mg, Fe, Mn  Na, Cl, K, S, Cu, Zn Source : NRC 2001

Rapport des besoins en minéraux selon modèle NRC 2001 Minéraux majeurs Ca P Mg (g/j) Entretien (fécal) 21,7 28,29 2,1 Entretien (urine, etc.) 0,6 1,4 0,0 Gestation Lactation 58,6 43,2 7,2 Croissance N/A Total Absorbé Requis (TAR) 80,8 72,8 9,3 Total Fourni par la ration 165,9 105,3 57,3 Total Absorbé Fourni (TAF) 83,1 75,3 9,2 Différence (TAF-TAR) 2,3 2,5 - 0,1 Densité dans la ration 0,66 % 0,36 % 0,21 %

Coefficients d’absorption (CA) Mg Cl K Na S Fourrages 0,30 0,64 0,16 0,90 N/A Concentrés 0,60 0,70 Suppléments Varie selon la source * Co Cu I Fe Mn Zn Se 0,04 0,85 0,10 0,0075 0,15 * Consulter le NRC 2001, table 15-4.

Les minéraux majeurs Les minéraux jouent des rôles variés mais combien importants dans l’organisme : Squelette Contractions musculaires Équilibre des liquides (urine, sang, lait, etc.) Systèmes enzymatiques Etc.

Découvert en 1808 en Grande-Bretagne Le calcium Découvert en 1808 en Grande-Bretagne par Sir Humphrey Davey

Les déficiences en calcium Les symptômes chez l’animal adulte Fièvre vitulaire, tremblement, décalcification osseuse, rétention placentaire, naissance de veaux rachitiques ou mort-nés Les symptômes chez l’animal en croissance Retard de croissance Les symptômes en rapport avec la reproduction Retard de l’involution utérine Augmentation de l’incidence de problèmes au vêlage Rétention placentaire

Les excès en calcium Quantité > 2 % Ca dans la MSRT Diminue la digestibilité du gras alimentaire Accroît le dépôt de calcium au niveau du squelette et des reins Diminue la consommation et les performances productives et reproductives Nuit à l’absorption du P, Mg et autres éléments mineurs (Mn, Zn, Fe, Cu, I) affectant ainsi la reproduction Le ratio Ca:P n’est plus valable

L’absorption du calcium Sites d’absorption : Le petit intestin : duodénum et jéjunum Le gros intestin Peu au niveau du rumen Le taux d’absorption diminue en fonction : De l’âge D’une ingestion élevée de ration totale D’une ingestion élevée de Ca D’une faible ingestion de vitamine D

Homéostasie du calcium Ca sanguin: 3 g Lait 30 - 40 g/j Pertes endogènes fécales 5 - 7 g/j Pertes urinaires 0,5 - 2 g/j

Les besoins en calcium selon l’approche factorielle Total Absorbé Requis (TAR) = Les besoins sont exprimés en grammes par jour Entretien (E) + Croissance (C) + Lactation (L) + Gestation (G)

Besoins d’entretien – Calcium Pour la vache en lactation : 0,0310 g/kg poids vif (Martz et al., 1990) Pour la vache tarie : 0,0154 g/kg poids vif (Visek et al., 1953)

Besoin de croissance – Calcium La croissance requiert plus de calcium (ARC, 1991) Poids (kg) Ca g/kg gain < 200 17 200 – 300 13 300 – 450 8 > 450 5 Agricultural and Food Research Council 1991.

Besoin de gestation – Calcium (House et Bell, 1993) À partir de 190 JEG.

Besoin en lactation – Calcium Race Ca absorbé requis/kg LCG 4 % Holstein 1,22 g Jersey 1,45 g Autres 1,37 g La qté de Ca varie selon le % protéine du lait.

Le coefficient d’absorption du calcium Source CA 1989 INRA (France) 0,35 1989 NRC (Laitier) 0,38 1978 NRC (Laitier) 0,45 1996 NRC (Bovins) 0,50 1980 ARC (UK) 0,68

Le coefficient d’absorption Aliments CA pour Ca Fourrages 0,30 Concentrés* 0,60 Sources minérales 0,50 - 0,95 * Hansard et al., 1957, Ca concentrés > fourrages Source : NRC 2001

Coefficient d’absorption du calcium dans les suppléments minéraux Source de calcium % Ca CA du Ca Farine d’os 30,71 0,95 Phosphate de calcium (mono) 16,40 Phosphate dicalcique 22,00 0,94 Carbonate de calcium 39,39 0,75 Pierre à chaux (Limestone) 34,00 0,70 Sulfate de calcium 23,28 Oxyde de calcium 71,47 0,50 Phosphate rocheux 36,00 0,30 Source : NRC 2001, tableau 15-4

Le magnésium Facteurs influençant l’absorption du magnésium : Une concentration élevée de Ca et P dans la ration Excrétion accrue du Mg dans les fèces Compétition aux sites d’absorption entre le Ca et le Mg Un excès de K ou ANP Ingestion d’aluminium ou de fer via contamination par le sol ou l’eau d’abreuvement diminue l’absorption du Mg Source : Chicco et al., 1972

Les besoins en magnésium Déterminés selon l’approche factorielle E (Allshop and Rock, 1972) C (ARC, 1980) G (House and Bell, 1993) L (Lyford and Huber, 1988) Coefficient d’absorption (CA) pour les sources organiques de 16 % (NRC, 2001) Le CA du Mg a largement été étudié. De 1960 à 1995. Le CA varie entre 20 et 30% (29,4% +- 13,5%)

Les sources de magnésium Les fourrages Légumineuses > graminées 0,03 - 0,50 % MS Les grains Orge > avoine > blé > maïs 0,12 - 0,14 % MS Les oléagineuses et sous-produits Soya, canola, gros gluten 0,28 - 0,62 % MS

Coefficient d’absorption du magnésium dans les suppléments minéraux Source de magnésium % Mg CA du Mg Sulfate de magnésium 9,80 0,90 Chloride de magnésium 11,96 Oxyde de magnésium 56,20 0,70 Hydroxide de magnésium 41,69 Carbonate de magnésium 30,81 0,35 Chaux dolomitique 9,99 0,30 Chaux 2,06 La grosseur des particules affecte bcp le CA. Plus fin = + CA. Source : NRC 2001, tableau 15-4

Le phosphore Le phosphore est un nutriment particulièrement intéressant Lien avec les chaleurs Son prix de revient Dommages potentiels à l’environnement Ce qui semble une évidence, c’est que le niveau de phosphore des rations de base a changé au cours des ans… Interprétation des effets bénéfiques associés à l’ajout de phosphore à la ration risque de changer

Que fait la vache avec le phosphore ? Du phosphore, on peut en donner plus, on peut en donner moins Que fait la vache avec le phosphore qu’elle ingère ?

Phosphore dans la vache La vache assimile une portion du phosphore ingéré; on en retrouve donc forcément dans le fumier Le lait contient du phosphore, environ 1 gramme par litre La vache a des réserves de phosphore Elle élimine les surplus

Quelques détails 12 vaches Holstein à 3-5 mois de lactation produisant 20-25 kg de lait Ration préliminaire à 0,41 % P pour 4 semaines 3 niveaux de phosphore pour 9 semaines 0,30 % (pas de phosphore ajouté) 0,41 % 0,56 %

L’ingestion influence l’excrétion Bas Moyen Élevé Source : adapté de Morse et al., J. Dairy Sci., 1992, pp. 3039-3049

L’ingestion influence l’excrétion Bas Moyen Élevé Source : adapté de Morse et al., J. Dairy Sci., 1992, pp. 3039-3049

La vache est capable de s’ajuster Source : adapté de Morse et al., J. Dairy Sci., 1992, pp. 3039-3049

Phosphore, production et reproduction Quel est l’impact du phosphore sur : Production % gras % protéine Consommation Reproduction Les expériences de Wu (2000 et 2001): 0,3;0,4 et 0,5% Pas de différence pour production et les composantes. Exp no1: Baisse des jours ouverts à 0,3%. Augnmentation du P dans le fumier. Exp no2: Sur 2 et 3 lactations: Le best pour jours ouverts à 0,4%. On voyait que le % cendres dans les os diminuait à 0,3%.

Phosphore, production et reproduction Il faut couvrir les besoins Si on dépasse les besoins : Pas plus de lait Pas de plus belles chaleurs Plus de rejets

Besoins Production (g/kg) Besoins en phosphore Source Année Absorption (%) Besoins Entretien (g/600 kg) Besoins Production (g/kg) NRC 1971 50 9 1,00 1978 55 0,90 1989 0,99 2001 70 10-25 ARC 1980 58 7 0,905 Pays-Bas 1983 60 15 France 1988 26 0,875 Allemagne 1987 14 1993 Source: Adapté de Knowlton et Kohn, Proceedings of the Mid Atlantic Dairy Management Conference, Hershey, PA. 24-25 Février 2001 et NRC 2001.

Coefficient d’absorption du phosphore de divers aliments (NRC 2001) Fourrages 64 Concentrés 70 Farine d’os 80 Phosphate monoammoniacal Phosphate dicalcique 75 Phosphate défluoré 65

Besoins factoriels pour le phosphore (NRC) Entretien : NRC (1989) : 1,43 g/100 kg PV/ j 10,00 g/700 kg vache/j NRC (2001) (vaches en lactation) : 1,0 g/kg CVMS/j pour une vache consommant 24 kg MS/j = 24 g/j

Besoins factoriels pour le phosphore (NRC 2001) Croissance : Poids vif, kg g P/kg gain < 100 8,8 100 – 200 7,7 200 – 300 7,2 300 – 400 6,8 400 – 500 6,6 > 500 6,3

Besoins factoriels pour le phosphore (NRC 2001) La gestation exige plus de phosphore pour le développement du squelette du foetus après 190 jours de gestation Équation exponentielle : Environ 1,5 g P/j à 190 JEG 6,0 g P/j juste avant le vêlage

Besoins factoriels pour le phosphore (NRC 2001) Lactation : P absorbé requis/kg LCG 4 % = 0,90 g pour toutes les races

Phosphore dans les aliments Très sage de l’analyser pour éviter d’en mettre trop ou pas assez Contrôle de qualité des intrants fournit de l’information utile Grains Sous-produits Minéraux

Le sodium, chlore, potassium Aliments CA Na, Cl, K Fourrages 0,90 Concentrés Sources minérales L’approche factorielle (E + C + G + L) Rôles Pression osmotique et équilibre acido-basique

Les sources de sodium Le chlorure de sodium ou sel (39,34 %) Le bicarbonate de sodium (27 %) Le sulfate de sodium (14,27 %) Les drèches de distillerie et de brasserie (0,33 %) La farine de poisson (0,49 %) Veuillez noter que les fourrages et les grains du Québec sont de pauvres sources de sodium

Les sources de chlore Le chlorure de sodium ou sel (60,66 %) Le chlorure de potassium (47,30 %) Les drèches de distillerie et de brasserie (0,18 %)

Les sources de potassium % K Sulfate de K 42 Chlorure de K 50 Carbonate de K 55 Fourrage 1,5 – 5 Fèves riches en protéines 1 – 2 L’épandage de fumier riche en potassium fait augmenter la teneur en potassium des fourrages

Les besoins en soufre 0,20 % MS Le soufre et le molybdène empêchent Bouchard et Conrad, 1973b Le soufre et le molybdène empêchent l’absorption du cuivre Le soufre est une composante des acides aminés soufrés tels que la méthionine, la cystéine et la taurine, ainsi que des vitamines du groupe B telles que la thiamine et la biotine Équilibre acido-basique

Les sources de soufre S (%) Sulfate de potassium 17,35 Sulfate de magnésium 18,97 Sulfate de sodium 9,95 Sulfate d’ammonium 24,10 Fèves riches en protéines 0,48 – 1,25 Drèches de distillerie et de brasserie 0,40 Fin gluten de maïs 0,72

Les minéraux mineurs On en sait encore trop peu. Pourquoi ? Pas facile à analyser avec précision Multiples interactions Peu d’intérêt à investir en recherche Carences/excès généralement sans conséquences dramatiques Il faut donc faire avec ce qu’on sait !

Les fonctions du sélénium D’abord connu comme un élément toxique - causant la perte de poil, des ongles et des onglons - il est aujourd’hui reconnu comme essentiel

Les fonctions du sélénium Son rôle est très difficile à dissocier de celui de la vitamine E Tous les deux semblent améliorer la réponse immunitaire Ils aident à réduire l’incidence et la sévérité de la mammite

Les excès de sélénium Les symptômes Boiterie Malformation des sabots Perte d’appétit Perte de vitalité

L’absorption du sélénium Absorption de 30-60 % pour les fourrages et les concentrés Absorption de 40-50 % pour le sélénite de sodium et le sélénate de sodium Les sources organiques seraient mieux assimilées que les sources inorganiques

Sommaire sur le sélénium Besoins : 0,3 mg/kg MS Aliments Fourrages : moins de 0,1 mg/kg MS Céréales : moins de 0,1 mg/kg MS Niveau de toxicité 5-40 mg/kg MS

Commentaires sur les éléments mineurs Essentiel de satisfaire les besoins Les fourrages du Québec contiennent des quantités variables d’éléments mineurs, généralement insuffisantes pour satisfaire les besoins L’ajout dans les rations est facile Il faut se méfier des interactions potentielles

Les avantages des minéraux chélatés Meilleure utilisation Pas de réaction avec les autres nutriments Bénéfices significatifs dans les conditions de stress (mise-bas, naissance, transport) Respect de l’environnement Les minéraux inorganiques forment des complexes ou chélates lors de leur passage dans le tube digestif Le minéral peut former un complexe ou chélate et se dissocier à pH acide avant d’être absorbé Ces minéraux peuvent être incorporés dans des composés insolubles et devenir non disponibles La forme chélatée assure que ces minéraux atteindront leur site d’absorption intact pour une meilleure utilisation

Minéraux chélatés Liaison covalente de coordination NH2 COOH R C Zn C Acide aminé Acide aminé

Source : Bulletin technique Zinpro corp. Minéraux organiques Source : Bulletin technique Zinpro corp.

Source : Bulletin technique Zinpro corp. Minéraux organiques Source : Bulletin technique Zinpro corp.

Conclusions Les minéraux sont très importants pour la vie La recherche sur le sujet ! Il est essentiel de mettre en application ce que l’on sait Des publications récentes nous permettent de faire une bonne mise à jour de nos connaissances Les programmes alimentaires vs NRC 2001

Merci de votre attention !