Module de Sciences Animales La composition des aliments Apprentissage A Distance Module de Sciences Animales Séance 1 La composition des aliments L’anatomie digestive La digestion Corine Bayourthe

La digestion I. Phénomènes mécaniques: la mastication Ils visent la fragmentation des aliments. La mastication se fait par les prémolaires et les molaires. Pour les ruminants, elle est longue surtout si l’aliment est fibreux (foin, herbe).Elle est associée au phénomène de rumination . Pour les porcs, elle est rapide car les aliments consommés ne sont fibreux. I.1. Cas particulier de la rumination Après l’ingestion de la ration, les ruminants régurgitent des boulettes d’aliments afin de leur faire subir une mastication plus poussée, cette mastication mérycique ou rumination aura pour rôle de réduire la tailles des brins des fourrages grossiers. La rumination dure environ 8 heures par jour durant lesquelles la salivation est beaucoup plus abondante. Pour que la rumination ai lieu, il faut plusieurs conditions : Que la masse alimentaire atteigne la cardia. Que la ration soit riche en aliments grossiers. Que l’animal soit au calme et en bonne santé II. Phénomènes biologiques et chimiques II.1. Digestion des glucides La plupart des rations sont composées de sucres solubles et de polyosides(cellulose, amidon). Les polyosides sont les constituants essentiels des végétaux. II.1.1. Particularités des ruminants Les ruminants dans leur panse renferme des micro-organismes capables de digérer la cellulose et l’amidon. Ces organismes vivent en symbiose avec l’animal. La panse est un milieu favorable pour leurs croissances et leurs développement (T°C entre 38 et 40°C, milieu anaérobie, pH voisin de la neutralité) On y rencontre différents types : Bactéries cellulolytiques Protozoaires hétérotriches qui participent à la fragmentation, la fermentation et la dégradation de la cellulose. Bactéries amylolytiques et protozoaires holotriches qui participent aux fragmentations et digestions de l’amidon et des sucres. Il y a 2 phases : 1) Fermentation : Elle se réalise exclusivement en milieu anaérobie, et se fait à partir des oses obtenus par hydrolyse. La population microbienne tire profit de ces fermentations en utilisant l’énergie et le carbone nécessaire à son entretien, sa croissance. Les microbes produisent des déchets sous forme de gaz (CH4, H2, CO2,...) éructé par la vache (600 l /j) ; mais aussi fabrication d’Acide Gras Volatiles qui seront absorbés par la paroi du pré-estomac ou le caecum (acide acétique = Lait, acide propionique = engraissement, acide butyrique = lait). Le % d’AGV varie suivant les régimes alimentaires et le pH (par exemple l’ensilage de maïs est riche en propionique = Engraissement).

La digestion Les rations classiques donnent : 70% d’acide acétique 15-20% d’acide propionique 5-10% d’acide butyrique 2 à 3 % d’acides gras ramifiés 2) Hydrolyse : Elle se fait grâce à des enzymes et des microbes Il y a hydrolyse de tous les sucres en oses simples (sauf la lignine), cette hydrolyse est plus ou moins complète. CelluloseCellobioseGlucose D’une façon générale, l’hydrolyse bactérienne est lente, elle aboutit à la formation de sucres simples, avant de subir des fermentations. II.1.2. Digestion des glucides commune Par contre les poly et les monogastriques ont un phénomène en commun , c’est la dégradation des glucides autres que la cellulose dans le duodénum, pour fabriquer du glucose directement assimilable par les parois. Amidon (C6H10O5)n + eau  Dextrine (C6 H10O5)n-2+ Maltose (C12H22O11) ( Amylase) Maltose (C12H22O11) + eau  Glucose (C6 H12O6) + Fructose (C6H12O6)( Maltase) Saccharose (C12H22O11) + eau  Glucose (C6 H12O6) + Fructose (C6H12O6) ( Saccharase) Lactose (C12H22O11) + eau  Glucose (C6 H12O6) + Gallactose (C6H12O6)( Lactase) Les produits de la digestion intestinale sont des sucres simples hexoses absorbables par la paroi intestinale. Les monogastriques sont donc quasiment incapable de dégrader la cellulose, or la cellulose est le composant essentiel des végétaux verts. Les ruminants ont eux la possibilité de dégrader la cellulose. II.2. Digestion des matières azotées L’aliment renferme des protides dans une proportion + ou - importante, mais il y a aussi l’azote non protidique (urée,...) La digestion gastrique et intestinale des protides est commune aux 2 espèces , elle se fait par hydrolyse:. Par contre les polygastriques ont la possibilité d’utiliser de l’azote non protidique et notamment au niveau du rumen. II.2.1. Digestion dans le rumen Les polygastriques ingèrent des protéines et des matières azotées non protidique. Les micro-organismes fragmentent et fermentent les aliments, ils prédigèrent les protéines. C’est à partir de toute cette matière azotée qu’ils élaborent leurs propres protéines. La digestion des matières azotées dans le rumen se traduit par une production d’ammoniac NH3 venant de la protéolyse et des matières azotées non protéiques. L’ammoniac est perdu pour une grande partie, car il passe dans le sang, mais une partie va servir à la synthèse microbiennes car elle va être associée aux AGV pour former des protéines microbiennes (Protéosynthèse). Pour que cette protéosynthèse ait lieu dans de bonne condition, il faut la présence de NH3 et d’AGV au même endroit et au même moment Ces protéines microbiennes seront ensuite dégradée dans la caillette.

La digestion II.2.2. Digestion dans l’estomac et l’intestin La digestion des protéines et des polypeptides se fait par hydrolyse, par des enzymes gastriques et intestinales. Estomac ou caillette Protéines + eau Polypeptides (pepsine + HCl) Intestin Polypeptides + eau  AA (Erepsine) Intestin Protéines + eau  Polypeptides (Trypsine) Intestin Polypeptides + eau  AA (Chymotrypsine) II.3. Digestion des lipides et des matières grasses Ils sont digérés dans l’intestin par l’intermédiaire de lipases pancréatiques et intestinales : Lipides + eau Acide gras + glycerol Les acides gras sont ensuite absorbés par la muqueuse intestinale. Par contre, les micro-organismes présents dans le rumen et le caecum sont capables de réaliser l’émulsion des lipides : Pré-digestion ruminale. Régime alimentaire Herbivores Omnivores Mastication Longue Phénomène de rumination (8 h/j) qq. mn Salivation 2 à 15 l /heures 15 à 20 l / heures Adaptée au régime alimentaire 15 l / j Digestion par les micro-organismes Dégradation de la cellulose Dans le rumen Un peu dans le colon Digestion stomacale Caillette Estomac Intestin grêle Idem Gros intestin Transit intestinal Très long >48 heures 24 heures

La digestion Le porc à une digestion essentiellement stomacale et duodénale, adapté à son régime omnivore, il ne digère pas ou très peu la cellulose. La digestion chez le porc est très comparable à celle de l’homme, les céréales sont sa principale source d’énergie et les protéines ses nutriments azoté (notion de protéine idéale). La vache rumine, c’est dans son pré-estomac que la majorité de sa nutrition se passe, grâce aux micro-organismes présents dans sa panse, elle est capable de digérer la cellulose. Le cheval est intermédiaire, il a une digestion stomacale et duodénale mais il a aussi une digestion intestinale grâce aux micro-organismes présents dans sa panse, il est capable de digérer la cellulose. Il bénéficie donc d’une double digestion, mais sa digestion microbienne est postérieure à sa digestion enzymatique, cela prive les micro-organisme d’une partie des nutriments indispensables à leur croissance (glucides, protéines) pertes de l’amidon  ; par contre il faut qu’en même lui apporter dans la ration des acides aminés indispensables et de la vitamine B12. Digestion de la cellulose Oui Rumen Un peu Digestion des autres glucides Oui Duodénum Digestion des protides Oui Caillette et Duodénum Oui Estomac et Duodénum Digestion des matières azotées non protéiques Protéosynthèse Digestion des lipides Oui Intestin Prédigestion ruminale Non Alimentation possible Riche en cellulose Moins riche en protides Aliment grossier Pauvre en cellulose Riche en protides Pas d’aliment grossier

La composition des aliments Tableau 1 : Différents constituants des aliments d’origine végétale (D’après Soltner, 1994) Eau 78 à 92% dans les betteraves fourragères 78 à 88% dans l’herbe verte 50 à 80% dans les ensilages et enrubannages 15 à 20% dans les foins et les grains H2O Matières minérales Macro-éléments ou éléments majeurs Chlorures, phosphates, sulfates, carbonates de Ca, Na, Mg, K (cendres obtenues par combustion à 550°C) Micro-éléments ou oligo-éléments Fe, Cu, Zn, Co, Mn, I, Se ... M A T I E R E Matière sèche (obtenue par dessication) Eléments ternaires ou substances hydrocarbonées G L U C I D E S Glucides cytoplasmiques (contenus cellulaires) Glucides solubles (sucres) :  en C5 (ribose, desoxyribose)  en C6 ( glucose, fructose)  en C12 (maltose, lactose, saccharose, mélibiose) Glucides insolubles de réserve (fructosanes, amidon) B R U T E Matière organique (Brûle en dégageant du CO2) (constitués de C, H, O) Glucides pariétaux (parois) Glucides insolubles de structure (cellulose, hémicelluloses, substances pectiques, lignine, cires ou cutine) Lipides ou corps gras Esters d’acides gras (glycérides, stérides, cérides) Eléments quaternaires ou matières azotées Matières azotées protidiques Acides aminés libres et combinaisons d’acides aminés en peptides, polypeptides et protéines (constitués de C, H, O, N) Matières azotées non protidiques Amides (urée), Amines, Ammoniaque, bases azotées

La composition des aliments Tableau 2 : Principaux glucides cytoplasmiques et constituants pariétaux d’une cellule végétale (D’après INRA ; 1981) Localisation Dénomination Unités constitutives Contenu cellulaire Sucres libres Glucose Fructose Saccharose Mélibiose glucose, fructose glucose, galactose Polyosides de réserve Fructosanes Amidon fructose glucose Polyosides Cellulose glucose Parois Hémicelluloses xylose arabinose galactose mannose glucose acide glucuronique Substances pectiques acide glucuronique arabinose galactose Substances non glucidiques Lignine alcool coumarylique alcool coniférylique alcool synapylique Cires (cutine) alcools et acides gras à longue chaîne Tableau 3 : Classification des matières azotées (D’après INRAP - ITEB ; 1984) Classification Chimique Selon la solubilité Protéines (plus de 100 AA) - hétéroprotéines - holoprotéines Polypeptides complexes (de 10 à 100 AA) Matières azotées protidiques Matières azotées protéiques ou protéiniques MAT* Acides aminés** Bases azotées (formes cycliques, constituants des acides nucléiques) Amines - Amides Formes azotées simples (NO2-, NO3-, NH4+) Matières azotées non protidiques Matières azotées non protéiques ou non protéiniques * : le terme de protéines brutes, qui figure sur les étiquettes d’aliment du bétail est équivalent ** : les AA sont au nombre de 20 ou 21 selon les sources : glycocolle, alanine, sérine, thréonine, valine, leucine, isoleucine, acide aspartique, acide glutamique, acide hydroxyglutamique, arginine, lysine, cystine, méthionine, phénylalanine, tyrosine, tryptophane, histidine, proline, hydroxyproline (glutamine).

Anatomie digestive comparée Gros Intestin 3 Pré-estomacs 1 estomac grêle Oesophage Bouche Estomac Caecum Rumen Réseau Feuillet Caillette