CALIS Thibaut DECHERF Marie LABECOT Anaïs PREVOST Lindsay Particularités digestives du gros intestin du cheval: Impact sur le calcul de la valeur alimentaire des aliments Année 2010-2011 151ème promotion PF Productions animales

Plan Système digestif du cheval Introduction Système digestif du cheval Spécificités anatomiques du gros intestin Généralités Anatomie Activité microbienne Durée du transit Rôles du gros intestin Dégradation glucidique Production d’AVG Digestibilité de la cellulose Reconversion des matières azotées Synthèse des vitamines du complexe B dans le gros intestin Valeur alimentaire des aliments Système UFC Système MADC Synthèse des 2 systèmes Comparaison des 2 systèmes Conclusion Bibliographie Plan à revoir

Introduction Le cheval, un marché important Alimentation: rôle essentiel sur la santé et les performances sportives Importance de comprendre les particularités du système digestif du cheval Le gros intestin, lieu essentiel de la digestion

I. Système digestif du cheval L'Alimentation des chevaux de William Martín-Rosset (1990) Herbivore monogastrique; estomac peu volumineux et intestins développés Forte insalivation dans la cavité buccale Capacité stomacale faible: 15 à 18l. L’estomac ne se remplit qu’aux 2/3 mais se vidange au fur et à mesure de la prise alimentaire.

I. Système digestif du cheval Le cheval est une vache montée à l’envers!

I. Système digestif du cheval Types de digestion Étape Temps de passage Capacité/ taille Dégradation/ absorption Energie Mécanique; enzymatique Gastrique 2 à 8h selon taille et composition du repas (vidange continue) 15-18L (contenance utile= 10L environ) Début dégradation aliments volumineux et mat. Azotées Glucides (peu), MG et mnx pas digérés 30 à 60% de l’énergie totale absorbée 30 à 80% des matières azotées totales absorbées Enzymatique Intestinale (grêle) 1 à 2h 16 à 24m Sucre, lactose, amidon, MG, mat. Azotées en grande partie dégradé Mnx (sauf phosphore)absorbé Microbienne Intestinale (côlon) 24 à 48h dont 5 h dans le caecum 180 à 220L; toujours plein Essentiel du phosphore absorbé dans le côlon Digestion des parois végétales et d’une faible fraction de glucides de réserves (en AGV) Jusqu’à 2/3 de l’énergie totale absorbée dans le cas des fourrages

I. Système digestif du cheval

II. Spécificités anatomiques du gros intestin 1.Généralités « Une vache à l’envers » Essentiel de la digestion dans le gros intestin 30 h en moyenne Cellulose non dégradée par la digestion enzymatique Poids du contenu du gros intestin: plus de 70kg Tout le cheval est dans son intestin Tout le ruminant est dans sa panse

II. SPECIFICITES ANATOMIQUES DU GROS INTESTIN 2. Anatomie LE CAECUM Fermentation microbienne => 5h 1 m de long, +/- 30 cm de diamètre Capacité de 30 à 40 l Présence de bosselures extérieures Muqueuse riche en liquides lymphoïdes

II. SPECIFICITES ANATOMIQUES DU GROS INTESTIN Description anatomique LE GROS COLON Longueur: 3,5 m; Diamètre: 20 à 25cm Volume: 90 L Partie la plus volumineuse du système digestif Durée de transit: 18 à 24h LE COLON FLOTTANT Longueur: 3 m; Diamètre: 8cm Volume: 20 L Durée de transit: 1 à 2h LE RECTUM Longueur: 30 cm

II. SPECIFICITES ANATOMIQUES DU GROS INTESTIN 3. Activité microbienne Intense Conditions optimales: pH entre 6,8 et 7, hydratation élevée, bon brassage, T°C adéquate, anaérobiose Bactéries cellulolytiques: nombreuses dans le caecum, faibles dans le côlon Bactéries protéolytiques: entre 2 et 8.10^5 germes/g de digestat Population du côlon: entre 5 et 7.10^9 germes/g dont la moitié de celle-ci dans la partie terminale du côlon

II. SPECIFICITES ANATOMIQUES DU GROS INtestin 4. Durée de transit Fort ralentissement du transit digestif sur le gros intestin: 30h en moyenne Ralentissement plus important si fourrages longs et très fibreux Transit plus rapide que ruminants, développement de réservoirs fermentaires moins importants ORGANE DUREE DE TRANSIT CAECUM GROS COLON 2 à 9h 18 à 24h COLON FLOTTANT 1 à 2h

III. Rôles du gros intestin 1. Dégradation glucidique Activité microbienne Capacité fermentaire → 2 x plus faible que ruminant Dégagement : AGV, gaz et chaleur AGV isobutyrique, isovalérique + [NH3] → début lyse corps microbiens [AGV] : Varie beaucoup → fonction de la quantité de substrat dispo ↘ jeûne ↗ alimentation continue après repas (max 6h après) équilibre du substrat Caecum Côlon terminal TOTAL [AGV] 50-100 (mmol/L/h) 25 500-1000 (g/ch/j) Activité microbienne Capacité fermentaire → 2 x plus faible que ruminant (coton, diminue rapide entre début et fin de GI) AGV, gaz et chaleur Présence AGV isobutyrique isovalérique [NH3] plus élevée → début lyse corps microbiens (libère AGV iso et NH3) [AGV] : Caecum → 50 à 100mmol/L/h Côlon terminal → 25 mmol/L/h 500 à 1000 g par cheval et par jour Varie beaucoup → fonction de la qtité de substrat dispo ↓ jeûne ↑ alimentation continue après repas (max 6h après) Insérer schéma 8 p66 équilibre du substrat : fourrage + complément = ↗flore intestinale (caecum : anaérobie, cellulolytique, amylolitique, protéolytique) et même ↓ [NH3] (broyage → même effets) Insuffisance azote → facteur limitant de cellulolyse car dissociation chronologique et topographique entre digestion précoce enzymatique des prot et digestion retardée microbienne de la cellulose

III. Rôles du gros intestin (PRODUCTION D’agv) ACIDES Acétique Propionique Butyrique Formique Proportion (%) 70-75 18-23 5-7 1-2 Variation ration → influence proportion AGV (atténuée par filtrage de IG) Si ↗↗↗ [amidon] ou [substances pectique] ou [hémicellulose] très fermentescibles → dégradation intempestives et ↘pH + libération acide lactique → troubles digestifs (diarrhées, coliques) ou circulatoires (congestion, fourbure). ANIMAL Cheval Vache Lapin Porc Besoins énergétiques couverts par les AGV issus des fermentations caecocoliques (%) 25-30 70 10-20 <10 À partir de foin ou légumineuse : Acide acétique (70 à 75%) Acide propionique (18 à 23%) Seul glucogénique Utilisée par les tissus car seulement 7 à8% dans circulation générale (broyée, longue ou condensée) Bon rendement énergétique (intérêt à privilégier sa prod grâce aux facteur qui active les fermentations caecocoliques : récolte de fourrages jeunes, broyage des fourrages, ↗ de la teneur en cellulose fermentescible ou en amidon) Excès → recherche de source cellulosique (bois du box) et/ou coprophagie Acide butyrique (5 à 7%) Acides formique (méthane par bact) isobutyrique, valérique et isovalérique (1à2%) Variation ration → influence proportion AGV (atténuée par filtrage de IG) AGV origine fermentations caecocoliques → 25 à 30% besoins énergie (vache 70% ; lapin 10 à 20% ; porc moins de 10%) Taux ↘ si taux de concentré facilement digestible ↗ (monogastriques non herbivores) Taux ↗ si taux de cellulose ↗ (jusqu’à 50% de besoins) Si ↗↗↗ [amidon] ou [substances pectique] ou [hémicellulose] très fermentescibles → dégradation intempestives et ↘pH + libération acide lactique → troubles digestifs (diarrhées, coliques) ou circulatoires (congestion, fourbure).

III. Rôles du gros intestin(Digestibilité de la cellulose) Cheval = bœuf si aliment <15% cellulose si >15% alors ↘⅓ coefficient de digestibilité de la cellulose et ↘15% du coefficient de digestibilité pour MO soit ↘10 à 20%énergie digestible Aggravé si taux de lignification ↗ Si fourrages trop grossiers → embarras digestif, voire obstructions intestinales. Lest doit être assez gros pour stimuler la motricité digestive et ↗vitesse de transit Taux de cellulose optimale de 15 à 18% Cheval = bœuf si aliment <15% cellulose si >15% alors ↘⅓ coef de digestibilité et ↘15% pour MO soit ↘10 à 20%énergie digestible Aggravé si taux de lignification ↗ Si fourrages trop grossiers → embarras digestif, voire obstructions intestinales. Lest doit être assez gros pour stimuler la motricité digestive et ↗vitesse de transit Taux de cellulose opt = 15 à 18%

III. Rôles du gros intestin 2. Reconversion des matières azotées IG réalise 70% de la digestion azotée → 30% pour le GI Microflore → MN convertis en AA → NH3 Croissance, multiplication et cellulolyse → protéines microbiennes Résorption azotée très faible des AA → NH3 → /!\ carence en AA Avantage du cheval sur le ruminant : Digestion enzymatique précoce → protéines alimentaires moins exposées aux dégradations microbiennes → digestibilité ↗ IG → 70% de la digestion azotée chez le cheval La microflore convertis la matière azotée en formes simples comme en acide aminé puis en ammoniac AA et NH3 conditionnent croissance, multiplication des microbes, mais aussi l’activité des microbes comme la cellulolyse (se résulte par l’élaboration de protéines microbiennes de bonnes qualités) La résorption de l’azote devient très faible pour les AA (seuls matériaux utiles pour l’organisme) et seulement sous forme d’ammoniac (inutile et toxique)->pas d’auto suplémentation azotée d’origine microbienne. Attention : cheval carençable en AA et par conséquent tributaire de la qualité des protéines alimentaires. La lysine est très importante dans la croissance des poulains -> carence peut entraîner des retards de croissances. Le lait en poudre, farine de luzerne, farine animale, tourteau de soja donner au poulain et/ou à la jument allaitantes. Le cheval tire pleinement avantage des protéines alimentaires à haute valeur biologique, car il possède un avantage sur le ruminant : la digestion enzymatique précède la digestion microbienne ce qui « protège » les protéines contre les dégradations microbiennes. Ceci leur confère une digestibilité apparente plus élevée chez le cheval que chez les ruminants.

III. Rôles du gros intestin Valorisation de l’azote non-protéique : NH3 → stimule cellulolyse → élaboration d’AA par le foie → auto-intoxication → recyclage Cheval → mauvais valorisateur d’azote non-protéique Supporte mieux les doses fortes de NH3 (intoxication → 3g/Kg de PV) Bonne complémentarité élevage cheval et bovin Même si le NH3 peut être toxique pour l’animal, il présente un intérêt certain : Stimule la cellulolyse et assure donc l’approvisionnement énergétique Il permet aussi l’élaboration hépatique (foie) d’acide aminés non indispensables et donc de contre balancer, modestement, un bilan azotée négatif Effet négatif : surcharger les émonctoires (canaux d’éliminations) menant à une auto intoxication Effet positif : si alimentation en fourrage grossier fortement déficient en azote, alors son intense recyclage peut être une atténuer une carence L’apport d’urée peut jouer le même rôle, mais comme très soluble, et est rapidement absorbée avant d’arriver au gros intestin, et re-synthétisée au niveau du foie dans son rôle de détoxification pour être principalement éliminer par les reins, et seulement une petite proportion d’urée sera amené au gros intestin par le sang, urée a les mêmes effets et augmente la cellulolyse mais pas de réel bénéfice quant à l’approvisionnement protéique. Donc le cheval est un très mauvais valorisateur d’azote non protéique comparé aux ruminants. Mais est moins sensible aux doses d’urée élevée que le ruminant (l’intoxication survient à une dose d’environ 3g/Kg de poids vif) Cette faible toxicité de l’azote non protéique permet une bonne complémentation des élevages d’équidés et de bovins, même si il ya un libre service de complément d’ammoniac et d’urée

III. Rôles du gros intestin 3. Synthèse des vitamines du complexe B dans le gros intestin Toutes les vitamines du complexe B: élaborées dans le gros intestin par la microflore Pas besoin de rajout par l’alimentation si entretien Complément dans la ration si travail intensif levures sèches ou vitamines déshydratées Les vitamines du complexe B: La vitamine B1: Thiamine La vitamine B2: Riboflavine La vitamine B6: Pyridoxine La vitamine B12: Cobalamine La niacine, l’acide pantothénique, la biotine et le folate

III. Rôles du gros intestin 3. Synthèse des vitamines du complexe B dans le gros intestin Rôle des vitamines du complexe B Fonctionnement système nerveux et immunitaire Conversion des aliments en énergie Carence en vit B1: blocage du métabolisme énergétique

III. Rôles du gros intestin EN SYNTHESE Production d’AGV Variation selon la ration, [NH3] Protéine : mieux valoriser (précoce) Attention [NH3] → grande tolérance mais aussi auto intoxication Vitamine B Indispensable: respiration, métabolisme énergétique…

IV. Valeur alimentaire des aliments 1. Système UFC UFC (Unité fourragère cheval), INRA 1984 Valeur énergétique nette d’un kg brut d’un aliment référence (Orge) Deux concepts: Les besoins d’entretien représentent la plus grande part des dépenses du cheval (Martin-Rosset et al.,1994) La valeur de l’EN des aliments pour les besoins d’entretien et de production dépend de l’énergie libre (ATP) (Vermorel et al., 1984).

IV. Valeur alimentaire des aliments Détermination de la valeur UFC (Schéma adapté de W. Martin-Rosset et al.,2006)

IV. Valeur alimentaire des aliments 2. Système MADC MADC: Matière Azotée Digestible Cheval Correspond à la quantité d’acides aminés (AA) absorbés dans l’intestin grêle et le gros intestin. Concepts: Valeur protéique des aliments dépend de la quantité d’AA valorisable par l’animal (Jarrige and Tisserand, 1984) La quantité d’AA fournie dépend du site de la digestion intestin grêle vs gros intestin (Tisserand and Martin-Rosset, 1996)

IV. Valeur alimentaire des aliments Détermination de la valeur MADC La valeur azotée des aliments dépend de : De leur teneur en MAT % de protéines et matières azotées non protéiques contenues dans les MAT De leur digestibilité Localisation de la digestion: intestin grêle ou gros intestin

IV. Valeur alimentaire des aliments 3. Synthèse des 2 systèmes Validité des systèmes testée par des essais Estimation des valeurs MADC est calculée à partir de la MAD de chaque aliments UFC: système exprimé en énergie nette et qui assure l’adéquation entre les apports et les besoins (Tisserand; 1985) UFC: système exprimé en énergie nette et qui assure l’adéquation entre les apports et les besoins (Tisserand ; 1985) cad prend en compte toutes les pertes!!! Le système proposé par l’INRA où les besoins azotés d’entretien et de production de différentes catégories de chevaux sont exprimés en gramme de MADC par jour. MADC signifie « matières azotées digestible cheval » et correspond à une évaluation de la quantité d’acides aminés apporté par chaque aliment. La MADC est calculée à partir de la matière azotée digestible (MAD) en la pondérant en fonction de la nature des aliments. La MAD est calculée en tenant compte de la digestion de la matière azotée totale (MAT) ou matière protéique brute.

IV. Valeur alimentaire des aliments Système INRA vs NRC (Schéma Wolter 1999)

conclusion Particularités digestives du cheval → création système de valeur alimentaire Estimations mais calculs aussi précis que chez le ruminant

Références Bibliographiques MARTIN-ROSSET W. , ANDRIEU J. , VERMOREL M. , JESTIN M. , 2006. Routine methods for predicting the net energy and protein values of concentrates for horses in the UFC and MADC systems, Livestock Science 100 (2006) 53– 69. MARTIN-ROSSET W. , VERMOREL M. , TISSERAND J.L. , Bases rationnelles de l’alimentation du cheval, INRA Prod. Anim. Hors série 1996. 81-84. TISSERAND.J.L.; 1985. L’alimentation du cheval, CEREOPA, 94p. WOLTER R. ; 1999. Alimentation du cheval 2e édition Edition France agricole; 478 p.

Merci de votre attention. QUESTIONS ???

L’élévation des concentrations d’AGV traduit une stimulation de l’activité microbienne avec pour la microflore une récupération énergétique (ATP) qui conditionne sa croissance et sa multiplication (élaboration de protéines ou protéosynthèse). L’ammoniac disponible dans le caecocolon est utilisé par la microflore pour la fabrication des ses propres protéines et suit une évolution inverse du taux d’AGV, avec un minimum 5 à 6 heures à la suite d’un repas. Roger Wolter, 1999 ²