L’alimentation est un des points clés de l’élevage de ruminants. Elle déterminera leur croissance, leur production laitière, et au final la rentabilité de l’exploitation. Les ruminants étant des herbivores, leur alimentation sera donc naturellement de l’herbe. Mais de quoi l’herbe est-elle composée ? Qu’est-ce qui fait que les ruminants peuvent la digérer? Cet article permettra de faire un rappel sur la composition des plantes et le mécanisme de digestion de celles-ci par les ruminants.

La composition des plantes

Les « briques » de base des plantes : les cellules

Les plantes, comme tous les autres êtres vivants, sont constituées de cellules : des compartiments de petite taille (comparable au diamètre d’un cheveu, mais variable selon le type de cellule), remplis d’eau et de divers éléments solubilisés, au sein desquels sont réalisées les réactions chimiques du métabolisme de la plante. Ainsi, des cellules des feuilles réalisent la photosynthèse pour fabriquer des sucres à partir du dioxyde de carbone (CO2) de l’air, des cellules des racines captent les nutriments du sol pour les transférer à la sève, etc.

Cellule végétale

Figure 1 : Cellule végétale (schéma Beef + Lamb NZ)

Une plante n’est cependant pas composée uniquement de cellules. D’autres structures, synthétisées par les cellules, sont elles aussi indispensables à son fonctionnement : par exemple les vaisseaux qui transportent la sève, ou les parois cellulaires rigides qui entourent les cellules et permettent à la plante d’assurer son maintien. Ces éléments ont une composition différente, et ne sont pas digérés de la même façon par les ruminants.

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Les différents composants chimiques des plantes

Le principal constituant des plantes est l’eau. Elle représente 50 à 90 % du poids frais. C’est la matièresèche (les 10 à 50 % restants) qui contient les nutriments que les ruminants vont absorber lors de la digestion. Certains sont issus des éléments intracellulaires (contenus dans les cellules) et sont rapidement digestibles par les ruminants. D’autres correspondent aux éléments pariétaux (qui constituent les parois englobant les cellules). Leur dégradation est plus lente, voire impossible.

Eau mise à part, les principales classes de molécules présentes dans une plante sont les protéines et les glucides, mais on trouve également des minéraux (jusqu’à 12 % de la matière sèche) et des lipides (2 %).

Les protéines sont une classe de molécules riches en azote, constituées d’acides aminés. Elles entrent dans la composition de toutes sortes d’outils dont la plante a besoin pour son métabolisme : « portes » pour transférer divers éléments hors des cellules, « usines » pour fabriquer ou détruire d’autres molécules, etc.

Les glucides (en Anglais, « carbohydrates ») sont une classe de molécules composées de sucres, qu’ils soient simples ou complexes, c’est-à-dire constitués d’un assemblage de sucres simples (et parfois d’autres molécules). Un exemple de sucre simple est le saccharose, notre « sucre de table », qui est présent dans la sève et sert à transférer l’énergie au sein des plantes. Des sucres complexes sont par exemple l’amidon, qui sert à stocker l’énergie au sein des cellules des plantes, ou la cellulose, qui sert à rigidifier les parois cellulaires et à donner la structure nécessaire au port des plantes.

La répartition des différents éléments au sein des plantes

Les molécules citées précédemment ont des rôles différents, et ne sont donc pas situées au même endroit au sein des plantes.

À l’intérieur des cellules, on retrouve principalement des protéines, des glucides solubles sucres simples, amidon), et de l’azote non protéique (sous forme d’ammoniaque par exemple) dont cependant la concentration varie avec le temps. Le taux de protéines décroît avec l’âge des cellules et l’âge des plantes, tandis que la concentration de glucides solubles (fabriqués par la photosynthèse) suit un cycle journalier, avec un taux maximal en fin d’après-midi. Ces éléments sont facilement digestibles par les ruminants.

Les éléments pariétaux sont présents pour que les plantes aient un port dressé. Ils sont constitués principalement de glucides complexes non solubles, et de lignine. La cellulose et l’hémicellulose sont des glucides complexes, digestibles par les ruminants (mais moins facilement que les glucides solubles). Ce sont ces éléments que l’on appelle communément les fibres. Ils  représentent 1/3 de la matière sèche quand la plante est jeune, mais ce ratio peut atteindre plus des 2/3 quand la plante vieillit, ce qui réduit sa digestibilité. La lignine est un autre polymère complexe, non glucidique, qui apparaît plus tardivement dans le développement des plantes et permet aussi leur rigidification. Contrairement à la cellulose, elle n’est pas digestible par les ruminants, il est donc préférable de faire consommer les plantes avant qu’elles puissent se lignifier.

Les consituants des plantes -schéma

Figure 2 : Les constituants des plantes ingérés par les ruminants

La digestion des plantes par les ruminants

Les glucides et les protéines sont digérés via des processus différents chez les ruminants : les glucides sont dégradés quasiment uniquement dans le rumen, tandis que les protéines sont dégradées en partie dans le rumen et en partie dans l’intestin. Les micro-organismes présents dans le rumen (principalement des bactéries, mais aussi des protozoaires et archées) jouent un rôle prépondérant dans la digestion des ruminants.

Assimilation des glucides grâce aux micro-organismes du rumen

La digestion de tous les glucides solubles (intracellulaires) et de 85% des glucides complexes (pariétaux) se fait dans le rumen grâce à la fermentation microbienne. En dégradant les glucides, les micro-organismes récupèrent de l’énergie pour leur fonctionnement et produisent également des acides gras volatils (AGV) qui sont transférés vers le sang de l’animal : c’est ainsi que les ruminants absorbent la plupart de l’énergie dont ils ont besoin. Une petite partie des glucides dégradés par les bactéries est absorbée sous forme de glucose dans l’intestin grêle. Une autre partie est perdue et émise sous forme de méthane (CH4) de dioxyde de carbone (CO2) par éructation. Enfin, la part de glucides non digérée (15 %) transite dans le système digestif pour être évacuée dans les fèces.

Assimilation des protéines par les micro-organismes et l’intestin

La digestion des différentes sources d’azote (protéique, non protéique et urée salivaire) se fait en partie dans le rumen grâce à l’activité microbienne et dans un second temps dans l’intestin.Les 2/3 des protéines végétales sont dégradées par les micro-organismes du rumen et transformées en ammoniaque et en acides aminés (molécules nécessaires à la synthèse de protéines). Une partie des acides aminés et de l’ammoniaque est directement consommée par les micro-organismes pour synthétiser leurs propres protéines. Le reste de l’ammoniaque est transféré dans le sang du ruminant pour être converti en urée dans le foie. Une partie de l’urée est recyclée dans le rumen et le reste est évacué via l’urine. Les protéines microbiennes et les protéines végétales qui n’ont pas été dégradées dans le rumen transitent vers l’intestin grêle dans lequel elles sont dégradées en acides aminés, qui sont transférés dans le sang de l’animal. Ces acides aminés seront utilisés par le ruminant pour synthétiser de nouvelles protéines.

Schéma de la digestion de l'herbe

Figure 3 : Schéma simplifié de la digestion de l’herbe par les ruminants

La digestion des sources d’azote est directement dépendante de la digestion des glucides. En effet, la synthèse par les micro-organismes de leurs protéines ainsi que la transformation d’ammoniaque en urée nécessitent une source d’énergie, qui est fournie par la dégradation des glucides dans le rumen. Dans la majorité des cas, en pâturage, les performances animales sont ainsi limitées par l’ingestion de glucides plutôt que de protéines.

Conclusion :

La composition des plantes varie selon les espèces, et selon leur stade de développement. De manière générale, pour une bonne valorisation par les ruminants, il est préférable qu’elles soient consommées jeunes, avant qu’elles se rigidifient et se lignifient. Il est ainsi très intéressant de contrôler le développement des plantes par le pâturage, pour qu’il soit homogène au sein d’une parcelle et que les animaux aient accès à des plantes à un stade optimal.

La digestion des glucides et des protéines par les ruminants se réalise par deux procédés différents. Les glucides (source d’énergie) sont dégradés dans le rumen, tandis que les protéines (source d’azote et d’acides aminés pour la fabrication des protéines animales) sont pour partie dégradées dans le rumen et pour partie dans l’intestin. Ces processus de dégradation sont étroitement liés et ne peuvent fonctionner l’un sans l’autre : la synthèse des protéines nécessite la source d’énergie fournie par la dégradation des glucides. Pour atteindre des performances animales intéressantes, il est donc indispensable de veiller à un équilibre glucides-protéines satisfaisants. De manière générale, au pâturage, les glucides représentent l’élément limitant alors que les protéines sont présentes en abondance.

Sources

Beef + Lamb New Zealand, Pasture quality, principles and management, the Q-graze manual, http://www.beeflambnz.com/Documents/Farm/Pasture%20quality%20principles%20and%20management%20-%20the%20Q-Graze%20manual.pdf [consulté le 20 juin2015]

FAO, Rappels sur l’anatomie du tube digestif des ruminants et l’utilisation digestive des fourrages pauvres, archive de documents de la FAO, http://www.fao.org/docrep/w4988f/w4988f03.htm [consulté le 18 juin 2015]

Lambert M.G., Litherland A.J., 2000, A practitioner’s guide to pasture quality, Proceedings of the New Zealand Grassland Association 62 : 111-115

Ferran Aude, École Nationale Vétérinaire de Toulouse. Digestion microbienne chez les ruminants. http://physiologie.envt.fr/spip/IMG/pdf/Digestion_microbienne_chez_les_ruminants.pdf [consulté le 25 juin 2015]

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