La composition et le mécanisme de digestion des plantes de pâturage

par SHANE BAILEY / jeudi, 16 juillet 2015 / Publié dans je-pature.com

La composition et le mécanisme de digestion des plantes de pâturage

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.

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

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