Comment la protéine dégradable dans le rumen influence-t-elle la synthèse des protéines microbiennes?

Dans la nutrition des ruminants, l'interaction dynamique entre les protéines alimentaires et les microbes du rumen détermine largement le statut protéique global de l'animal. Une question centrale dans ce contexte est : comment la quantité de protéines disponibles pour les microbes du rumen affecte-t-elle la quantité de protéines qu'ils produisent pour l'animal ? La réponse réside dans le rôle essentiel de la protéine dégradable dans le rumen (PDR), qui sert de substrat fondamental pour la croissance microbienne et la synthèse ultérieure des protéines microbiennes (SPM).

Cropenta Insight

Une utilisation efficace des protéines est la pierre angulaire de la nutrition animale, qu'il s'agisse des acides aminés dérivés du rumen pour les bovins ou des sources de protéines hautement digestibles pour d'autres espèces. L'objectif reste de fournir efficacement les acides aminés essentiels à l'animal.

Protéine dégradable dans le rumen : carburant de la croissance microbienne

La protéine dégradable dans le rumen (PDR) fait référence à la fraction des protéines alimentaires qui est décomposée par les micro-organismes du rumen en peptides, acides aminés et ammoniac. Cet ammoniac (NH₃) est ensuite utilisé par les microbes du rumen, avec l'énergie fermentescible, pour synthétiser leurs propres protéines cellulaires ^{[1, 2]}. Environ 50 % de la population microbienne du rumen possède des enzymes protéases capables de dégrader les sources de protéines alimentaires, les convertissant en formes utilisables pour leur propre croissance ^[1]. Ce processus est crucial car les protéines microbiennes constituent une partie importante des protéines totales qui atteignent finalement l'intestin grêle pour la digestion et l'absorption par le ruminant.

La dynamique de la synthèse des protéines microbiennes

La synthèse des protéines microbiennes (SPM) est un processus très efficace, à condition qu'il y ait un apport équilibré et opportun de PDR (comme source d'azote, principalement l'ammoniac) et d'énergie fermentescible (provenant des glucides). L'efficacité de l'utilisation de l'azote par les microbes du rumen influence directement la quantité de protéines microbiennes produites. Si l'apport en PDR est insuffisant, la croissance microbienne peut être limitée, réduisant la SPM et pouvant entraîner un apport suboptimal de protéines métabolisables pour l'animal. Inversement, un apport excessif de PDR sans énergie fermentescible adéquate peut entraîner une accumulation d'ammoniac dans le rumen, qui peut être absorbée dans la circulation sanguine, convertie en urée dans le foie et excrétée, ce qui représente une perte d'azote et un coût énergétique pour l'animal ^[2]. Le rapport protéine non dégradable dans le rumen (PNR) sur PDR (PNR:PDR) est une considération clé dans la formulation des rations pour équilibrer l'apport en nutriments pour les microbes et l'animal hôte ^[3]. De plus, le type et la méthode d'administration des suppléments protéiques peuvent influencer la communauté bactérienne du rumen, affectant l'efficacité de l'utilisation des protéines ^[4].

De la PDR aux protéines métabolisables

Les protéines microbiennes synthétisées dans le rumen s'écoulent vers l'intestin grêle, où elles sont digérées, fournissant une source d'acides aminés de haute qualité à l'animal hôte. Ces protéines microbiennes, combinées à toute protéine non dégradable dans le rumen (PNR) qui contourne le rumen et est ensuite digérée dans l'intestin grêle, constituent la protéine métabolisable totale disponible pour le ruminant. Par conséquent, l'optimisation de l'apport en PDR pour maximiser la SPM est fondamentale pour répondre aux besoins en acides aminés de l'animal. Elle garantit que l'écosystème ruminal convertit efficacement l'azote alimentaire sous une forme que l'animal peut absorber, plutôt que de dépendre uniquement de la fraction de protéines bypass. Une SPM efficace contribue à réduire le besoin de niveaux plus élevés de PNR coûteuses dans l'alimentation, car les microbes utilisent efficacement les sources de protéines plus dégradables.

Évaluation des fractions protéiques : PDR, PNR et digestibilité intestinale

La cinétique de dégradation ruminale, déterminée par incubation in-situ (sachet de nylon) chez des vaches fistulisées, est utilisée pour fournir des paramètres tels que la fraction soluble (S), la fraction potentiellement dégradable (D) et le taux de dégradation fractionnel (Kd). La valeur de la PNR est ensuite calculée sur la base de ces caractéristiques de dégradation à un taux de passage fractionnel (Kp) supposé, qui est généralement estimé à partir de l'ingestion et de la production, non mesuré dans le sachet. Selon la documentation produit, les valeurs PNR ne sont comparables que lorsqu'elles sont évaluées au même taux de passage supposé ^{[5, 6]}.

De plus, la digestibilité intestinale de la protéine non dégradée dans le rumen est tout aussi importante. Une valeur PNR élevée n'est nutritionnellement précieuse que si une portion significative de celle-ci est digérée dans l'intestin grêle, libérant des acides aminés pour l'absorption. Selon la documentation produit, cela est souvent mesuré à l'aide de techniques telles que la technique du sachet de nylon mobile chez les vaches avec des canules duodénales ^{[5, 6]}. Par exemple, selon la documentation produit, Bypass Soy Protein MP présente une PNR calculée supérieure à 80 % à un taux de passage supposé de 6 %/h, avec une digestibilité intestinale des protéines non dégradées dans le rumen proche de 100 % ^[5]. De même, selon la documentation produit, Bypass Rapeseed MP présente une PNR calculée d'environ 80 % à 6 %/h avec une digestibilité intestinale d'environ 90 % ^[6]. Selon la documentation produit, les tests de dégradation in-vitro des protéines peuvent surestimer la protection ruminale pour les protéines protégées par Maillard par rapport aux mesures in-vivo ^{[5, 6]}.

Il est important de noter que tous les traitements conçus pour augmenter la PNR ne sont pas également efficaces ou ne conduisent pas aux valeurs déclarées. Par exemple, certaines études comparant des tourteaux de colza traités physiquement-thermiquement ou traités au lignosulfonate ont constaté que leurs valeurs UDP in-situ étaient considérablement inférieures aux valeurs déclarées, avec seulement des différences mineures par rapport aux tourteaux non traités dans certains cas ^[7]. Cela souligne l'importance d'une caractérisation in-vivo robuste.

Considérations sur l'évaluation nutritionnelle et la formulation

Les systèmes d'évaluation nutritionnelle des protéines, tels que le système néerlandais DVE/OEB, le système allemand nXP/RNB, l'INRA PDI ou la protéine métabolisable CNCPS, traduisent les caractéristiques de dégradation et de digestibilité mesurées en valeurs de formulation pratiques. Ces systèmes aident les nutritionnistes à équilibrer la PDR et la PNR pour répondre aux besoins de l'animal tout en optimisant l'utilisation de l'azote. Selon la documentation produit, les valeurs générées par ces systèmes peuvent varier en fonction du système spécifique et des taux de passage supposés. Par exemple, selon la documentation produit, Bypass Soy Protein MP fournit une valeur spécifique de protéines digestibles dans l'évaluation néerlandaise DVE/OEB, avec un équilibre protéique ruminal proche de zéro ^[5].

Optimiser l'apport en PDR pour les rations de ruminants

Atteindre un apport optimal en PDR est un équilibre précis. Trop peu de PDR limite la SPM, réduisant ainsi l'apport total de protéines métabolisables. Trop de PDR peut entraîner une utilisation inefficace de l'azote et une excrétion accrue d'azote. Les formulateurs d'aliments visent à fournir suffisamment de PDR pour maximiser la croissance microbienne et la SPM, assurant un flux constant d'acides aminés de haute qualité vers l'intestin grêle. Cette stratégie soutient non seulement la performance animale mais contribue également à gérer l'excrétion d'azote, améliorant l'efficacité protéique dans les systèmes de production de ruminants.

Résumé technique

La protéine dégradable dans le rumen (PDR) est cruciale pour la synthèse des protéines microbiennes (SPM), fournissant l'azote nécessaire à la croissance des microbes du rumen et à la production de protéines de haute qualité. Un apport optimal en PDR, synchronisé avec l'énergie fermentescible, maximise la SPM, contribuant de manière significative à la protéine métabolisable disponible pour le ruminant. Selon la documentation produit, une évaluation précise de la PDR, de la protéine non dégradable dans le rumen (PNR) et de sa digestibilité intestinale, généralement par des méthodes in-situ, est vitale pour une formulation de ration efficace et une utilisation globale des protéines ^{[5, 6]}.

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