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Optimisation de l'utilisation digestive de calcium et du phospore chez la poule pondeuse : vers un nouveau système d'évaluation des besoins par une approche de modélisation
No full textTitre de l'écran-titre (visionné le 7 août 2023)« Thèse en cotutelle, Doctorat en sciences animales : Université Laval,Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université François-Rabelais,Tours, France) »Chaque jour, la poule exporte environ 2 g de calcium (Ca) pour constituer la coquille. Le décalage entre la disponibilité du Ca alimentaire et le besoin pour la coquille contraint la poule à mobiliser son os médullaire. Ce processus a pour effet de fragiliser progressivement le squelette et conduit à la libération et l'excrétion urinaire de phosphore (P). La fin de carrière de la poule, marquée par une baisse de la qualité de coquille, est donc aussi propice à l'apparition d'ostéoporose. Face à ces enjeux, un meilleur pilotage de l'alimentation minérale représente un levier d'intérêt pour maintenir la qualité du squelette et de la coquille, et limiter les rejets en P, tout au long du cycle de production. Ceci implique d'identifier des stratégies optimisant l'utilisation des minéraux, en particulier au niveau digestif, siège de processus complexes qu'il convient de mieux comprendre. L'objectif de ce doctorat était donc d'améliorer nos connaissances quant aux mécanismes contrôlant l'utilisation digestive du Ca et du P et de les intégrer dans un modèle mécaniste de recherche. Si le carbonate de Ca particulaire et la phytase microbienne sont couramment utilisés dans l'alimentation des poules pondeuses, leurs effets, notamment combinés, sur la dynamique des flux digestifs de Ca et P sont peu connus. Un premier travail de méta-analyses des données de la littérature a permis de quantifier 1) l'effet du Ca particulaire pour améliorer l'utilisation du Ca par la poule et limiter la dégradation du squelette liée à l'âge et 2) l'effet de la phytase microbienne pour améliorer l'utilisation digestive du P, d'autant plus marqué que le régime est pauvre en P. Dans un second temps, l'interaction entre la taille des particules de Ca et la phytase microbienne a été étudiée à travers une expérimentation in vivo. Cette étude a montré que le Ca particulaire limite la formation de complexes entre le Ca et l'acide phytique favorisant ainsi l'action de la phytase microbienne. Ces travaux ont permis de formaliser des concepts qui ont été intégrés au sein d'un modèle mécaniste de recherche décrivant le devenir du Ca et du P dans le tube digestif de la poule pondeuse de façon dynamique à l'échelle de la journée. Ce modèle prend en compte les principales caractéristiques de l'aliment ainsi que le stade de calcification de la coquille, facteurs majeurs modulant l'utilisation digestive du Ca et du P. Ce travail contribue à mieux comprendre le devenir du Ca particulaire au niveau digestif et ses interactions avec le P et la phytase microbienne. Il ouvre des perspectives évidentes d'amélioration de l'utilisation du Ca et du P chez la poule pondeuse via des stratégies nutritionnelles adaptées. Le couplage du modèle digestif développé à un outil décrivant les flux métaboliques contribuera au déploiement d'une alimentation minérale de précision répondant aux multiples enjeux auxquels est confrontée la production i.e. qualité de coquille, intégrité du squelette et maîtrise des rejets de P.Daily, the eggshell production requires more than 2 g of calcium (Ca), representing a challenge to the layinghen. Because of a gap between the availability of dietary Ca and the requirement for the eggshell, the hen mobilizes Ca from her medullary bone. This repeated bone mobilization leads to weak the skeleton and increases urinary excretion of phosphorus (P). The end of the laying period is thus, marked by a progressive degradation of the skeleton, but also by a decrease of the eggshell quality. In this context, optimizing mineral nutrition appears a key tool to maintain skeletal integrity, eggshell quality and to limit the P excretion throughout the production cycle. However, processes driving the digestive utilization of Ca and P are not well understood. The objective of this PhD was therefore to improve our knowledge concerning he digestive mechanisms of Ca and P utilization which was then integrated in a mechanistic and dynamic model of the fate of Ca and P into the digestive tract of the laying hen. Coarse limestone and microbial phytase are commonly used in the diet of laying hens. However, the way they impact the digestive flows of Ca and P as well as their interaction are not well understood in hens. Thus, we first realized two meta-analyses to quantify 1) the effect of coarse Ca to improve Ca utilization by the hen and to limit age-related skeletal degradation and 2) the effect of microbial phytase to improve digestive P utilization in a low P diet. Secondly, we studied how coarse limestone could impact phytase efficacy through an in vivo approach. Coarse limestone presented a lower propension than fine limestone to complex phytic acid, thus improving phytase efficacy. This work provided key concepts and quantifications to develop a mechanistic research model describing the fate of Ca and P in the digestive tract of the laying hen in a dynamic way and on a daily scale. This model integrates the main diet effects and the stage of eggshell calcification, known to be the main factors impacting the digestive use of Ca and P. This work improved our knowledge on the fate of coarse limestone and its interactions with P and microbial phytase, making possible the optimization of digestive utilization of these minerals. Further, by coupling the current model to a dynamic model describing the metabolic flows of Ca and P, it will possible to answer multiple challenges of the laying hen's production in terms of eggshell quality, skeletal integrity and reduction of P excretion
