Digestion de l'amidon et des parois végétales du maïs fourrage chez les ruminants : conséquences sur l'évaluation de sa valeur nutritive

Co-encadrant : Pierre Nozière (INRA, UMR 213 UMRH) Encadrement : Pierre-Vincent Protin, Alexis Férard (ARVALIS Institut du Végétal)Maize silage, commonly used in the diet of high-yielding ruminants, provides two energetic fractions: starch and cell wall (NDF). The proportion of the two energetic fractions in the whole plant varies with the stage ofmaturity at harvest, type of hybrid and climatic conditions. The prediction system of maize silage’s nutritive value developed in the 1990s, is based on the estimation of in vivo total tract organic matter digestibility (Omd). This system needs to be revised to better take into account the respective contribution of starch and cell wall in the digested organic matter and therefore to allow the prediction of the starch degradation in the rumen. Moreover, validity of prediction equations requires to be tested with current hybrids of maize and harvest practices which changed compared to 1980s. The aims of the thesis were to 1) obtain new references on Omd and on in vivo digestibility of starch and cell wall, 2) specify partition of starch and cell wall digestion between rumen and intestines, 3) investigate new prediction criteria of starch and cell wall digestion. In vivo digestibility in sheep was measured on 36 maize silages. Thirty-two maize silages were obtained from 4 hybrids that were cultivated for 2 consecutive years in the same location and harvested at 4 stages of maturity. Four additional silages (2 hybrids and 2 maturity stages) were produced in different location. In sacco starch and cell wall degradability in the rumen was measured in cows for the 36 maize silages with an adapted methodology developed in this thesis for high starch content forages. For the 4 maize silages harvested in the second location, the digestion in the rumen and in the intestines was quantified in vivo on cows. Maize silages of this thesis were characterized by higher starch content, lower cell wall content, similar OMd but lower in vivo digestibility of cell walls compared to INRA 2007 data, obtained from measures on fresh plant in 1980s. The relative stability of OMd with stage of maturity was explained by the compensation between the increase in the content of digestible starch and the decrease in digestible cell wall content. Type of hybrid and maturity stage at harvest affected digestive partition with lower starch degradability in the rumen for late maturity stages involving differences in fermentation profiles in the rumen. Although chemical composition of maize has changed, the INRA equation used to predict OMd from laboratory pepsin-cellulase digestibility has been validated on the in vivo data of the thesis and, therefore remains relevant for OMd prediction. New in vivo datas, in relation to chemical, enzymatic and agronomy parameters, will allow better evaluation of the nutritive value of maize silage in the future feed evaluation systems developed by INRA.L’ensilage de maïs, fourrage principal dans les rations hivernales des ruminants à haut niveau de production, est composé de deux fractions énergétiques : l’amidon et les parois végétales. Les proportions relatives de ces deux fractions varient selon le stade de maturité de la plante à la récolte, la variété cultivée et les conditions de culture. Proposé dans les années 1990, le système de prévision de la valeur nutritive de l’ensilage de maïs, basé sur l’estimation de la digestibilité de la matière organique (dMO) dans le tube digestif total, nécessite d’être amélioré pour prendre en compte de façon explicite la contribution respective de l’amidon et des parois végétales à la MO digérée, et permettre d’estimer la part de l’amidon dégradée dans le rumen. Par ailleurs, la validité des équations actuellement utilisées doit être vérifiée sur les nouvelles variétés de maïs et pour des pratiques de récolte qui ont sensiblement évolué par rapport aux années 1980. Les objectifs de la thèse étaient 1) d’acquérir de nouvelles données de référence de la dMO et des fractions amidon et parois végétales de l’ensilage de maïs mesurées in vivo, 2) de préciser la partition de la digestion de l’amidon et des parois végétales entre le rumen et les intestins et 3) de rechercher de nouveaux critères de prévision du devenir de l’amidon et des parois végétales dans le tube digestif. La digestibilité in vivo chez le mouton a été mesurée pour 36 ensilages de maïs résultant pour 32 d’entre eux de la culture 2 années consécutives en un même site de 4 variétés récoltées à 4 stades de maturité ; 4 ensilages supplémentaires ont été réalisées sur un second site de culture avec 2 variétés et 2 stades de maturité. La dégradabilité ruminale in sacco de l’amidon et des parois a également été mesurée chez la vache pour ces 36 maïs avec une méthodologie mise au point pour les fourrages riches en amidon. Pour les 4 ensilages de maïs cultivés sur le second site, un bilan digestif complet au niveau du rumen et des intestins a été réalisé sur vaches. Par rapport aux données des Tables INRA 2007 issues des mesures réalisées sur le maïs en vert à la fin des années 1980, les maïs utilisés dans cette thèse se caractérisent par une teneur en amidon plus élevée, une teneur en parois végétales plus faible, une dMO comparable, mais une digestibilité des parois végétales plus faible. La relative stabilité de la dMO avec le stade de maturité à la récolte s’explique par un phénomène de compensation entre l’augmentation de la quantité d’amidon digestible et la diminution de la quantité de parois digestibles. Le type de variété et le stade de maturité à la récolte influencent la partition de la digestion avec une dégradabilité ruminale de l’amidon plus faible pour les stades de récolte tardifs, ce qui induit des profils fermentaires différents. Bien que la composition chimique des maïs ait évolué, l’équation de prévision de la dMO proposée par l’INRA en 1996, à partir de la digestibilité pepsine-cellulase mesurée au laboratoire, a pu être validée sur les données in vivo et reste pertinente pour prévoir la dMO en pratique. Les nouvelles données de référence acquises sur animaux qui ont été mises en relation avec des critères chimiques et enzymatiques mesurés au laboratoire et avec des critères agronomiques seront utilisées pour mieux caractériser la valeur nutritive des maïs fourrage dans SYSTALI, le nouveau système d’alimentation proposé par l’INRA

Do lambs perceive regular human stroking as pleasant? Behavior and heart rate variability analyses

Stroking by humans is beneficial to the human-animal relationship and improves welfare in many species that express intraspecific allogrooming, but very few studies have looked at species like sheep that do not express such contact except around parturition. This study investigated the way lambs perceive regular human tactile contact using behavioral and physiological responses. Twenty-four lambs were reared and bucket-fed in groups of four. All were stroked daily by their familiar caregiver. At 8 weeks of age, the lambs were individually tested in their home pen but in a 1×1m open-barred pen after a 15h period of habituation to physical separation from peers while remaining in visual and auditory contact. Half of the lambs received stroking by their caregiver for 8min and half were exposed to their caregiver’s immobile presence. Heart rate and heart rate variability were recorded and analyzed by 2-min slots over the same interval based on three measures: mean heart rate value (HR), root mean square of successive differences (RMSSD) and standard deviation of all intervals measured between consecutive sinus beats (SDNN). Behavioral responses (ear postures of the lamb and time spent in contact with the familiar caregiver, on the knees of the familiar caregiver, and moving) were recorded throughout the test. Lamb HR decreased continuously while in the presence of their caregiver. Lambs being stroked showed slower HR and higher RMSSD which reflected positive emotional states compared to lambs left unstroked. All behavioral variables were highly correlated with the main component axis of the PCA analyses: the more the animals stayed in contact with their caregiver, the less they moved and the more their ears were hanging. This first component clearly differentiates lambs being stroked or not. Behavioral and physiological observations support the hypothesis that gentle physical contact with the caregiver is perceived positively by lambs

An original phylogenetic approach identified mitochondrial haplogroup T1a1 as inversely associated with breast cancer risk in BRCA2 mutation carriers

Introduction: Individuals carrying pathogenic mutations in the BRCA1 and BRCA2 genes have a high lifetime risk of breast cancer. BRCA1 and BRCA2 are involved in DNA double-strand break repair, DNA alterations that can be caused by exposure to reactive oxygen species, a main source of which are mitochondria. Mitochondrial genome variations affect electron transport chain efficiency and reactive oxygen species production. Individuals with different mitochondrial haplogroups differ in their metabolism and sensitivity to oxidative stress. Variability in mitochondrial genetic background can alter reactive oxygen species production, leading to cancer risk. In the present study, we tested the hypothesis that mitochondrial haplogroups modify breast cancer risk in BRCA1/2 mutation carriers. Methods: We genotyped 22,214 (11,421 affected, 10,793 unaffected) mutation carriers belonging to the Consortium of Investigators of Modifiers of BRCA1/2 for 129 mitochondrial polymorphisms using the iCOGS array. Haplogroup inference and association detection were performed using a phylogenetic approach. ALTree was applied to explore the reference mitochondrial evolutionary tree and detect subclades enriched in affected or unaffected individuals. Results: We discovered that subclade T1a1 was depleted in affected BRCA2 mutation carriers compared with the rest of clade T (hazard ratio (HR) = 0.55; 95% confidence interval (CI), 0.34 to 0.88; P = 0.01). Compared with the most frequent haplogroup in the general population (that is, H and T clades), the T1a1 haplogroup has a HR of 0.62 (95% CI, 0.40 to 0.95; P = 0.03). We also identified three potential susceptibility loci, including G13708A/rs28359178, which has demonstrated an inverse association with familial breast cancer risk. Conclusions: This study illustrates how original approaches such as the phylogeny-based method we used can empower classical molecular epidemiological studies aimed at identifying association or risk modification effects.Peer reviewe

Digestion de l'amidon et des parois végétales du maïs fourrage chez les ruminants : conséquences sur l'évaluation de sa valeur nutritive

Co-encadrant : Pierre Nozière (INRA, UMR 213 UMRH) Encadrement : Pierre-Vincent Protin, Alexis Férard (ARVALIS Institut du Végétal)Maize silage, commonly used in the diet of high-yielding ruminants, provides two energetic fractions: starch and cell wall (NDF). The proportion of the two energetic fractions in the whole plant varies with the stage ofmaturity at harvest, type of hybrid and climatic conditions. The prediction system of maize silage’s nutritive value developed in the 1990s, is based on the estimation of in vivo total tract organic matter digestibility (Omd). This system needs to be revised to better take into account the respective contribution of starch and cell wall in the digested organic matter and therefore to allow the prediction of the starch degradation in the rumen. Moreover, validity of prediction equations requires to be tested with current hybrids of maize and harvest practices which changed compared to 1980s. The aims of the thesis were to 1) obtain new references on Omd and on in vivo digestibility of starch and cell wall, 2) specify partition of starch and cell wall digestion between rumen and intestines, 3) investigate new prediction criteria of starch and cell wall digestion. In vivo digestibility in sheep was measured on 36 maize silages. Thirty-two maize silages were obtained from 4 hybrids that were cultivated for 2 consecutive years in the same location and harvested at 4 stages of maturity. Four additional silages (2 hybrids and 2 maturity stages) were produced in different location. In sacco starch and cell wall degradability in the rumen was measured in cows for the 36 maize silages with an adapted methodology developed in this thesis for high starch content forages. For the 4 maize silages harvested in the second location, the digestion in the rumen and in the intestines was quantified in vivo on cows. Maize silages of this thesis were characterized by higher starch content, lower cell wall content, similar OMd but lower in vivo digestibility of cell walls compared to INRA 2007 data, obtained from measures on fresh plant in 1980s. The relative stability of OMd with stage of maturity was explained by the compensation between the increase in the content of digestible starch and the decrease in digestible cell wall content. Type of hybrid and maturity stage at harvest affected digestive partition with lower starch degradability in the rumen for late maturity stages involving differences in fermentation profiles in the rumen. Although chemical composition of maize has changed, the INRA equation used to predict OMd from laboratory pepsin-cellulase digestibility has been validated on the in vivo data of the thesis and, therefore remains relevant for OMd prediction. New in vivo datas, in relation to chemical, enzymatic and agronomy parameters, will allow better evaluation of the nutritive value of maize silage in the future feed evaluation systems developed by INRA.L’ensilage de maïs, fourrage principal dans les rations hivernales des ruminants à haut niveau de production, est composé de deux fractions énergétiques : l’amidon et les parois végétales. Les proportions relatives de ces deux fractions varient selon le stade de maturité de la plante à la récolte, la variété cultivée et les conditions de culture. Proposé dans les années 1990, le système de prévision de la valeur nutritive de l’ensilage de maïs, basé sur l’estimation de la digestibilité de la matière organique (dMO) dans le tube digestif total, nécessite d’être amélioré pour prendre en compte de façon explicite la contribution respective de l’amidon et des parois végétales à la MO digérée, et permettre d’estimer la part de l’amidon dégradée dans le rumen. Par ailleurs, la validité des équations actuellement utilisées doit être vérifiée sur les nouvelles variétés de maïs et pour des pratiques de récolte qui ont sensiblement évolué par rapport aux années 1980. Les objectifs de la thèse étaient 1) d’acquérir de nouvelles données de référence de la dMO et des fractions amidon et parois végétales de l’ensilage de maïs mesurées in vivo, 2) de préciser la partition de la digestion de l’amidon et des parois végétales entre le rumen et les intestins et 3) de rechercher de nouveaux critères de prévision du devenir de l’amidon et des parois végétales dans le tube digestif. La digestibilité in vivo chez le mouton a été mesurée pour 36 ensilages de maïs résultant pour 32 d’entre eux de la culture 2 années consécutives en un même site de 4 variétés récoltées à 4 stades de maturité ; 4 ensilages supplémentaires ont été réalisées sur un second site de culture avec 2 variétés et 2 stades de maturité. La dégradabilité ruminale in sacco de l’amidon et des parois a également été mesurée chez la vache pour ces 36 maïs avec une méthodologie mise au point pour les fourrages riches en amidon. Pour les 4 ensilages de maïs cultivés sur le second site, un bilan digestif complet au niveau du rumen et des intestins a été réalisé sur vaches. Par rapport aux données des Tables INRA 2007 issues des mesures réalisées sur le maïs en vert à la fin des années 1980, les maïs utilisés dans cette thèse se caractérisent par une teneur en amidon plus élevée, une teneur en parois végétales plus faible, une dMO comparable, mais une digestibilité des parois végétales plus faible. La relative stabilité de la dMO avec le stade de maturité à la récolte s’explique par un phénomène de compensation entre l’augmentation de la quantité d’amidon digestible et la diminution de la quantité de parois digestibles. Le type de variété et le stade de maturité à la récolte influencent la partition de la digestion avec une dégradabilité ruminale de l’amidon plus faible pour les stades de récolte tardifs, ce qui induit des profils fermentaires différents. Bien que la composition chimique des maïs ait évolué, l’équation de prévision de la dMO proposée par l’INRA en 1996, à partir de la digestibilité pepsine-cellulase mesurée au laboratoire, a pu être validée sur les données in vivo et reste pertinente pour prévoir la dMO en pratique. Les nouvelles données de référence acquises sur animaux qui ont été mises en relation avec des critères chimiques et enzymatiques mesurés au laboratoire et avec des critères agronomiques seront utilisées pour mieux caractériser la valeur nutritive des maïs fourrage dans SYSTALI, le nouveau système d’alimentation proposé par l’INRA

Starch and cell wall digestion of maize forage in ruminants : consequences on its nutritive value evaluation

L’ensilage de maïs, fourrage principal dans les rations hivernales des ruminants à haut niveau de production, est composé de deux fractions énergétiques : l’amidon et les parois végétales. Les proportions relatives de ces deux fractions varient selon le stade de maturité de la plante à la récolte, la variété cultivée et les conditions de culture. Proposé dans les années 1990, le système de prévision de la valeur nutritive de l’ensilage de maïs, basé sur l’estimation de la digestibilité de la matière organique (dMO) dans le tube digestif total, nécessite d’être amélioré pour prendre en compte de façon explicite la contribution respective de l’amidon et des parois végétales à la MO digérée, et permettre d’estimer la part de l’amidon dégradée dans le rumen. Par ailleurs, la validité des équations actuellement utilisées doit être vérifiée sur les nouvelles variétés de maïs et pour des pratiques de récolte qui ont sensiblement évolué par rapport aux années 1980. Les objectifs de la thèse étaient 1) d’acquérir de nouvelles données de référence de la dMO et des fractions amidon et parois végétales de l’ensilage de maïs mesurées in vivo, 2) de préciser la partition de la digestion de l’amidon et des parois végétales entre le rumen et les intestins et 3) de rechercher de nouveaux critères de prévision du devenir de l’amidon et des parois végétales dans le tube digestif. La digestibilité in vivo chez le mouton a été mesurée pour 36 ensilages de maïs résultant pour 32 d’entre eux de la culture 2 années consécutives en un même site de 4 variétés récoltées à 4 stades de maturité ; 4 ensilages supplémentaires ont été réalisées sur un second site de culture avec 2 variétés et 2 stades de maturité. La dégradabilité ruminale in sacco de l’amidon et des parois a également été mesurée chez la vache pour ces 36 maïs avec une méthodologie mise au point pour les fourrages riches en amidon. Pour les 4 ensilages de maïs cultivés sur le second site, un bilan digestif complet au niveau du rumen et des intestins a été réalisé sur vaches. Par rapport aux données des Tables INRA 2007 issues des mesures réalisées sur le maïs en vert à la fin des années 1980, les maïs utilisés dans cette thèse se caractérisent par une teneur en amidon plus élevée, une teneur en parois végétales plus faible, une dMO comparable, mais une digestibilité des parois végétales plus faible. La relative stabilité de la dMO avec le stade de maturité à la récolte s’explique par un phénomène de compensation entre l’augmentation de la quantité d’amidon digestible et la diminution de la quantité de parois digestibles. Le type de variété et le stade de maturité à la récolte influencent la partition de la digestion avec une dégradabilité ruminale de l’amidon plus faible pour les stades de récolte tardifs, ce qui induit des profils fermentaires différents. Bien que la composition chimique des maïs ait évolué, l’équation de prévision de la dMO proposée par l’INRA en 1996, à partir de la digestibilité pepsine-cellulase mesurée au laboratoire, a pu être validée sur les données in vivo et reste pertinente pour prévoir la dMO en pratique. Les nouvelles données de référence acquises sur animaux qui ont été mises en relation avec des critères chimiques et enzymatiques mesurés au laboratoire et avec des critères agronomiques seront utilisées pour mieux caractériser la valeur nutritive des maïs fourrage dans SYSTALI, le nouveau système d’alimentation proposé par l’INRA.Maize silage, commonly used in the diet of high-yielding ruminants, provides two energetic fractions: starch and cell wall (NDF). The proportion of the two energetic fractions in the whole plant varies with the stage ofmaturity at harvest, type of hybrid and climatic conditions. The prediction system of maize silage’s nutritive value developed in the 1990s, is based on the estimation of in vivo total tract organic matter digestibility (Omd). This system needs to be revised to better take into account the respective contribution of starch and cell wall in the digested organic matter and therefore to allow the prediction of the starch degradation in the rumen. Moreover, validity of prediction equations requires to be tested with current hybrids of maize and harvest practices which changed compared to 1980s. The aims of the thesis were to 1) obtain new references on Omd and on in vivo digestibility of starch and cell wall, 2) specify partition of starch and cell wall digestion between rumen and intestines, 3) investigate new prediction criteria of starch and cell wall digestion. In vivo digestibility in sheep was measured on 36 maize silages. Thirty-two maize silages were obtained from 4 hybrids that were cultivated for 2 consecutive years in the same location and harvested at 4 stages of maturity. Four additional silages (2 hybrids and 2 maturity stages) were produced in different location. In sacco starch and cell wall degradability in the rumen was measured in cows for the 36 maize silages with an adapted methodology developed in this thesis for high starch content forages. For the 4 maize silages harvested in the second location, the digestion in the rumen and in the intestines was quantified in vivo on cows. Maize silages of this thesis were characterized by higher starch content, lower cell wall content, similar OMd but lower in vivo digestibility of cell walls compared to INRA 2007 data, obtained from measures on fresh plant in 1980s. The relative stability of OMd with stage of maturity was explained by the compensation between the increase in the content of digestible starch and the decrease in digestible cell wall content. Type of hybrid and maturity stage at harvest affected digestive partition with lower starch degradability in the rumen for late maturity stages involving differences in fermentation profiles in the rumen. Although chemical composition of maize has changed, the INRA equation used to predict OMd from laboratory pepsin-cellulase digestibility has been validated on the in vivo data of the thesis and, therefore remains relevant for OMd prediction. New in vivo datas, in relation to chemical, enzymatic and agronomy parameters, will allow better evaluation of the nutritive value of maize silage in the future feed evaluation systems developed by INRA

Comment des contacts humains réguliers sont-ils perçus par les agneaux ? Analyse du comportement, du cortisol et de la variabilité cardiaque

National audienc

Effects of ensiling maize and sample conditioning on in situ rumen degradation of dry matter, starch and fibre

International audienceHigh-production ruminants are commonly fed maize silage, which makes accurate evaluation of its nutritive value a key economic issue. However, evaluations of the rate and extent of ruminal degradation of starch and cell wall fractions from maize silage carry uncertainty due to the lack of a standardized method. Here, we investigated the effects of ensiling and sample conditioning on in situ-measured degradation of maize forage. Eight series of maize samples (two hybrids × two maturity stages × two methods of conservation [non-ensiled or fresh and ensiled]) were nylon-bagged in three conditionings: dried and ground to 1 mm (D1), dried and ground to 4 mm (D4), frozen and coarse-ground (FG). Disappearance of dry matter (DM), starch and fibre (aNDF) was measured in situ in cow rumen after different incubation times (2, 4, 8, 16, 24, 48 and 96 h). Effects of ensiling, sample conditioning, genotype, maturity and their interactions on DM, starch and aNDF degradation were analyzed using the SAS MIXED procedure. Effective dry matter degradability (ED4DM) was significantly higher (P<0.001) in silage than in fresh maize due to a significantly higher rapidly degradable fraction (a) (P<0.001). Effective starch degradability (ED6Starch) followed the same trend due to a higher silage degradation rate (P<0.01). Conversely, effective aNDF degradability (ED2aNDF) was lower in silage (P<0.001) than fresh maize due to the longer lag-time to degradation (P<0.001) and lower hemicellulose ((aNDF − ADF)/aNDF) fraction in silage. Effective DM degradability was higher (P<0.001) for D1 samples than D4 and FG samples, mainly due to the higher rapidly degradable fraction (a) (P<0.001) in D1 than D4 or FG samples. In relation to high degradation rate, starch degradability was significantly higher (P<0.001) in FG than D1 and D4 samples, whereas aNDF degradation was lowest in the FG samples. This study shows that ensiling maize increases starch degradability and decreases aNDF degradability compared to fresh plant. Alongside conservation method, fine-grinding samples (as D1) led to high losses through the pores of the nylon bags, and these losses were correlated with high starch degradability, whereas coarse grinding (as FG) led to low aNDF degradability, probably due to insufficiently reduced particle sizes. In conclusion, using ensiled samples dried and ground to 4 mm (D4) emerges as the appropriate method for in situ studies of starch-rich forages used as silages

Up-regulation of cytolytic functions of human Vδ2− γδ T lymphocytes through engagement of ILT2 expressed by tumor target cells

International audienceAbstract In humans, the majority of peripheral blood γδ T cells expresses Vγ9Vδ2 T-cell receptors (TCR) and recognize nonpeptidic phosphorylated antigens. In contrast, most tissue-derived γδ T cells, which are located mainly in spleen and epithelia, preferentially use Vδ1 or Vδ3 chains paired with diverse Vγ chains to form their TCR. Our knowledge about the antigenic specificity and costimulation requirements of human Vδ2− γδ T cells remains limited. In an attempt to address this important issue, we characterized the specificity of a monoclonal antibody (mAb 256), screened for its ability to specifically inhibit cytolytic responses of several human Vδ2− γδ T-cell clones against transformed B cells. We show that mAb 256 does not target a TCR ligand but blocks key interactions between non-TCR molecules on effector γδ T cells and ILT2 molecule, expressed by tumor targets. In line with the previously reported specificity of this NK receptor for classic and nonclassic major histocompatibility complex (MHC) class I molecules, blockade of MHC class I/ILT2 interactions using MHC class I- or ILT2-specific mAbs and ILT2-Fc molecules inhibited tumor-induced activation of Vγ8Vδ3 T-cell clones. Therefore, this study describes a new cytotoxic T lymphocyte activation pathway involving MHC class I engagement on γδ T cells

How lambs perceived regular human stroking ? Behaviour, cortisol and heart rate variability analyses

International audienc

Physically-Constrained Diffeomorphic Demons for the Estimation of 3D Myocardium Strain from Cine-MRI

International audienceno abstrac