Mécanismes digestifs et métaboliques associés aux différences inter-individuelles de l’efficience alimentaire chez le bovin allaitant

Comprendre les mécanismes à l’origine des phénotypes d’intérêt en production animale est capital pour la sélection et l’alimentation des animaux. Dans le cadre du programme BEEFALIM 2020, qui visait à améliorer l’efficience alimentaire chez le bovin allaitant, plusieurs expériences ont été menées pour étudier les mécanismes digestifs et métaboliques associés aux variations individuelles de l’efficience alimentaire chez des jeunes bovins, génisses et vaches de race Charolaise. Pour évaluer les mécanismes digestifs et métaboliques impliqués, nous avons couplé des mesures directes à l’aide des méthodes de référence et des mesures indirectes à l’aide d’indicateurs (proxies et biomarqueurs). L’efficience alimentaire était caractérisée par la consommation moyenne journalière résiduelle, définie comme la partie de l’ingestion de matière sèche mesurée qui n’est pas expliquée par les performances animales observées (poids vif, gain de poids et composition du gain). Les résultats obtenus confirment que certains mécanismes d’ordre métabolique, ainsi que la composition corporelle des animaux, seraient associés de façon plus forte aux variations individuelles d’efficience alimentaire que les mécanismes d’ordre digestif, surtout lorsque les régimes sont riches en amidon. Un renouvellement des protéines tissulaires plus lent semble expliquer le meilleur taux de conversion de l’azote alimentaire en muscle chez les animaux efficients alimentés avec des régimes riches en amidon. Cependant, notre dispositif expérimental ne nous permet pas d’exclure la possibilité que l’appétit ou la capacité d’ingestion des animaux contribuent aux différences d’efficience alimentaire entre individus. En effet, les mécanismes identifiés pourraient être associés au phénotype efficient uniquement parce qu’ils covarient avec le niveau d’ingestion. D’après les résultats de cette étude et ceux de la littérature, il est suggéré néanmoins que le métabolisme et en particulier le renouvellement protéique seraient associés aux variations d’efficience alimentaire de manière indépendante du niveau d’ingestion. Ils constitueraient une première piste pour les considérer comme de vrais déterminants du phénotype d’efficience alimentaire. Des études complémentaires sont nécessaires pour établir le lien de causalité entre les mécanismes identifiés et l’efficience alimentaire

Effect of time of starch supply to the rumen on the dynamics of urea and ammonia net flux across the rumen wall of sheep

The effects of rumen starch fermentation on urea and ammonia net fluxes across the ruminal wall were studied in four Texel wethers (67 $\pm$ 1.5 kg BW) fitted with catheters in both ruminal veins and in a mesenteric artery, blood flow probes on ruminal arteries, and a ruminal cannula. They were fed 500 g of orchardgrass hay every 12 h. A dose of 120 g of starch was added directly to the rumen either during the meal or 3 h later. On a daily basis, the time of starch supply did not modify the urea and ammonia net flux across the rumen wall. Within the feeding cycle, whatever the time of starch injection, the decrease in ruminal ammonia and pH and the increase in ruminal volatile fatty acids and CO$_2$ associated with starch fermentation were accompanied by a decrease in ammonia absorption and an increase in urea net transfer across the ruminal wall. This study confirms the existence of a synchronisation between urea net transfer across the rumen wall and rumen carbohydrate fermentation within a feeding cycle. Factors acting in the regulation of urea and ammonia net flux in the ruminal veins are discussed.Effet de l'heure d'un apport d'amidon dans le rumen sur la cinétique des flux d'urée et d'ammoniaque à travers la paroi du rumen de mouton. Les effets d'une fermentation d'amidon dans le rumen sur les flux d'urée et d'ammoniaque à travers la paroi du rumen ont été étudiés sur 4 moutons Texel (67 $\pm$ 1.5 kg de poids vif) porteurs d'une canule du rumen, de cathéters dans les 2 veines ruminales et dans une artère mésentérique et d'une sonde débit métrique sur les 2 artères ruminales. Ils étaient alimentés avec 500 g de foin de dactyle distribués toutes les 12 h. Une dose de 120 g d'amidon était injectée dans le rumen soit au début du repas soit 3 h après. Le moment d'addition de l'amidon n'a pas modifié la moyenne journalière du flux net d'urée et d'ammoniaque à travers la paroi du rumen. A l'intérieur d'un cycle d'alimentation, quel que soit le moment d'injection de l'amidon, la diminution de la concentration en ammoniaque et l'augmentation de la teneur en acides gras volatils et en CO$_2$ du contenu du rumen, associés à la fermentation de l'amidon, s'est accompagnée d'une diminution de l'absorption d'ammoniaque et d'une augmentation du transfert net d'urée à travers la paroi ruminale. Ces résultats confirment l'existence d'une synchronisation entre le recyclage d'urée par diffusion à travers la paroi ruminale et la cinétique des fermentations ruminales. La régulation à court terme par les paramètres intraruminaux des flux nets d'urée et d'ammoniaque à travers la paroi du rumen est discutée dans le texte

Propionate uptake by rumen microorganisms : the effect of ruminal infusion

We assessed the ability of rumen microbes to significantly incorporate propionate when they are subjected in vivo to no infusion, long-term infusion of minerals, and short- and long-term infusion of high amounts of propionate. Four ruminally cannulated sheep fed 1000 g hay (8 meals per d) were used in a 4 x 4 Latin square design. The treatments consisted of no infusion (C), ruminal infusion of propionate (86 g.d(-1)) for 1 (P1) and 7 d (P7), and of minerals for 7 d (M7). The infusion of propionate increased its ruminal molar percentage from 19 (C, M7) to 32% (P1, P7). Ruminal pH, osmolality, ammonia concentration, and protozoa counting were not or were poorly affected by the treatments. Rumen contents (100 mL liquid + 100 g solid) were incubated at 39 degreesC in anaerobic flasks containing artificial saliva, (NH4)(2)SO4, ground hay, and 0.45 muCi[2-C-14] propionate. After 6 and 16 h, clarified fermenter fluid, liquid-associated protozoa, and liquid-associated bacteria considered as representative of total bacteria were separated by fractional centrifugations. Microbial pellets were washed with saline before C-14 determination. In flasks, pH, osmolality, gas, volatile fatty acid (VFA) production, ammonia concentration, protozoal counting and the amount of C-14 in clarified fermenter fluid, liquid-associated protozoa and liquid-associated bacteria were similar among the treatments. Between 6 h and 16 h, the amount of C-14 decreased in the clarified fermenter fluid, and increased in liquid-associated protozoa and liquid-associated bacteria. The amount of estimated microbial DM was 11.0 g per flask. After 6 h and 16 h incubation, the amount of C-14 incorporated into microbial fractions averaged 9.1 and 12.2% of the total amount of C-14, and was estimated to account for 10.3% of propionate net production irrespective of the treatment and incubation time. It is concluded that the uptake of propionate by ruminal protozoa and bacteria is quantitatively significant, and may not be significantly affected when rumen microbes are submitted to minerals or propionate infusion. These results may explain the differences observed between the methods in the determination of the ruminal production rate of VFA

Differences between blood and plasma concentrations of acetate, β-hydroxybutyrate, glucose, ammonia and urea: implications for measurement of portal net fluxes in ewes

International audienc

Rumen microbial and fermentation characteristics are affected differently by bacterial probiotic supplementation during induced lactic and subacute acidosis in sheep

Abstract Background Ruminal disbiosis induced by feeding is the cause of ruminal acidosis, a digestive disorder prevalent in high-producing ruminants. Because probiotic microorganisms can modulate the gastrointestinal microbiota, propionibacteria- and lactobacilli-based probiotics were tested for their effectiveness in preventing different forms of acidosis. Results Lactic acidosis, butyric and propionic subacute ruminal acidosis (SARA) were induced by feed chalenges in three groups of four wethers intraruminally dosed with wheat, corn or beet pulp. In each group, wethers were either not supplemented (C) or supplemented with Propionibacterium P63 alone (P) or combined with L. plantarum (Lp + P) or L. rhamnosus (Lr + P). Compared with C, all the probiotics stimulated lactobacilli proliferation, which reached up to 25% of total bacteria during wheat-induced lactic acidosis. This induced a large increase in lactate concentration, which decreased ruminal pH. During the corn-induced butyric SARA, Lp + P decreased Prevotella spp. proportion with a concomitant decrease in microbial amylase activity and total volatile fatty acids concentration, and an increase in xylanase activity and pH. Relative to the beet pulp-induced propionic SARA, P and Lr + P improved ruminal pH without affecting the microbial or fermentation characteristics. Regardless of acidosis type, denaturing gradient gel electrophoresis revealed that probiotic supplementations modified the bacterial community structure. Conclusion This work showed that the effectiveness of the bacterial probiotics tested depended on the acidosis type. Although these probiotics were ineffective in lactic acidosis because of a deeply disturbed rumen microbiota, some of the probiotics tested may be useful to minimize the occurrence of butyric and propionic SARA in sheep. However, their modes of action need to be further investigated.</p

Effects of mountain grassland maturity stage and grazing management on carotenoids in sward and cow's milk

Carotenoids are involved in the sensorial and nutritional values of dairy products. In grazing systems, both herbage maturity stage and grazing management may affect the amount of carotenoid ingested, thus these factors may affect carotenoid concentrations in milk. Two homogenous plots of mountain grassland (1.4 and 2.0 ha) were grazed during two cycles of growth by 6 dairy cows in mid lactation, in strip (SG) and rotational grazing (RG), respectively. We monitored the changes in carotenoid concentrations in sward and milk, measured by HPLC twice a week. Seven carotenoids were identified in the sward: violaxanthin, antheraxanthin, epilutein, lutein, zeaxanthin, ß-carotene and 13-cis ß-carotene. Forage quality decreased throughout the course of the first growth stage, but carotenoid concentration in sward did not significantly change. In early regrowth, forage quality was high and the concentration of ß-carotene and xanthophylls also tended to be higher. Carotenoid concentrations in sward were not affected by grazing management, averaging 350 g per g DM. The carotenoids identified in milk were -carotene (75%) and lutein (25%). A significant decrease in ß-carotene concentration in milk was observed throughout the course of the first growth stage, from 5.37 to 3.87 g per g fat, whereas it increased to 4.91 g per g fat in early regrowth. -carotene concentration in milk was not affected by grazing management, averaging 4.72 and 5.03 g per g fat for RG and SG, respectively. However, lutein concentration was slightly lower for RG than for SG, averaging 1.39 and 1.74 g per g fat, respectively. It is concluded that carotenoids in milk were only slightly affected by herbage maturity stage, and to a lesser extent by grazing management.Les caroténoïdes sont impliqués dans les caractéristiques sensorielles et nutritionnelles des produits laitiers. Au pâturage, les teneurs en caroténoïdes du lait pourraient dépendre du stade de l'herbe et du mode de pâturage, qui conditionnent la quantité et la qualité de l'ingéré. Pour valider cette hypothèse, deux prairies naturelles de montagne homogènes, de 1,4 et 2,0 ha, ont été exploitées par 6 vaches en milieu de lactation, en pâturage tournant rapide (SG) et lent (RG), respectivement, pendant deux cycles de végétation. Nous avons suivi l'évolution des teneurs en caroténoides de l'herbe et du lait, déterminées par HPLC sur deux prélèvements par semaines. Dans l'herbe, sept caroténoïdes ont été identifiés: violaxanthine, anthéraxanthine, épilutéine, lutéine, zéaxanthine, ß-carotène et 13-cis ß-carotène. Au cours du premier cycle de végétation, la valeur nutritive de l'herbe a fortement diminué, mais sa teneur en caroténoïdes n'a pas été significativement modifiée. Les teneurs en ß-carotène et xanthophylles et la valeur nutritive de l'herbe étaient les plus élevées au début du deuxième cycle. La concentration en caroténoïdes de l'herbe n'a pas été affectée par le mode de pâturage, et était en moyenne de 350 g par g MS. Dans le lait, les caroténoïdes identifiés ont été le ß-carotène (75 %) et la lutéine (25 %). La concentration en ß-carotène dans le lait a diminué significativement de 5,37 à 3,87 g par g MG pendant le premier cycle de végétation, et était la plus élevée au début du deuxième cycle (4,91 g par g MG). La concentration en ß-carotène dans le lait n'a pas été affectée par le mode de pâturage, en moyenne 4,72 et 5,03 g par g MG pour RG et SG, respectivement. Cependant, la concentration en lutéine était légèrement plus faible avec RG (1,39 g par g MG) qu'avec SG (1,74 g par g MG). En conclusion, la concentration en caroténoïdes dans le lait a été légèrement affectée par le stade de l'herbe, et dans une moindre mesure par le mode de pâturage