Modélisation du métabolisme phosphocalcique chez le porc et le poulet en croissance

Dans le contexte actuel de réduction obligatoire des rejets de phosphore (P) et de · raréfaction des sources inorganiques de ce nutriment, l'utilisation de phytases microbiennes pour mieux valoriser le phosphore d'origine végétale apparaît cruciale. Il devient de plus en plus important de gérer finement l'apport de P dans des aliments contenant de la phytase, en interaction avec les autres constituants de la ration, tel le calcium (Ca) qui peuvent affecter son utilisation digestive et métabolique. Le but du présent travail de thèse était donc de progresser dans la compréhension des mécanismes mis en oeuvre lors de l'utilisation de P alimentaire par les monogastriques. L'étude a été réalisée sur deux modèles animaux, le porc et le poulet, afin de profiter de leurs caractéristiques digestives et métaboliques distinctes. Une démarche originale basée sur la modélisation des flux de P et de Ca au niveau digestif, couplée à des approches de méta-analyses et d'expérimentations in vivo, a été utilisée. Les expérimentations in vivo ont permis 1) d'étudier l'effet de l'abaissement de l'apport calcique dans des aliments contenant les apports recommandés de P additionnés ou non de phytase microbienne et 2) de mettre en évidence que la réponse aux apports de P et Ca chez le poulet, et dans une moindre proportion chez le porc, changeait suivant leur statut minéral. Les méta-analyses réalisées chez les deux espèces ont permis de mettre, en évidence et de quantifier partiellement les interactions entre P, Ca et la phytase micro~ienne ainsi que de déterminer l'apport minimal deP permettant de maximiser les performances. Les modèles construits chez chacune de ces espèces permettent de simuler le devenir digestif de P et de Ca selon leur nature, selon la présence de phytases végétale et microbienne ainsi qu'en fonction du ratio dans lequel P et Ca sont apportés dans l'aliment. Ce travail a permis de mieux comprendre et de formaliser les interactions entre P, Ca et phytase exogène. Il a également permis de dégager des pistes pour concevoir des régimes à teneur réduite en P, essentiels à une réduction des rejets de P sans modifier leurs performances

Modèle mécaniste de l’utilisation métabolique du phosphore et du calcium alimentaires et de la dynamique de dépôt des cendres corporelles : version 2.0

Precision feeding reduces environmental impacts of current phase-feeding systems but requires an accurate estimate of phosphorus (P) and calcium (Ca) requirements. The aim is to adjust to precision feeding a mechanistic model recently developed to predict the fate of dietary P and Ca. The first step was to modify the model’s potential Ca and P deposition into bone to make it independent of protein deposition. This was done by using recent results for pigs fed excess P and Ca. Then, body composition data from pigs receiving contrasting Ca and P supplies were used to evaluate the predictive ability of the model. Mean squared prediction error (MSPE) and its decomposition into central tendency error (ECT), regression (ER) and disturbance (ED) were calculated. The results show good prediction overall, with MSPE less than 9% from more than 70% of ED not related to model parameters. For predictive ability by contribution group, control pigs have higher ECT (P: ECT = 30%, ER = 0%, ED = 70%; Ca: ECT = 22%, ER = 2 %, ED = 76%), showing that the model underestimates requirements (slope = 0.99). For pigs fed deficient dietary Ca and P diets, higher ER was observed (P: ETC = 6%, ER = 11%, ED = 83%; Ca: ECT = 51%, ER = 23%, ED = 26%), showing that the model overestimates requirements in the finishing phase. Areas for improvement have been identified, and in the next steps the model will be modified to improve its prediction of its weak points before moving to the inversion stage to predict requirements of pigs fed on group basis and then on an individually basis.L’alimentation de précision permet de diminuer les impacts environnementaux des systèmes d’alimentation actuels, mais nécessite l’estimation précise des besoins de phosphore (P) et de calcium (Ca). L’objectif est d’adapter un modèle mécaniste récemment développé portant sur l’utilisation du P et du Ca alimentaires, à l’alimentation de précision. Une première étape a consisté à modifier le potentiel de dépôt de P et Ca dans l’os pour le rendre indépendant du dépôt protéique. Ceci a été réalisé à partir de résultats récents obtenus sur des porcs nourris avec des excès de P et Ca. Ensuite, des données de composition corporelle de porcs recevant des apports de Ca et P contrastés (rations couvrant ou non les besoins et dont l’apport de Ca et de P est déséquilibré ou non) ont été utilisées pour estimer la capacité de prédiction du modèle par l’erreur quadratique moyenne de prédiction (EMP) et sa décomposition en erreur de tendance centrale (ETC), de régression (ER) et de bruit (EB). Les résultats montrent une prédiction globale qui est très bonne avec des EMP de moins de 9% provenant à plus de 70% d’EB, donc non liées aux paramètres du modèle. Lorsque la qualité de prédiction est étudiée par groupes d’apport (témoins, carencés, stratégies de déplétion-réplétions), les témoins présentent une ETC plus élevée (P : ETC = 30%, ER = 0%, EB = 70% ; Ca : ETC = 22%, ER = 2%, EB = 76%) montrant que le modèle sous-estime le Ca et P corporels (pente = 0,99 et 0,98 respectivement). Pour les porcs carencés, l’ER est plus élevée (P : ETC = 6%, ER = 11%, EB = 83% ; Ca : ETC = 51%, ER = 23%, EB = 26%) mettant en évidence que le modèle surestime la teneur corporelle en P et Ca des porcs en phase de finition. Des pistes d’amélioration ont été proposées pour améliorer sa prédiction sur ses points faibles avant de passer à l’étape de l’inversion pour prédire les besoins de porcs en groupe puis ceux d'animaux alimentés individuellement de façon journalière

Nutrition protéique du porc et changement climatique : état des lieux et perspectives

La production porcine est responsable d’environ 10 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) de l’élevage mondial et doit réduire ses impacts. Ces émissions de GES, comptabilisées en sortie de ferme, sont liées à la production d’aliment et la gestion des effluents, pour 60 % et 30 % respectivement. La réduction du taux de protéines alimentaires peut agir sur ces deux sources. Cette revue synthétise les connaissances actuelles sur les bénéfices de cette stratégie pour réduire l’impact changement climatique (CC) en relation avec les matières premières utilisées et la réduction des émissions azotées. Une analyse de cycle de vie (ACV) à l’échelle de l’aliment montre que le CC est réduit de 8 % par point de réduction du taux protéique, grâce au remplacement des matières premières plus impactantes (produits du soja). Ces bénéfices sont dépendants des matières premières disponibles et utilisées, du choix des bases de données d’évaluation environnementale et du contexte technico-économique. La modélisation des émissions azotées en fonction des performances, mise à jour par méta-analyse, permet d’effectuer une ACV en sortie de ferme. Une réduction du CC par kg de porc de 10 % pour un point de baisse du taux protéique est atteignable. Cependant, des lacunes méthodologiques et de connaissances subsistent pour correctement évaluer cette stratégie : facteurs d’émission du N2O, prise en compte de l’utilisation des effluents pour la fertilisation, effet sur les performances zootechniques. Par ailleurs, des évolutions structurelles sont nécessaires pour faciliter la mise en pratique, comme la rémunération des externalités positives

Meta-analysis - optimising phytase use in animals

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Impact du déoxynivalénol et de l'ajout de phytase dans un protocole de déplétion et réplétion en calcium chez le porcelet

International audienceThis study aimed to evaluate factors that modulate phosphorus (P) use, such as calcium (Ca) intake, deoxynivalenol (DON) contamination and phytase supplementation. A total of 80 piglets received one of 5 treatments distributed into 8 blocks during an initial 13-day phase; 4 of the treatments were the control (DON-) or DON-contaminated treatment (DON+, 2.72 mg/kg) with either a low Ca (Ca-, 0.39%) or normal Ca (Ca+, 0.65%) level with a constant digestible P level (0.40%). The fifth treatment (Phyt) was iso P and Ca with Ca+ with 750 FTU/kg of phytase. During a second 14-day phase, the piglets that received Ca+ and Ca- were fed a similar diet containing 0.65% Ca and 0.35% P without DON contamination. Piglets that received phytase in phase 1 continued to receive it (Phyt). Growth performance and total tract digestibility (TTD) of Ca and P for all piglets and bone mineral content (BMC) of one pig per pen were evaluated at the start of the trial and after each phase. After phase 1, the feed conversion ratio was lower for Ca- (P < 0.01) and Phyt (P = 0.02) than for Ca+. The TTD of P was higher for Ca- with DON+ (DON x Ca interaction, P < 0.01) and Phyt (P < 0.001). The TTD of Ca was higher for DON+ (P < 0.001) and Phyt (P < 0,01). The BMC was lower for Ca- and even lower for Ca- with DON+ (DON x Ca interaction, P < 0,001). The Ca:P plasma ratio was higher for Phyt (P = 0.02). After phase 2, the average daily gain (P = 0.08) tended to be lower for Ca- than for Ca+. Ca- piglets regained their BMC deficit, although those that received Ca- with DON+ remained lower (DON x Ca interaction, P = 0.06). The Ca:P plasma ratio remained higher for Phyt (P = 0.03). The results show that piglets can regain the bone mineralization deficit caused by Ca depletion if they did not receive DON contaminated feed. The Phyt piglets showed similar growth performances and BMC to those of Ca+, although they were not different from Ca- piglets.La présente étude visait à étudier différents facteurs de modulation de l’utilisation du phosphore (P) que sont les apports de calcium (Ca) et de phytase et la contamination au déoxynivalénol (DON). Quatre-vingts porcelets répartis en 8 blocs ont reçu l’un des 5 traitements suivants durant une première phase de 13 jours : les traitements témoin (DON-) et contaminé au DON (DON+, 2,72 mg/kg d’aliment) apportant des niveaux bas (Ca-, 0,39%) ou non (Ca+, 0,65%) de Ca avec un niveau de phosphore (P) digestible constant (0,40%) et un 5ième traitement (Phyt) qui était iso P et Ca avec le Ca+ avec 750 FTU/kg de phytase. Durant la seconde phase de 14 jours, les porcelets recevant les 4 premiers traitements (Ca+, Ca-, DON- et DON+) ont tous reçu un aliment avec les mêmes niveaux de Ca (0,65%) et P digestible (0,35%) sans contamination au DON. Les porcs recevant de la phytase en phase 1 ont continué d’en recevoir (Phyt). Les traitements Phyt ont été analysés séparément des traitements DON. En plus des performances de croissance et du coefficient d’utilisation digestive (CUD) du Ca et du P, le contenu minéral osseux (CMO) d’un porcelet par case a été mesuré au début de l’essai et après chaque phase. Après la phase 1, l’indice de conversion était inférieur pour Ca- (P < 0,01) et Phyt (P = 0,02) comparativement au Ca+. Le CUD du P était supérieur pour le traitement DON+ recevant Ca- (Interaction DON x Ca, P < 0,01) et le CUD du Ca était supérieur pour DON+ (P < 0,001). Le CUD du P et du Ca était supérieur pour Phyt (P < 0,001 et 0,01). Le CMO était plus faible chez les Ca- et supérieur chez les Ca+ avec DON+ (Interaction DON x Ca, P < 0,001). Le ratio Ca/P plasmatique était augmenté pour Phyt (P = 0,02). Après la phase 2, le gain moyen quotidien (P = 0,08) des porcelets Ca- tendait à être inférieur au Ca+. Contrairement aux porcs du lot Ca- avec DON+ (Interaction DON x Ca, P = 0,06), les Ca-DON- ont rattrapé leur déficit en CMO. Le ratio Ca/P plasmatique était encore supérieur pour Phyt (P = 0,03). Les résultats montrent que les porcelets peuvent rattraper le déficit de minéralisation osseuse induit par la déplétion s’ils ne recevaient pas un aliment contaminé au DON. Les porcelets Phyt présentaient des résultats de performance et de minéralisation osseuse similaires au Ca+ sans toutefois être différents des Ca-

Impact du déoxynivalénol et de l'ajout de phytase dans un protocole de déplétion et réplétion en calcium chez le porcelet

International audienceThis study aimed to evaluate factors that modulate phosphorus (P) use, such as calcium (Ca) intake, deoxynivalenol (DON) contamination and phytase supplementation. A total of 80 piglets received one of 5 treatments distributed into 8 blocks during an initial 13-day phase; 4 of the treatments were the control (DON-) or DON-contaminated treatment (DON+, 2.72 mg/kg) with either a low Ca (Ca-, 0.39%) or normal Ca (Ca+, 0.65%) level with a constant digestible P level (0.40%). The fifth treatment (Phyt) was iso P and Ca with Ca+ with 750 FTU/kg of phytase. During a second 14-day phase, the piglets that received Ca+ and Ca- were fed a similar diet containing 0.65% Ca and 0.35% P without DON contamination. Piglets that received phytase in phase 1 continued to receive it (Phyt). Growth performance and total tract digestibility (TTD) of Ca and P for all piglets and bone mineral content (BMC) of one pig per pen were evaluated at the start of the trial and after each phase. After phase 1, the feed conversion ratio was lower for Ca- (P < 0.01) and Phyt (P = 0.02) than for Ca+. The TTD of P was higher for Ca- with DON+ (DON x Ca interaction, P < 0.01) and Phyt (P < 0.001). The TTD of Ca was higher for DON+ (P < 0.001) and Phyt (P < 0,01). The BMC was lower for Ca- and even lower for Ca- with DON+ (DON x Ca interaction, P < 0,001). The Ca:P plasma ratio was higher for Phyt (P = 0.02). After phase 2, the average daily gain (P = 0.08) tended to be lower for Ca- than for Ca+. Ca- piglets regained their BMC deficit, although those that received Ca- with DON+ remained lower (DON x Ca interaction, P = 0.06). The Ca:P plasma ratio remained higher for Phyt (P = 0.03). The results show that piglets can regain the bone mineralization deficit caused by Ca depletion if they did not receive DON contaminated feed. The Phyt piglets showed similar growth performances and BMC to those of Ca+, although they were not different from Ca- piglets.La présente étude visait à étudier différents facteurs de modulation de l’utilisation du phosphore (P) que sont les apports de calcium (Ca) et de phytase et la contamination au déoxynivalénol (DON). Quatre-vingts porcelets répartis en 8 blocs ont reçu l’un des 5 traitements suivants durant une première phase de 13 jours : les traitements témoin (DON-) et contaminé au DON (DON+, 2,72 mg/kg d’aliment) apportant des niveaux bas (Ca-, 0,39%) ou non (Ca+, 0,65%) de Ca avec un niveau de phosphore (P) digestible constant (0,40%) et un 5ième traitement (Phyt) qui était iso P et Ca avec le Ca+ avec 750 FTU/kg de phytase. Durant la seconde phase de 14 jours, les porcelets recevant les 4 premiers traitements (Ca+, Ca-, DON- et DON+) ont tous reçu un aliment avec les mêmes niveaux de Ca (0,65%) et P digestible (0,35%) sans contamination au DON. Les porcs recevant de la phytase en phase 1 ont continué d’en recevoir (Phyt). Les traitements Phyt ont été analysés séparément des traitements DON. En plus des performances de croissance et du coefficient d’utilisation digestive (CUD) du Ca et du P, le contenu minéral osseux (CMO) d’un porcelet par case a été mesuré au début de l’essai et après chaque phase. Après la phase 1, l’indice de conversion était inférieur pour Ca- (P < 0,01) et Phyt (P = 0,02) comparativement au Ca+. Le CUD du P était supérieur pour le traitement DON+ recevant Ca- (Interaction DON x Ca, P < 0,01) et le CUD du Ca était supérieur pour DON+ (P < 0,001). Le CUD du P et du Ca était supérieur pour Phyt (P < 0,001 et 0,01). Le CMO était plus faible chez les Ca- et supérieur chez les Ca+ avec DON+ (Interaction DON x Ca, P < 0,001). Le ratio Ca/P plasmatique était augmenté pour Phyt (P = 0,02). Après la phase 2, le gain moyen quotidien (P = 0,08) des porcelets Ca- tendait à être inférieur au Ca+. Contrairement aux porcs du lot Ca- avec DON+ (Interaction DON x Ca, P = 0,06), les Ca-DON- ont rattrapé leur déficit en CMO. Le ratio Ca/P plasmatique était encore supérieur pour Phyt (P = 0,03). Les résultats montrent que les porcelets peuvent rattraper le déficit de minéralisation osseuse induit par la déplétion s’ils ne recevaient pas un aliment contaminé au DON. Les porcelets Phyt présentaient des résultats de performance et de minéralisation osseuse similaires au Ca+ sans toutefois être différents des Ca-

Développement d'un modèle simulant le devenir du phosphore et du calcium alimentaires au niveau métabolique chez le porc en croissance

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Effect of calcium particle size on performance, eggshell quality, bone mineralisation, and in vitro/in vivo solubility in laying hens: a meta-analysis approach

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Modélisation de l’utilisation du phosphore alimentaire chez le poulet de chair

Modélisation de l’utilisation du phosphore alimentaire chez le poulet de chair. 13èmes Journées de la Recherche Avicole et Palmipèdes à Foie Gra

Vitamin D Supplementation Impacts Calcium and Phosphorus Metabolism in Piglets Fed a Diet Contaminated with Deoxynivalenol and Challenged with Lipopolysaccharides

Using alternative feed ingredients in pig diets can lead to deoxynivalenol (DON) contamination. DON has been shown to induce anorexia, inflammation, and—more recently—alterations in the vitamin D, calcium, and phosphorus metabolisms. Adding vitamin D supplementation in the form of vitamin D3 and 25-OH-D3 to the feed could modify the effects of DON in piglets. In this study, vitamin D3 or 25-OH-D3 supplementation was used in a control or DON-contaminated treatment. A repetitive exposure over 21 days to DON in the piglets led to disruptions in the vitamin D, calcium, and phosphorus metabolisms, resulting in a decreased growth performance, increased bone mineralization, and the downregulation of genes related to calcium and to phosphorus intestinal and renal absorption. The DON challenge also decreased blood concentrations of 25-OH-D3, 1,25-(OH)2-D3, and phosphate. The DON contamination likely decreased the piglets’ vitamin D status indirectly by modifying the calcium metabolism response. Vitamin D supplementations did not restore vitamin D status or bone mineralization. After a lipopolysaccharide-induced inflammatory stimulation, feeding a 25-OH-D3 supplementation increased 25-OH-D3 concentration and 1,25-(OH)2-D3 regulations during the DON challenge. DON contamination likely induced a Ca afflux by altering the intestinal barrier, which resulted in hypercalcemia and hypovitaminosis D. The vitamin D supplementation could increase the calcitriol production to face the combined LPS and DON challenge