metabolisme proteique chez la vache laitiere - Babcock Institute
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l'Institut <strong>Babcock</strong> pour <strong>la</strong> Recherche<br />
et le Développement International<br />
du Secteur Laitier<br />
Université du Wisconsin à Madison<br />
Essentiels<br />
Laitiers<br />
METABOLISME PROTEIQUE CHEZ LA VACHE LAITIERE<br />
Michel A. Wattiaux<br />
Institut <strong>Babcock</strong><br />
INTRODUCTION<br />
Les protéines fournissent les acides aminés<br />
nécessaires pour le maintien des fonctions<br />
vitales, <strong>la</strong> croissance, <strong>la</strong> reproduction et <strong>la</strong><br />
<strong>la</strong>ctation. Les animaux non-ruminants ont<br />
besoin d'acides aminés préformés dans leur<br />
ration. Par contre, grâce aux microbes présents<br />
dans le rumen, les ruminants possèdent <strong>la</strong><br />
capacité de synthétiser les acides aminés à partir<br />
d'azote non-protéique (ANP). Des sources<br />
d'ANP telles que l'ammoniac ou l'urée peuvent<br />
donc être utilisées dans leur ration. De plus, les<br />
ruminants possèdent un mécanisme pour<br />
conserver l'azote lorsque leur ration est<br />
déficitente en azote. L'urée est le produit final<br />
du métabolisme des protéines dans le corps et<br />
elle est normalement sécrétée dans les urines.<br />
Cependant, en cas de déficit azoté, l'urée<br />
retourne de préférence dans le rumen où les<br />
bactéries peuvent en faire usage. Chez les nonruminants,<br />
l'urée produite dans le corps est<br />
toujours entièrement perdue dans les urines.<br />
Des recherches ont montré qu'il est possible<br />
de nourrir une <strong>vache</strong> avec une ration qui<br />
contient uniquement de 'l'ANP et pas de<br />
protéines. Malgré l'absence de protéines, ces<br />
<strong>vache</strong>s produisirent plus de 15 kg de <strong>la</strong>it<br />
contenant 0,580 kg de protéine de haute qualité.<br />
TRANSFORMATION DES PROTEINES<br />
DANS LE RUMEN<br />
Les protéines alimentaires sont dégradées<br />
par les micro-organismes du rumen d'abord en<br />
acides aminés et ensuite en ammoniac et acides<br />
gras branchés (Figure 1). L'azote non-protéique<br />
des aliments et l'urée recyclée dans le rumen par<br />
l'intermédiaire de <strong>la</strong> salive ou <strong>la</strong> paroi du rumen<br />
contribuent aussi à <strong>la</strong> formation de l'ammoniac<br />
dans le rumen. Lorsque <strong>la</strong> quantité d'ammoniac<br />
est insuffisante pour le besoin des microbes, <strong>la</strong><br />
digestibilité des aliments tend à diminuer. Par<br />
contre, trop d'ammoniac dans le rumen entraîne<br />
un gaspil<strong>la</strong>ge d'azote et <strong>la</strong> possibilité<br />
d'intoxication, ce qui dans les cas extrêmes peut<br />
entraîner <strong>la</strong> mort de l'animal.<br />
La popu<strong>la</strong>tion bactérienne utilise<br />
l'ammoniac pour sa croissance. La quantité<br />
d'ammoniac transformée en protéine bactérienne<br />
dépend surtout de <strong>la</strong> quantité d'énergie générée<br />
par <strong>la</strong> fermentation des hydrates de carbone. En<br />
moyenne, il y a une synthèse de 20 g de<br />
protéines bactériennes pour 100 g de matières<br />
organiques fermentées dans le rumen. La<br />
quantité de protéine bactérienne synthétisée par<br />
jour varie de moins de 400 g à plus de 1500 g en<br />
fonction de <strong>la</strong> digestibilité de <strong>la</strong> ration. Le<br />
pourcentage de protéine dans les bactéries varie<br />
de 38 à 55% (Tableau 1). Cependant,<br />
lorsqu'une <strong>vache</strong> ingère plus d'aliments, les<br />
bactéries sont plus riches en protéines et cellesci<br />
passent plus rapidement du rumen dans <strong>la</strong><br />
caillette.<br />
Une partie des protéines alimentaires résiste<br />
à <strong>la</strong> dégradation ruminale et passe non dégradée<br />
dans le petit intestin. La résistance des<br />
protéines à <strong>la</strong> dégradation ruminale varie<br />
fortement en fonction de <strong>la</strong> nature de <strong>la</strong> protéine<br />
et de nombreux autres facteurs. En général, les<br />
protéines des fourrages sont plus dégradées (60<br />
à 80%) que celles des concentrés et sousproduits<br />
industriels (20 à 60%).<br />
Une partie de <strong>la</strong> popu<strong>la</strong>tion bactérienne est<br />
dégradée dans le rumen, mais <strong>la</strong> majorité (qui se<br />
trouve attachée aux particules alimentaires)<br />
passe dans <strong>la</strong> caillette. L'acide sécrété par cette<br />
organe arrête toutes activités microbiennes et les<br />
enzymes de <strong>la</strong> <strong>vache</strong> digèrent les protéines<br />
bactériennes ainsi que les protéines alimentaires<br />
qui ont survécu l'attaque des microbes du<br />
rumen.
Essentiels Laitiers<br />
Métabolisme des Protéines <strong>chez</strong> <strong>la</strong> Vache<br />
RATION<br />
Concentrés<br />
Fourrages<br />
SALIVE<br />
;;;;;;;<br />
;;;;;;;<br />
;;;;;;;<br />
;;;;;;;<br />
;;;;;;;<br />
;;;;;;;<br />
Recyc<strong>la</strong>ge de l'urée<br />
Urée<br />
FOIE<br />
Azote non<br />
protéique<br />
Ammoniac<br />
CIRCULATION<br />
SANGUINE<br />
GENERALE<br />
Urée<br />
Urée<br />
Urine<br />
Urée<br />
VEINE<br />
PORTE (vers le foie)<br />
Ammoniac<br />
Urée<br />
Urée<br />
RUMEN<br />
Protéines<br />
Acides aminés<br />
Protéines<br />
bactériennes<br />
Acides aminés<br />
Urée<br />
Acides<br />
aminés<br />
Urée<br />
urée<br />
Acides gras<br />
branchés<br />
(iso acides)<br />
Energie de <strong>la</strong><br />
fermentation<br />
des glucides<br />
PAROI RUMINALE<br />
(Surplus)<br />
Glucose<br />
Métabolisme<br />
glucidique<br />
Acides aminés<br />
Acides aminés<br />
Acides aminés<br />
Energie<br />
Protéines du <strong>la</strong>it<br />
REINS<br />
GLANDE MAMMAIRE<br />
Figure 1: Vue générale du métabolisme protéique <strong>chez</strong> <strong>la</strong> <strong>vache</strong> <strong>la</strong>itière<br />
INTESTINS<br />
Protéines<br />
Protéines<br />
Acides aminés<br />
Protéines<br />
Acides aminés<br />
Protéines<br />
MUSCLES<br />
(et autres tissus)<br />
FECES<br />
Azote<br />
bactérien<br />
et alimentaire<br />
non digérés<br />
Azote<br />
fécal<br />
métabolique<br />
PAROI<br />
INTESTINALE<br />
ET ORGANES<br />
DIGESTIFS<br />
Acides aminés<br />
Acides aminés<br />
Energie
Essentiels Laitiers<br />
Tableau 1: Composition (%) et digestibilité<br />
intestinale (%) de l'azote microbien 1<br />
Bactérie Proto-<br />
Moyenne Variation -zoaire<br />
Protéine 47.5 38 - 55 -<br />
Acides nucléiques 2 27.6 - -<br />
Lipides 7.0 4 - 25 -<br />
Hydrates de carbone 11.5 6 - 23 -<br />
Peptidoglycanes 3 2.0 - -<br />
Minéraux 4.4 - -<br />
Protéine brute Totale 62.5 31 - 78 24 - 49<br />
Digestibilité intestinale 71 44 - 86 76 - 85<br />
1 Adapté de P. J. Van Soest. "Nutritional Ecology of the<br />
ruminant." 1982. O & B Books Inc., 1215 NW Kline<br />
P<strong>la</strong>ce, Corvallis, Oregon 97330, USA.<br />
2 Acides Nucléiques = matériel génétique.<br />
3 Peptidoglycanes = structure complexe de <strong>la</strong> paroi<br />
cellu<strong>la</strong>ire bactérienne.<br />
En moyenne, 60% des acides aminés<br />
absorbés dans l'intestin proviennent des<br />
bactéries qui ont crû dans le rumen et les 40%<br />
qui restent sont les protéines alimentaires qui<br />
ont résisté à <strong>la</strong> dégradation ruminale.<br />
La composition en acides aminés des<br />
protéines bactériennes est re<strong>la</strong>tivement<br />
constante. Tous les acides aminés, y compris<br />
ceux qui sont essentiels, sont présents dans les<br />
protéines bactériennes en proportion proche de<br />
celle requise par <strong>la</strong> g<strong>la</strong>nde mammaire pour <strong>la</strong><br />
synthèse du <strong>la</strong>it. La conversion des protéines<br />
alimentaires en protéines bactériennes est en<br />
général un processus bénéfique. L'exception se<br />
produit lorsqu'une protéine de haute qualité est<br />
dégradée en ammoniac sans que <strong>la</strong> synthèse<br />
microbienne puisse capter cet azote à cause du<br />
manque d'énergie dans <strong>la</strong> ration. L'art de bien<br />
nourrir une <strong>vache</strong> consiste à lui offrir des<br />
aliments qui maximisent <strong>la</strong> croissance<br />
bactérienne dans son rumen.<br />
L'AZOTE DES MATIERES FECALES<br />
Il y a deux sources principales d'azote dans<br />
les matières fécales. Une partie provient des<br />
aliments non digérés et une autre partie provient<br />
de l'azote métabolique fécal (Figure 1). En<br />
général, plus de 80% des protéines qui arrivent<br />
dans l'intestin y sont digérées; le restant passe<br />
dans les matières fécales. L'azote métabolique<br />
fécal est une perte d'azote dûe aux enzymes<br />
digestives sécrétées dans l'intestin et au<br />
renouvellement rapide des cellules intestinales.<br />
En moyenne, chaque kilo d'aliment (matière<br />
sèche) ingéré nécessite 33 g de protéines<br />
Métabolisme des Protéines <strong>chez</strong> <strong>la</strong> Vache<br />
corporelles pour pouvoir être digéré et absorbé<br />
dans l'intestin. Les matières fécales des<br />
ruminants sont d'excellents engrais parce<br />
qu'elles sont riches en matière organique et en<br />
particulier en azote (2,2 à 6,0% d'azote ou<br />
l'équivalent de 12 à 16% de protéine).<br />
METABOLISME DANS LE FOIE ET<br />
RECYCLAGE DE L'UREE<br />
Lorsqu'il y a un manque d'énergie<br />
fermentescible ou un excès de protéines dans <strong>la</strong><br />
ration, l'ammoniac produit dans le rumen n'est<br />
pas complètement converti en protéine<br />
bactérienne. L'excès d'ammoniac traverse <strong>la</strong><br />
paroi du rumen et est transporté au foie. Le foie<br />
convertit l'ammoniac en urée, qui est libérée<br />
dans le sang. L'urée peut suivre deux voies:<br />
• Elle peut retourner dans le rumen via <strong>la</strong><br />
salive ou via <strong>la</strong> paroi du rumen.<br />
• Elle peut être excrétée dans les urines par<br />
les reins.<br />
Lorsque l'urée retourne dans le rumen, elle<br />
est convertie à nouveau en ammoniac et peut<br />
donc servir pour <strong>la</strong> croissance bactérienne.<br />
Cependant, l'urée excrétée dans les urines est<br />
perdue. Lorsque <strong>la</strong> ration est pauvre en protéine,<br />
beaucoup d'urée est recyclée dans le rumen, et<br />
peu d'azote est perdu. Cependant, lorsque le<br />
contenu protéique de <strong>la</strong> ration augmente, moins<br />
d'urée est recyclée et <strong>la</strong> perte d'azote urinaire est<br />
plus importante.<br />
SYNTHESE DES PROTEINES DU LAIT<br />
Pendant <strong>la</strong> <strong>la</strong>ctation, <strong>la</strong> g<strong>la</strong>nde mammaire a<br />
un grand besoin en acides aminés pour <strong>la</strong><br />
synthèse des protéines du <strong>la</strong>it. Le métabolisme<br />
des acides aminés dans <strong>la</strong> g<strong>la</strong>nde mammaire est<br />
extrêmement complexe. Les acides aminés sont<br />
convertis en d'autres acides aminés ou ils sont<br />
oxydés pour produire de l'énergie. La majorité<br />
des acides aminés absorbés par <strong>la</strong> g<strong>la</strong>nde<br />
mammaire sont utilisés pour <strong>la</strong> synthèse des<br />
protéines du <strong>la</strong>it. Un kg de <strong>la</strong>it contient en<br />
moyenne 33 g de protéines; cependant, il y a de<br />
grandes variations entre les races et parmi les<br />
<strong>vache</strong>s d'une même race. En moyenne, 90% des<br />
protéines du <strong>la</strong>it se trouvent sous forme de<br />
caséine qui contribue à <strong>la</strong> haute valeur nutritive<br />
des produits <strong>la</strong>itiers. Il y a de nombreux types<br />
de caséine (Tableau 2).<br />
Les protéines trouvées dans le <strong>la</strong>it écrémé<br />
sont aussi synthétisées dans <strong>la</strong> g<strong>la</strong>nde
Essentiels Laitiers<br />
Tableau 2: Types de protéines trouvées dans le<br />
<strong>la</strong>it de <strong>vache</strong>.<br />
Protéine<br />
Concentration (g/kg)<br />
.......................... Caséines ............................<br />
α-caséine 14.0<br />
β-caséine 6.2<br />
κ-caséine 3.7<br />
γ-caséine 1.2<br />
............. Protéines du <strong>la</strong>it écrémé ................<br />
Immunoglobulines 1 0.6<br />
α-Lactalbumine 0.7<br />
β-Lactoglobuline 0.3<br />
1 Leur concentration augmente fortement lorsque <strong>la</strong> <strong>vache</strong><br />
souffre d'une mammite.<br />
mammaire. L'enzyme α-Lactalbumine joue un<br />
rôle important pour <strong>la</strong> synthèse du <strong>la</strong>ctose et<br />
l'enzyme β-<strong>la</strong>ctoglobuline permet <strong>la</strong> formation<br />
du caillé durant <strong>la</strong> fabrication du fromage.<br />
Certaines protéines du <strong>la</strong>it (les<br />
immunoglobulines) permettent aux veaux<br />
nouveau-nés de résister à certaines ma<strong>la</strong>dies<br />
infectieuses. Les immunoglobulines ne sont pas<br />
synthétisées dans <strong>la</strong> g<strong>la</strong>nde mammaire, mais<br />
proviennent du sang. Le <strong>la</strong>it produit les trois ou<br />
quatre premiers jours de <strong>la</strong>ctation (colostrum)<br />
est riche en immunoglobulines. Le <strong>la</strong>it contient<br />
aussi de l'azote non-protéique en petite<br />
quantité comme par exemple, l'urée (0.08 g/kg).<br />
Métabolisme des Protéines <strong>chez</strong> <strong>la</strong> Vache<br />
parce qu' un léger excès conduit rapidement à<br />
l'intoxication. L'urée donne de meilleur résultat<br />
lorsqu'elle est utilisé en combinaison avec des<br />
aliments riches en énergie mais pauvres en<br />
protéine et azote non-protéique comme, par<br />
exemple, les graines de céréales, <strong>la</strong> mo<strong>la</strong>sse, les<br />
pulpes de betteraves, les foins de vielles herbes<br />
et l'ensi<strong>la</strong>ge de maïs. L'urée ne doit pas être<br />
utilisée avec des aliments riches en azote nonprotéiques<br />
ou en protéines facilement dégradées,<br />
comme par exemple, les farines ou tourteaux de<br />
certains oléagineux (soya et tournesol), les<br />
fourrages légumineux et les jeunes herbages de<br />
graminées. De plus, en fonction du poids vif de<br />
<strong>la</strong> <strong>vache</strong>, l'urée ne doit pas dépasser 75 à 150 g<br />
par <strong>vache</strong> par jour . Elle doit être bien mé<strong>la</strong>ngée<br />
avec les autres aliments de <strong>la</strong> ration et ajoutée<br />
progressivement pour permettre aux bactéries<br />
du rumen de <strong>la</strong> <strong>vache</strong> de s'y adapter.<br />
L'ALIMENTATION PROTEIQUE<br />
Le besoin en protéine brute totale des <strong>vache</strong>s<br />
<strong>la</strong>itières varient de 12% en période de<br />
tarissement à 18% en début de <strong>la</strong>ctation. Les<br />
<strong>vache</strong>s produisant entre 20 et 25 kg de <strong>la</strong>it<br />
doivent avoir une ration contenant 16% de<br />
protéine brute. En général, <strong>la</strong> plupart des<br />
fourrages et concentrés sont des sources<br />
adéquates de protéines. Cependant, lorsque <strong>la</strong><br />
production <strong>la</strong>itière augmente, <strong>la</strong> synthèse<br />
microbienne ne suffit plus à fournir les acides<br />
aminés requis et des sources de protéines<br />
résistantes à <strong>la</strong> dégradation ruminale doivent<br />
être introduites dans <strong>la</strong> ration. Les drêches de<br />
brasseries ou de distilleries, et les protéines<br />
d'origine animale (sous-produits d'abattoirs,<br />
plumes de vo<strong>la</strong>illes, et farine de poisson) sont<br />
des sources de protéines qui résistent en partie à<br />
<strong>la</strong> dégradation ruminale.<br />
D'un autre côté, les sources d'azote nonprotéique<br />
peuvent être utilisées lorsque <strong>la</strong> ration<br />
contient moins de 12 à 13% de protéine brute<br />
totale. L'urée est une source commune d'azote<br />
non-protéique dans <strong>la</strong> ration des <strong>vache</strong>s.<br />
Cependant, elle doit être utilisée avec précaution<br />
L'Institut <strong>Babcock</strong> pour <strong>la</strong> Recherche et le<br />
Développement International du Secteur Laitier est<br />
un programme de l'Université du Wisconsin.<br />
Le support financier pour le développement de<br />
cette publication provient du USDA CSRS Special<br />
Grant 92-34266-7304 et du U.S. Livestock<br />
Genetics Export, Inc.<br />
Traduction: M. A. Wattiaux<br />
Support éditorial: Judith Nysenholc et Yves Berger<br />
Publication: DE-NF-5-011295-F<br />
Cette publication ainsi que d'autres peuvent être<br />
obtenues en contactant:<br />
L'Institut <strong>Babcock</strong><br />
240 Agriculture Hall, 1450 Linden Drive<br />
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