Effet du PEG 4000 sur l’excrétion azotée fécale et urinaire chez le mouton consommant des pailles traitées à l’ammoniac: relation avec les acides phénoliques

R Chabaca, A Larwence* et M Chikhi

INA, Dpt de Zootechnie,16200 El Harrach, Alger
* SUPAGRO-INRA, BP 5098,34033 Montpellier Cedex, France
bea_dram@yahoo.fr

Résumé

Dans le but de tester l’interaction des composés phénoliques contenus dans les pailles traitées à l’ammoniac (PTA) et du PEG 4000 (sensé les inactiver) sur l’utilisation de l’azote chez des moutons consommant ces pailles, trois lots d’animaux ont reçu trois régimes (R) composés comme suit : R1 : PTA, 900g ; R2 : PTA, 800g + 100g de pulpes d’agrumes ; R3, PTA 800g + 100g de pulpes d’agrumes + 10g de PEG 4000). L’analyse chimique des composants de la ration ainsi que leur digestibilité est mesurée. La teneur en acides phénoliques des pailles et leur cinétique de libération dans le rumen au temps de 2, 4 et 8h ont été déterminées, tout comme, la disparition en sachet de l’azote des pailles au temps de 8h.

Il apparaît que, la teneur en azote de la paille est de 8%, celle en composés phénoliques de 2,8 et 3,3g/kg respectivement pour l’acide p-coumarique (ApC) et pour l’acide férulique(AF). Ces résultats sont globalement en accord avec ceux de la littérature. Après 8 h d’incubation, 90, 92% et 65% respectivement des ApC, des AF et de l’azote, des pailles sont libérés dans le rumen. L’azote n’est donc pas très fortement fixé sur la paille. La digestibilité de l’azote est de 23 ; 29 et 34% respectivement pour le R1, R2 et pour le R3 ; le bilan azoté de –1,24 ; -1,47 et de +1,58g/j. L’utilisation digestive de l’azote de R3 est améliorée de 14%, les pertes d’azote urinaire sont diminuées de 3 fois.

Ces résultats suggèrent l’impact négatif des composés phénoliques sur la faible utilisation de l’azote des PTA chez le mouton et le rôle correctif du PEG 4000.

Mots clés: Composés phénoliques, digestibité et bilan azoté, paille traitées aux alkalis, PEG 4000

Effect of PEG 4000 on the urine and faecal nitrogen excretion in sheep consuming ammonia treated straw: relationship with phenolic acids

Abstract

In order to test the interaction of phenolic compounds in ammonia treated straw (PTA) and PEG 4000 (inactivate the sense) on the use of nitrogen in sheep consuming these straws, three lots of animals received three diets (R) composed as follows: R1: PTA, 900g; R2: PTA, 800g + 100g citrus pulp; R3, PTA 800g + 100g citrus pulp + 10 g PEG 4000). Chemical analysis of ration components and their digestibility is measured. The content of phenolic acids of straw and release kinetics in the rumen at time 2, 4 and 8h were determined, as the disappearance of nitrogen bag of straw at the time of 8.

It appears that the nitrogen content of straw is 8%, the phenolic compounds from 2.8 to 3.3 g / kg respectively for the p-coumaric acid (ApC) and ferulic acid (AF). These results are broadly in agreement with those of literature. At the time of 8 h incubation, 90, 92% and 65% respectively, ApC, AF and nitrogen of the straw are released in the rumen. The latter is not strongly attached to the straw. The digestibility of nitrogen is 23, 29 and 34% respectively for R1, R2 and R3 and the nitrogen balance of -1.24, -1.47 and 1.58 g /d. The digestive utilization of nitrogen of R3 is improved 14%, the urinary nitrogen losses are reduced by 3.

These results suggest the negative impact of phenolic compounds on the low use of nitrogen in sheep consuming PTA and fix the role of PEG 4000.

Key words: alkali treatment, nitrogen balance and digestibility; PEG 4000, phenolic compounds

Introduction

L’intérêt qui a été porté au traitement à l’ammoniac des pailles dans le monde, en particulier dans les pays du sud, est surtout lié à l’enrichissement en azote qu’il génère. Malheureusement de nombreux travaux ont montré que la digestibilité de cet azote exogène fixé sur la paille était faible (revue de Chabaca 2004) compte tenu de la nature non protéique de cet azote. Plusieurs tentatives d’explication ont été avancées, la principale étant la fixation irréversible de l’azote du traitement sur la paroi (Lawlor et O’Shea 1979, Mc Burney et Van Soest 1984). Néanmoins, Michalet-Doreau et Guedes (1989), ne vérifient pas cette hypothèse. Ils montrent au contraire que 70% de l’azote fixé par le traitement est libéré dans le rumen. Il est donc compris qu’une partie importante de cet azote libéré dans le rumen est rendu indisponible pour l’animal. Sous cette forme soluble, il peut être précipité ou complexé (Min et al 2003) par des substances présentes dans la paille. Parmi les composés ayant ces propriétés vis-à-vis de l’azote, les plus cités dans la littérature sont les composés phénoliques (Larwence 1983 ; Khazaal et al 1993; Ben Salem et al 2003) dont les plus représentatifs sont : les acides p-coumarique (ApC) et férulique (AF). Ils représenteraient au total environ 7% de la matière sèche de la paille (Kondo et al 1992). Chabaca (2004), confirme cet ordre de grandeur pour l’orge, le blé tendre et pour le blé dur: respectivement 7,4 ; 7,5 et 8,1g/kg de MS. Le même auteur, note des variations importantes au sein de chaque espèce. Ces composés phénoliques pourraient donc être impliqués dans la faible utilisation de l’azote par les animaux consommant des pailles traitées à l’ammoniac.

Le polyéthylène glycol 4000 (PEG 4000) ayant une forte affinité pour les composés phénoliques qu’il lie de manière irréversible a été utilisé dans les rations pour inhiber leur action. (Larwence 1983; Makkar et al 1995; Ben Salem et al 2003).

 L’objectif de ce travail est de deux ordres:

• Evaluer la teneur en ApC, en AF et en azote, d’une PTA et leur degré de libération dans le rumen de moutons dont c’est le régime;
  
  
• Montrer l’effet correcteur éventuel d’un apport de PEG 4000 sur l’utilisation de l’azote chez l’animal consommant ces pailles traitées à l’ammoniac.

Matériel et méthodes 

Les aliments, les rations et les animaux

La paille est traitée en meule sous bâche (Sundstol et al 1978), à la dose de 4% d’ammoniac pendant 75 jours, la pulpe d’agrume déshydratée est issue de la fabrication du jus d’orange. Les ovins au nombre de 15 (5 par régime) sont de jeunes mâles entiers de race Ouled Djellal âgés de 20 mois, pesant entre 38 et 39kg élevés en bergerie expérimentale (leur antécédent alimentaire est marqué par des rations pauvres assurant tout juste leur besoin d’entretien en énergie et en azote). Ils n’ont pas subi de protocole de déparasitage Ils sont placés en cage à métabolisme pour une adaptation de trois semaines au régime. Puis, sont pesés et mis en cage à métabolisme par lot homogène. Ils reçoivent en deux repas par jour (9h et 16h) avec de l’eau de boisson à volonté, les régimes expérimentaux (tableau 1).

Les trois rations sont globalement iso azotées et iso énergétiques. Leur valeur azotée et énergétique est tirée des tables INRA (1978). Les besoins énergétiques d’entretien sont couverts (environ 0,45 UFL/animal /jour). Les apports azotés sont volontairement limités à 50% des besoins pour mieux mettre en évidence l’effet correcteur éventuel du PEG 4000 sur l’utilisation de l’azote.

Les mesures

Sur les pailles broyées à la grille de 0,8mm sont mesurées (AOAC 1975):les teneurs en matière sèche (MS) ; matière minérale (MM) et en matières azotées totales (MAT). La lignocellulose (ADF) et la lignine brute (ADL) sont déterminés selon Van Soest (1963).

La libération des acides phénoliques dans le rumen au cours de la dégradation de la paille est mesurée au cours d’une cinétique en trois points (2, 4 et 8 heures) à l’aide de sachets en nylon renfermant 3g de l’échantillon de paille placés dans le rumen de trois vaches de race Frisonne porteuses de fistule du rumen. Elles sont nourries avec du foin de luzerne-dactyle (30%) et un concentré type bovin (30%). Le reste de la procédure de préparation des sachets est celle préconisée par Michalet-Doreau et al (1987) pour la mesure de la dégradation de l’azote in situ. La disparition de l’azote dans les sachets est mesurée en un temps unique de 8h d’incubation.

Sur le résidu de paille extrait des sachets sont dosés les acides p-coumarique et férulique résiduels, l’extraction porte sur 100 mg. Elle est réalisée selon Iiyama et al (1990) qui utilisent comme solvant du KOH 2N. Le dosage des acides p-coumarique (ApC) et férulique (AF) est effectué après injection de10 ml d’extrait dans un HPLC de marque Waters muni d’une colonne Beckman ultrasphère C18. L’éluent est composé de 7% d’acide formique dans du méthanol. Le débit est de 0,8 ml par mn. La détection est faite à 310 nm avec un Waters Lambda Max 480. L’identification des pics est réalisée par comparaison à des standards d’ApC et d’AF et leur calcul par intégration automatique.

La digestibilité des rations est mesurée selon la méthode de récolte totale des fèces

(Charlet-Levy 1969) sur une période de 10 jours.

Le bilan azoté est calculé après récolte et mesure des urines dans des récipients munis de filtres contenant 50ml d’acide sulfurique à 30%. Un échantillon représentatif est prélevé, chaque jour par animal. Il est cumulé sur toute la période de mesure en vue de l’analyse de l’azote (AOAC 1975).

Analyses statistiques

Les résultats sont soumis à une analyse de variance à un facteur selon le modèle :

Yij = µ + ai + eij   où:

Yij : est la variation totale;

ai : l’effet pulpes d’agrumes ou PEG 4000

eij : l’erreur résiduelle du modèle.

L’ensemble des calculs est effectué à l’aide du logiciel S-PLUS 4-5^e Edition (1998).

Résultats et discussion 

Composition chimique

La composition chimique des composants de la ration est donnée par le tableau 2.

Les teneurs en MS, MM et la MO ne présentent pas de différences comparées à celles habituellement données par la littérature. Nous notons néanmoins, une teneur en azote plus faible de la PTA. Les valeurs les plus couramment admises sont de l’ordre de 9 à 10% (Dulphy et al 1984). Cette différence pourrait s’expliquer par une plus faible humidité (6-8%) des pailles récoltées dans la zone méditerranéenne. L’humidité étant un facteur positif de fixation de l’azote sur la paille (Sundstol et Coxworth 1984).

Les teneurs en ApC et en AF sont respectivement de 2,8 et 3,3, soit un total de 6,1g/kg de MS. Ces valeurs sont en accord avec les teneurs données dans la littérature (Chesson et al 1982, Hartley 1985, Galletti et al 1988). Chabaca 2004, indique par ailleurs que la teneur initiale des pailles en ces composés phénoliques diminue d’environ 20% après un traitement de la paille à l’ammoniac.

Disparition dans le rumen des acides p-coumarique, férulique et de l’azote

Après 2h d’incubation dans le rumen, 25 et 30% de l’ApC et de l’AF respectivement quittent les sachets. Après 4h d’incubation cette proportion est de 89 et 90% et reste inchangée (respectivement 90 et 94%) après 8h de présence des sachets dans le rumen. Les deux courbes de disparition dans les sachets de ces deux composés sont presque confondues (figure 1).

Ces valeurs sont en accord avec celles données par Komprda et al (1997), soit 95 et 98% respectivement pour ApC et pour AF au bout de 5 heures d’incubation. Les valeurs rapportées par Yocef et Benguedallia (2000) pour des temps d’incubation de 4h sont plus faibles, respectivement 57 et 73% mais restent élevées.

L’ApC et l’AF contenus dans la paille traitée à l’ammoniac sont donc fortement et rapidement libérés dans le rumen au cours de la digestion.

De même, l’azote exogène du traitement, fixé sur la paille, est labile puisque, après 8h d’incubation dans les sachets placés dans le rumen, le taux de disparition est de 66% (tableau 3). Ces résultats confirment ceux de nombreux auteurs (Hassen et Chenost 1992 ; Michalet–Doreau et Guedes 1989).

Digestibilité apparente des composants de la ration

La digestibilité apparente de la MO et des MAT de la ration s’établie respectivement à 59 et 23% pour le lot témoin 1, 59 et 29 % pour le lot 2 complémenté avec100g de pulpes d’agrumes et 61 et 34% pour le lot 3. Ce dernier lot ne diffère du lot 2 que par l’apport de 10 g de PEG 4000 (tableau 3).

Il ressort que la digestibilité de la MO des trois rations est comparable. Celle faible (23%) de l’azote est observée malgré un taux de disparition en sachet élevé (66%). La progression de 23 à 29% observée avec l’apport de 100g de pulpes d’agrumes s’explique en grande partie par la digestibilité propre élevée de l’azote des pulpes (85% selon INRA 1978), mais également par une légère amélioration de celle propre de l’azote des pailles (petite diminution de l’azote fécal, non significative, des animaux du lot 2 (tableau 4).

Dans ces conditions, la progression de 14% de la digestibilité de l’azote de la ration 3 par rapport à celle de la ration 2, semble pouvoir être imputée à la présence du PEG 4000. Ces résultats confortent ceux trouvés par Larwence (1983) ; Getachew et al (2001) qui avec des régimes renfermant naturellement des composés phénoliques, observent des améliorations significatives de la digestibilité de l’azote après addition de PEG 4000.

Bilan azoté des animaux consommant les rations

Les résultats apparaissent dans le tableau 4.

Le bilan azoté est proche de 0 pour les animaux des trois lots (avec néanmoins de meilleurs résultats pour le lot 3), malgré des rations déficitaires en azote. Ce résultat n’est cependant pas surprenant. Il est en effet commun que des mécanismes d’épargne de l’azote soient mis en place lorsque les animaux sont affectés par de longues périodes de restriction azotée.

Une analyse plus en détail du bilan azoté montre que, la quantité d’azote ingéré par les animaux des trois rations 1, 2 et 3 est comparable (7,9 ; 8,1 et 8,1g). L’azote digéré pour le lot PTA seule est significativement plus faible (p<0,05) que pour celui des lots 2 et 3 (-21 et -32%) malgré, une ingestion d’azote quasiment identique. L’azote urinaire excrété par les animaux augmente significativement avec l’apport de 100g de pulpes d’agrumes, puis chute de façon importante passant de 3,8g à 1,1g (p<0,05) pour le lot 3 comportant 10g de PEG. Cette diminution de l’azote urinaire, signifierait une meilleure utilisation métabolique de l’azote absorbé : soit que le PEG 4000 a une action au niveau métabolique, mais il n’est pas absorbé par l’intestin (Hammer et al 1989; Bernier and Donazzolo 1997),soit que l’azoté absorbé est de meilleure qualité. Cette chute de l’azote urinaire a conditionné en grande partie le bilan positif enregistré pour le lot 3.

Dans nos conditions expérimentales, les quantités d’ApC et d’AF libérées dans le rumen seraient de 45 ; 40 et 40g respectivement pour les rations 1, 2 et 3. Si leur action n’est pas exactement connue, l’hypothèse de formation de complexes indigestibles avec l’azote libéré dans le tube digestif de l’animal est avancée. Elle expliquerait alors que l’apport dans le régime de PEG 4000 doué d’action inhibitrice sur les composés phénoliques, puisse améliorer l’utilisation de l’azote par l’animal.

Conclusion 

• Dans cette étude, la digestibilité de l’azote des pailles traitées à l’ammoniac distribuées en l’état est faible, 23% de la matière sèche. Elle ne s’explique pas par une fixation irréversible de l’azote sur la paille, cet azote  étant labile. Mais la paille est riche en acides p-coumarique et férulique dont la teneur dans 1kg de MS de paille ingérée dépasse 60g. Libérés dans le rumen et associés à l’azote des pailles, ils formeraient un complexe qui rendrait l’azote indisponible. Le PEG 4000 qui présente une plus forte affinité pour ces composés permettrait de laisser libre l’azote qui du même coup rentrerait dans le processus normal de la digestion, améliorant de façon significative celle-ci. L’introduction du PEG 4000 dans les rations à base de paille traitée à l’ammoniac pour une meilleure utilisation de l’azote dans la pratique n’est pas envisageable à l’heure actuelle, compte tenu du coût de ce produit. Il serait plus judicieux de jouer sur les conditions de traitement telles que l’humidité et la nature des compléments, foin de très bonne qualité ou aliment concentré riche en protéines.

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Received 8 July 2009; Accepted 20 September 2009; Published 1 November 2009

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