Effet de trois charbons biologiques comme additif alimentaire sur l’ingestion, la digestibilité, le poids de l’intestin, l’évaluation du taux de bactéries du microbiote intestinal et la croissance post-sevrage chez le cobaye (Cavia porcellus)

Christèle Kenne Nouboussi, Djousse Kanouo Boris Merlain¹, Nathalie Mweugang Ngouopo², Fernand Tendonkeng, Hamadou Ousmane, Nkana Kontchiachou J Gwladys³, Pamo T Etienne and T R Preston⁴

Department of Animal Science, Faculty of Agronomy and Agricultural Sciences, University of Dschang, Cameroon. P O Box: 188. Dschang-Cameroon
ftendonkeng@gmail.com
¹ Department of Agricultural Engineering, Faculty of Agronomy and Agricultural Sciences, University of Dschang, Cameroon
² Faculty of Science, University of Ngaoundéré, Cameroon
³ Institute of Agricultural Research for development (IRAD), Cameroun
⁴ Centro para la Investigación en Sistemas Sostenibles de Producción Agropecuaria (CIPAV), Carrera 25 No 6-62 Cali, Colombia

Résumé

En vue d’évaluer l’effet de la poudre de trois charbons biologiques comme additif alimentaire sur l’ingestion et la digestibilité chez le cobaye ( Cavia porcellus), une étude a été menée dans l’unité de recherche en production et nutrition animales (URPRONAN) de la Faculté d’Agronomie et des Sciences Agricoles (FASA) de l’Université de Dschang. Pour ces essais, 4 rations ont été formulées et granulées contenant respectivement 0% (témoins) et 0,8% de poudre de charbon biologique de coques de cabosses de cacao (CC), d’épluchures de manioc (EM) et de fanes de haricots (FH). 48 cobayes femelles issus de la première génération des animaux de race locale (anglaise) pesant en moyenne 450g ± 0,5g et âgé d’environ 5 mois ont été utilisés pour l’évaluation de l’ingestion, de la digestibilité, du poids de l’intestin, du taux de microorganisme intestinal et la croissance post-sevrage. Les résultats ont montré que, le charbon biologique de coques de cabosses de cacao et de fanes de haricot a amélioré l’ingestion de la matière sèche (29,66 et 29,14 respectivement), de la matière organique (28,14 et 27,65 respectivement), de la protéine brute (4,37 et 4,29 respectivement) et de la cellulose brute (5,09 et 5,00 respectivement). Les charbons biologiques ont amélioré la digestibilité de la matière sèche (55,94 ; 55,56 et 59,59). Le charbon biologique de fanes de haricot a amélioré ) la digestibilité de la matière organique (61,16), de la protéine brute (85,18) et de la cellulose brute (36,89). Le poids de l’intestin grêle des animaux ayant reçu le charbon biologique (CC, EM, FH) a été plus élevé (9,74 ; 10,12 ; 9,77) que celui de la ration témoin (8,97). Celui du caecum des animaux ayant reçu le charbon biologique de coques de cabosses de cacao (4,73), ou de fanes de haricot (4,35) a été ) plus élevé que celui des animaux témoins (2,88). Le poids du caecum des animaux témoins est comparable à celui des animaux ayant consommé la ration contenant le charbon biologique d’épluchure de manioc (3,16). Comparé au témoin, le charbon biologique n’a eu aucun effet sur le poids du colon. L’incorporation de 0,8% du charbon biologique dans la ration a permis d’augmenter de manière significative le taux de bactéries gram-positives (Lactobacilles et Clostridies) dans l’intestin grêle chez le cobaye au détriment des bactéries Gram-négatives ( Entérobactéries). Le charbon d’épluchures de manioc a augmenté significativement le taux de bactéries cellulolytiques (Clostridium butyricum : 4,26 CFU / ml) du caecum et celui de fanes de haricot a présenté le meilleur équilibre de la flore intestinale entre le taux de lactobacilles (3,33 CFU / ml) et d’entérobactéries (0,00 CFU / ml) au terme de l’essai. A 13 semaines d’âge, le poids moyen des cochonnets le plus élevé a été enregistré avec la ration contenant les charbons biologiques de fanes de haricot (378,06±20,60g). La valeur la plus élevée du GMQ (2,13±0,38g) et du GT (119,75g) a été enregistré dans le lot des animaux recevant la ration FH ; la valeur la plus faible du taux de conversion alimentaire a été celle des animaux recevant la ration EM (1,27). Ainsi l’incorporation à hauteur de 0,8% de la poudre des charbons biologiques améliorent significativement les performances de croissance post-sevrage et la conversion alimentaire chez le cobaye.

Mots clés : cobaye, poids intestin, Lactobacilles, Entérobactéries, Clostridium butyricum, croissance post-sevrage

Effect of three organic charcoals as a food additive on ingestion, digestibility, gut weight, evaluation of gut microbiota bacteria level and post-weaning growth in guinea pigs (Cavia porcellus)

Abstract

In order to evaluate the effect of three biochar powders as a feed additive on the ingestion and digestibility of cavy (Cavia porcellus), a study was conducted at the Animal Production and Nutrition Research Unit (URPRONAN) of the Faculty of Agronomy and Agricultural Sciences (FASA) of the University of Dschang. For these trials, 4 rations were formulated and pelleted containing respectively 0% (control) and 0.8% of organic charcoal powder from cocoa pod husks (CC), cassava peels (EM) and bean tops (FH). 48 female guinea pigs from the first generation of local breed (English) animals weighing on average 450g ± 0.5g and aged about 5 months were used for the evaluation of intake, digestibility, gut weight, gut microorganism level and post-weaning growth. The results showed that, cocoa pod husk and bean hull biochar improved intake of dry matter (29.66 and 29.14 respectively), organic matter (28.14 and 27.65 respectively), crude protein (4.37 and 4.29 respectively) and crude cellulose (5.09 and 5.00 respectively). Biochar improved dry matter digestibility (55.94; 55.56 and 59.59). Bean tops biochar improved digestibility of organic matter (61.16), crude protein (85.18) and crude cellulose (36.89). The small intestine weight of animals fed the biochar (CC, EM, FH) was higher (9.74; 10.12; 9.77) than that of the control ration (8.97). The caecum weight of animals fed with cocoa pod husk charcoal (4.73) or bean husk charcoal (4.35) was higher than that of the control animals (2.88). The cecal weight of control animals was comparable to that of animals fed the ration containing cassava peel biochar (3.16). Compared to the control, the biochar had no effect on colon weight. Incorporating 0.8% of the charcoal into the ration increased the level of gram-positive bacteria (Lactobacilli and Clostridia) in the small intestine of the guinea pigs at the expense of gram-negative bacteria (Enterobacteria). The cassava peel charcoal increased the level of cellulolytic bacteria (Clostridium butyricum: 4.26 CFU / ml) in the cecum and the bean leaf charcoal showed the best balance of intestinal flora between the level of Lactobacilli (3.33 CFU / ml) and Enterobacteria (0.00 CFU / ml) at the end of the test. At 13 weeks of age, the highest average weight of kids was recorded with the ration containing organic bean tops (378.06±20.60g). The highest value of GMQ (2.13±0.38g) and GT (119.75g) was recorded in the batch of animals receiving the FH ration; the lowest value of feed conversion ratio was in the animals receiving the EM ration (1.27). Thus, the incorporation of 0.8% of biochar powder improves the post-weaning growth performance and feed conversion in guinea pigs.

Key words: biochar, gut weight, Lactobacilli, Enterobacteria, Clostridium butyricum, post-weaning growth

Introduction

L’augmentation de la population africaine a entrainé un accroissement des besoins en protéines animales (Zougou et al 2017). Face à cette situation, l’élevage non conventionnel en général et la caviaculture en particulier semble être une alternative (Niba et al 2012) étant donné qu’il est prisé et nécessite peu d’espace. Au Cameroun, la consommation du cobaye fait partie des habitudes alimentaires des populations (Zougou et al 2017). La caviaculture présente les avantages d’être peu exigeante, moins coûteuse et praticable par les enfants. De plus, le cobaye valorise très bien les résidus de cuisine et les fourrages (Picron et al 2013). Il offre en plus d’une viande tendre et riche (21% de protéine), des déjections utilisées pour la fertilisation des parcelles cultivées au Cameroun (Meutchieyé, 2013).

Cependant, l’essentiel de son alimentation provenant des déchets des ménages et des résidus de récoltes présente des carences en nutriments essentiels. Il en résulte une faible productivité caractérisée par un retard de croissance, une baisse de fertilité, des avortements, des petits avec des faibles poids à la naissance et une mortalité élevée suite à un mauvais état de santé (Noumbissi et al 2014). Pour remédier à ce déficit en nutriment l’utilisation des légumineuses fourragères et autres sources de protéines non-conventionnelles dont la valeur nutritive varie très peu en fonction des saisons est l’une des solutions facilement envisageables (Pamo et al 2005 ; Miégoué et al 2016). L’on constate que les animaux ne valorisent pas au maximum les fourrages qui leur sont fournis (Miégoué et al 2016). Dès lors, il faudra renforcer le microbiote responsable de la dégradation des aliments dans le tractus du cobaye. Pour parvenir à stimuler le développement de ces bactéries, l’utilisation du charbon biologique semble être une solution à explorer ; étant donné qu’ils, affectent positivement et de façon sélective la flore utile du tube digestif.

Le charbon biologique est un produit riche en carbone obtenu à partir de la carbonisation anaérobique de la biomasse d’un substrat quelconque qui est majoritairement issus des résidus de récoltes. Au Cameroun ces résidus sont enfouis dans le sol sous forme d’amendement ou brulés avec pour conséquence la pollution de l’environnement (Tendonkeng et al 2018). Pourtant en agronomie ces résidus présenteraient plus d’avantage lorsqu’ils sont utilisés sous forme de charbon biologique. Ce charbon devient de plus en plus important dans les systèmes agricoles (Preston, 2015 ; Kammann et al 2017) pour améliorer la fertilité des sols (Bouaravong et al 2017) et pour séquestrer le carbone atmosphérique (Lehmann, 2007). Le charbon est caractérisé par la présence des minéraux de charge variable et donc responsables de la variation du pH du tractus digestif (Ayral, 2009). Le phosphore et le magnésium, indispensables constituant du squelette, interviennent également dans les fermentations microbiennes de la flore du rumen (Krsk et al 2001). Le charbon biologique pourrait augmenter le taux de la digestion des aliments en fournissant un habitat pour le microbiote intestinal et les animaux peuvent alors augmenter l'efficacité de l'utilisation des aliments (Lan et al 2016 ; Prasai et al 2017). De même, Van et al (2004) ont montré que l’utilisation du charbon biologique dans l’alimentation des chèvres augmente le taux d’ingestion de la matière sèche et de digestibilité à plus de 11%. Au regard des résultats précédemment obtenus, l’utilisation du charbon biologique dans l’alimentation du cobaye pourrait influencer la population microbienne utile et par conséquent améliorer sa digestibilité. Très peu d’informations existant à cet effet, la présente étude a été initier avec pour objectif de déterminer l’effet de trois charbons biologiques comme additif alimentaire dans l’aliment granulé sur l’ingestion, la digestibilité, le poids de l’intestin et le taux de microorganisme intestinal chez le cobaye.

Matériel et méthodes

Zone d’étude

Cette étude a été conduite entre Février et Avril 2020 dans l’Unité de Recherche en Production et Nutrition Animales (URPRONAN) de l’Université de Dschang. Située dans les hautes terres de l’Ouest Cameroun à une altitude de 1 410 m, à la longitude Est de 09° 85'-10° 06’ et la latitude Nord de 5° 36'- 5° 44’. Cette région reçoit entre 1 500 et 2 000 mm d’eau par an, avec une température allant de 10° à 25°C. Le climat est équatorial de type camerounien d’altitude avec une courte saison sèche allant de mi-novembre à mi-mars et une longue saison pluvieuse de mi-mars à mi-novembre.

Matériel animal et logement

Un total de 48 cobayes adultes femelles (issus de la première génération des animaux de race locale), âgés d’environ 5 mois et pesant en moyenne 450 ± 0,5g a été utilisés. Les animaux étaient logés individuellement dans des cages métaboliques (Photo 1) munies chacune d’une mangeoire et d’un abreuvoir en plastique.

Photo 1. Cage métabolique

Matériel végétal

Le matériel végétal était constitué de trois substrats qui sont des résidus agricoles (épluchures de manioc de variété 8034 ; coques de cabosses de cacao de variété forastero et fanes de haricot de variété GLP) (Photo 2) récoltés dans le département de la Menoua, pour la fabrication des différents charbons biologiques.

Photo 2. épluchures de manioc (A) ; coques de cabosse de cacao (B) ; fanes de haricot (C)

Présentation du pyrolyseur

Le pyrolyseur est un dispositif (Photo 3) constitué d’une cheminée reliée au couvercle du four qui laisse échapper la fumée ; d’un réacteur dans lequel on introduit le substrat à carboniser et d’un isolant thermique qui réduit la perte de chaleur

Un thermocouple de type K (Model 800024, Geneq Inc) est associé à ce pyrolyseur pour contrôler la température ; un tuyau relié au réacteur (Photo 3) permet de canaliser les liquides et les gaz pyrolytiques qui favorise la ré-oxygénation de la flamme d’où le nom « rotort » ; le réacteur est suspendu sur un support à l’intérieur du four facilitant ainsi l’introduction de la source de chaleur.

Photo 3. Pyrolyseur de type rotort (Djousse et al 2019)

Photo 4. Tayau de canalisation des liquides et gaz pyrolytiques

Fabrication des différents charbons biologiques

Les charbons biologiques utilisés ont été obtenus par pyrolyse lente de chacun des trois résidus végétaux qui ont été choisis en raison de leur accessibilité et de leur disponibilité au plan local. Les différents charbons biologiques obtenus ont été broyés et tamisés avec un tamis de maille 2 mm avant d’être incorporés à hauteur de 0,8% dans l’aliment composé.

Les étapes de la pyrolyse

Une fois collectés et séchés au soleil, les différents substrats passeront par les étapes suivantes :

- introduire le substrat dans le réacteur ;

- fermer le réacteur et le déposer sur son support placé dans le four (isolant thermique) ;

- allumer le feu de bois sous le réacteur dans le four (fermé) et l’entretenir pendant 4 heures avec une température comprise entre 480 et 520°C ;

- retirer le réacteur du four après refroidissement total ;

- retirer le charbon et le conserver.

Composition minérale des différents charbons biologiques

La poudre de chaque charbon biologique (100 g) a été prélevée et analysée au laboratoire d’Analyses Environnementales de l’ Université de Laval-Québec pour la détermination de la composition minérale (Tableau 1) suivant la procédure décrite par AOAC, (2000).

Fabrication de la ration

La fabrication de la ration prenait en compte les besoins nutritionnels des cobayes (NRC, 1990), et les ingrédients étaient achetés chez les revendeurs des sous-produits agricoles. Un seul aliment a été composé avec ces ingrédients (Tableau 2) et à cet aliment a été ajouté 0,8% de poudre de charbon biologique comme additif alimentaire pour fabriquer les différentes rations expérimentales. Les différentes rations ont ensuite été granulées avant d’être servies aux animaux.

La ration granulée journalière servie était de 0,13g/g PV pour chaque traitement constitué ainsi qu’il suit:

- T : aliment composé sans charbon (témoin) ;

- EM : aliment composé contenant 0,8% de poudre de charbon d’épluchures de manioc ;

- CC : aliment composé contenant 0,8% de poudre de charbon de coques de cabosse de cacao ;

- FH : aliment composé contenant 0,8% de poudre de charbon de fanes de haricot.

Evaluation de l’ingestion et de la digestibilité des rations

Les animaux ont été pesés et répartis de façon aléatoire en 4 lots (correspondant aux 4 rations ci-dessus) de dix animaux de poids comparables, soit dix répétitions par traitement. L’aliment a été servi une seule fois par jour entre 8 et 9 heures. Les refus ont été quantifiés afin de déterminer les quantités d’aliments ingérés. L’ingestion ou consommation alimentaire a été calculée suivant la formule ci-contre:

Ingestion alimentaire = Quantité journalière d’aliment servie – Quantité non consommée ou refus

L’essai de digestibilité a commencé par une période d’adaptation des animaux à l’aliment et à la cage métabolique qui a duré vingt (20) jours, suivie par la période de collecte de données de sept (07) jours. Pendant la collecte, les refus et les fèces étaient collectés quotidiennement et pesés avant une nouvelle distribution de l’aliment. Un échantillon de 100 g de fèces par lot et par animal était après séchage à 60°C jusqu’à poids constant, prélevé puis broyé aux mailles de 1 mm pour des analyses bromatologiques et de l’évaluation de la digestibilité. La teneur en matière sèche (MS), en matière organique (MO), en protéine brute (PB) et en cellulose brute (CB) a été faite selon la méthode décrite par AOAC 2000. Les coefficients d’utilisation digestive apparents de la matière sèche, matière organique, protéines brutes et cellulose brute des différents traitements ont été déterminés à partir des formules de Roberge et Toutain (1999) :

Evaluation du poids de l’intestin grêle, du caecum et du colon

Au terme de l’essai, cinq animaux par lot ont été sacrifié au 27 ^ème jour. Le contenu de l’intestin grêle, du caecum et du colon ont été vidé puis pesé afin d’évaluer leur poids.

Evaluation du taux d’entérobactéries et de lactobacilles de la flore intestinale et du taux de clostridies de la flore caecale (Clostridium butyricum)

Pendant l’essai de digestibilité, 4 animaux (1/lot) ont été sacrifié au 10 ^ème jour après l’adaptation avec l’aliment témoin ; ensuite 12 animaux (3/lot) ont été sacrifiés 20 jours plus tard à la fin de l’adaptation à la ration expérimentale ; en fin, 12 animaux (3/lot) ont été sacrifiés au 27^ème jour. Pour chaque sacrifice, le liquide de la flore intestinale et de la flore caecale de chaque animal a été prélevé et conservé de façon aseptique dans des boîtes stériles pour l’évaluation du taux de micro-organisme.

Le sacrifice a été fait par dislocation cervicale au niveau de la veine jugulaire à l’aide d’un couteau ; l’animal après sacrifice était placé en décubitus dorsale et la peau a été retiré de l’abdomen. A l’aide d’une pince et d’une paire de ciseau l’abdomen a été ouvert et après identification et section, le liquide de l’intestin grêle a été vidé dans une boite stérile ainsi que le contenu du caecum dans une autre boite en faisant une pression sur la paroi externe de l’organe sectionné.

Le taux de bactéries de la flore intestinale (lactobacille Gram⁺ et d’entérobactérie Gram^-) a été obtenu à partir du contact des plaques standards après plusieurs séries de dilution sur deux milieux de culture sélectifs (MRS AGAR et SS AGAR ou Mac conkey) selon la méthode décrite par Benson, (2002).

Le taux de bactéries de la flore caecale (bactéries anaérobiques Gram ⁺ : Clostridium butyricum) était obtenu à partir du contact des plaques standards après plusieurs séries de dilution sur un milieu de culture sélectif (CCFA ou TSN AGAR) selon la méthode décrite par Benson, (2002).

Toutes les colonies de bactéries (lactobacilles, entérobactéries et Clostridium butyricum) identifiées et énumérées à l’œil nu au bas de la boîte de pétri à la 6^ème et 8^ème dilution ont été enregistrées et la moyenne de ces deux dilutions a été calculée.

Evaluation des performances de croissance post-sevrage

Après l’essai de digestibilité, les performances de croissances ont été évalués sur 72 jeunes animaux (36 femelles et 36 mâles) âgés de quatre semaines, qui ont été sexés et placés dans un dispositif complètement randomisé. Au début de l’essai, les animaux étaient adaptés pendant une semaine et suivis individuellement. L’effectif des cochonnets mise en croissance ainsi que leur poids prise à jeun ont été enregistré et ces cochonnets étaient repartis de manière homogène dans chaque loge. Les refus de chaque loge étaient collectés et pesés tous les matins avant le nouveau service. De même, au cours de cette période, le nombre de jeunes morts étaient enregistrés. Les poids des petits étaient également enregistrés toutes les semaines jusqu’à 13 semaines et ceux-ci une fois de plus nous permettaient d’évaluer l’évolution pondérale post-sevrage de la 5 ^ème à la 13^ème semaine ainsi que les gains de poids (GT et GMQ) pendant cette période. Le taux de de conversion alimentaire (CA) a été également déterminé à la fin de l’essai par la formule suivante : CA = consommation alimentaire totale / gain de poids total. Durant notre essai, la vitamine C ajoutée à l’eau de boisson était servie ad libitum au quotidien. Toutes les pesées étaient effectuées à l’aide de la même balance électronique de portée maximale 10 kg et de sensibilité 1g.

Analyses statistiques

Les données ont été soumises à l’analyse de la variance (ANOVA) à un facteur suivant le model linéaire général (MLG). Les taux de bactéries ont été transformés en log10 avant d’être analyser. Lorsque les différences significatives ont existé entre les traitements, les moyennes ont été séparées par le test de Waller Duncan au seuil de signification 5% (Steel et Torrie, 1980). Le logiciel d’analyse SPSS 20.0 a été utilisé.

Résultats

Ingestion de l’aliment contenant la poudre de trois charbons biologiques chez le cobaye

L’incorporation de 0,8% du charbon biologique des coques de cabosses de cacao (CC) ou des fanes de haricot (FH) dans la ration a permis d’augmenter l’ingestion de la matière sèche (MS), de la matière organique (MO), de la protéine brute (PB) et de la cellulose brute (CB) (Tableau 3). Par contre, aucune différence n’a été observée entre la ration témoin (T) et celle contenant le charbon des épluchures de manioc (EM). La même observation a été faites entre les rations contenant CC et la ration contenant CH pour ces mêmes paramètres.

Digestibilité des nutriments de l’aliment contenant la poudre de trois charbons biologiques chez le cobaye

Le charbon biologique a permis d’améliorer la digestibilité de la matière sèche (MS), de la matière organique (MO), de la protéine brute (PB) et de la cellulose brute (CB) (Tableau 4). Toutes fois, le coefficient d’utilisation digestive apparente (CUDa) de la ration contenant le charbon biologique d’épluchures de manioc et des coques de cabosses de cacao de la matière sèche (MS) ont été comparable De même, aucune différence n’a été observé entre la ration témoin et celle contenant le charbon d’épluchure de manioc pour la digestibilité de la matière organique (MO). La même observation a été faites entre les rations contenant le charbon de cabosses de cacao et de fanes de haricot pour ce même paramètre. Pour la digestibilité de la protéine brute (PB), le coefficient d’utilisation digestive apparente (CUDa) de la ration contenant FH a été plus élevé et comparable à EM. Par ailleurs aucune différence n’a été observé entre la ration témoin et celles contenant EM et CC. De plus, aucune différence n’a été observé entre la ration témoin et celle contenant le charbon de cabosses de cacao pour la digestibilité de la cellulose brute (CB). Pour ce même paramètre, la même observation a été faites entre les rations contenant le charbon d’épluchure de manioc et de fanes de haricot.

Poids de l’intestin grêle, du caecum et du colon des cobayes ayant reçu l’aliment contenant ou non la poudre de charbons biologiques

L’incorporation de 0,8% des coques de cabosses de cacao dans la ration a permis d’augmenter le poids de l’intestin grêle (Tableau 5). Cependant, aucune différence n’a été observé entre la ration témoin et celle contenant le charbon d’épluchures de manioc ou de fanes de haricot. Pour ce même paramètre les valeurs obtenues des charbons biologiques d’épluchures de manioc et de fanes de haricot ont été comparables.

Comparé aux animaux témoins, le poids du caecum des animaux ayant reçu 0,8% du charbon biologique des coques de cabosses de cacao ou des fanes de haricot a augmenté. Par contre, aucune différence n’a été observé entre la ration témoin et celle contenant le charbon des épluchures de manioc pour ce même paramètre. La même observation a été faite entre les rations contenant le charbon biologique de cabosses de cacao et la ration de charbon biologique de fanes de haricot.

L’incorporation du charbon biologique dans la ration n’a aucun effet sur le poids du colon.

Taux d’entérobactéries et de lactobacilles intestinale et de clostridies (Clostridium butyricum) caecale en fonction du sacrifice chez le cobaye

L’inclusion à 0,8% de différents charbons biologiques dans la ration granulée sur la population microbienne intestinale (Tableau 6) chez les cobayes femelles n’a eu aucun effet sur le taux de microorganisme (entérobactéries, lactobacilles et Clostridium butyricum) au 10^ème jour d’alimentation. Par contre a affectée ces taux au 20 ^ème et 27^ème jour.

Au 20^ème jour comparé au 10^ème, le taux d’ entérobactéries dans l’intestin grêle des animaux a baissé quelle que soit la ration. Au terme de l’essai (27^ème jour), l’inclusion de 0,8% du charbon biologique dans la ration a permis de diminuer davantage le taux d’entérobactéries chez le cobaye. Par contre, on observe une augmentation avec les animaux ayant reçu la ration témoin à cette même période.

Au 20^ème jour comparé au 10^ème, le taux de lactobacilles dans l’intestin grêle des animaux a baissé avec toutes les rations à l’exception des animaux recevant la ration CC. Au terme de l’essai (27^ème jour), l’inclusion de 0,8% du charbon biologique d’épluchures de manioc dans la ration a permis d’augmenter le taux de lactobacilles chez le cobaye.

Au 20^ème jour comparé au 10^ème, le taux de clostridies (Clostridium butyricum) dans le caecum des animaux a augmenté quelle que soit la ration. Au terme de l’essai (27^ème jour), l’inclusion de 0,8% du charbon biologique dans la ration a permis de d’augmenter le taux de clostridies (Clostridium butyricum) chez le cobaye.

L’incorporation de 0,8% du charbon biologique dans la ration a permis d’augmenter le taux de bactéries gram-positives (Lactobacilles et Clostridies) chez le cobaye au détriment des bactéries Gram-négatives (Entérobactéries).

Taux de clostridies (Clostridium butyricum) caecale des différentes rations en fonction du temps chez le cobaye

La variation du taux de Clostridium butyricum du caecum avec les différents charbons biologiques en fonction du temps chez le cobaye (Figure 1) révèle que, le taux de Clostridium butyricum a augmenté avec le temps. L’ajustement logarithmique de la variation du taux de Clostridium butyricum caecale en fonction du temps permet de montrer comme le témoigne le coefficient de détermination (R²) associé à la droite, qu’une forte proportion de la variation, peut être expliquer par la droite de régression.

Figure 1. Taux de clostridies (Clostridium butyricum) caecale des différentes rations en fonction du temps chez le cobaye

Variation pondérale des cochonnets post-sevrés

Le poids moyen des cochonnets en fonction des rations alimentaires a été comparable à la 5^ième semaine d’âge. Par ailleurs, l’inclusion des différents charbons biologiques à 0,8% dans l’aliment a eu un effet sur le poids moyen à 13 semaines, le gain total de poids, le gain moyen quotidien et la conversion alimentaire (Tableau 7).

Le poids à 13 semaines, le GT et le GMQ des animaux du lot témoin a été comparable à ceux des animaux recevant les rations CC. La même observation a été faite pour ces mêmes paramètres entre les rations EM et FH. Par contre, la conversion alimentaire, le poids à 13 semaines, le GT et le GMQ des animaux recevant la ration EM et FH a été plus élevé que ceux des animaux du lot témoin et CC. Le taux de conversion alimentaire le plus faible a été enregistré avec la ration EM (1.27) et le plus élevé avec la ration témoin (1.77).

Le gain de poids total est inversement proportionnel au taux de conversion alimentaire (Figure 2). Plus le taux de conversion est faible plus la conversion alimentaire est meilleure et par conséquent améliore le gain de poids total. Ainsi les gains de poids totaux les plus élevés obtenus avec les rations EM et FH ont enregistré les taux de conversion alimentaire les plus faibles.

A	B
Figure 2. Gain totaux (A) et taux de conversion alimentaire (B) en fonction des rations

Discussion

L’ingestion de la matière sèche, de la matière organique, de la protéine brute et de la cellulose brute a été plus élevée chez les animaux ayant reçu le charbon biologique dans leurs rations que chez les animaux nourris à la ration témoin. Ces résultats sont semblables à ceux obtenu par Mekbungwan et al (2004) qui ont rapporté que le charbon biologique augmenterait l’ingestion alimentaire chez les porcelets lorsqu’il est incorporé à la ration. Ceci pourrait s’expliquer entre autres par le fait que le charbon biologique étant riche en minéraux, stimule l’ingestion alimentaire. Par ailleurs, les travaux de Cooney et Struhsaker (1997) ont montré que dans la nature, les résidus de charbon de bois provenant d'incendies sont régulièrement consommés par les animaux sauvages.

De manière générale, l’incorporation du charbon biologique a augmenté la digestibilité de la ration. Cette augmentation serait liée aux macroéléments qui interviennent dans les fermentations microbiennes de la flore caecale. Ainsi, le phosphore et le magnésium seraient utilisés par les microbes du caecum pour la digestion de la cellulose et la synthèse des protéines microbiennes (Brison et al 2003). Ceci se traduit par une augmentation des éléments nutritifs issus du processus de coprophagie chez le cobaye (Boussarie, 2000). Aussi le charbon biologique pourrait améliorer significative des paramètres liés à la santé tels que la hauteur des villosités intestinales, la surface cellulaire et le nombre de mitoses cellulaires (Mekbungwan et al 2004) et augmenter des bactéries bénéfiques responsable de la digestion microbienne. Les résultats obtenus sont en accord avec ceux de Van et al (2006), Henning et Hans (2012), Leng et Preston (2016), Saleem et al (2018) qui ont observé que le charbon biologique augmente la digestion de la matière sèche, de la matière organique, des protéines brutes et des fibres tout en fournissant un habitat pour le microbiote intestinal qui devient alors plus efficace.

L’incorporation du charbon biologique a augmenté le poids de l’intestin grêle et du caecum des animaux mais pas celui du colon. Ce résultat pourrait s’expliquer par l’action du charbon biologique sur l’augmentation de la surface des villosités et microvillosités intestinales et par conséquent le poids de l’intestin grêle. Les résultats obtenus sont semblables à ceux de Mekbungwan et al (2004) qui ont montré que les animaux nourris au charbon biologique ont présenté des valeurs significativement meilleures pour les paramètres liés à la santé tels que la hauteur des villosités intestinales, la surface cellulaire et le nombre de mitoses cellulaires par rapport aux groupes témoins. Il est à noter que les bactéries bénéfiques (gram-positives), telles que Lactobacillus et Bifidobacterium, peuvent améliorer l'efficacité intestinale en augmentant l'absorption des nutriments (Gabriel et al, 2006) et en accélérant le développement de l'intestin (Furuse et al 1991). Ils sont capables de fermenter de nombreux glucides comme le glucose pour former de l’acide lactique et certaines ont des activités désaminantes. Producteurs des bactériocines, les lactobacilles sont des régulateurs de la flore intestinale par l’élimination sélective des bactéries pathogènes (entérobactéries) grâce à leur pouvoir acidifiant. Alors que les bactéries nocives (gram-négatives) endommagent les villosités et les microvillosités de la muqueuse intestinale (Xu et al 2003). L’absence de variation du poids du colon est due au fait qu’à ce niveau, l’activité microbienne n’est pas intense et ne présente pas de villosité.

Cette étude a également enregistré une augmentation du taux de bactéries gram-positives (Lactobacilles et Clostridies) chez le cobaye au détriment des bactéries gram-négatives (Entérobactéries) due à la supplémentation d’aliment en charbon biologique. Il en résulte donc une meilleure prolifération des lactobacilles entrainant une meilleure santé du microbiote intestinale du cobaye (Miégoué et al, 2019). Ceci s’expliquerait par la revue de Hans et al( 2019) qui suggère que l'impact du charbon biologique sur les microorganismes dépend de l'enveloppe cellulaire, c'est-à-dire que la coloration gram-positive (membrane plasmique + 20–80 nm de peptidoglycane) n'est pas ou est moins bien absorbée par le charbon biologique, alors que les bactéries gramme-négatives (membrane plasmique + peptidoglycane 10 nm + membrane externe) sont mieux absorbées. Aussi Clostridium butyricum réduit le taux des bactéries pathogènes du milieu intestinal et augmente les bactéries bénéfiques, telles que Lactobacillus (Huang et al 2019). Ces résultats sont en accord avec ceux de Prasai et al (2016) qui ont rapporté que le charbon biologique est considéré comme un antidote universel contre les poisons et a été utilisé dans les médicaments à durée limitée contre les toxines bactériennes telles que celles produit par Clostridium botulinum, Clostridium tetani et Campylobacter jejuni chez les poulets. Chez le porc après 10 jours d’essai, la numération fécale d' E. Coli dans le fumier après avoir nourri 0,25% de biochar activé ou 0,50% de charbon biologique de cocotier était significativement inférieure à celle du témoin sans charbon biologique. Tandis que le nombre de bactéries bénéfiques (Lactobacillus) dans les selles a augmenté dans les deux traitements au charbon biologique ( Kim et al 2017). Hein et al (2018) ont démontré que 1% de charbon biologique de balle de riz dans l’alimentation de la volaille a réduit significativement les agents pathogènes dans la matière fécale. Par contre, le taux d'inclusion d'Arachis glabrata dans la ration des cobayes n’a eu aucune différence significative entre le taux de lactobacilles et d'entérobactéries de la flore caecale (Miégoué et al 2019).

L’augmentation du taux de bactéries gram-positives (lactobacillus et Clostridium butyricum) serait lié à la présence des minéraux contenu dans le charbon qui assure le bon fonctionnement du caecum. Ainsi, comme les ruminants, le cobaye héberge une population microbienne importante qui nécessite un apport continu de minéraux pour assurer la digestion et le maintien de l’activité microbienne (Zama et al 2017). De plus, Clostridium butyricum en se développant, inhibe l’évolution des bactéries pathogènes (gram-négatives). L’un des mécanismes d’action de réduction de bactéries nocives qu’utilise Clostridium butyricum est de produire de l'acide butyrique qui réduit les bactéries pathogènes tels que le Clostridium perfringens (Zhang et al 2011).

Au début de l’adaptation, le déséquilibre (taux d’entérobactéries supérieur au taux de lactobacilles) de la flore pourrait s’expliquer par le fait que le cobaye est très sensible à tout changement alimentaire brusque qui entraine un déséquilibre de son microbiote intestinal. Cette flore est ensuite équilibrée (taux d’entérobactéries inférieur au taux de lactobacilles) une fois que l’animal s’adapte à l’aliment et est nettement amélioré lorsque le charbon biologique de fanes de haricot est ajouté à 0.8% à cet aliment.

A 13 semaines d’âge, l’incorporation du charbon biologique dans l’aliment a amélioré la prise de poids des cochonnets, ainsi que la conversion alimentaire. Ceci s’expliquerait par le fait que le charbon biologique augmente la digestion de l’aliment tout en fournissant un habitat pour le microbiote intestinal qui devient alors plus efficace (Leng et al 2016). Le poids moyen le plus élevé (197,25±46,9g) obtenu avec la ration FH serait lié aux macroéléments qui interviennent dans les fermentations microbiennes de la flore caecale. Ainsi, le phosphore et le magnésium seraient utilisés par les microbes du caecum pour la digestion de la cellulose et la synthèse des protéines microbiennes (Brison et al, 2003). Ceci se traduit par une augmentation des éléments nutritifs issus du processus de coprophagie chez le cobaye (Boussarie, 2000). Tout comme le ruminant, l'inclusion correcte de calcium dans la ration est impérative pour le bon fonctionnement physiologique et la croissance des cobayes (Stein et al, 2011). Ces résultats sont en accord avec ceux de Thuy et al (2019) qui ont révélé que le gain de poids vif et la conversion alimentaire ont été améliorés en augmentant la supplémentation d’aliments pour chèvres en charbon biologique de 0 à 0,8%. Et contraires aux travaux de Hien et al (2018) qui ont rapporté que la complémentation d’aliments pour poulets avec 1% de charbon biologique de balle de riz ou les ajouter à la litière n'a eu aucun impact sur le gain de poids vif, la consommation d'aliments et le taux de conversion alimentaire. Cette contradiction serait liée au taux d’inclusion du charbon biologique dans l’aliment et aussi, à la digestion microbienne qui est indispensable chez les bovins et le cobaye.

Conclusion

• améliore l’ingestion alimentaire et la digestibilité des nutriments ;
• augmente le poids de l’intestin ;
• a un effet positif sur le microbiote intestinale en augmentant le taux de lactobacilles et de clostridies et en diminuant le taux d’entérobactéries
• améliore la conversion alimentaire et par conséquent la croissance post-sevrage des cochonnets entre 5 et 13 semaines d’âges.

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