NADIA BERGERON
Impacts de l'alimentation végétale, de la phytase et de la
saison sur la composition de la litière et les
performances zootechniques des coqs à chair
Mémoire présenté
à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval dans le cadre du programme de maîtrise en sciences animales
pour l'obtention du grade de maître es sciences (M.Se.)
FACULTÉ DES SCIENCES DE L'AGRICULTURE ET DE L'ALIMENTATION UNIVERSITÉ LAVAL
QUÉBEC
2011
Résumé
Deux élevages ont été réalisés pour évaluer les effets de la saison d'élevage (automne et hiver), de l'ajout de phytase (PHY) et du type de ration (conventionnelle avec sous-produits animaux : CON vs toute végétale : VEG) sur les performances zootechniques et la composition minérale de la litière des coqs à chair. Pour ce faire, 3080 poussins mâles Ross x Ross ont été répartis aléatoirement dans 40 parquets, à qui on a attribué l'un des 4 traitements alimentaires, selon un plan expérimental en blocs complets avec comme facteurs principaux la saison (automne vs hiver), le type de ration (CON vs VEG) et la phytase (0 vs 100 g/t liquid Natuphos 5000™). Les rations CON contenaient des gras et des farines de viandes et d'os d'origine animale alors que ces ingrédients étaient remplacées par du soya micronisé dans les rations VEG. Un programme alimentaire à quatre phases a été appliqué avec la composition minérale suivante (%) pour aP (phosphore disponible), PB et Ca respectivement: début de 0 à 15 jours (0,82; 24,75; 1,53), croissance de 16 à 21 jours (0,71; 22,97; 1,31), finition I de 22 à 32 jours (0,64; 20,90; 1,17) et finition n de 33 à 38 jours (0,59; 19,71; 1,04).
Les poulets VEG ont consommé plus d'aliment (126,6 vs 123,0 g/j; PO.01) durant l'automne. Les résultats ont montré que le poids des poulets CON était supérieur (P<0.01) à la fin des deux élevages (2,905 kg vs 2,853 kg). La conversion alimentaire des poulets VEG était moins élevée (1,668 vs 1,617; PO.01). Pour toutes les rations, les poulets élevés en hiver présentaient une conversion alimentaire supérieure (P<0.05) à ceux élevés en automne (1,65 vs 1,63).
La PHY a diminué le contenu en Ca de la litière (1,66 vs 1,75%; PO.01) et celui en P (1,00 vs 1,21%; P<0.001). En automne, le taux de matière sèche de la litière issue des rations CON était plus élevé (PO.01) que celui des rations VEG (70,06 vs 64,14 %) mais cet écart disparait durant l'hiver avec un chauffage et une ventilation minimum. Les poulets VEG ont produit plus de litière (177,4 vs 188,3 kg; PO.01). Finalement, les rations sans PHY avaient un taux supérieur de matière sèche (PO.01) comparativement à celles additionnées de PHY (68,77 vs 65,44 %). Pour la suite, il pourrait être intéressant de mesurer la digestibilité des éléments mineurs des deux rations et leur impact sur les performances.
Remerciements
En premier lieu, je remercie le Dr. Michel Lefrançois de m'avoir donné l'opportunité de travailler sur ce projet et pour toutes les connaissances qu'il m'a transmises.
Des remerciements particuliers vont au Département de Sciences Animales de la Faculté d'agriculture, d'alimentation et de la consommation de l'Université Laval. Un merci particulier à Richard Prince pour son précieux aide technique. Je remercie aussi Francine Giguère pour les analyses de laboratoire.
Je remercie ensuite le Centre de Recherche en Sciences Animales de Deschambault, en particulier Mme Abida Ouyed, M.Se, à titre de presque codirectrice de ce projet, à Mme Sarah Fillion, Mr. Réjean Groleau et à Mme Sylvie Atkins pour leur aide technique durant les élevages et à Mme Miriam Verville pour les analyses de laboratoire.
Enfin, je tiens à souligner tout d'abord l'intérêt, puis la patience, la contribution et le support des partenaires qui ont permis de mener à terme ce projet. Des remerciements particuliers sont adressés à la direction des Éleveurs de volailles du Québec et au Conseil pour le Développement de Agriculture du Québec sans qui ce projet n'aurait pu naître et se conclure.
Un merci tout spécial à Dr. Dany Cinq-Mars qui a été d'une grande aide lors de la rédaction finale de ce mémoire. Merci pour ton temps et tes conseils.
Je désire aussi remercier Dr. Frédéric Guay pour la patience et le temps alloué à la rédaction de ce mémoire.
Les derniers mais non les moindres, ma précieuse famille. Je vous aime tous autant que vous êtes. Je voudrais remercier en particulier ma mère, cette femme si exceptionnelle qui m'a toujours encouragé à me dépasser, à viser toujours plus haut et qui le fait encore aujourd'hui, un grand GRAND MERCI.
TABLE DES MATIERES
Résumé II Remerciments III Table des matières V Liste des tableaux VII INTRODUCTION 1
CHAPITRE 1 : REVUE DES TRAVAUX ANTERIEURS 10
1.1 Ingrédients diversifiés pour les rations 10 1.1.1 Sous-produits d'origine végétale 10 1.1.2 Sous-produits d'origine animale 11
1.2 Performances zootechniques 15 1.2.1 Végétales vs Conventionnelles 15
1.2.2 Phytase 17 1.3 Phosphore 18 1.3.1 Environnement 18
1.3.2 Composition des différents ingrédients 19 1.3.3 Rations entièrement végétales vs avec sous-produits animaux 20
1.3.4 Phytase 21 1.3.5 Énergie 23 1.3.6 Phosphore et Calcium : l'importance d'un bon équilibre dans la ration.. .24
1.4 Eau 25 1.4.1 Équilibre électro lyrique 25
1.4.2 Autres facteurs pouvant affecter la consommation d'eau 28
1.5 Hypothèse de recherche 30
Liste des ouvrages cités 31
CHAPITRE 2 : MATÉRIEL ET MÉTHODES 38
2.1 Animaux et conditions d'élevage 38
2.3 Paramètres mesurées 39 2.4 Analyses chimiques 43 2.5 Analyses statistiques 43 Liste des ouvrages cités 44
CHAPITRE 3 : RÉSULTATS 45 3.1. Azote 45 3.2 Phosphore 49 3.3 Potassium 50 3.4 Calcium 50 3.5 Sodium 54 3.6 Consommation d'eau 54 3.7 Caractéristiques de la litière 54 3.8 Performances zootechniques 60 CHAPITRE 4 : DISCUSSION 64 4.1 Performances zootechnique et rendement carcasse 64
4.2 Impact sur l'environnement 69 4.3 Consommation d'eau et caractéristiques de la litière 74
Liste des ouvrages cités 78
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1.1 Composition nutritionnelle de quelques sous-produits végétaux et animaux
couramment utilisés chez la volaille 14 Tableau 1.2 : Comparaison entre une ration conventionnelle et une ration toute végétale
pour le gain de poids (BWG) et la prise alimentaire (FI)* entre le jour 21 et le jour 35
d'élevage 16 Tableau 1.3: Concentration en phytate de différents ingrédients pour les rations des
volailles 21 Tableau 2.1 : Composition des aliments expérimentaux selon la phase alimentaire 40
Tableau 2.2 : Composition des aliments expérimentaux selon la phase alimentaire
(suite) 41 Tableau 3.1 : Effets des traitements alimentaires et de la saison sur la composition en P et
N de la litière 46 Tableau 3.2 : Effets des traitements alimentaires sur les quantités retenues de P, N, K, Na
et Ca par les poulets de chair calculées à partir de la méthode des bilans alimentaires.. .50 Tableau 3.3 : Effets des traitements alimentaires et de la saison sur la composition en
sodium, en calcium et en potassium de la litière 51 Tableau 3.4 : Consommation d'eau mesurée tout au long de l'élevage 55
Tableau 3.5 : Effets des traitements alimentaires et de la saison sur le taux de matière sèche, la masse totale de litière produite et la quantité calculée de déjections produite.. .56 Tableau 3.6 : Effets des traitements alimentaires et de la saison sur le poids vif moyen à
la fin de chaque phase alimentaire 59 Tableau 3.7: Effets des traitements alimentaires et de la saison sur les performances
zootechniques 61 Tableau 3.8 : Pourcentage que représente le poids de différentes parties et du gras
INTRODUCTION
Production de volailles au Québec
Au Québec en 2009, le secteur de la production de poulets de chair regroupait 776 producteurs avec une production totale de 280 millions de kg de poulets éviscérés, ce qui représente 27,2 % de la production totale canadienne (Les Éleveurs de volailles du Québec, 2010). On dénombre aussi 17 usines de transformation et 13 couvoirs pour répondre aux besoins de la production. Selon la Table filière de la volaille MAPAQ (2010), l'industrie de la transformation de la volaille compterait 4 400 travailleurs.
Depuis quelques années, certaines entreprises offrent du poulet qu'ils désignent comme étant «nourris exclusivement de produits végétaux». Au Québec, la chaîne de restaurants St-Hubert et la compagnie Excel d'Or sont les plus connues. À elle seule, Excel d'Or transforme 1 400 000 poulets par semaine. Il semble toutefois difficile de connaître précisément la production totale (kg éviscérés) de poulets nourris «tout-végétal». On sait par contre, que la quantité de poulets alimentés «tout végétal» est croissante au Québec. Pour l'instant, il y a une part de marché établi pour ce type de poulet associé à une prime négociée entre les abattoirs et les Éleveurs de poulets du Québec. Par ailleurs la part de marché devient rapidement comblée. De sorte qu'il est possible que certains producteurs doivent assumer occasionnellement une perte quand ce marché n'est plus disponible et que leur poulets sont dirigés vers le marché standard.
Problématique des sous-produits animaux
Les sous-produits d'animaux sont utilisés depuis longtemps dans l'alimentation des animaux d'élevage. Ceux-ci représentent souvent une solution plus économique et plus efficace lors de la formulation des aliments que les sous-produits d'origine végétale. On peut remonter jusqu'au XIXième siècle pour retracer des recommandations sur l'ajout de farine de viande à la ration des porcs (The BSE Inquiry Report, 2000). Ces sous-produits
animaux sont obtenus par le traitement des rebuts d'abattoir et des carcasses d'animaux morts empruntant la voie de l'équarrissage.
Or, l'utilisation de sous-produits animaux en alimentation animale et particulièrement chez les bovins, semble avoir été à l'origine de l'encéphalopathie spongiforme bovine. Le premier cas d'encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) est apparu en 1986, au Royaume-Uni. Des examens histopathologiques du cerveau de la vache atteinte ont montré une vacuolisation et des lésions semblables à celles de la tremblante du mouton. Par la suite, plusieurs études ont conclu qu'il y avait un lien entre l'incorporation de farines animales non adéquatement traitées dans la ration alimentaire des ruminants et l'incidence d'ESB. Des interdictions ont donc été mises en place pour empêcher l'introduction de farines animales dans la ration des ruminants au Canada et ailleurs dans le monde (Ministère de l'agriculture et de la forêt de la France, 1990).
Alors les consommateurs, dans la foulée de la crise de l'ESB, sont de plus en plus sensibles à la façon dont les animaux d'élevage sont alimentés et la demande pour des poulets alimentés uniquement d'ingrédients végétaux est croissante. Dans ce cas, il n'y a aucun sous-produit animal qui entre dans la fabrication des aliments destinés à ces poulets. Les graisses animales sont remplacées par des huiles végétales et les farines animales (sang, plasma, viandes et os, plumes) par des tourteaux.
Rations toutes végétales : impacts sur les coûts de production
En production animale, on considère habituellement que l'alimentation représente plus de la moitié des coûts de production. L'objectif est de satisfaire les besoins nutritionnels des animaux, tout en tenant compte des contraintes économiques associées aux coûts des ingrédients.
Comme mentionné précédemment, les sous-produits animaux sont moins chers que les sous-produits végétaux. Parmi tous les sous-produits animaux, ce sont surtout les farines animales qui sont utilisées car elles possèdent une bonne valeur protéique et minérale. Elles sont riches en lysine et en methionine (Jarrige, 1988), des acides aminés limitants dans les
rations animales. Les graisses d'origine animale sont aussi des sources énergétiques très économiques.
Malgré leur valeur nutritive intéressante et leur coût abordable, l'utilisation des sous-produits d'animaux est de plus en plus controversée et leur utilisation en alimentation des animaux d'élevage de plus en plus limitée par voie réglementaire selon l'Agence Canadienne d'Inspection des Aliments.
Même s'il y a eu peu de cas d'ESB au Canada, les consommateurs sont tout de même craintifs face aux sous-produits animaux ajoutés aux rations. Bien que la volaille ne soit pas un ruminant, plusieurs consommateurs réclament maintenant des poulets nourris exclusivement de produits végétaux. Le bien-être des animaux d'élevage attire également de plus en plus l'attention des consommateurs. Ceux-ci croient que les oiseaux en liberté ne mangent que des graines et qu'on ne devrait retrouver que ces ingrédients dans les rations. Mais dans les faits, les poulets sont des animaux omnivores. Si on leur en laisse l'opportunité, ils mangent aussi des insectes et des petits animaux et certains oiseaux comme les corneilles et les vautours mangent même des animaux morts (Fumihito et al., 1994).
Il existe, toutefois, des alternatives aux sous-produits animaux. Les tourteaux et les acides aminés de synthèse sont les plus utilisés comme compléments protéiques dans les rations commerciales pour volailles (Huang et al., 2006). Les tourteaux sont aussi une forme de sous-produits mais d'origine végétale. Ils constituent le résidu solide résultant de l'extraction d'huiles des grains de soja ou de colza, par exemple. Leur contenu en protéines est élevé se situant entre 25 et 50 % de protéines brutes (Brookes, 2000 ; Brookes, 2001). Les acides aminés de synthèse sont des acides aminés spécifiques produits en usine par des procédés chimiques ou par fermentation microbienne (Delaunay et al, 2001). Ce sont surtout les acides aminés essentiels tels que la lysine, la methionine et la threonine qui sont ajoutés aux rations car ils sont habituellement les plus limitants dans les rations à base de protéines végétales (Corzo et al., 2007). Qu'elles soient conventionnelles ou toutes végétales, les rations pour volailles requièrent habituellement une supplementation en acides aminés. Un déséquilibre entre les acides aminés essentiels induit un gaspillage de
protéine, détériore les performances de croissance et peut influencer la quantité d'azote rejeté dans l'environnement (Schutte et de Jong, 2004).
Le coût de production d'un poulet végétal est plus élevé que celui d'un poulet conventionnel et le différentiel de prix offert par les acheteurs ne permet pas toujours aux producteurs d'obtenir un revenu net équivalent sur le marché à celui qu'ils reçoivent lorsqu'ils produisent un poulet alimenté à base de moulée conventionnelle. Le différentiel de coût provient de plusieurs facteurs à savoir : la performance zootechnique, le coût des moulées, le coût de l'énergie et les coûts environnementaux.
Une enquête téléphonique réalisée auprès des producteurs laisse entendre que la production de poulet dit végétal impliquerait des coûts énergétiques supplémentaires en raison de la génération d'une litière plus humide. Les nutritionnistes prétendent aussi que les rejets en P2O5 seraient supérieurs chez un poulet nourri de matières végétales seulement, comparativement à un poulet nourris avec une ration conventionnelle.
Malgré la bonne volonté des producteurs à s'adapter pour offrir du poulet «tout végétal» sur les tablettes des supermarchés, la plupart des consommateurs ne sont pas prêts à payer plus cher pour du poulet nourri sans sous-produits animaux. Pour l'instant, le prix du poulet dans les supermarchés est accessible à toutes les bourses.
Le prix payé aux producteurs est déterminé selon une formule tenant compte notamment du prix des poussins, de la moulée et de la marge de profit des producteurs. Évidemment, la partie qui tend le plus à changer est le prix de la moulée. Depuis quelques années, une partie importante de la production mondiale de maïs est destiné à la production d'un substitut à l'essence, l'éthanol. Le prix offert aux producteurs par les usines d'éthanol est supérieur à celui offert par les meuneries et les usines de transformation alimentaire. Il se crée alors une rareté qui fait augmenter le prix du maïs destiné à la consommation. De plus, comme le prix du maïs pour l'éthanol est bon, beaucoup de producteurs délaissent la production d'autres céréales comme le blé et l'orge. Ceci crée une rareté du côté de ces céréales et les prix de ces grains ont aussi augmenté. Donc, peu importe avec quel type de grains est fabriquée la ration, celle-ci a tendance, dans le contexte actuel, à coûter plus cher. De plus, comme les rations toutes végétales ne contiennent que des produits et des
sous-produits végétaux, celles-ci connaissent une augmentation du prix plus importante que celles où on peut ajouter des sous-produits animaux dont les prix sont nettement inférieurs. L'ajout d'enzymes à la ration a un impact économique important. Les bénéfices sont liés à la réduction des coûts d'alimentation, à de meilleurs performances des oiseaux, à une litière de meilleure qualité et à la santé des oiseaux qui s'en trouve améliorée (Costa et al., 2008). L'humidité des fèces peut causer de grosses pertes économiques pour les éleveurs. La vapeur d'eau dégagée par les excréments augmente l'humidité relative du bâtiment. Si celle-ci n'est pas contrôlée, elle entraîne une détérioration du bâtiment et des équipements électriques. Les frais en chauffage et en ventilation s'en trouvent donc augmentés de beaucoup. Cette humidité augmente aussi le poids et la quantité de fumier produits, d'où un plus grand besoin en espace d'entreposage et des frais accrus pour l'épandage. Une litière humide est aussi un bon endroit pour la reproduction des insectes volants comme la mouche domestique et elle augmente aussi le taux de survie des bactéries et virus impliqués dans les maladies respiratoires. De plus, une humidité élevée favorise la prolifération de la microflore responsable de la désamination, ce qui entraîne une perte de fertilisant mais aussi augmente la pollution liée à la perte d'ammoniac dans l'environnement.
Ration VEG et PHY vs l'environnement
La pollution d'origine agricole est bien connue aujourd'hui et attire beaucoup l'attention des citoyens. Les productions animales sont devenues très concentrées et sont considérées comme des nuisances compliquant les relations entre les agriculteurs et les autres citoyens dans certaines régions. Pour améliorer la rentabilité de leur entreprise, les éleveurs augmentent le nombre de têtes par unité de production mais pas nécessairement les superficies de terre requises pour l'épandage des fumiers.
L'eutrophisation est l'enrichissement des eaux de surface avec des nutriments tels que le phosphore et l'azote. On appelle « statut trophique » le concept central utilisé dans la gestion des lacs. Celui-ci décrit la relation entre le statut nutritif et l'augmentation de la matière organique d'un lac, en particulier sous forme d'algues. Malheureusement,
l'agriculture est un facteur majeur dans l'eutrophisation des eaux de surface à cause de l'augmentation de la taille des élevages et du manque de terres agricoles, comme mentionné précédemment (FAO, 2010).
Les impacts liés à l'eutrophisation sont nombreux : production de toxines par certaines algues, le remplacement d'espèces de poissons désirables par certaines qui le sont moins, la désoxygénation de l'eau, les pertes économiques dues aux substitution d'espèces de poissons et aussi, le traitement obligatoire ou supplémentaire de l'eau pour fin de consommation humaine (Berka et al., 1998).
Des outils comme le plan agroenvironnemental de fertilisation (PAEF) ont été créés afin d'empêcher l'enrichissement excessif des sols en nutriments et pour ainsi préserver l'environnement. Toutefois, la réglementation sur les épandages limite l'application des effluents d'élevage et les producteurs se retrouvent donc plus souvent qu'autrement en situation de surplus. Une façon de se conformer à la réglementation dans un contexte de superficie limitée d'épandage consiste à diminuer la concentration des effluents d'élevage en minéraux dont l'azote et le phosphore. Dans le cas du phosphore, l'ajout de phytase aux rations est le moyen le plus efficace d'y arriver. Cet enzyme augmente la disponibilité du phosphore pour l'animal. Cela permet donc aux producteurs de diminuer la concentration en phosphore de leurs effluents d'élevage. Ce sujet est traité plus en profondeur dans les sections suivantes.
Objectifs généraux du projet
Il serait justifié de mesurer, sous le contexte québécois, les impacts de la modification des aliments des poulets de chair sur leurs performances et sur la composition des effluents d'élevage ou de la litière.
On souhaite par cette étude établir s'il existe des coûts énergétiques et environnementaux supplémentaires liés à la production d'un poulet alimenté entièrement d'ingrédients végétaux. Cette étude complétera les autres analyses effectuées pour Les Éleveurs de volailles du Québec dans ce dossier et permettra de mieux connaître les frais
supplémentaires requis par la production de ce type de poulet. Ainsi, ces derniers pourront informer les producteurs sur la nature et l'importance des coûts et elle sera aussi en mesure d'établir une stratégie afin que les producteurs puissent tirer un revenu équivalent peu importe le type de poulet produit.
De plus, il est important de mesurer les effets de ce type d'alimentation sur la composition des litières et les performances zootechniques. Par composition des litières, il sera question du % de matière sèche et du contenu en minéraux (N, P) des litières. Pour ce qui est des performances, il sera question du poids final, de la conversion alimentaire et du gain moyen quotidien.
Liste des ouvrages cités
Agence Canadienne d'Inspection des Aliments. Protection accrue de la santé des animaux contre l'ESB : Exigences sur l'élimination des matières récupérées des carcasses de bétail
http://influenzaaviaire.gc.ca/ francais/anima/disemala/bseesb/enhren/salrecf.shtml. Page visitée le 9 décembre 2010.
Berka, R., Rey, M., Brown, K. And Klotz, A. 1998. Molecular Characterization and Expression of a Phytase Gene from the Thermophilic Fungus Thermomyces lanuginosus. Applied and Environmental Microbiology, 64: 4423-4427.
Brookes, G. 2000. GM and non GM ingredient market dynamics and implications for the feed industry. In Proceedings of the 6th International Feed Production Conference, pp. 308-314.
Brookes, G. 2001. The EU animal feed sector: Protein ingredient use and the implications of the ban on use of meat and bonemeal. www.pgeconomics.co.uk/ pdf/mbmbanimpactjan2001 .pdf. Page vitisée le 9 décembre 2010.
Corzo, A., Kidd, M.T., Dozier III, W.A. and Vieira, S.L. 2007. Marginality and needs of dietary valine for broilers fed certain all-vegetable diets. Journal of Applied Poultry Research, 16: 546-554.
Costa, F.G.P., Goulart, C.C., Figueiredo, F.C., Oliveira, C.F.S. and Silva, J.H.V. 2008. Economic and environmental impact of using exogenous enzymes on poultry feeding. International Journal of Poultry Science, 7: 311-314.
Delaunay, S., Lapujade, P., Leyval, D., Germain, P., Goergen, J-L et Engasser, J-M. 2001. Bulletin de l'Académie Lorraine des Sciences, 40 (4), page 2.
http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/handle/2042/27578/als_2001_4_45.pdf7sequenc
e=l
FAO, 2010. Élevage et L'Environnement http://193.43.36.103/ag/againfo/themes/fr/ Environment.html. Page visitée le 9 décembre 2010.
Fumihito, A., Miyaké, T., Sumi, S., Takada, M., Ohno, S. and Kondo, N. (1994). One Subspecies of the Red Junglefowl (Gallus gallus gallus) Suffices as the Matriarchic Ancestor of all Domestic Breeds. Proceedings of the National Academy of Sciences, 91:
12505-12509.
Huang, K.H., Li, X., Ravindran, V. and Bryden, W.L. 2006. Comparison of apparent ileal amino acid digestibility of feed ingredients measured with broilers, layers, and roosters. Poultry Science, 85: 625-634.
Jarrige, R. 1988. Alimentation des bovins, ovins et caprins ; INRA, Paris, 471p.
Les Éleveurs de volailles du Québec, http://www.volaillesduquebec.qc.ca/6_3.htm. Page visitée le 7 décembre 2010.
Ministère de l'agriculture et de la forêt de la France. Interdiction de l'emploi de certaines protéines d'origine animale dans l'alimentation et la fabrication d'aliments destinés aux animaux de l'espèce bovine du 24 juillet 1990. http://www2.vet-lyon.fr/ens/nut/webBromato/ cours/farinean/legislat/AM240790.html Page visitée le 7 janvier 2010.
Schutte, J.B. and de Jong, J. 2004. Ideal amino acid profile for poultry.
http://ressources.ciheam.org/om/pdf/c37/99600024.pdf Page visitée le 9 septembre 2009.
Page visitée le 9 décembre.
Table filière de la volaille MAPAQ. http://www.mapaq.gouv.qc.ca/fr/md/filieres/volaille/ Pages/panorama, aspx. Page visitée le 1 décembre 2010.
The BSE Inquiry Report. 2000. vol 16, p.l. http://www.bseinquiry.gov.uk/report/ volumel 6/chapterl .htm Page visitée le 1 juillet 2008.
CHAPITRE 1
Revue des travaux antérieurs
1.1 Ingrédients diversifiés pour les rations
Qu'elles soient conventionnelles ou toutes végétales, les deux types de rations sont constituées en grande partie de grains tels que le maïs, le blé ou l'orge. Comme les éleveurs d'Amérique du nord ont accès au maïs en abondance, les rations en sont habituellement constituées en majorité, pouvant aller jusqu'à 60% du contenu total.
1.1.1 Sous-produits d'origine végétale
Dans les rations toutes végétales, l'apport protéique est souvent amené par l'ajout de tourteaux. Le tourteau est le sous-produit solide résultant de l'extraction de la partie huileuse des grains. Les plus connus sont les tourteaux de soya et de canola. Le tourteau de soya est le plus populaire et contient entre 44 et 50% de protéines brutes (Brookes, 2000 ; Brookes, 2001). Malgré sont haut contenu en protéines brutes, celles-ci ne sont pas toutes accessibles à l'animal. En fait, les fèves de soya doivent impérativement être chauffées, car elles contiennent des facteurs antitrypsiques qui s'inactivent avec la chaleur (Larbier et Leclercq, 1992b). Ces facteurs ont pour effets de diminuer l'activité des proteases et de l'alpha-amylase, enzymes nécessaires à la digestion (Larbier et Leclercq, 1992b).
Les tourteaux sont très riches en protéines brutes, soit autour de 34,8% pour le canola et 48%o pour le soya (National Research Council, 1994). Celui de soya est utilisé en plus grande quantité dans l'alimentation des mono gastriques au Québec.
Le canola est en fait le produit d'une série de sélections génétiques faite au Canada à partir d'une variété de colzaOO (Santé Canada, 2003). Auparavant, l'utilisation du colza originale était restreinte car ce dernier contenait des facteurs anti-nutritionnels, soit des glucosinolates et de la sinapine. La sinapine est un composé phénolique qui conférait aux œufs bruns une odeur de poisson (Butler et al., 1982; Goh et al., 1983) lorsque les rations en contenait un taux excessif. Il est encore recommandé de limiter l'inclusion à 3%> pour la diète des poules brunes (Canola Counsil of Canada, 2009). Le tourteau de canola contient
aussi des glucosinolates qui diminuent l'appétence des aliments donc la prise alimentaire. Mais après plusieurs années de sélection génétique, le canola utilisé maintenant n'en contient pratiquement plus. Le Canola Counsil of Canada recommande d'inclure le canola à la ration des pondeuses (6 à 10%>) car cela permet de réduire les coûts liés à l'alimentation. Le soya contient aussi des facteurs antinutritionnels, en particulier un inhibiteur de trypsine. De plus, la fraction hydrate de carbone dans le tourteau de soya est peu digestible pour les oiseaux (National Research Council, 1994).
Le traitement thermique que l'on fait subir aux grains durant leur transformation est assez pour inhiber les facteurs antinutritionnels qu'ils contiennent (Liener, 1994). Par contre, le traitement thermique que l'on fait subir au tourteau de canola diminue sa digestibilité chez les monogastriques. Le chauffage à 130°C et l'injection de vapeur diminuerait surtout la digestibilité de la lysine (Canola Counsil of Canada, 2009). Il est donc important d'en tenir compte lors de la formulation des rations.
Le blé moulu contient entre 15.3 et 16.5% de PB, dépendant du taux d'inclusion en son (National Research Council, 1994). Toutefois, celui-ci est riche en sNSP (polysaccharides solubles non amylacés), un composé qui se lie avec l'eau et forme un gel, rendant le bol alimentaire moins digestible.
Le riz quant à lui est surtout utilisé sous la forme de gru, le son. Il contient en moyenne 12.8%) de PB (National Research Council, 1994). Sous cette forme, c'est la partie fibreuse qui est utilisée alors si son inclusion est trop haute dans la ration, il en suivra une diminution des performances.
1.1.2 Sous-produits d'origine animale
Selon l'Agence canadienne d'inspection des aliments, un sous-produit d'origine animale est par définition tous cadavres partiels ou entiers ou encore tous produits d'origine animale qui n'est pas destiné à la consommation humaine Les sous-produits animaux doivent d'abord passer un processus nommé équarrissage avant d'être ajoutés aux rations alimentaires des animaux. L'équarrissage est un procédé de cuisson, de séparation et de
séchage. Les carcasses entières d'animaux, de poissons et/ou de volailles ou encore leurs différentes parties tels que les os, la peau, les plumes ou leur graisse sont utilisées pour fabriquer des produits purifiés de graisse ou de protéines. Ils seront par la suite employés soit dans les aliments du bétail, les aliments pour animaux de compagnie, les engrais ou des applications industrielles. Il y a toutefois certaines restrictions concernant l'utilisation des carcasses de ruminants. Les sous-produits qui proviennent de carcasses de ruminants ne peuvent être utilisés pour l'alimentation d'autres mminants. Ils sont toutefois permis dans l'alimentation des monogastriques tels que la volaille ou le porc (Agriculture, pêcherie et alimentation Québec, 2010).
1.1.2.1 Les farines
La valeur énergétique des farines animales dépend de leur taux de matières minérales et de matières grasses résiduelles. Donc, plus la proportion d'os augmente, plus la valeur énergétique diminue. Dans l'autre sens, plus il y a de matières grasses, plus la valeur énergétique augmente. Toutefois, les matières grasses posent des problèmes de conservation car elles rancissent. En comparaison avec l'orge qui fourni 3190 Kcal EM/kg, une farine de viande moyenne (50%>PB et non dégraissée) apporte 2750 Kcal EM/kg (INRA, L'alimentation des animaux monogastriques, 1989). Pour sa part, la farine de sang a une meilleure valeur énergétique et apporte 3130 Kcal EM/kg (Larbier et Leclercq, 1992b).
Le principal problème avec les farines animales est que la qualité varie beaucoup à cause de la nature du matériel et des méthodes utilisées (Cramer et al., 2007). En termes de qualité, on parle plutôt de qualité protéique soit le contenu en acide aminé. Parsons et al. (1997) ont démontré que la disponibilité et la digestibilité des différents acides aminés (Thr, Cys, Val, Met, Ile, Leu, Phe, His, Lys et Arg) est différente entre les différents échantillons de farines de viandes et d'os. Johnson et al. (1998) et Cramer et al. (2007) en sont arrivés aux mêmes conclusions.
Les farines animales sont très riches en calcium et en phosphore et ont un rapport Ca/P de l'ordre de 1,7 à 2 (National Research Council, 1994). Elles sont aussi très riches en
sélénium car la viande elle-même contient beaucoup de cet antioxydant afin de limiter l'impact du stress oxydatif lors de l'effort (Finley, 2000).
Les farines de sang ont une teneur en fer non négligeable tandis que les farines de poissons sont, quant à elles, riches en chlorure de sodium (National Research Council, 1994). De même, elles contiennent beaucoup de niacine, de vitamine B12, de biotine et de vitamine K. Pour ce qui est des autres vitamines liposolubles (A, D et E), leurs teneurs est très variables dans les diverses farines animales.
L'utilisation digestive des différents produits et sous-produits animaux varie selon la nature du sous-produit tansformé. Par exemple, les protéines des muscles sont très digestibles et ont une haute valeur biologique protéique (National Research Council, 1994). Par haute valeur biologique protéique, on entend que leur contenu en acides aminés essentiels est élevé et que les oiseaux pourront dégrader ces protéines et avoir accès à ces acides aminés. Par exemple, la farine de plumes comparativement à la farine de sang présente un déséquilibre dans la digestibilité de la plupart des acides aminés indispensables tels que la lysine (66 vs 88%>), la methionine (76 vs 92%) ou la cystine (59 vs 73%) (National Research Council, 1994). Les protéines de sang, bien que très digestibles, ont une légère carence en isoleucine et en methionine. La farine de sang est toutefois 2,5 fois plus riche en lysine que le tourteau de soja (National Research Counsil, 1994).
Le taux moyen de methionine des farines de viande est comparable à celui du tourteau de soja (0,69 vs 0,62). Par contre, le taux de lysine est intéressant mais est plus faible que celui du tourteau de soja (2,61 vs 2,69%>) (National Research Council, 1994).
Les protéines de la farine de poissons ont une très haute valeur biologique. Elle est particulièrement riche en lysine, un acide aminé essentiel. De plus, la farine de poisson a une très haute digestibilité de ces acides aminés (National Research Council, 1994).
En résumé, les farines animales offrent de grandes sources de protéines mais n'ont pas systématiquement la qualité recherchée. Exceptée la farine de poissons, les farines animales sont moins dispendieuses que les sous-produits végétaux, ce qui permet de diminuer les
coûts d'alimentation (Caires et al., 2010). Le tableau 1.1 suivant présente la composition nutritionnelle de certains sous-produits végétaux et animaux les plus souvent utilisés dans l'alimentation de la volaille.
Tableau 1.1 Composition nutritionnelle de quelques sous-produits végétaux et animaux couramment utilisés chez la volaille
MS (%) PB (%) Gru de blé Gruderiz Tourteau de Canola Tourteau de soya Soya micronisé Farine de poissons Farine de viande et d'os Farine de sang Farine de plumes 88 12,9 88 12,6 88 34,8 88 45,8 88 33 91 63,8 91 47,9 93 88,9 91 82,9
♦Données tirées du NRC poultry, 1994.
1.1.2.2 Le gras
Les graisses animales sont d'excellentes sources d'énergies et sont facilement métabolisables par l'animal (Noy et Sklan, 1995; Baiao et Lara, 2005). Toutefois, la grande problématique du gras est qu'il rancit car c'est un composé qui est facilement oxydé (Baiao et Lara, 2005). Le gras ainsi rancit n'est alors plus appétant pour l'animal car il présente des odeurs nauséabondes. Pour empêcher ce processus, il faut ajouter des antioxydants à la ration. Le PG (3,4,5-Trihydroxybenzoic acid propyl ester) serait le composé le plus adéquat pour stabiliser les gras animaux (Butolo, 2001; Papas, 1993).
Les graisses d'origines animales sont issues des fondoirs où on a traité des co-produits riches en tissus adipeux. Il y a quatre principaux gras animaux utilisés dans l'alimentation: le suif (graisse de ruminants), le saindoux (graisse de porcs), l'huile de poissons et les corps gras animaux (graisses de volailles, d'os et de couenne) (Baiao et Lara, 2005).
Selon Crespo et Esteve-Garcia (2002), le suif aurait pour effet de se déposer en majorité sur les organes de l'abdomen. Les poulets nourris avec des rations contenant ce type de gras n'ont pas obtenu une bonne conversion alimentaire (Newman et al., 2002). Le saindoux
n'offre pas de différence significative avec les autres types de gras qu'ils soient animal ou végétal (Baiao et Lara, 2005). Pour ce qui est du gras de volailles, les poulets nourris avec des rations en contenant, avaient un poids supérieur comparativement à ceux n'en ayant pas dans leur ration (Griffiths et al., 1977).
1.2 Performances zootechniques 1.2.1 Végétales vs Conventionnelles
Le premier impact possible des rations « tout végétal » sur la production de volaille est la réduction des performances de croissance des animaux. En fait, la composition nutritionnelle différente des suppléments végétaux comparativement aux farines animales peut ne pas supporter une croissance semblable des oiseaux même si la formulation des aliments est faite de façon optimale (Watson et al, 2006). Dans une expérience réalisée par Vieira et Lima (2005), aucune différence significative (P>0,05) n'est apparue pour le gain de poids, la prise alimentaire (FI) et la conversion alimentaire (CA) en comparant une ration conventionnelle à une ration toute végétale. En fait, le gain des poulets conventionnels entre les jours 21 à 35 a été de 1 030 g/oiseau vs 1 035 g/oiseau pour les poulets « tout végétal ». Durant cette même période, les oiseaux ont consommé autant (P>0,05) soit 1728 g/oiseau pour les CON et 1759 g/oiseau pour les VEG (Tableau 1.2). Une étude a comparé deux types de grains soit l'orge et le maïs et des taux d'inclusion de 40 et 60%) (Jang et al., 2003). Cette étude a démontré que les poulets nourris avec une ration à base d'orge avaient une meilleure croissance que ceux nourris avec le maïs. De plus, le poids final était supérieur lorsque les rations contenaient 60%>.
Caires et son équipe (2010) ont comparé une ration toute végétale à des rations contenant 5%> de différents sous-produits animaux. La ration témoin était à base de maïs et de soya. Parmi les sous-produits animaux, il y avait la farine de viande et d'os, la farine de sang (BM), la farine de plumes (FM), la farine de poulet (OM) et une combinaison des 4 farines. Sur les 21 jours d'élevage, ils n'ont noté aucune différence significative sur la
consommation totale d'aliment ni sur le poids vivants. Toutefois, des différences significatives apparaissent à partir de 35 jours d'élevage. Le poids des poulets nourris avec la ration de farines combinées (2,146kg) était inférieur aux 5 autres rations (2,374kg), sans qu'il n'y ait de différence significative sur la consommation totale d'aliments.
Pour les poids à 42 jours d'élevage, les oiseaux les plus légers étaient ceux ayant été nourris avec la farine de sang (2,745kg) et/ou la combinaison des 4 farines (2,664kg). La première avait un taux d'arginine inférieur à toutes les autres (1,05 vs 1,25%). Pour la deuxième, ils expliquent les résultats par le fait qu'il y avait près de 2%> de plus de protéines brutes dans cette ration. L'excès en protéines, devant être métabolisé en acide urique pour être excrété, requiert de l'énergie. Cette énergie n'est alors plus disponible pour la croissance (Leclercq, 1996). Les oiseaux les plus lourds étaient ceux nourris avec la ration témoin (2,994kg), avec celle contenant de la farine de viande et d'os (2,945kg) et avec celle contenant de la farine de poulets (3,004).
Tableau 1.2 : Comparaison entre une ration conventionnelle et une ration « toute végétale » pour le gain de poids (BWG) et la prise alimentaire (FI)* entre le jour 21 et le jour 35 d'élevage.
Auteurs BWG (g/oiseau) FI (g/oiseau) P
Conventionnelle Vieira et Lima, 2005 1030 1728 NS Caires et al, 2010 1 320 2 028 NS Toute végétale Vieira et Lima, 2005 1 035 1759 NS Caires et al, 2010 1389 1 742 NS
*Données tirées de Vieira et Lima, 2005 et Caires et al., 2010.
Des résultats tirés d'une autre expérience de Vieira et al. (2006) montrent un poids vif final moyen de 2,34 kg au jour 37 pour des oiseaux nourris avec une ration toute végétale. Le gain de poids pour la période de 21 à 37 jours a été de 1421,5 g/oiseau et la consommation alimentaire de 2695,9 g/oiseau. La conversion alimentaire moyenne pour toute la durée de l'élevage était donc de 1,896 avec un rendement moyen de la carcasse de 75%>.
Une ration toute végétale, à base de tourteau de soya et avec de l'huile de maïs présente des taux de Ca et de nPP inférieurs à ceux d'une ration conventionnelle, et elle diminue significativement (P<0,01) le gain moyen quotidien (GMQ), la consommation moyenne quotidienne (CMQ) et la conversion alimentaire par rapport à une ration standard. C'est ce que Watson et al. (2006) ont observé dans leurs travaux.
Ailleurs (Feddes et al., 2002), à une densité de 11,9 oiseaux/m2, le poids vif moyen des poulets à 38 jours avec une ration conventionnelle a été de 1,917 kg. La consommation totale moyenne par oiseau c'est situé à 3,026 kg pour une conversion alimentaire de 1,71. Comme les travaux mentionnés plus tôt le démontrent, les poulets alimentés avec des rations toutes végétales sont plus légers (P<0,05) à un même âge que les poulets nourris de façon conventionnelle. Une des explications les plus plausibles est la disponibilité plus faible des éléments nutritifs dans les rations entièrement végétales comparativement aux rations conventionnelles. Cet aspect sera couvert dans la section suivante.
1.2.2 Phytase
Watson et al. (2006) ont démontré que l'ajout de phytase avait comme impact d'augmenter le GMQ et le CMQ pour les rations carencées en Ca et en nPP (phosphore non phytique), mais aussi pour les rations nutritionnellement équilibrées. Selon cet auteur, la phytase semble donc avoir un effet positif sur les performances zootechniques des poulets de chair. Une plus récente étude montre qu'il y a une augmentation linéaire du gain de poids et de la prise alimentaire avec l'augmentation de l'activité phytasique de la ration (Woyengo et al., 2010). Et selon Karimi (2005), le type de phytase utilisé ne semble pas faire de différence. Toutefois, plusieurs études n'ont observé aucun impact significatif de la phytase sur le gain de poids, la prise alimentaire et la conversion alimentaire (Akyurek et al., 2005; Ravindran et al., 2001; Kwon et al., 1999; Sohail and Roland, 1999).
1.3 Phosphore
Depuis plusieurs années, on parle beaucoup du phosphore lorsqu'il est question d'environnement. Le phosphore est un nutriment limitant pour les microorganismes et les algues. Si celui-ci se retrouve en assez grande quantité dans l'eau, il permet à ces organismes de croître et cela mène à l'eutrophisation des lacs et des rivières (Berka et al.,
1998).
On porte donc une attention particulière au phosphore lors de la formulation d'une ration, en particulier au phosphore disponible. Le phosphore contenu dans la ration des poulets de chair provient des grains, des sous-produits animaux et des sources minérales de phosphore inorganique. Comme mentionné dans la section 1.1 précédente, la majeure partie du phosphore contenu dans les grains est peu disponible pour l'animal car elle est sous la forme de phytate. La stratégie alimentaire consiste à combler les besoins avec un complément minéral, sans toutefois les excéder, afin de minimiser les pertes dans l'environnement.
Dans ce contexte, la phytase présente un grand intérêt. Les animaux monogastriques n'étant pas capables d'utiliser directement le phosphore entreposé dans les végétaux sous forme de phytates, il est souvent nécessaire d'ajouter à leur ration du phosphore inorganique pour rencontrer leurs exigences nutritionnelles en ce nutriment. Les déjections des animaux monogastriques contiennent donc un mélange de phosphore phytique non digéré et de phosphore inorganique non digéré. Lorsqu'utilisé comme engrais, une partie de ce phosphore peut se retrouver dans les sources d'eau si les apports au champ dépassent sa capacité à tout adsorber (Miles et Sistani, 2002).
1.3.1 Environnement
Dans le sol, le phosphore est soit minéralisé, soit immobilisé. La minéralisation du phosphore est un processus microbiologique qui converti le phosphore organique en phosphore inorganique lorsque le ratio carbone:phosphore du sol est inférieur à 200:1. L'immobilisation du phosphore, consiste en l'incorporation du phosphore dans la biomasse
microbienne et elle se produit lorsque le ratio carbone: phosphore est plus élevé que 300:1 (Miles and Sistani, 2002). Le ratio C:P des copeaux de bois utilisés pour la litière est environ de 20:1, ce qui rend le phosphore plus susceptible à la minéralisation et augmente la quantité de phosphore inorganique dans les champs après un certain temps.
Le phosphore inorganique a une forte tendance à s'adsorber aux particules de sols et à former des complexes insolubles avec l'aluminium, le fer et le calcium (Miles and Sistani, 2002). Seulement 10%> du phosphore appliqué comme fertilisant est prélevé par la récolte, le reste est fixé par le sol ou forme des complexes insolubles. Ce phosphore n'est pas disponible pour la prochaine récolte, ce qui fait que l'année suivante une fertilisation sera quand même requise (Miles et Sistani, 2002). Comme à chaque épandage, une certaine quantité de phosphore n'est pas retenue par le sol, la quantité de phosphore qui se retrouve ainsi dans l'environnement augmente d'année en année.
Habituellement, la totalité de la litière produite est épandue au champ. Il est donc important du point de vue de la protection de l'environnement de veiller à produire une litière qui limite les rejets de phosphore dans la nature.
Depuis quelques années, plusieurs scientifiques ont consacré du temps à développer différents moyens de réduire la quantité de phosphore libérée dans l'environnement. Un des moyens les plus efficaces est encore l'ajout de phytase à la ration. En augmentant la quantité de phosphore disponible, cela permet de diminuer les ajouts de phosphore inorganique aux rations des oiseaux.
1.3.2 Composition des différents ingrédients
Côté phosphore, le canola est toutefois plus intéressant que le soya. Depuis 2003, le Conseil national de recherches du Canada (2009) a travaillé à réduire la proportion de phosphore qui se retrouve sous la forme de phytates à l'intérieur des grains. Les chercheurs ont jusqu'à maintenant réussi à réduire cette proportion de 50%>.
Tout comme le canola, le maïs, l'orge et le soya ont aussi des variantes génétiques dont la teneur en phytates est réduite. Ces nouveaux cultivars permettent d'ajuster les formules alimentaires afin de diminuer la quantité de phosphore excrétée par les animaux qui les consomment. Li et son équipe (2001) ont comparé un cultivar transgénique d'orge (MB) portant l'allèle Ipa 1-1 à un cultivar traditionnel (NB). Le cultivar MB montre un contenu réduit en phosphore phytique de 45% sans changement au contenu en phosphore total. Le contenu en phosphore disponible (aP) du MB est de 0,21% tandis que celui du NB est de 0,11%. Inclus dans des rations, le taux de aP de la ration avec NB était 6%> inférieur à celui de la ration avec MB et le phosphore total et le taux de Ca étaient les mêmes (0,41%> et 1%> respectivement) dans les 2 rations. Malgré que les poulets nourris avec la ration MB ont excrété 41%> plus de phosphore. De plus, Jang et al. (2003) qui ont aussi testé ce cultivar possédant l'allèle Ipa 1-1 et ont obtenu les mêmes résultats, soit une diminution de l'excrétion de phosphore jusqu'à 43%> comparé à un cultivar conventionnel.
Pour palier à cette situation, il est possible de formuler des rations plus adaptées à chaque phase de croissance. On se retrouve alors avec plusieurs rations au cours de la croissance des poulets. On appelle ce type d'alimentation une alimentation multiphase. L'alimentation multiphase permet généralement de découper en 4 ou 5 phases, les programmes alimentaires et rendre possible la formulation d'aliments dont la composition se rapproche davantage des besoins réels en phosphore. Il en va de même également pour les autres nutriments avec ce type d'alimentation. (Klopfenstein et al. (2002) ont rapporté qu'il était ainsi possible de réduire l'excrétion en P de près de 60%> au cours de la période totale de la croissance comparativement à un programme alimentaire basé sur seulement 3 rations différentes. Il y a à la fois moins de pertes et moins de risque de carence.
1.3.3 Rations entièrement végétales vs avec sous-produits animaux
Comme mentionné précédemment, les grains contiennent beaucoup de leur phosphore sous la forme de phytate. Le tableau 1.3 propose quelques ingrédients et leur contenu respectif en phytate. Pour palier au phosphore non disponible, il est possible d'ajouter du phosphore inorganique aux rations. L'ajout de phosphore inorganique engendre des frais
supplémentaires pour les entreprises avicoles. De plus, une partie de ce phosphore inorganique se retrouve tout de même dans l'environnement. Les besoins des animaux sont alors comblés mais il y a plus de phosphore rejeté dans l'environnement que si l'on n'en ajoutait pas.
1.3.4 Phytase
La phytase ou myo-inositol-hexaphosphate phosphohydrolase, est maintenant couramment utilisée dans les rations des poulets de chair. Elle est l'enzyme nécessaire à la libération du phosphore organique de réserve des grains. L'addition de phytase exogène à la ration est reconnue pour augmenter les performances zootechniques des poulets de chair lorsque la ration est déficiente en P (Selle et Ravindran, 2007). Le gain de poids est ainsi augmenté par une amélioration de la biodisponibilité du phosphore mais aussi celle d'autres minéraux comme le Cu, le Zn, le Ca (Sebastian et al., 1996; Zanini et Sazzad, 1999) et l'azote (Ravindran et al., 1999 ; Wu et al., 2003).
Tableau 1.3: Concentration en phytate de différents ingrédients pour les rations des volailles* Ingrédients Phytate (%>) Maïs 0,20 Blé 0,24 Orge 0,19 Tourteau de soya 0,40 Tourteau de canola 0,87 Farine de poulets 1,30 Farine de sang 0,13 Farine de viande et os 5,20 ♦Données tirées du NRC 1994.
La phytase améliore aussi la digestibilité des acides aminés d'environ l-3%> (Camben et al., 2001; Cowieson et Adeola, 2005; Ravindran et al, 2001; Costa et al., 2008 ; Rutherfurd et al., 2002). Les phytates se lient aux minéraux et aux protéines. La phytase, en scindant la molécule, libère le phosphore mais aussi soit un minéral ou un acide aminé, qui sont alors disponibles pour l'animal.
Il existe trois types de phytase selon son origine: microbienne, végétale et endogène.
La forme d'origine microbienne est la 3-phytase. Cette phytase transforme le myo-inositol 1,2,3,4,5,6 hexakis dihydrogène phosphate en commençant par la position 3 pour donner un premier produit, le D-myo-inositol 1,2,4,5,6 pentakis dihydrogène phosphate plus un phosphate inorganique (Pi). Cette réaction se répète jusqu'aux produits terminaux, le myo-inositol et 6 Pi. Cette phytase produite par Aspergillus niger, est la première à avoir été commercialisée par la compagnie BASF sous la marque Natuphos®. Son activité maximum se manifeste à un pH de 5,5 à 6,0 avec une seconde zone d'activité à pH 2,5 (Simons et al., 1990). Par contre, le pic d'activité à pH 2,5 est 40%> moins intense (Pallauf et Rimbach, 1997).
La forme d'origine végétale est la 6-phytase. La différence avec la microbienne est qu'elle commence l'hydrolyse par la position 6 mais les produits terminaux sont les mêmes, le myo-inositol et 6 Pi. Toutefois, comme l'a rapporté ma collègue (Ouyed, 2005), il existe une exception. La 3-phytase est présente naturellement dans les graines de soya (Phillippy et Bland, 1988) et la 6-phytase est produite par Escherichia coli (Greiner et al, 1993).
La phytase endogène, quant à elle, est produite par la microflore du tractus digestif ou par la muqueuse intestinale (Angel et al., 2002). Toutefois, cette source de phytase est très négligeable chez les animaux monogastriques. Nelson (1967) rapporte que le seigle contient une certaine quantité de phytase endogène, ce qui peut influencer la disponibilité du phosphore phytique. Toutefois dans cette étude,, la presque totalité de cette phytase était détruite par les sécrétions acides de l'estomac.
Selon BASF Canada, l'activité de la phytase se calcule en unités, c'est-à-dire que une unité d'activité phytasique (FTU) correspond à la quantité d'enzyme qui libère 1 umol d'orthophosphate inorganique/min à partir de 0,0051 mole de phytate de sodium/L à un pH de 5,5 et à une température de 37°C. Toutefois, cette manière de calculer l'activité de leur phytase est totalement arbitraire. En fait, c'est qu'il n'existe pas de manière standard internationale pour la calculer (Selle et Ravindran, 2007).
En améliorant la disponibilité du phosphore, la phytase permet de diminuer la quantité de phosphore inorganique ajoutée à la ration. Celle-ci permet à l'animal d'utiliser le phosphore phytique et par le fait même, diminue la quantité de phosphore qui se retrouve, en bout de course, dans l'environnement. Une enquête menée par la Commission des Communautés Européennes (2003) confirme que l'ajout de phytase aux rations des animaux monogastriques permet une diminution notable de la quantité de phosphate inorganique ajoutée aux rations alimentaires. Selon cette enquête, il serait possible de remplacer 7,5 kg de phosphate inorganique/tonne d'aliment par 150 g de phytase Natuphos™ 5000 liquide (750 FTU/kg d'aliment).
Silva et al. (2008) ont réussi à vérifier que la diminution des taux de protéines et de phosphore d'une ration et l'ajout d'acides aminés spécifiques et de la phytase permettent de réduire la quantité de phosphore et d'azote excrétée, et par conséquent de diminuer la pollution environnementale causée par ces deux éléments.
L'ajout de phytase à la ration des poulets de chair ferait passer de 35 à 60% la disponibilité du phosphore et diminuerait de 42% son excrétion totale (Simons et al., 1990). Plusieurs études faites par la suite ont appuyé ces données (Applegate et al., 2003; Penn et al., 2004; Akyurek et al., 2005; Angel et al, 2006; Leytem et al., 2007; Woyenko et al., 2010).
Chez le porc, un autre animal monogastrique, on a aussi observé que l'activité phytasique était diminuée lorsque le ratio Ca:P total augmentait (Lei et al., 1994; Qian et al., 1996). Même chose chez la dinde alors qu'une augmentation du ratio de 1,4 à 2,0%> provoque une diminution de l'efficacité de la phytase de 7,4 et 4,9%> pour des rations respectivement avec 0,27 et 0,36% de nPP (Qian et al., 1997). Selon Driver et al. (2005), la phytase produit une meilleure réponse lorsque la ration est riche en calcium et faible en phosphore non-phytique.
1.3.5 Énergie
Les poulets sont des animaux omnivores et ne sont pas capables de digérer certains glucides (Costa et al., 2008). Cette même phytase, qui améliore la disponibilité du
phosphore, augmente aussi la digestibilité des gras et des glucides (Baker, 1998; Camden et al., 2001; Rutherfurd et al., 2002; Woyengo et al., 2010; Akyurek et al., 2005). Selon ces trois dernières études, l'ajout de phytase aux aliments aurait donc pour effet d'augmenter la teneur en énergie métabolisable apparente de la ration. L'équipe de Camden (2001) a évalué à environ 3,5%> l'augmentation de la digestibilité des gras et 1,4% celle des glucides. Toutefois, selon Leslie et al. (2007), la phytase n'aurait pas d'effet sur la digestibilité de l'énergie (P>0,05) des rations à base de maïs et de soya.
1.3.6Phosphore et Calcium : l'importance d'un bon équilibre dans la ration
La disponibilité du phosphore est directement liée à la concentration de calcium. Driver et al. (2005) ont observé une augmentation de la croissance et une diminution des maladies des os en réduisant la teneur en Ca de la ration (diminution du ratio Ca:P). De sévères carences en phosphore sont causées lorsque l'on augmente la concentration de calcium d'une ration déjà faible en phosphore. Il en résulte une diminution du gain de poids et de la prise alimentaire et une augmentation de l'incidence et de la sévérité du rachitisme (Driver et al., 2005). Augmenter la concentration du Ca dans la ration aurait pour effet de diminuer le gain de poids lorsque la ration a une faible concentration de P mais, aurait peu d'effet si la concentration en P est plus élevée (Driver et al., 2005).
Même si la phytase améliore la disponibilité du calcium, ce cation a un impact important sur l'efficacité de la phytase et sur les performances des oiseaux. Selon Simons et al. (1990), un taux supérieur à 0,75%> de Ca dans la ration causerait une diminution des performances chez les poulets recevant de la phytase. L'effet du Ca sur la phytase et la compétition qu'il mène avec le P pour l'absorption suggère de réduire la quantité de Ca dans la ration sous les valeurs recommandées lorsque l'on additionne de la phytase aux aliments (Simons et Versteegh, 1990).
Le ratio Calcium : Phosphore est donc très important à considérer lors de la formulation d'une ration pour les poulets de chair. La digestibilité du phosphore diminue linéairement avec l'augmentation du ratio calcium:phosphore. Alors, plus ce ratio devient grand, plus le gain quotidien, la prise alimentaire et la conversion alimentaire se détériorent (Qian et al.,
1996). Lorsque l'on augmente le taux de phosphore de la ration, la digestibilité de celui-ci augmente par le fait même mais aussi la quantité totale excrétée dans les fèces (Qian et al., 1996). Il a été mentionné plus tôt que le calcium avait un impact sur l'efficacité de la phytase. Qian et al. (1997) suggèrent pour leur part qu'un ratio entre 1,1 et 1,4 serait le seuil critique pour l'utilisation efficace de la phytase dans les rations à base de maïs et de tourteau de soya.
Comme pour le phosphore, si la concentration en Ca de la ration est augmentée, la proportion de complexes non-solubies avec le phytate augmente aussi. Shafey et al. (1991) ont obtenu 16,9% de solubilité du Ca lorsque le taux de Ca et aP était de 1,53 et 0,43%> respectivement. Pour des taux de 2,26 et 0,83% respectivement, ils ont obtenu 8,3%> de solubilité de Ca.
1.4 Eau
Plusieurs facteurs influencent la quantité d'eau qu'un poulet consommera au cours d'une journée. Le contenu en minéraux de la ration a une grande influence sur la quantité totale d'eau consommée. Trois minéraux sont plus particulièrement impliqués dans la balance électrolytique soit le sodium, le potassium et le chlore. Ce contenu en minéraux est influencé par les ingrédients utilisés. En comparaison, les sous-produits d'origine végétale contiennent 25% plus de potassium que ceux d'origine animale (National Research Council, 1994). La concentration en protéines de la ration, la viscosité du bol alimentaire et la température ambiante sont d'autres facteurs pouvant influencer la consommation d'eau.
1.4.1 Equilibre électrolytique
Trois éléments minéraux sont habituellement considérés dans le calcul simplifié de l'équilibre ou du bilan électrolytique ou DEB (Dietary Electrolyte Balance): le sodium (Na+), le potassium (K+) et le chlore (CF). Ces minéraux monovalents sont essentiels à plusieurs fins soit la régulation de la pression osmotique, le maintien du potentiel électrique de la membrane cellulaire et le maintien de l'homéostasie intra et extra cellulaire. Ils sont
aussi impliqués dans plusieurs réactions enzymatiques (Borges et al., 2003). La balance électrolytique est très importante dans l'équilibre hydrique de l'animal. En fait, si la ration est trop élevée en sodium et en potassium, il se créera un appel d'eau au niveau des intestins et les fèces seront plus humide, laissant l'animal déshydraté (Rice and Skadhauge,
1985)
L'équation originale définissant le DEB provient des travaux de Mongin (1981).
(An - Cat)in + H+endo- (An - Cat)out = o (1 )
Le principe étant que l'acidité nette ingérée plus l'acidité endogène est égale à l'acidité nette excrétée dans l'urine. Quelques réarrangements et simplifications ont été faits par la suite :
(An-Cat)in + H+e„do- (An-Cat)ou, + DEB = o (2)
(Cat-An)in - (Cat-An)out - H ^ = DEB (3) (Cat-An)in = mEq (Na+K+Ca+Mg) - mEq (CI+SO4+H2PO4+HPO4) (4)
(Cat-An)in = mEq (Na+K-Cl) + mEq (Ca+Mg-S04- H2P04-HP04) (5) Finalement, on obtient l'équation simplifiée telle qu'on la connaît:
(Na+K-Cl) = DEB (6) Prenons l'exemple d'une ration qui aurait 0,35%> de Na, 0,68%> de K et 0,30%> de chlore.
Rappelons que le poids moléculaire du Na est de 23, celui du K est de 39,1 et celui du chlore est 35,5.
Exemple: 0.35%Na x 10000 / 23 = 152 mEq Na 0.68%K x 10000 / 39.1 = 174 mEq K
0.30%C1 x 10000 / 35.5 = 84 mEq Cl 152 + 174 - 84 = 242 mEq/kg d'aliment
1.4.1.1 Sodium
Le sodium est le principal cation extracellulaire (Borges et al., 2007). Sa concentration plasmatique représente environ 93 % du total des cations. Un excès modéré de cet élément dans la ration des volailles ne cause pas de problème. Les oiseaux éliminent l'excès à travers l'urine en augmentant leur consommation d'eau (Leeson et Summers, 2001). Toutefois, l'augmentation de la quantité d'urine excrétée engendre malgré tout une litière plus humide. Par contre, une sévère carence entraînera un retard de croissance, des os fragiles, une diminution de l'efficacité alimentaire et une diminution du volume plasmatique.
1.4.1.2 Potassium
Le potassium est le principal cation intracellulaire (Borges et al., 2007). Celui-ci est impliqué dans plusieurs réactions enzymatiques à l'intérieur de la cellule. Il est aussi essentiel aux battements cardiaques.
Les quantités de sodium et de potassium sont régulées par la pompe sodium-potassium. Celle-ci est essentielle au maintien du potentiel électrochimique des membranes (Scheiner-Bobis,2002). Ainsi, elle transporte trois ions Na+ de l'intérieur de la cellule vers l'extérieur et fait entrer deux ions K+ de l'extérieur vers l'intérieur. Le potentiel membranaire ainsi créé est essentiel pour la transmission des messages par les neurones. Elle sert aussi au maintien du volume de la cellule.
1.4.1.3 Chlore
Le chlore, comme le sodium, est un cation extracellulaire (Borges et al., 2007). Celui-ci entre dans les cellules en se liant au potassium. Le chlore est activement transporté, surtout au niveau de la muqueuse gastrique, où il se lie aux ions H+ pour former le HC1 nécessaire à la digestion (Leeson et Summers, 2001). La disponibilité de ces trois electrolytes est influencée par la régulation homéostatique de l'intestin et des reins (Borges et al, 2003).
Chez les poulets de chair, l'équilibre électrolytique optimal à viser pour la croissance est généralement fixé à 250 mEq/kg (Borges et al., 2004; Mongin, 1981 ; Johnson et Karunajeewa, 1985). Sous 200 mEq/kg, les performances de croissance risquent d'être affectées (Mongin, 1980). Plus récemment, une étude de Borgatti et al., (2004) suggérait qu'en été, l'équilibre électrolytique de la ration devrait se situer entre 290 et 330 mEq/kg afin d'atteindre les meilleures performances dans ces conditions environnementales. Ils n'ont toutefois pas testé leurs différents niveaux électrolytiques durant la période hivernale. Il y a beaucoup de différence dans le contenu en electrolytes des principaux ingrédients des rations commerciales. Les deux sous-produits les plus souvent utilisés en alimentation conventionnelle et « toute végétale », soit la farine de viande (300 mEq/kg) et le tourteau de soya (675 mEq/kg) respectivement, fournissent des apports électrolytiques très différents (Leeson et Summers, 2001). Dans le même sens, Vieira et Lima (2005) ont démontré que le contenu en potassium des rations toutes végétales était supérieur de 20 % comparativement aux rations conventionnelles. Cela s'explique par la teneur très élevée en potassium du tourteau de soya par rapport aux farines animales et par la plus grande abondance de ce tourteau ou de la fève de soya dans les rations « toutes végétales ». Pour ce qui est des autres minéraux, leur taux respectif était similaire (Vieira et Lima, 2005). Dans ce dernier cas, les poulets « tout végétal » avaient consommé davantage d'eau (400 mL chacun) comparativement à ceux nourris de façon conventionnelle, entre le jour 21 et 35.
1.4.2 Autres facteurs pouvant affecter la consommation d'eau 1.4.2.1 Température
La température a un impact important sur la consommation totale d'eau des animaux. Lorsque la température extérieure augmente, les vaisseaux sanguins se dilatent afin d'augmenter la surface de contact avec l'air ambiant. Les oiseaux n'ayant pas de glandes sudoripares, ils utilisent le mécanisme d'halètement. Toutefois ce mécanisme créer une hyperventilation qui a souvent comme impact de déshydrater les oiseaux (Borges et al., 2007). Son bilan hydrique devenant négatif, il devient impératif que l'animal consomme suffisamment d'eau afin de ramener l'équilibre. À l'extrême, il peut en résulter en un
débalancement de la balance acido-basique de l'animal. En fait, lorsque la température augmente, la concentration plasmique en K+ et Na+ diminue (Borges et al., 2007) tandis que celle du Cl" augmente (Belay and Teeter, 1993). Si cet équilibre n'est pas rétabli, des mortalités peuvent s'en suivre. Feddes et al. (2002) ont comparé des rations de type « tout végétal » à des rations conventionnelles en conditions de températures élevées, soit 25,7°C vs 29,3°C. Ils n'ont pas observé de différence significative dans le taux de mortalité lors de chaleur excessive et ce, peu importe la densité d'élevage dans les parquets ou le nombre de buvettes disponibles pour les oiseaux. Toutefois, ces oiseaux ont consommé en moyenne 5,04 L d'eau durant les 38 jours d'élevage. Ces données sont en accord avec ceux du National Reseach Counsil (1994) soit 5,18L par oiseau pour un élevage de 42jours. Par contre, c'est environ 1,5L d'eau de plus par oiseau que pour l'élevage de Vieira et Lima (2005) qui avaient mesuré la consommation d'eau chez des poulets élevés à une température ambiante contrôlée, autour de 25°C pour le confort des animaux. La température augmente donc significativement la consommation totale d'eau sans égard au type de traitements alimentaires.
1.4.2.2 Protéines
Les protéines alimentaires excédentaires sont catabolisées et excrétées par les reins sous la forme d'acide urique chez l'oiseau. L'acide urique est l'équivalent métabolique chez les oiseaux de l'urée chez les mammifères. En trop grande quantité dans le sang, il cause plusieurs problèmes dont l'accumulation sous forme de cristaux insolubles dans les reins. Pour éviter une trop grande concentration, l'animal consomme d'avantage d'eau (Marks et Pesti, 1984; Francesch et Brufau, 2004). Pour chaque 1%> de protéines excédentaire dans l'aliment, la consommation d'eau est augmentée de 3% (Larbier et Leclercq, 1992a).
1.4.2.3 Viscosité de la ration
Certaines céréales telles que l'orge, le seigle et le blé sont riches en sNSP (polysaccharides solubles non amylacés). Les sNSP regroupent plusieurs types de glucides soit les (3-glucanes, la cellulose et les arabinoxylanes (Costa and al., 2008). Ceux-ci augmentent la
viscosité de la ration en raison de leur capacité à se lier à l'eau et à former un gel visqueux (Santos et al., 2004). Une augmentation de la viscosité de la ration diminue alors l'absorption de l'eau par le système digestif. Les effets antinutritionnels provoqués par les sNSP sont une diminution de la croissance, une diminution de la digestibilité des nutriments (en particulier les gras), des changements dans la morphologie et la physiologie du système digestif, une augmentation de la viscosité du bol alimentaire et une modification de la flore intestinale (Choct, 2001). Cela est un facteur très important pour les rations qui sont strictement végétales. Toutefois, ce ne sont pas toutes les céréales qui contiennent un haut taux de sNSP, ce sont surtout le blé, l'orge et le seigle. Il faut donc prêter attention lorsque l'on veut remplacer les sous-produits animaux par l'une de ces trois céréales.
Par exemple, dans une étude réalisée par Roberts et al. (1998), la litière des pondeuses alimentées avec des rations contenant beaucoup d'orge étaient les plus humides (77,5%) comparativement aux rations à base de maïs et de soya (74,5%). Pour réduire la viscosité, il est nécessaire que les sNSP soient décomposés en petites unités par une action enzymatique spécifique, ce qui réduit leur capacité de rétention d'eau. L'enzyme utilisée est la cellulase (ou glucanase) (Choct, 1997). Une fois la viscosité réduite, on observe une augmentation de la digestibilité des nutriments, une augmentation du transit intestinal et une réduction de la quantité d'eau contenue dans les fientes de 10 à 29% (Choct, 1997), ce qui résulte en une meilleure qualité de litière (Opalinski, 2006).
1.5 Hypothèse de recherche
Il est possible d'alimenter des poulets de chair avec des rations exclusivement végétales et d'obtenir un rendement carcasse et des performances zootechniques similaires comparé à des oiseaux nourris de façon conventionnelle avec sous-produits animaux. De même, l'ajout de phytase aux rations toutes végétales augmente la disponibilité du phosphore pour les oiseaux tout en diminuant les rejets dans l'environnement. Finalement, bien que les rations toutes végétales entraînent une augmentation de la consommation d'eau, celle-ci n'a pas pour effet de diminuer la qualité de la litière.
Liste des ouvrages cités
Agriculture, pêcherie et alimentation Québec, 2010. Encéphalopathie spongiforme des
bovins(ESB) http://www.mapaq.gouv.qc.ca/fr/Productions/santeanimale/maladies animales/esb/Pages/esb.aspx Page visitée le 5 janvier 2010.
Akyurek, H., Senkoylu, N. and Ozduven, M.L. 2005. Effect of microbial phytase on growth performance and nutrients digestibility in broilers. Pakistan Journal of Nutrition, 4: 22-26. Angel, R., Tamim, N. M., Applegate, T. J. Dhandu, A. S. and Ellestad, L. E. 2002. Phytic acid chemistery : Influence on phytin-phosphorus availability and phytase efficacy. Journal of Applied Poultry Research, 11 : 471-480.
Angel, R, Saylor, W.W., Mitchell, A.D., Powers, W.and Applegate, T. J. 2006. Effect of dietary phosphorus, phytase, and 25-hydroxycholecalciferol on broiler chicken bone mineralization, litter phosphorus, and processing yields. Poultry Science, 85: 1200-1211. Applegate, T.J., Joern, B.C., Nussbaum-Wagler, D.L. and Angel, R. 2003. Water-soluble phosphorus in fresh broiler litter is dependent upon phosphorus concentration fed but not on fungal phytase supplementation. Poultry Science, 82: 1024-1029.
Baiâo, N.C. and Lara, L.J.C. 2005. Oil and Fat in Broiler Nutrition. Brazilian Journal of Poultry Science, 7: 129-141.
Baker, D.H., 1998. Beyond phosphorus: phytase effects on protein, energy and trace-mineral utilization of swine and poultry. In: BASF Technical Symposium. BASF Corporation, Mount Olive, NJ, pp. 48-62.
Belay, T. and Teeter, R.G. 1993. Broiler water balance and thermobalance during fhermoneutral and high ambient temperature exposure. Poultry Science, 72: 116-124.
Berka, R., Rey, M., Brown, K. And Klotz, A. 1998. Molecular Characterization and Expression of a Phytase Gene from the Thermophilic Fungus Thermomyces lanuginosus. Applied and Environmental Microbiology, November, 4423-4427.
Borgatti, L.M.O., Albuquerque, R., Meister, N.C, Souza, L.W.O., Lima, F.R. and Trindade Neto, M.A. 2004. Performance of broilers fed diets with different dietary electrolyte balance under summer conditions. Brazilian Journal of Poultry Science, 6: 153-157.
Borges, S.A., Fischer da Silva, A.V., Ariki, J., Hooge, D.M. and Cummings, K.R. 2003. Dietary electrolyte balance for broiler chickens under moderately high ambient temperatures and relative humidities. Poultry Science, 82: 301-308.
