vendredi 2 janvier 2015

Le rumen, un organe essentiel pour les ruminants mais aussi pour l’Homme


Le rumen est un compartiment du système digestif des ruminants. Les fermentations microbiennes qui y ont lieu permettent de digérer la cellulose, de mieux tirer parti des matières azotées ou encore de synthétiser des vitamines. Ce fonctionnement est très intéressant pour l’homme qui élève depuis longtemps des ruminants et profite des particularités de leur système digestif.  
     
    Le rumen et le réticulum (aussi appelé réseau) forment le premier compartiment du système digestif. Ils échangent en permanence les matières ingérées et diffèrent par la structure de leurs parois. Le rumen est aussi beaucoup plus gros que le réticulum, avec un volume de 100 L pour un bovin de 600 kg. C’est d’ailleurs la plus grande des poches stomacales. Sa paroi comporte des papilles. On peut comparer le rumen à une cuve de fermentation anaérobie des aliments ingérés. Il constitue avec le réticulum et le feuillet les pré-estomacs des ruminants. Après ces compartiments, le bol alimentaire rejoint la caillette qui est l’équivalent de l’estomac des monogastriques, puis l’intestin grêle.

Première partie de l’appareil digestif des ruminants


m : Œsophage
V : Rumen
n : Réticulum
b : Feuillet
l : Caillette
u : Début de l’intestin grêle













La digestion des ruminants comprend des cycles de rumination. En effet, le bol alimentaire est régurgité et remastiqué pendant des heures pour faciliter la digestion.
La rumination commence quand l’animal est au repos, après avoir mangé. Le bol alimentaire arrive dans le réticulum après avoir été mastiqué. C’est sa rugosité, perçue lors du contact avec les parois du réticulum, qui va déclencher la rumination. Les aliments passent ensuite dans le sac dorsal du rumen où ils subissent les fermentations microbiennes. Elles sont très intenses au début puis l’activité microbienne décroît à mesure que les substrats sont fermentés. Puis, les aliments passent dans le sac ventral. Le rumen se contracte régulièrement durant ces étapes. Ils sont ensuite expulsés par l’œsophage jusqu’à la bouche où a lieu la rumination à proprement parler. L’animal mastique beaucoup moins vite que lors de la première ingestion et éructe en même temps les gaz produits par les fermentations qui ont lieu dans le rumen. La rumination déclenche la sécrétion de salive contenant des ions bicarbonates qui vont tamponner le pH du rumen et éviter ainsi qu’il ne s’acidifie trop suite aux fermentations. Elle permet de mieux briser les parois végétales et donc de faciliter la digestion. Elle facilite également les fermentations microbiennes qui ont lieu dans le rumen.

Ces fermentations microbiennes sont primordiales et sont la caractéristique la plus importante de la digestion des ruminants. En effet, le rumen est un compartiment propice au développement d’une grande quantité de micro-organismes. Il contient beaucoup d’eau (80 à 90%), a un pH tamponné autour de 6.5, une température autour de 40°C et reçoit des apports de nutriments en permanence. On y trouve des bactéries (une dizaine de milliards par mL) essentiellement anaérobies cellulolytiques, amylolytiques ou protéolytiques, des protozoaires (environ 1 million de ciliés anaérobies par mL) et des champignons anaérobies (un millier par mL). Tous ces organismes vont fermenter les aliments qui arrivent dans le rumen. On estime que 60 à 90% des glucides ingérés par le ruminant sont fermentés. Les parois cellulosiques peuvent être transformées par les microorganismes en glucides fermentables grâce à leur équipement enzymatique. La fermentation des glucides permet aux organismes de produire de l’énergie sous forme d’ATP pour croître et se multiplier. Ils produisent également du dioxyde de carbone (CO2), du méthane (CH4) et des acides gras volatils. Ces derniers, acides acétique, propionique et butyrique, sont absorbés par le ruminant au niveau des papilles ruminales. La proportion de chaque acide gras volatil dépend principalement de la composition des aliments. Ils contribuent à son propre métabolisme énergétique à hauteur de 80% de l’énergie totale ingérée. C’est une différence notable avec les monogastriques qui tirent leur énergie des glucides et lipides absorbés au niveau de l’intestin grêle sans transformation préalable par des micro-organismes.

Les protéines ingérées par l’animal sont elles-aussi dégradées par les micro-organismes. Ils les transforment en ammoniac notamment. Cet ammoniac est ensuite métabolisé par les micro-organismes qui produisent des protéines microbiennes. Ils peuvent également tirer parti de l’urée, qu’ils transforment en ammoniac avant de l’assimiler. Les protéines microbiennes sont équilibrées en acides aminés essentiels. Lorsque le bol alimentaire parvient à la caillette et à l’intestin, les microbes sont digérés et leurs protéines absorbées par le ruminant. Cela constitue un apport en protéines de grande qualité pour l’animal.
Ainsi, ce type de digestion propre aux ruminants leur permet de consommer des fourrages pauvres et des matières azotées de faible qualité. La biomasse produite par les prairies par exemple peut constituer l’alimentation des ruminants. L’homme peut alors profiter de cela pour élever des animaux sur des terrains pauvres.
De plus, grâce aux synthèses protéiques des micro-organismes du rumen, les protéines animales des ruminants sont très équilibrée en acides aminés essentiels. Leur consommation est donc intéressante pour l’homme. Le ruminant peut même « fabriquer » des protéines de très bonne qualité nutritionnelle à partir d’azote non protéique comme l’urée.


Enfin, les micro-organismes synthétisent même des vitamines B à partir des aliments ingérés, elles sont ensuite absorbées par le ruminant et par l’homme qui consomme leur viande ou des produits laitiers.
Le rumen est donc le siège d’une digestion particulière dans le règne animal qui permet au ruminant de tirer parti d’une alimentation riche en fibre cellulosique et contenant des sources d’azote non protéiques. La symbiose entre les micro-organismes du rumen et le ruminant a donc des avantages indéniables pour l’homme. Cependant, ce sont aussi les micro-organismes qui produisent le méthane éructé dont on connait les conséquences sur l’effet de serre. De plus, des fermentations trop intenses peuvent aussi provoquer une acidose. Ainsi, les rations doivent être conçues précisément par les éleveurs pour tirer au mieux parti du fonctionnement du rumen.

Sources :





-      Cours de 1ère année de la formation d’ingénieur AgroParisTech

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