Les ruminants utilisent dans leur alimentation des composés que d'autres espèces, comme les humains, ne peuvent assimiler. C'est grâce à une grande diversité de micro-organismes qui sont responsables de la digestion anaérobie (sans oxygène) de ces nutriments dans le rumen, par un processus appelé fermentation.
Cela est nécessaire à la survie de nombreuses espèces d'importance agricole, comme les vaches. Nous vous expliquons ici ce qu'est le rumen et certains des micro-organismes impliqués dans ce processus fascinant.
Rumen
Les ruminants (bovins, caprins, cervidés et ovins) ont un système digestif assez complexe, composé de quatre cavités :
- Le réticule.
- Le rumen.
- L'omasum.
- La caillette.
À l'intérieur du rumen, des milliers d'êtres microscopiques produisent des enzymes qui aident à digérer les fibres végétales et le matériel cellulaire. Par conséquent, nous disons que le rumen est un écosystème microbien, où les bactéries représentent 60 % de la population de micro-organismes.
Processus du rumen
Nous devons savoir que le rumen communique avec la bouche par l'œsophage, et ce sont les étapes que la nourriture suit jusqu'à ce qu'elle soit digérée :
- Premier, les animaux mangent des aliments végétaux. Ceux-ci contiennent de la cellulose, de l'amidon, des pectines et d'autres éléments que les ruminants ne peuvent pas digérer directement car ils ne possèdent pas les enzymes nécessaires.
- La nourriture passe ensuite de la bouche au rumen, où les micro-organismes convertissent ces molécules complexes en molécules plus simples (acides gras de faible masse moléculaire), dioxyde de carbone et méthane.
- Une fois ces molécules décomposées en d'autres que l'intestin de l'animal peut absorber, la nourriture retourne dans la bouche, où elle est réingérée et réingérée.
- Enfin, la nourriture semi-digérée passe dans le réticulum, puis dans l'omasum et la caillette, qui est celle qui fait office d'estomac principal, car c'est là que le processus digestif se produit.
Fermentation
Ces communautés microbiennes produisent enzymes aux fonctions essentielles pour décomposer les glucides (à partir de la cellulose, de l'amidon et des sucres), ainsi que des composés azotés et des lipides. Cette décomposition s'effectue par un processus appelé fermentation.
Le processus de fermentation est essentiel pour obtenir de l'énergie (sous forme d'ATP), pour la croissance des micro-organismes eux-mêmes et pour produire des molécules essentielles pour l'animal, comme le glucose. Ils sont également très importants dans les composés azotés., indispensable à la synthèse des protéines.
De cette façon, le système digestif de ces animaux obtient une source d'énergie sans avoir recours à des éléments externes tels que la vitamine B ou les acides aminés essentiels, car les micro-organismes eux-mêmes les produisent à l'intérieur.
Relation symbiotique en milieu anaérobie
Il faut souligner que, comme on le voit, le rumen est un exemple de symbiose mutualiste: Les ruminants offrent aux microbes un environnement propice à leur croissance et à leur activité. En retour, les micro-organismes offrent à l'hôte des nutriments provenant d'aliments qui ne pourraient pas être digérés autrement.
Ainsi, les ruminants ont une alimentation riche en fibres et pauvre en protéines.
Cet écosystème ruminal est constitué d'une grande variété de micro-organismes, qui établissent une relation symbiotique dans un environnement dépourvu d'oxygène.
Ce microbiote est composé de bactéries, d'archées, de protozoaires et de champignons. Les bactéries sont les plus sensibles aux propriétés physico-chimiques du rumen. Ceux qui dominent cette communauté appartiennent à deux bords :
- Firmicutes : surtout ceux du genre Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum Oui Ruminocoque.
- Bacteroidetes : le sexe prédominant est Prévotella.
Les archées représentent environ 1% de la masse microbienne, et comme pour les eucaryotes on trouve des protozoaires, qui occupent un tiers du total, et quelques champignons.
Bactéries
La cellulose, principal composant de la paroi cellulaire des plantes, doit être digérée correctement et pour elles la bactéries cellulolytiques ils sont essentiels.
Dans ce cas, un pH inférieur à 5,5 affecte le processus de digestion des fibres et une température de 39 degrés altère la capacité d'adhésion bactérienne.
Sont également importants bactéries amylolytiques en raison de la présence d'amidon dans l'alimentation des bovins et des vaches céréalières.
Le bactéries lactiques Ils métabolisent l'acide lactique et contrôlent son accumulation, aidant ainsi à maintenir le pH dans la plage appropriée.
Finalement, le bactéries dégradant la pectine ils jouent également un rôle essentiel, puisque la pectine représente 10 à 20 % des glucides totaux dans l'alimentation de ces animaux.
Arches méthanogènes
L'activité des micro-organismes est la principale source de gaz à effet de serre en agriculture. Le méthane est généré par les archées méthanogènes et il est obtenu comme produit final de fermentation. Elle est considérée comme un gaspillage d'énergie car elle représente 6 à 10 % de l'énergie totale.
Lorsque ce gaz est rejeté dans l'environnement, il contribue à l'effet de serre. Au cours de la méthanogenèse, les taux de CO2 et d'hydrogène diminuent dans le milieu, ce qui est nécessaire. 80% du méthane est généré par la fermentation de la fibre (cellulose) tandis que les 20% restants sont générés lors de la décomposition du fumier.
Protozoaires
Ces microbes sont impliqués dans la réduction du risque d'acidose après avoir consommé des aliments à forte concentration en sucres facilement digestibles.
90% des protozoaires appartiennent au genre Entodiminiomorphida, dont la fonction principale est l'hydrolyse et la fermentation de la cellulose. Diplopastron affine il a une activité amylolytique, avec laquelle il produit du maltose et du glucose.
Champignons
exister champignons cellulolytiques qui produisent certaines enzymes capables d'hydrolyser la cellulose et le xylane. L'activité fongique favorise la digestion de la paroi cellulaire des végétaux.
Ils sont surtout importants lorsque les ruminants ingèrent des substrats lignifiés. Par exemple, Neocallimastix frontalis Il solubilise la lignine dans les parois cellulaires afin que les bactéries puissent facilement accéder à la cellulose.
Importance des microbes
Comme nous l'avons vu, les micro-organismes sont essentiels dans le métabolisme de dégradation des aliments consommés par les ruminants. Voilà donc un exemple de plus de l'importance de ces êtres unicellulaires dans le monde animal.
De même et pour finir, il faut préciser qu'il est essentiel que ce microbiote reste sain pour éviter les problèmes physiologiques chez l'animal, comme l'acidose.