Comment la vache se nourrit-elle ? (1) Introduction 2) Comment la vache se nourrit-elle ? Simple, en mangeant de l’herbe répondrez-vous ! Certes, mais… regardons une seconde un morceau de ce qu’on appelle une « bouse ». Que voyons-nous ? Une partie noirâtre, visiblement digérée, et de nombreux fragments d’herbe qui n’ont pas été digérés. Séraphine, qui manque de pudeur, nous permet aussi d’observer son crottin. On y voit encore plus de morceaux d’herbe non digérés. Une vache digère visiblement plus efficacement qu’un cheval, mais ce n’est pas la panacée. Et pourtant… la digestion de la vache, ce n’est pas si simple ! 1) Les différents aliments des vaches Les vaches sont des animaux herbivores, c’est-à-dire qu’elles mangent des végétaux de la taille des herbes. Qu’est ce qui se cache sous le terme « herbe » ? Des plantes de petite taille qui poussent dans les prairies. Regardons la poignée d’herbe qui a été ramassée au hasard, dans un pré sous le bâtiment. On y voit : des graminées comme ce Brome La vache possède 32 dents dont 24 molaires et 8 incisives. Pas de canine ! Toutes les incisives sont en bas ! Une bonne langue râpeuse… La vache entoure une touffe d’herbe avec sa langue râpeuse, la coince contre le bourrelet corné et tire. L’herbe est ensuite mastiquée à l’aide des molaires, ce qui réduit la taille des morceaux, puis passe dans l’œsophage et rejoint le système digestif. Tout ça ne parait pas bien compliqué me direz-vous, mais c’est sans compter un problème crucial ! L’herbe : un aliment de faible valeur nutritionnelle On caractérise habituellement un aliment pour bétail par : -) son taux de matière sèche, c’est-à-dire le pourcentage de ce qui n’est pas de l’eau ; -) son taux de protéines ; -) son taux de fibres, essentiellement la cellulose, constituant principal des végétaux et du papier ; -) d’autres paramètres dont nous ne parlerons pas. Le tableau suivant donne la composition simplifiée de quelques aliments que mangent les vaches. Matière sèche (%) Protéines (%) Fibres (%) Foin de graminées 88,1 10,6 64,4 Ensilage mature de graminées 38,7 12,7 66,6 Foin de luzerne (légumineuse) 87.8 20.2 39.6 Ensilage mature de légumineuses 42.6 20.3 50 Aliments des Astéracées comme le pissenlit, des orchidées, rares, et bien sûr énormément d’autres plantes. Les vaches sont difficiles ; elles n’aiment pas tout et laissent de côté le Rumex : Il est facile de savoir ce que les vaches ne mangent pas : il suffit d’aller dans un pré qui a été occupé pendant plusieurs semaines et de regarder ce qu’elles n’ont pas mangé. Les touffes d’herbe qui restent s’appellent des « refus ». En hiver, l’herbe ne pousse plus et est souvent recouverte par la neige. Les bêtes sont alors rentrées à l’étable où on leur sert du foin. Le foin est simplement de l’herbe séchée. On leur donne également d’autres aliments comme de l’enrubannage, de l’ensilage, des tourteaux de soja et de la farine. Pourquoi leur donne-t-on de ces compléments ? Nous allons bientôt y répondre. Mais avant tout, regardons comment la vache récolte l’herbe. Nous devons maintenant répondre à plusieurs questions : - Pas d’incisive mais un bourrelet de corne 3) des légumineuses comme le trèfle blanc et la luzerne, qui lui ressemble beaucoup La récolte de l’herbe Résumé. Les bovins et les chevaux mangent de l’herbe. L’herbe contient peu de protéines, ce qui oblige à donner des compléments sous forme de luzerne, de farine de pois, et dans certaines fermes, de tourteaux de soja et d’ensilage. Les graminées apportent - très peu de protéines On complète donc le régime avec des aliments plus riches : des tourteaux de soja du foin et/ou de l’ensilage et/ou farine de légumineuses comme la luzerne et le pois, mais aussi des farines animales, il fut un temps, en Angleterre… - 70% de cellulose. La cellulose est un polymère de glucose (c’est-à-dire une chaîne de centaines de glucoses attachés entre eux) - - comment font les vaches pour enrichir leur régime en protéines sans compléments alimentaires ? comment les vaches et les chevaux font-ils pour tirer de l’énergie de l’herbe alors qu’ils ne sont pas capables de la digérer correctement ? pourquoi reste-t-il plus d’herbe non digérée dans le crottin de cheval que dans la bouse de vache ? Nous allons chercher la réponse dans la façon dont la vache digère. 4) La digestion de l’herbe Les bovins possèdent un estomac à plusieurs poches très caractéristique qui vous est présenté à la fois sur les deux figures ci-dessous et sur le petit tableau (à ne pas manipuler !) : la panse, le bonnet, le feuillet et la caillette. L’œsophage : les aliments arrivent par là Le FEUILLET 3ème poche La CAILLETTE C’est la 4ème poche, qui est l’équivalent de notre estomac. L’intestin grêle Le gros intestin La PANSE, ou rumen C’est la 1ère poche, 8 à 15% de poids de l’animal, Jusqu’à 250 L chez le taureau ! L’anus, par où tout ressort ! Le BONNET 2ème poche Le caecum Le dessin qui suit nous montre la place que la panse prend dans le corps de la vache et comment les quatre poches s’organisent. Le FEUILLET L’œsophage Enzyme s glucose glucose glucose glucose glucose glucose Or c’est le glucose qui est utilisé par les animaux pour produire leur énergie : glucose + oxygène CO2 + eau Le BONNET La CAILLETTE La PANSE +ENERGIE C’est la respiration cellulaire. Tout va donc bien : la vache mange un peu de protéines et beaucoup de glucose. Oui, sauf que… sauf que pour utiliser le glucose, elle doit d’abord couper la cellulose en petits morceaux. Pour cela, elle a besoin d’enzymes particulières… qu’elle ne possède pas ! Une question se pose : pourquoi quatre « estomacs » ? Comment tout ça fonctionne-t-il ? Pour répondre à ces questions, nous allons maintenant suivre le trajet des aliments dans l’appareil digestif d’une vache. Comment la vache se nourrit-elle ? (2) Les aliments arrivent d’abord dans la PANSE Sa paroi est épaisse et n’autorise pas une absorption efficace des nutriments. En revanche, si on regarde un extrait de panse au microscope, on y voit de très nombreux microorganismes : Sans oxygène, les microbes ne peuvent pas continuer à dégrader les acides gras volatils en eau et en gaz carbonique. Ces acides gras traversent la paroi du rumen et passent dans le corps de la vache. La vache est capable de les métaboliser par la respiration, et d’en tirer l’énergie qui reste, c'est-à-dire la plus grande partie de l’énergie initialement contenue dans le glucose ! On sait maintenant que ce sont les microbes et non la vache qui digèrent l’herbe et le foin, et que la vache tire son énergie des déchets produits par les microbes ! Mais à quoi servent les autres estomacs ? En plus, il nous reste une question à résoudre: - (1) Des PROTOZOAIRES ciliés : 1 million / mL Ici, un Ophryoscolex posé sur des débris végétaux (D) A (2) Des CHAMPIGNONS Chytridiomycètes On ne les voit pas sur les photos B Encore un Oprhyoscolex. Les points gris au bout de la flèche sont des bactéries. V (3) Des BACTERIES 100 Milliards / mL !!! Ici, elles sont à la surface d’Ophryoscolex. C V D (1) Paroi de la panse A, B, C, Microscopie Electronique a Balayage; D, lame mince colorée, Henri-Gabriel Dupuy. + acides gras volatils oxygène CO2 + eau +ENERGIE Le BONNET filtre le contenu de la panse Du liquide de la panse passe périodiquement dans le bonnet. Cette poche agit comme un tamis qui empêche les trop gros morceaux d’herbe de passer dans la caillette. Les chevaux n’ont pas ce filtre, et l’herbe qui n’est pas assez mâchée par l’animal et digérée par les microbes dans le caecum ressort quelle que soit sa taille. Eh bien, voilà une première raison pour laquelle il y a plus de fragments d’herbe non digérée dans le crottin que dans la bouse ! Il existe une autre raison, mais nous la verrons un peu plus loin. Utilisation des acides gras volatils par la vache Les acides gras volatils contribuent ainsi à 80% des besoins énergétiques de l’animal. Les acides gras volatils qui s’échappent par la bouche et la peau sont responsables de l’odeur caractéristique des bovins. Le feuillet absorbe l’eau Le méthane et du dioxyde de carbone sont stockés au sommet de la panse avant d’être expulsés. C’est qui se produit quand on entend la vache « souffler ». Une vache peut produire jusqu’à 500 litres de méthane par jour lorsqu’elle est nourrie aux tourteaux de soja ! En haut : méthane et CO2 s’accumulent L’œsophage : les aliments arrivent et les gaz (en rouge) sortent par là Où la vache y trouve-t-elle un intérêt ? Eh bien, dans la panse de la vache, il n’y a pas d’oxygène. Les microbes ne peuvent donc pas produire de l’énergie en dégradant le glucose par respiration. Ils utilisent d’autres voies de dégradation qui rapportent moins mais qui n’ont pas besoin d’oxygène : les fermentations : Au milieu : foin du dernier repas Au fond : foin de repas plus anciens, en train de fermenter Acides gras volatils utilisés par la vache ou glucose Des acides gras volatils Intestin grêle Le BONNET Il filtre le contenu de la panse Appareil digestif des bovins : Le rôle du bonnet Séraphine ne fonctionne pas exactement comme ça : les microbes vivent dans le caecum, situé après l’estomac. Les gaz produits sont alors éliminés par l’anus. Les vaches rotent et les chevaux pètent*. Le gros intestin L’intestin grêle L’œsophage + Un peu d’énergie Utilisée par les microbes Fermentation du glucose par les microbes La caillette Gros morceaux : ils ne passent pas ! Production de gaz dans la panse méthane, CH4 ou eau Petits morceaux La panse L’anus CO2 L’œsophage la panse Le pH de la panse varie autour de 6-7, ce qui est favorable à la croissance des microorganismes. En comparaison, celui de l’estomac est proche de 1, celui du vinaigre blanc de 2,4, celui de l’eau pure proche de 7. Une partie de ces microbes est capable d’hydrolyser* la cellulose en glucose car ils possèdent les enzymes nécessaires ! Ils utilisent ensuite le glucose pour produire leur propre énergie. (* de couper) Avant d’arriver dans la caillette, le liquide de la panse passe dans le feuillet où une partie de son eau est réabsorbée. Puis il passe dans la caillette. Le feuillet Il absorbe l’eau des aliments Quelques microbes de la panse Note : 1mL, c’est 1000 fois plus petit qu’un litre 1µm, c’est-à-dire un micromètre, c’est mille fois plus petit qu’un millimètre, ou un million de fois plus petit qu’un mètre. Un protozoaire est donc 20 fois plus gros qu’une bactérie., comment font les vaches pour enrichir leur régime en protéines sans compléments alimentaires ? L’estomac, équivalent de la caillette Le caecum, où vivent les microbes qui digèrent la cellulose Appareil digestif des chevaux * Les vaches possèdent aussi un caecum où vivent des microbes qui produisent aussi du méthane et du gaz carbonique. Vous pouvez donc également entendre des vaches faire de la musique. A noter que chez les bovins, le rôle du caecum est très réduit. Le liquide filtré passe dans la CAILLETTE Aucun microbe ne vit dans la caillette : les fragments d’herbes qui sont passés au travers du bonnet ne seront pas plus digérés. Ce sont eux que nous retrouvons dans les bouses. Le liquide contient énormément de microbes qui sont digérés dans la caillette et fournissent la majorité de ses protéines à la vache. La vache se nourrit surtout de microbes ! Chez les chevaux et les lapins, les microbes vivent dans le caecum, après l’estomac, et ne sont donc pas digérés. Les microbes emportés dans l’intestin finissent dans les crottes. Le rendement est donc moins bon. Pour ne rien perdre, certains herbivores dont les lapins mangent leurs crottes et finalement digèrent ces microbes. Le saviez-vous ? Autrefois, lorsqu’on tuait un veau, on récupérait le contenu de la caillette. En effet, c’est dans cette poche qu’il digère le lait. Ses enzymes font cailler le lait ! C’est l’origine du mot caillette. Le liquide extrait de l’estomac s’appellent la présure et servait à fabriquer les fromages. Comment la vache se nourrit-elle ? (3) Les intestins absorbent les produits de la digestion A la fin du circuit, le mélange herbe + salive est devenu une jolie bouse toute prête. Quant à la suite, vous la connaissez. Et voilà ! La vache abrite des microbes dans sa panse. Les microbes digèrent l’herbe et la vache digère les microbes. Toutes nos questions sont résolues. Toutes ? Non : il reste encore un petit détail ! 5) 6) Et le veau dans tout ça ? Eh oui, avant sevrage, le veau se nourrit de lait. Le lait ne contient pas de cellulose et n’a pas besoin d’être digéré par des microbes. A ce stade, une structure appelée sillon gastrique ferme l’entrée de la panse : le lait passe directement de l’œsophage à la caillette où il est digéré. Tout le monde le sait : les vaches ruminent. Mais à quoi ça leur sert ? Une vache qui présente un gonflement doit être soignée dans les plus brefs délais. Il est possible d’évacuer les gaz à l’aide d’une sonde œsophagienne et en faisant avaler des antimoussants comme du l’huile. Si ça ne suffit pas, il peut être nécessaire de percer le flanc de l’animal et d’évacuer les gaz ou la mousse à l’aide d’un trocart. Une fois mâchée et avalée, l’herbe fraiche est partiellement digérée par les microbes dans la panse. Quelques heures après, à un moment de repos, en général l’après midi et la nuit, une partie du contenu de la panse est régurgité et remâché puis redigéré : la vache rumine. L’herbe est mastiquée deux fois, ce qui réduit la taille des morceaux. Les petits fragments sont plus facilement digérés par les microbes et peuvent ensuite passer à travers le tamis du bonnet. Les chevaux ne ruminent pas, c’est la deuxième raison pour laquelle il y a plus de fragments et de plus gros fragments d’herbes dans le crottin ! Tout est maintenant résolu ! 1) La bouche et l’œsophage : Mastication, Rumination. 5) La CAILLETTE Elle digère les microbes 6) Le caecum Quelques microbes y vivent aussi 2) La PANSE, ou rumen Les microbes digèrent l’herbe 7) Gros intestin transit 8) L’anus, par où tout ressort ! 3) Le BONNET Il tamise le bol alimentaire Un problème de digestion : la météorisation Il arrive que suite à un stress ou à une autre cause, les mouvements de la panse responsables de l’évacuation des gaz ne se produisent plus. Les gaz s’accumulent. La panse gonfle d’autant plus rapidement que les aliments ingérés sont producteurs de gaz. Il arrive que les gaz forment une mousse avec le liquide de la panse (ce qui arrive quand la vache mange trop de luzerne). Les gaz ne peuvent plus être éliminés par éructation et peuvent aussi causer un gonflement. Dans les deux cas les conséquences peuvent être dramatiques car le gonflement peut comprimer les poumons, voire provoquer l’éclatement de la panse ! La Rumination 4) Le FEUILLET Il absorbe l’eau des aliments Bonus 5) Intestin grêle Il absorbe les produits de la digestion Lorsqu’un veau commence à manger des aliments solides, son rumen s’ouvre, se développe et est progressivement colonisé par des microbes. Le veau nait sans microbe intestinal. Il les acquiert lorsque des adultes le lèchent. En effet, chez les adultes, la rumination provoque la remontée des microbes de la panse vers la bouche. Un bon coup de langue sur le museau de bébé, un coup de langue de bébé pour se rincer, et le tour est joué ! Conclusion Ensilage et enrubannage Une partie de l’herbe récoltée est enfermé encore humide dans du plastique. Plusieurs mois après, lorsqu’on le ressort, le foin a une délicieuse odeur fruitée et alcoolisée ! Que s’est-il passé ? Privée d’air mais chargée d’eau, l’herbe humide a vu se développer des microbes qui eux aussi pratiquent la fermentation, (presque) comme dans la panse. C’est une prédigestion ! L’enrubannage est plus digeste que le foin sec. Il en existe des équivalents chez les humains, comme la choucroute, qui est du choux fermenté (plus digeste également). L’ensilage a subi une fermentation un peu plus poussée. = Le cas des animaux nourris avec des farines sans cellulose Dans les élevages intensifs, les animaux sont nourris avec des tourteaux de soja et des farines qui ne contiennent presque pas de cellulose. Comme les aliments arrivent d’abord dans la panse, une grande partie est fermentée par les microorganismes alors que dans ce cas la vache n’a pas besoin d’eux ! Avec ce type de nutrition, les bêtes dont on élimine les microbes de la panse avec des produits chimiques grossissent plus vite. Bien entendu, ce genre de traitement n’a pas sa place dans une ferme bio. Un petit bilan de la digestion chez la vache Qui rumine ? Il existe un sous-ordre de la classification des êtres vivants qui porte le nom de Ruminants. On y trouve les bovins (vaches, bisons), les ovins (moutons), les caprins (chèvres), mais aussi les girafes, les antilopes, les chevrotains et les cervidés. Tous ces animaux possèdent un estomac à quatre poches. D’autres animaux comme les chameaux et les lamas ruminent, mais n’appartiennent pas au sous-ordre des Ruminants. Ils ne possèdent pas un estomac à quatre poches. Pour digérer l’herbe, la vache a besoin des microbes. Mais les microbes ont aussi besoin de la vache. Pourquoi ? Nous allons récapituler les bénéfices que chacun reçoit de l’autre. La vache donne aux microbes : - de l’herbe bien mâchée avec de la salive pleine d’humidité ; une température constante de 40°C, un vrai hammam ! des mouvements pour évacuer les déchets des microbes (acides gras volatils, méthane, CO2) : ça évite que les microbes ne s’auto-empoisonnent. Les microbes donnent à la vache : de l’énergie (des acides gras volatils) ; des vitamines qu’ils sont seuls à savoir fabriquer ; une protection contre des bactéries pathogènes ; une protection contre des toxines de plantes car ils savent aussi les digérer ; des protéines ; un recyclage de l’urée de la vache. Cette association dans laquelle les deux membres reçoivent un bénéfice s’appelle une symbiose. Auteur : R. Sauvestre Références : Boccara, Hector ; La Médecine vétérinaire pour l'éleveur de bovins ; Technipel, 1974 Bowen, Richard ; Digestive physiology of herbivores ; 2006 <http://arbl.cvmbs. colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/herbivores/index.html> Sélosse, Marc-André ; La symbiose : structures et fonctions, rôle écologique et évolutif ; Vuibert, 2000. Smith, David Cecil ; Douglas, Angela Elizabeth ; The biology of symbiosis ; Ed. Edward Arnold, 1987.