ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES
ECOLOGIQUES, VETERINAIRES,
AGRONOMIQUES ET BIOINGENIERIES
THESE
Présentée pour l’obtention du titre de
DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
Spécialité
SCIENCE AGRONOMIQUE : PRODUCTIONS ANIMALES
Par
Fowad AKRAIM
EFFET DU TRAITEMENT THERMIQUE DES GRAINES DE LIN SUR
LA BIOHYDROGENATION RUMINALE DES ACIDES GRAS
POLYINSATURES ET LA QUALITE DE LA MATIERE GRASSE DU
LAIT DE VACHE
__________________________________
Soutenu publiquement le 06 octobre 2005 devant la commission d’examen :
Examinateurs
:
Madame C.
Bayourthe
Monsieur F. Enjalbert
Monsieur P. Weill
Rapporteurs :
Monsieur J. P. Braun
Monsieur M. Doreau
Monsieur P. Schmidely
INTRODUCTION GENERALE
Nos connaissances au sujet de l’impact des lipides alimentaires sur la santé humaine ont
considérablement évolué ces dernières années. Il est généralement recommandé de privilégier
un régime pauvre en matière grasse saturée et en cholestérol. En effet, les aliments riches en
acides gras saturés (AGS) et en acide gras trans-octadécénoique (trans-C18:1) favorisent les
maladies cardiovasculaires par leurs effets athérogènes (William, 2000 ; Semma, 2002), alors
que des travaux expérimentaux et épidémiologiques suggèrent que la consommation régulière
d’acides gras polyinsaturés (AGPI) de la famille des oméga-3 (.-linolénique C18:3,
éicosapentaénoïque EPA, docosahexaénoïque DHA) serait associée à des effets
cardiovasculaires bénéfiques.
Parmi les denrées alimentaires, le lait et les produits laitiers jouent un rôle fondamental dans
l’alimentation humaine. La matière grasse du lait a longtemps souffert d'une mauvaise image,
parce qu’elle contient beaucoup d’AGS, et parce qu’elle est généralement pauvre en AGPI,
avec moins de 1% de C18:3 (Kennelly, 1996). Elle a donc été assimilée à une matière grasse
saturée néfaste pour l’organisme. Or, le profil des acides gras (AG) du lait peut être modifié
par l’alimentation des animaux. Ainsi, l’utilisation de graines de lin (riche en C18:3) dans
l’alimentation animale augmente modérément la teneur du lait en C18:3 mais abaisse aussi la
proportion des AGS (Petit et al., 2004).
1. SOURCES DE LIPIDES EN ALIMENTATION ANIMALE ET IMPACT
DES MATIERES GRASSES D’ORIGINE ANIMALE SUR LA SANTE
HUMAINE
1.1. Rappels biochimiques
Les AG se composent d’une chaîne hydrogénocarbonée terminée d'un côté par un groupement
méthyl (CH3) et de l'autre par un groupement carboxylate COO-. Les AG sont nommés d’après le nombre total d'atomes de carbones qu’ils possèdent (Clarenburg, 1992). Les AG sont saturés ou insaturés. Les acides gras insaturés (AGI) contiennent une (AG mono-insaturés AGMI) ou plusieurs (AGPI) doubles liaisons puis peuvent avoir une configuration cis ou trans. Avec une configuration cis les deux atomes d’hydrogène sont du même côté de la double liaison, au contraire de la configuration trans où les deux atomes d’hydrogène sont sur des côtés opposés (Semma, 2002). Selon la commission internationale de nomenclature biochimique, la position de la première double liaison est déterminée en partant de l’extrémité
carboxylique (nomenclature delta) (Cuvelier et al., 2004). Il existe une deuxième
nomenclature, nomenclature oméga, fondée sur la position de la première double liaison à
partir de l’extrémité méthyle ; cette nomenclature est la plus utilisée en biologie (Cuvelier et
al., 2004). Ainsi, l’acide linoléique (C18:2) ayant une première double liaison sur le carbone 6
en partant de l’extrémité méthyle, appartient à la famille oméga-6, et C18:3 l’ayant sur le
carbone 3, appartient à la famille oméga-3. La nomenclature oméga spécifie la famille
biologique de l’AG.
Compte tenu du rôle important de EPA et DHA dans l’organisme des mammifères, la
transformation de C18:3 en ces AG a été étudiée. En général, la conversion de C18:3 en EPA
et DHA est lente (William, 2000 ; Deaville et al., 2004), et peut être déprimée lorsque le repas
contient une quantité élevée de C18:2, car ces deux AG sont en compétition pour la .-6
désaturase (William, 2000).
1.2. Sources de lipides dans la ration des ruminants
1.2.1. Sources non spécifiques
Les aliments riches en lipides ne font pas partie du régime habituel des ruminants. Une ration
pour vaches en lactation contient en moyenne 3% de matière grasse, majoritairement sous
forme de glycolipides et des phospholipides, ceux-ci constituant environ 95% des lipides des
feuilles. L'acide gras dominant est C18:3 qui représente entre 55 et 65% des AG de l’herbe
(Bauchart et al., 1985 ; Harfoot et Hazlewood, 1988).
L’ensilage d’herbe a généralement la même quantité d’AG totaux et de C18:3 que l’herbe
fraîche mais le foin a une teneur plus faible en AG totaux (1%) et en C18:3 (17% des AG)
(Doreau et Poncet, 2000).
Des sources spécifiques de lipides d’origine animale ou végétale peuvent être ajoutées à la
ration.
1.2.2. Sources spécifiques
1.2.2.1. Les sources spécifiques de lipides animaux
Les matières grasses provenant d'animaux terrestres sont sous forme de graisse, par exemple le suif et le saindoux, et elles contiennent surtout des AGS et des AGMI à 16 et 18 carbones. Les lipides d'animaux aquatiques sont sous forme d’huiles et sont riches en AGPI longs (Chilliard, 1993).
1.2.2.2. Les sources spécifiques de lipides végétaux
Les graines oléagineuses et les huiles végétales ont des proportions élevées d’AGMI et
d’AGPI, et les graisses (coprah, palmiste) issues des fruits de palmiers sont riches en AGS.
Dans les céréales, les graines oléoprotéagineuses et les tourteaux, les triglycérides représentent environ 98% des lipides totaux et ils sont composés à 95% d’AG (Bauchart et al., 1985). Les céréales et les graines protéagineuses ont des teneurs en matière grasse généralement faibles excepté le maïs qui en contient 4,5% et les lupins 8%. Leurs compositions en AG sont voisines et caractérisées par un pourcentage élevé de C18:2, 50% au moins, et un pourcentage faible d’AGS, 20% au plus, principalement de l’acide palmitique (C16:0) (Bauchart et al., 1985 ; Morand-Fehr et Tran, 2001).
Les graines oléagineuses contiennent surtout du C18:2 et de l’acide oléique (cis-9C18:1), leur
composition en AG est caractéristique de l’espèce végétale (Morand-Fehr et Tran, 2001). Par
exemple: les graines de colza sont riches en cis-9C18:1, et celles de soja en C18:2. Les graines de lin contiennent majoritairement du C18:3, qui représente environ 57% des AG totaux (Palmquist et Jenkins, 1980 ; Morand-Fehr et Tran, 2001).
Les graines oléagineuses peuvent être ajoutées à la ration des animaux, sous forme crue ou
après traitement thermique, cet aspect sera détaillé dans le texte (2.1.4.2).
1.3. Nature des matières grasses et qualité diététique des produits pour l’homme
Intégrer des lipides dans une ration pour vaches laitières peut modifier le profil des AG du lait, comme il sera détaillée dans un paragraphe suivant (3.2.3). Les connaissances accumulées au cours de la deuxième moitié du siècle dernier au propos des effets potentiels de la matière grasse sur la santé humaine (effets négatifs ou positifs) ont permis de classer les aliments en mauvais ou bons pour la santé, selon la nature de la matière grasse qu'ils contiennent. Les produits laitiers et la viande sont dans ce cadre plutôt de mauvais aliments. Mais l’alimentation des animaux peut modifier la teneur et la composition de la matière grasse de ces produits, notamment en augmentant leur teneur en certains AG ayant des propriétés spécifiques positives sur la santé humaine. Elle peut être aussi utilisée pour améliorer ces produits et changer leur image auprès des consommateurs.
2. UTILISATION DIGESTIVE ET METABOLIQUE DES MATIERES
GRASSES CHEZ LES RUMINANTS
2.1. Digestion ruminale des lipides alimentaires
Les lipides consommés par les ruminants sont en général sous forme estérifiée, soit sous forme de triglycérides dans les aliments concentrés, soit sous forme de glycolipides et de
phospholipides dans les fourrages verts, soit sous une forme spécifique comme les savons
d'AG dans certains produits commerciaux.
Deux processus majeurs ont lieu dans le rumen, qui ont des conséquences majeures sur les
composants lipidiques ingérés, leur composition et leur distribution dans le contenu duodénal
et leur métabolisme ultérieur dans l’intestin. Ces deux processus sont la lipolyse des lipides
alimentaires et la biohydrogénation de leurs AG insaturés.
2.1.1. Hydrolyse des triglycérides et des glycolipides
L’hydrolyse des triglycérides, des galactolipides et des phospholipides alimentaires est
effectuée par les microbes dans le rumen. Cette hydrolyse est rapide, car les fractions
lipidiques dominantes dans le duodénum sont des AG libres (Hawke et Silcock, 1970 ;
Dawson et al., 1974). L’hydrolyse de lipides peut changer considérablement avec la quantité et la source des lipides ajoutés à la ration. Beam et al. (2000) ont trouvé in vitro que la vitesse de lipolyse de l’huile de soja baissait de 41,4%/h à 22,6%/h quand la quantité d’huile ajouté
augmentait de 2% à 10%. D’autre part la vitesse de lipolyse obtenue avec 10% d’huile de soja
était plus élevée que celle obtenue avec 10% de suif (Beam et al., 2000).
2.1.2. Biohydrogénation des AG insaturés
2.1.2.1. Voies biochimiques
Après avoir été libérés, les AGI subissent dans le rumen un processus de biohydrogénation.
Les bactéries sont les principales responsables de la biohydrogénation des AGI (Harfoot et
Hazlewood, 1988), réalisée dans le rumen et à un moindre degré dans l’intestin (Ward et al.,
1964 ; Harfoot et Hazlewood, 1988). En effet, la biohydrogénation de C18:2 est négligeable
quand il est incubé avec des holotriches seules(Girard et Hawke, 1978).
La biohydrogénation est rapide à condition que le pH soit supérieur à 6 (Van Nevel et
Demeyer, 1996).
La voie décrite par Harfoot et Hazlewood (1988) pour la biohydrogénation de C18:3 (Figure
2), implique le changement de position de la double liaison de .12 en .11, formant le cis-
9,trans-11,cis-15 octadécatriénoique. L'isomère triène conjugué est ensuite hydrogéné en
isomère diène non conjugué trans-11,cis-15C18:2, à son tour être hydrogéné en trans-
11C18:1, cis-15C18:1 ou trans-15C18:1. Seul le trans-11C18:1 sera hydrogéné en C18:0. La
biohydrogénation complète de C18:3 en C18:0 implique deux groupes de bactéries : le groupe
A, composé de bactéries capables d’hydrogéner les AGPI en trans-11C18:1 et le groupe B qui
hydrogène le trans-11C18:1 en C18:0 ; la plupart des bactéries isolées du rumen des cinq
différents moutons appartiennent au groupe A (Kemp et Lander, 1984). Harfoot et Hazlewood
(1988) ont suggéré que la biohydrogénation complète de C18:3 en C18:0 nécessitait la
présence de bactéries appartenant à ces deux groupes. Malgré qu’il reste principale, plusieurs
constations ont évoqué des améliorations sur la voie présenté sur le figure 2.
La souche Butyrvibrio hungatie Su6, hydrogène C18:3 jusqu’au C18:0 (Van de Vossenberg et
Joblin, 2003). Or, Butyrvibrio est classés dans le groupe A, incapable d’hydrogéner
complètement C18:3 en C18:0 d’après Harfoot et Hazlewood (1988). Ces derniers travaux
remettent donc en question la classification en groupes A et B.
Les travaux expérimentaux menés in vivo, ont démontré que plusieurs isomères C18:3 sont
produits au cours de la biohydrogénation. Dans une ration supplémentée avec de l’huile de lin, le cis-9,cis-12,cis-15C18:3 était le seul isomère C18:3 présent dans la ration, alors que dans le contenu duodénal les isomères non conjugués cis-9,trans-12,cis-15C18:3, cis-9,trans-12,trans-15C18:3 et trans-9,trans-12,trans-15C18:3 ont été trouvés (Loor et al., 2004). Kishino et al. (2003) ont signalé la formation de deux isomères C18:3 conjugués (cis-9,trans11,cis-15C18:3 et trans-9,trans-11,cis-15C18:3) lors d’incubations in vitro de C18:3 avec des Lactobacillus plantarum. Certes, Lactobacillus plantarum est une bactérie lactique existant dans l’ensilage, mais elle peut survivre dans le jus de rumen in vitro (Weinberg et al., 2003), et pourrait donc avoir des caractéristiques communes avec les bactéries ruminales.
L'acide trans-11,cis-15C18:2 est le diène intermédiaire principal dans la biohydrogénation de
C18:3 (Body, 1976). Mais d'autres isomères ont été décrits : trans-10,cis-15C18:2 lors
d’incubations in vitro de C18:3 avec des Lactobacillus plantarum (Kishino et al., 2003),
Figure 2. Biohydrogénation de C18:3 par les bactéries du rumen (d’après Harfoot et
Hazlewood, 1988). cis-9,trans-13C18:2 et trans-11,cis-13C18:2 dans le contenu duodénal de vaches consommant une ration supplémentée avec de l’huile de lin (Loor et al., 2004 ; Loor et al., 2005). Ces diènes sont rapidement hydrogénés en acides octadécénoïques (C18:1) (Harfoot et Hazlewood, 1988).
La transformation finale des isomères C18:1, résultant de l'hydrogénation des AGPI, en C18:0
est lente (Kellens et al., 1986), et de ce fait, ils s’accumulent dans le rumen au détriment de
C18:0 (Gerson et al., 1985). Les trois quarts des C18:1 ruminaux sont des trans-C18 :1, parmi
lesquels le trans-11C18:1 est majoritaire (Katz et Keeney, 1966). Ce résultat a été confirmé
plus tard par Bickerstaffe et al. (1972) : cis-9C18:1 est l’isomère principale de C18:1 dans la
ration, alors que la configuration majeure (80-85%) des isomères C18:1 atteignant le
duodénum est trans, le trans-11C18:1 étant majoritaire. Ward et al. (1964) ont montré in vitro
que le trans-13C18:1 et le trans-14C18:1 sont les isomères C18:1 principaux de la
biohydrogénation de C18:3 par les bactéries ruminales. Des résultats in vivo récents
confirment que les isomères trans-13C18:1 et trans-14C18:1 sont des intermédiaires
importants dans la biohydrogénation de C18:3 (Loor et al., 2004).
La biohydrogénation de C18:2 commence par une isomérisation en cis-9,trans-11C18:2, qui
est ensuite hydrogéné en trans-11C18:1 et finalement en C18:0 (Harfoot et Hazlewood, 1988).
Cependant, les rations riches en concentrés et en C18:2 (addition d’huile végétale) favorisent
une accumulation de trans-10C18:1 (Griinari et al., 1998). Ces constatations ont permis à
Griinarii et Bauman (1999) de proposer une autre voie possible de biohydrogénation de C18:2: sous certaines conditions, C18:2 est isomérisé en trans-10,cis-12C18:2, l’hydrogénation de cet isomère donnant le trans-10C18:1, lui-même transformé finalement en C18:0. Kim et al. (2002) ont isolé une souche de Megasphera elsdenii du jus de rumen d’une vache consommant une ration très riche en concentrés. Cette bactérie est capable in vitro d’isomériser le C18:2 pur en trans-10,cis-12C18:2.
Par ailleurs, une formation de trans-13C18:1, trans-14C18:1, trans-15C18:1, et trans-16C18:1
au cours de la biohydrogénation de C18:2 a été évoquée (Loor et al. 2002b). Ces isomères
pourraient donc être communs aux voies de biohydrogénation de C18:3 et C18:2.
Des isomérisations de C18:1 sont également possibles dans le rumen. La formation de
différents isomères C18:1, allant du trans-6C18:1 au trans-16C18:1 a été observée au cours de
la biohydrogénation de cis-9C18:1 (Mosley et al., 2002). De même, la biohydrogénation de
cis-11C18:1 par une souche de Butyrvibrio hungatie Su6 a conduit à un mélange de trans-
11C18:1, trans-10C18:1, trans-9C18:1, trans-8C18:1, trans-7C18:1 et C18:0 (Van de
Vossenberg et Joblin, 2003). En outre, la biohydrogénation ruminale ne transforme pas les
trans-C18:1 directement en C18:0. L’acide trans-9C18:1 par exemple est isomérisé en
différents trans-C18:1, de trans-6C18:1 à trans-16C18:1, mais également en cis-9C18:1 et cis-
11C18:1 (Proell et al., 2002).
2.1.3.1. Conséquences sur la population microbienne
L’effet négatif des lipides sur la population microbienne se traduit par une modification des
proportions des AG volatils (AGV), reflétant une modification de la flore ruminale, et une
diminution de la prise alimentaire qui dépend de la nature et la quantité de matières grasses
ajoutées.
Wachira et al. (2000) ont constaté que toutes les sources lipidiques contenant des AGPI
oméga-3, entraînaient une baisse de l’efficacité de la synthèse microbienne des protéines.
Néanmoins, les effets négatifs des AG sur les bactéries du rumen ne sont pas
systématiquement observés, et dépendraient en fait de la composition de la ration de base
utilisée. Par exemple, Bauchart et al. (1985) ont montré que l’addition d’huile de colza ou de
suif à raison de 10% de la MS de la ration, augmente de 16 à 25% le nombre de bactéries
présentes dans la phase solide. La capacité d’attachement des bactéries n’avait donc pas été
affectée. Par contre, les protozoaires sont très sensibles à l’addition de matière grasse à la
ration : leur nombre diminue fortement, voire ils disparaissent totalement, suite à l'apport de 5
ou 10% d’huile de colza, ou de 10% de suif (par rapport à la MS) dans la ration de vaches en
lactation (Bauchart et al., 1986), suite à l’apport de 90 g d’huile de lin par jour (Czerkawski et
al., 1975), ou de 40 ml d’huile de lin par jour à des moutons (Ikwuegbu et Sutton, 1982).
Récemment, Ueda et al. (2003) ont trouvé qu’avec l’addition d’huile de lin à des rations pour
vaches laitières, le nombre total de protozoaires ne diminuait que si la ration était riche en
concentrés, ce phénomène n’étant pas observé avec une ration riche en fourrages.
2.1.3.2. Conséquences sur la digestion des glucides
Une supplémentation en matière grasse, surtout si elle est riche en AGPI, a un effet dépresseur
sur la digestion des glucides pariétaux des plantes dans le rumen (Palmquist et Jenkins, 1980 ;
Coppock et Wilk, 1991). Avec les régimes habituels, l’acide acétique représente 60 à 70% des
AGV contre 15 à 20% pour l’acide propionique et 10 à 15% pour l’acide butyrique. Le rapport acide acétique/acide propionique varie avec les régimes alimentaires et notamment il diminue lors d’apport de matière grasse insaturée (Bauchart et al., 1985).
2.1.3.3. Influence de la nature de la matière grasse
La nature du supplément lipidique (composition en AG et forme de présentation) peut avoir un effet important sur la population microbienne du rumen et par conséquence la digestion
ruminale. Ainsi, l’acide cis-9C18:1 a un effet dépresseur plus marqué contre les bactéries
cellulolytiques que le trans-11C18:1 ou le C18:0 (Maczulak et al., 1981). C18:2 a des effets
toxiques plus forts contre Butyrivibrio fibrosolvens que le cis-9C18:1, et C18 :3 est encore
plus toxique que C18 :2. En fait, ces deux AG induisent des perturbations importantes de la
membrane cellulaire des bactéries (Maia et al., 2004).
Comparativement aux graines de colza, les graines de lin ont permis une légère augmentation
des concentrations en AGV in vitro (Wang et al., 2002). Les concentrations totales en azote
ammoniacal (N-NH3) et en AGV ont été augmentées avec les graines de lin par rapport au
Megalac, aliment du commerce constitué de savons calciques d'AG de palme (Scollan et al.,
2001).
2.1.3.4. Effet du régime
L’effet négatif d’un supplément lipidique dépend en partie de la composition de la ration de
base. Ainsi l’addition d’huile de colza à raison de 7% de la MS ne modifie pas la digestion
ruminale quand le fourrage de la ration est du foin. Ce niveau d’incorporation doit être réduit
lors de l’utilisation d’ensilage de maïs (Ben Salem et al., 1993).
2.1.3.5. Effet espèce
L’addition de 90 ml/jour (huile de lin) à la ration de moutons a diminué la concentration totale
en AGV dans le rumen (Czerkawski et al., 1975). Dans une autre étude (Ikwuegbu et al.,
1982), l’apport d’huile de lin (13,26 ou 40 ml/jour) chez des moutons, n’a pas affecté la
concentration totale en AGV mais elle a entraîné une diminution de la proportion d’acide
acétique et de la digestibilité de l’ADF, et une augmentation de la proportion d’acide
propionique . L’effet négatif de l’huile de lin serait moins fort chez les bovins que chez les
ovins. Ueda et al. (2003) ont récemment mentionné qu'un supplément d’huile de lin à raison de 3% de la MS de la ration de vaches laitières n’a pas d’effet négatif important sur la digestion ruminale. Cependant ils ont constaté une baisse des proportions molaires des acides
propionique et butyrique, induite par cet apport d’huile.
De même, le suif partiellement hydrogéné, à raison de 6% de la MS dans la ration, n’a pas eu
d’effets négatifs sur la prise alimentaire, sur la digestibilité apparente de la matière sèche
(MS), du neutral detergent fiber (NDF), de l’acid detergent fiber (ADF), et de la matière
organique, sur le pH ruminal, et sur la concentration et le pourcentage des AGV chez des bovins (Drackley et Elliott, 1993). Au contraire, Ilian et al. (1988) ont trouvé que l'apport de
5% ou 10% de suif dans la ration des moutons entraînait une diminution de la concentration
des AGV et une augmentation de pH, proportionnelles à la teneur en suif dans la ration. Dans
ces deux expériences, le supplément lipidique utilisé était presque identique, aussi les
différences de résultat pourraient être liées à l’espèce, bovine et ovine respectivement.
2.1.4. Traitements des matières grasses modifiant la digestion ruminale
Les effets négatifs des lipides sur la population microbienne du rumen et la digestion ruminale
ont mis en évidence l’intérêt de trouver une protection efficace de la matière grasse ajoutée
contre la digestion ruminale afin de :
1) Protéger la population microbienne du rumen contre les effets nocifs des AG alimentaires
afin de maintenir une digestion efficace de la ration.
2) Augmenter le contenu duodénal en AG insaturés dont il est intéressant d'augmenter les
teneurs dans les productions d’origine animale (lait et viande).
L’utilisation de graines oléagineuses entières permet à une partie de la matière grasse
d’échapper à la biohydrogénation, car elle est protégée par la structure même des graines
(Kennelly, 1996). Néanmoins, cette protection reste faible. D’ailleurs, plusieurs études n’ont
pas réussi à montrer une protection efficace contre la biohydrogénation ruminale lors de
l’utilisation de graines entières : l’inclusion de graines de lin entières (Scollan et al., 2001) ou
de graines de tournesol entières (White et al., 1987) dans la ration de boeufs n’a pas protégé les AGPI contre la biohydrogénation ruminale. De même, Petit et al. (2004) n’ont pas constaté
d’augmentation de la teneur en C18:3 dans le lait après addition de graines de lin entières dans la ration de vaches laitières. En fait, la mastication endommage la structure de la graine et surtout ses enveloppes, facilitant ainsi la libération de la matière grasse et donc la
biohydrogénation des AGI par les microbes du rumen (Jenkins, 1993).
La sensibilité des matières premières brutes face à la digestion ruminale a conduit à la
proposition de plusieurs méthodes de protection :
2.1.4.1. Protection chimique
Plusieurs méthodes chimiques ont été essayées : l’enrobage des lipides par des protéines
tannées au formaldéhyde (Cook et al., 1970), les savons calciques d’AG (Grummer, 1988)
ou les amides d’AG, dans lesquels le groupement carboxyle des AG est lié avec la fonction
amine d’un acide aminé (Fotouhi et Jenkins, 1992), d’où leur résistance à la biohydrogénation.
L’enrobage par des protéines tannées résiste à la digestion ruminale, et il est digéré à pH acide
dans la caillette, ce qui permet aux AG d’être absorbés dans l’intestin grêle. L’enrobage reste
le moyen le plus efficace pour permettre à une grande quantité d'AGPI d'échapper à la
biohydrogénation ruminale (Gulati et al., 1997). La protection de l’huile de soja par enrobage
avec des protéines tannées au formaldéhyde a permis à 60% des C18:2 et C18:3 d’échapper à
la biohydrogénation ruminale, contre 4% seulement sans protection (Clapperton, 1978).
Malgré l’intérêt de ce traitement, sa mise en pratique a été freinée par le coût de fabrication, et
l’utilisation de formaldéhyde qui pose des problèmes de protection des manipulateurs et peut
avoir un impact négatif sur l’image des produit laitiers (Chilliard et al., 2001).
Bien que les AG sous forme de savons calciques n’affectent pas les micro-organismes du
rumen, ils sont hydrogénés, et ce d’autant plus qu'ils sont très insaturés et que le pH ruminal
est bas. Chouinard et al. (1998) n’ont pas réussi à protéger les AG du lin par l’utilisation de
savons calciques, puisque C18:3 ne représentait que 0,30% des AG totaux du lait de vache. Ils
attribuèrent l’inefficacité de la protection à la dissociation des savons d’AG dans le rumen. En
général, l’utilisation de savons calciques d'AGPI n’a pas permis d’augmenter au-dessus de 5%
des AG totaux la teneur en C18:2 du lait (Demeyer et Doreau, 1999).
Dans une étude récente Lundi et al. (2004) ont montré que la formation d’amides d’AG est
efficace pour maintenir dans le contenu omasal des AGI chez des vaches en lactation, les
amides d’AG étaient plus efficaces que les sels de calcium. Cependant, les mêmes arguments
contre la préparation des amides d’AG que contre le formaldéhyde peuvent être retenus
(Demeyer et Doreau, 1999).
2.1.4.2. Protection physique
La cristallisation des graisses se réalise à partir d’AG saturés et traités de façon à obtenir des
très petites particules, inertes vis-à-vis les micro-organismes du rumen (Grummer, 1988 ;
Jenkins et Jenny, 1992). Mais cette neutralité résulte plus probablement de la présence
majoritaire d'AGS qui sont moins inhibiteurs que les AGPI, que de la technique elle-même
(Jenkins et Jenny, 1992).
Les traitements thermiques ont été utilisés dans un premier temps pour détruire ou inactiver les facteurs toxiques ou antinutritionnels thermolabiles contenus dans les graines oléagineuses. En outre, le traitement par la chaleur permet d’accroître la résistance des protéines à la dégradation microbienne dans le rumen et déplace la digestion des protéines alimentaires vers l’intestin (Michalet-Doreau et al., 1985). L’exposition à la chaleur des graines oléagineuses permet aussi de protéger la matière grasse insaturée de la biohydrogénation ruminale, car le globule lipidique est alors entouré d’un enrobage de protéines dénaturées sous l’effet de la chaleur, ce qui augmente le flux des AGPI vers l’intestin grêle (Kennelly, 1996).
Parmi les méthodes de traitement thermique, l’extrusion des graines oléagineuses est celle qui
a fait l’objet du plus grand nombre d’études.
L’extrusion est souvent utilisée pour détruire des facteurs anti-nutritionnels et améliorer les
qualités nutritionnelles des graines. La valeur alimentaire des graines est préservée par ce type
de traitement utilisant des températures élevées pendant un temps court (Mercier, 1994 ;
Ferlay et al., 1992). L’extrusion consiste à faire subir à un produit une température élevée
pendant quelques secondes, avec une forte augmentation de la pression et des forces de
cisaillement, puis à le faire sortir par un orifice de petite dimension, d'où un brusque retour à la pression atmosphérique à la sortie de la filière (Mercier, 1994 ; Doreau et Michalet-Doreau,
1987).
L’extrusion réalisée dans des conditions satisfaisantes ne modifie généralement pas la
composition de la matière grasse de la graine (Morand-Fehr et Tran, 2001), mais elle peut
favoriser le rancissement des AG, notamment leur oxydation, au cours du stockage des
produits (Berset, 1994 ; Doreau et Michalet-Doreau, 1987).
Le conditionnement est utilisée dans l’industrie alimentaire comme traitement thermique et
aide à la mise en forme (Vandewalle et al., 1997). Par exemple, l’addition de vapeur d’eau
améliore la cohésion des granulés et augmente ainsi la capacité de production de la chaîne de
fabrication de l’aliment (Skoch et al., 1981). Ce traitement précède souvent l’extrusion et a
alors pour but d'humidifier et préchauffer les produits à extruder (Bouvier, 1996).
Les effets du conditionnement de lin sur la digestion ruminale et la qualité des productions
animales, n’ont à notre connaissance pas encore été étudiés. D'autre part, peu d'études ont
comparé des graines de lin extrudées avec des graines de lin crues chez la vache laitière
(Mustafa et al., 2003a ; Gonthier et al., 2004b ; Gonthier et al., 2005).
Les donnés
bibliographiques sont en grande partie en accord avec l’absence d’un effet de
l’extrusion sur la biohydrogénation. Ceci a été montré sur des graines de soja
(Michalet-Doreau et al., 1985), et Clinquart et al. (1993), Focant et al.
(1998) et Gonthier et al. (2004b) ont démontré que l’extrusion de graines de
lin ne protégeait pas la matière grasse contre la biohydrogénation ruminale.
Cependant, l’ingestion d’un mélange de colza-pois extrudé a augmenté les
proportions des AG C18:1, C18:2 et C18:3 dans le lait chez les chèvres, en comparaison
avec un mélange cru (Chapoutot et Sauvant, 1997). Mais, dans cette expérience
l’augmentation des AG C18:2 et C18:3 était faible (respectivement 0,5% et
0,2%).
In vitro, l’utilisation de graines
extrudées de colza augmente la biohydrogénation des AGPI
(Enjalbert et al., 2003). La
chaleur et la pression appliquées pendant l’extrusion pourraient
augmenter la vitesse de libération
des AG dans le rumen (Chouinard et al., 2001).
Cependant l’extrusion des graines oléagineuses ralentit les dernières étapes de la
biohydrogénation, entraînant surtout une augmentation des intermédiaires trans (Chouinard et
al., 1997a ; Bayourthe et al., 2000 ; Abughazaleh et al., 2002 ; Enjalbert et al., 2003). Cette
augmentation des intermédiaires suite à l’extrusion a été observée in vitro et in situ avec le
colza (Enjalbert et al., 2003).
Le processus d’extrusion rompt les membranes cellulaires et libère l’huile de la graine, l’huile
peut alors adhérer à la surface des particules extrudées. Une telle quantité d’huile libre à la
surface des particules pourrait empêcher l’action des micro-organismes responsables des
dernières étapes de la biohydrogénation (Ruegsegger et Schultz, 1985 ; Chouinard et al.,
1997a).
En résumé, l’utilisation de graines
oléagineuses extrudées apparaît 1) ne pas protéger
les AGPI de la biohydrogénation, 2)
inhiber les derniers étapes de la biohydrogénation, et 3)
augmenter les proportions des
intermédiaires de la biohydrogénation.
2.2. Digestion post ruminale des lipides alimentaires
A leur entrée dans la caillette, les lipides sont en majeure partie (70 à 90%) des AG non
estérifiés d’origine alimentaire ou microbienne. La faible quantité qui se trouve sous forme
estérifiée est pour moitié sous forme de phospholipides, l’autre moitié étant constituée
principalement de glycolipides d’origine microbienne et secondairement de triglycérides et
d’esters de cholestérol. Les AGS et AGMI sont prédominants quelle que soit le degré
d’insaturation des matières grasses ingérées sauf si celles-ci sont protégées (Bauchart et al.,
1985 ; Toullec et Lallès, 1995).
Les lipides subissent peu de transformation dans la caillette. Toutefois les savons de calcium
formés dans le rumen ou apportés par l’alimentation sont dissociés dans la caillette par
l’acidité (Toullec et Lallès, 1995).
A l’entrée de l’intestin, les lipides se trouvent dans deux phases : une phase insoluble dans
laquelle les AG sont adsorbés sur les particules alimentaires, et une phase micellaire soluble.
La digestion intestinale consiste en un transfert des AG de la phase insoluble à la phase micellaire soluble, car seuls les AG de la phase soluble peuvent être absorbés par la muqueuse
intestinale (Bauchart et al., 1985). La sécrétion biliaire dans le duodénum permet la mise en
émulsion des AG en phase aqueuse, tout d’abord sous la forme d’une phase liquide cristallisée
qui, avec l’augmentation de pH et l’aide des sels biliaires devient une solution micellaire. La
solution micellaire facilite le passage des AG vers la couche aqueuse recouvrant les
microvillosités de l’intestin grêle, et donc leur absorption par les cellules de la muqueuse
intestinale (Bauchart, 1993). Les AG sont principalement absorbées dans le jéjunum et les sels
biliaires sont réabsorbés dans l’iléon (Doreau et Ferlay, 1994 ; Bauchart, 1993).
Par la suite, dans les enterocytes, une partie du C18:0 est transformée en cis-9C18:1 par la
désaturase intestinale dans l’épithélium de l’intestin grêle, comme le montre l’apparition de
cis-9C18:1 marqué au C14 dans la lymphe après administration par une canule duodénale
(administration qui sera ultérieurement qualifiée d’infusion pour simplifier) de C18:0 marqué
au C14 dans le duodénum (Bickerstaffe et al., 1972). Dans les cellules de la muqueuse
intestinale, les AG libres absorbés sont réestérifiés en triglycérides et en phospholipides
(Noble, 1981).
L’efficacité d’absorption des AG est plus élevée chez les ruminants que chez les
monogastriques (Noble, 1981). La digestibilité des AG semble augmenter avec la quantité de
lipides ingérés. Gonthier et al. (2004b) ont noté une augmentation de la digestibilité post-
ruminale de C18:3 de 65,30% avec une ration témoin sans matière grasse ajouté à 85,40%
avec un supplément de graines de lin. Néanmoins, Doreau et Ferlay (1994) ont constaté, en
compilant plusieurs études bibliographiques, que la digestibilité des AG variait de 70 à 90 %
et qu’elle n’était pas liée à la quantité d'AG ingérés. En outre, ces mêmes auteurs n’ont pas
observé de variation dans la digestibilité de la matière grasse en fonction de son traitement :
protégée ou non par un enrobage avec une coque de protéines traitées au formaldéhyde.
La digestibilité des AG augmente avec leur degré d’insaturation (Doreau et Ferlay, 1994).
Lors d’une supplémentation en graines de lin crues chez des vaches laitière, la digestibilité
post-ruminale de C18:3 s’est avérée plus élevée que celle de C16:0 et de C18:0 (Gonthier et
al., 2004b). Des résultats contradictoires ont été rapportés par Scollan et al. (2001) : les
coefficients d’utilisation digestive de cis-9C18:1, C18:2, C18:3 et C18:0 chez des bouvillons
recevant quatre sources différentes de matière grasse, étaient respectivement de 89%, 73%,
72% et 95%. La quantité, le degré d’insaturation, la nature de la matière grasse ingérée, la
fréquence de distribution de l’aliment et le pourcentage de fourrages dans la ration sont autant
de facteurs de variation de la digestibilité des AG (Gonthier et al., 2004b). Cette multiplicité
de facteurs de variation peut expliquer les différences observées entre les expériences. Par exemple, la digestibilité des AG de l’huile n’est pas comparable à celle des AG des graines
oléagineuses car la structure des graines peut diminuer la digestion et donc l’absorption des
AG (Loor et al.,
2004).
La digestibilité des AG est diminuée par les cations divalents de la ration, notamment par le
calcium, la formation de savon de calcium insoluble avec les AGS à l’entrée du duodénum
réduisant leur absorption (Devendra et Lewis, 1974).
2.3. Transport de lipides dans le sang
Les lipides absorbés sont incorporés dans des chylomicrons et des lipoprotéines de très basse
densité (VLDL) et transportés par voie lymphatique, jusqu’au compartiment sanguin (Noble,
1981). Les lipoprotéines sont des complexes moléculaires hydrosolubles constituées d'un
noyau hydrophobe riche en lipides apolaires (triglycérides, esters de cholestérol) et d'une
enveloppe hydrophile constituée d'une monocouche de protéines spécifiques aux lipoprotéines.
Les lipoprotéines comprennent cinq familles : VLDL, les lipoprotéines de faible densité
(LDL), les lipoprotéines de densité intermédiaire (IDL) et les lipoprotéines de haute densité
(HDL). Les chylomicrons, les VLDL et les HDL sont sécrétés par l’intestin ou le foie, et les
LDL et les IDL résultent de la dégradation des VLDL (Bauchart, 1993).
La sécrétion intestinale de chylomicrons augmente avec la teneur en AGPI dans le contenu
duodénal, alors que les AG saturés privilégient la sécrétion des VLDL (Bauchart, 1993). Après 24 heures d’infusion continue dans le duodénum de 2g/h d’huile de maïs (52,6% de C18:2) chez des moutons, 38,5% des lipides de la lymphe étaient contenus dans les VLDL et 61,6% dans les chylomicrons, alors que chez les témoins 72,6% des lipides de la lymphe étaient transportés par les VLDL (Harrison et al., 1974). Moore et al. (1969) ont suggéré qu’après leur absorption, C18 :2 et C18:3 sont transportés de l’intestin au foie sous forme de triglycérides qui y subissent une hydrolyse partielle ou complète, les AG libres étant utilisés pour la synthèse d’esters de cholestérol et de phospholipides mais pas pour des resynthèses de
triglycérides. Ainsi les AGPI à 18 carbones semblent être préférentiellement inclus dans les
esters de cholestérol et les phospholipides dans le plasma (Duncan et Garton, 1962).
L’infusion de C18:2 et C18:3 dans le rumen augmente la concentration de ces AG dans les
esters de cholestérol et des phospholipides (Moore et al., 1968). Les esters de cholestérol et les phospholipides représentent 95% de lipides du plasma (Moore et Christie, 1981), tandis que dans la lymphe les triglycérides sont majoritaires (Noble, 1981). Cela peut expliquer une
proportion élevée d’AGPI dans le plasma malgré la biohydrogénation ruminale, et alors que
leurs proportions restent faibles dans le lait (Tableau 3), puisque, comme il sera détaillé dans
le paragraphe suivant, les AG longs du lait sont principalement issus des triglycérides
sanguins.
2.4. Métabolisme mammaire des AG
Les AG du lait ont deux origines : 1) le prélèvement dans la circulation sanguine, 2) la
synthèse de novo dans la mamelle. Les AG prélevés ou synthétisés peuvent en outre être
désaturés.
La mamelle prélève dans le sang les AG des triglycérides, voire les AG non estérifiés, mais les phospholipides et les esters de cholestérol ne sont pas précurseurs des AG du lait (Moore et Christie, 1981). Le prélèvement des AG des triglycérides par la mamelle dépend de l’activité de la lipoprotéine lipase. L’activité de cette enzyme est très élevée chez les ruminants en lactation (Chilliard et al., 2000).
Les AG prélevés dans le sang comprennent une partie des C14:0 et C16:0 du lait et tous les
AG à 18 carbones. Gagliostro et al. (1991) ont démontré que le taux de prélèvement des AG
des triglycérides par la glande mammaire des vaches, augmente avec leur concentration dans
le plasma. Bickerstaffe et al. (1972) ont démontré chez la chèvre que le taux de prélèvement
des différents isomères de trans-C18:1 est le même que le taux de prélèvement des AGPI.
Cependant, chez la vache laitière, le taux de prélèvement des AG à 18 carbones est certes plus
élevé que celui de C14:0 et C16:0, mais le prélèvement des AG à 18 carbones diminue avec le
degré d’insaturation (Thompson et Christie 1991). D’autre part, Enjalbert et al. (1998) ont
constaté que le taux de prélèvement des AG trans-C18:1 était particulièrement élevé.
Les AG de C4 à C12 et une partie des AG C14:0 et C16:0 sont synthétisés par les cellules
mammaires à partir de l’acétate (Annison et al., 1967 ; Bickerstaffe et al., 1972), avec environ
15% de carbones provenants du 3-hydroxybutyrate (Chilliard et al., 2000). Au contraire des
monogastriques, les ruminants n’utilisent pas le glucose pour la synthèse endogène des AG du
lait. Néanmoins, le glucose est nécessaire à la synthèse de NADPH (via la voie des pentoses)
et de glycérol-3-phosphate, indispensables à la synthèse des AG et des triglycérides du lait
(Moore et Christie, 1981).
L’inhibition de l’acétyl-CoA carboxylase (enzyme clé dans la synthèse endogène des AG),
suite à l’augmentation du prélèvement sanguin des AG à longue chaîne, aboutit à une
diminution de la synthèse de novo d’AG par la glande mammaire (Moore et Christie, 1981).
Selon Clapperton et Banks (1985), 80% de l’inhibition de la synthèse de novo des AG suite à
l’addition d’un supplément lipidique à la ration, est dû à un effet spécifique et direct de
l’augmentation des AG à longue chaîne dans les rations, et 20% de l’inhibition est lié à la
baisse de production ruminale d'AGV (acétate et butyrate). L’inhibition directe est
probablement générée par un rétrocontrôle négatif de l’acétyl-CoA carboxylase par
l’augmentation de concentration intra-acini en acyl-CoA issus des AG à longue chaîne captés
par la mamelle (Palmquist et Jenkins, 1980).
La désaturation mammaire des AGS ou des AGMI se révèle être une source importante des
AGI dans le lait. Environ 52% du C18:0 prélevé dans le sang est désaturé en cis-9C18:1 dans
les cellules mammaires sous l’action de la .-9 désaturase (Enjalbert et al., 1998). Ce
phénomène est aussi à l’origine de 64% du cis-9,trans-11C18:2 du lait, par désaturation du
trans-11C18:1(Griinari et al., 2000).
3. CONSEQUENCES DE L’ADDITION DE LIPIDES A LA RATION DES
VACHES EN LACTATION
3.1. Intérêts de la supplémentation lipidique
Le potentiel laitier des vaches a été accru ces dernières années, et la couverture des besoins
énergétiques surtout au début de lactation, devient de plus en plus problématique.
Typiquement un supplément lipidique est ajouté à la ration pour augmenter sa densité
énergétique. Néanmoins, l’ajout de matières grasses à la ration peut avoir d'autres avantages,
comme l’amélioration des performances de reproduction et de la résistance à la chaleur.
Parallèlement, les connaissances relatives à l'impact des AG sur la santé humaine ont
considérablement évolué, ce qui renforce l’intérêt de l’utilisation des lipides dans la ration des
vaches laitières, non seulement comme source importante d’énergie, mais aussi comme l'un
des principaux moyens de modulation de la composition en AG du lait.
3.1.1. Source d’énergie
Les matières grasses ont tout d’abord été ajoutées à la ration des vaches laitières afin d’en
augmenter la densité énergétique. Dans une ration pour vaches laitières en début de lactation
elle permet de réduire le déficit énergétique de l’organisme, limitant ainsi la perte de poids et
augmentant la production de lait.
Théoriquement, un kilogramme de matières grasses fournit 6,2 à 6,6 Mcal d’énergie nette de
lactation. Mais en réalité, l’apport est moindre puisque l’addition de matière grasse diminue la
digestibilité globale de la ration quand elle n’est pas protégée (Chilliard, 1993).
Par ailleurs, la valeur énergétique nette de la matière grasse est en grande partie fonction de sa
propre digestibilité intestinale. L‘absorption des AGS est inférieure à celle des AGI (Wu et al., 1991) et donc la biohydrogénation ruminale diminue la digestibilité de la matière grasse et par conséquent sa valeur énergétique nette (Zinn et al., 2000). Les matières grasses restent
cependant intéressantes car elles présentent une densité énergétique plus grande que les autres
aliments. Par exemple, des savons calciques d’huile de palme renferment trois fois plus
d’énergie nette de lactation que le maïs (Coppock et Wilks, 1991).
3.1.2. Amélioration des performances de reproduction
Plusieurs effets positifs sur les performances de reproduction ont été attribués à l’addition de
lipides dans la ration des vaches laitières : augmentation de la taille du follicule dominant et du nombre de follicules, augmentation de la concentration plasmatique en progestérone, réduction de la sécrétion de prostaglandines, allongement de la durée de vie du corps jaune, et
augmentation de la fécondité (Staples et al., 1998).
Toutefois, l’effet positif des matières grasses sur la reproduction semble être fonction du profil en AG du supplément lipidique. Staples et al. (2000) ont démontré que le follicule dominant est plus grand chez des vaches consommant des savons calciques de C18:2 ou des AG d’huile de poisson qu’avec des savons calciques de cis-9C18:1. Plus récemment, Petit et al. (2001 ; 2002) ont trouvé que l’apport de C18:3 (sous forme de graines de lin) dans la ration réduit la sécrétion de prostaglandine F2a, et augmente la taille du corps jaune et le taux de conception.
Cependant, ces effets positifs ne sont pas retrouvés dans toutes les expérimentations.
L’addition de lipides cristallisés (Carroll et al., 1994), de savons calciques d’AGPI (Scott et
al., 1995) ou de graines oléagineuses (Schingoethe et Casper, 1991) n’a pas eu d’effet sur les
performances de reproduction des vaches laitières. L’addition de savons calciques d’AGPI
dans la ration, a même baissé la fécondité des vaches dans l’expérience réalisée par Sklan et
al. (1994).
Il a été suggéré que l’amélioration des indices de reproduction suite à l’addition de lipides
dans la ration, puisse ne pas être liée à la matière grasse elle-même, mais plutôt à
l’amélioration du bilan énergétique de la vache (Schingoethe et Casper, 1991). Cependant,
dans les travaux de Petit et al. (2001, 2002) les rations étaient isoénergétiques, et donc
l’amélioration des indices de reproduction ne pouvait pas être attribuée à l’amélioration du
statut énergétique de la vache.
3.1.3. Amélioration de la tolérance à la chaleur
La chaleur induit une diminution de la prise alimentaire et de la production laitière, car
l’animal réduit sa consommation afin de limiter sa production d’extra-chaleur, provenant
notamment des fermentations ruminales (Morand-Fehr et Doreau, 2001). La principale
stratégie utilisée pour réduire au minimum les effets de la chaleur est de modifier
l’environnement dans lequel l’animal vit. Cependant la nature de la ration peut également
influer sur la production d’extra-chaleur. La densité énergétique plus grande des matières
grasses et donc la possibilité de réduire la production d’extra-chaleur post-prandiale pourraient s’avérer particulièrement intéressantes pour l’alimentation des ruminants soumis à un stress thermique (West, 1998). Cependant, les résultats concernant l’avantage d’ajouter des matières grasses à la ration des ruminants soumis à un stress thermique sont limités et controversés.
Ainsi, il n’y avait pas de différence de production de lait entre des vaches recevant ou non un
supplément lipidique (suif cristallisé) pendant la saison froide, mais pendant la saison chaude
la production de lait était supérieure chez les vaches recevant un supplément lipidique (Skaar
et al., 1989). Au contraire, Drackley et al. (2003) ont observé qu’un supplément lipidique
(suif) ne présentait aucun avantage pour la production de lait pendant l’été comparé à
l’utilisation de concentrés à base d’amidon. Enfin, certains auteurs (Knapp et Grummer, 1990)
n’ont noté aucun effet positif sur la production laitière, suite à l’addition de matières grasses
(suif ou AG longs cristallisés) dans la ration de ruminants soumis à de fortes chaleurs.
Tirer des conclusions de ces résultats s’avère difficile. Dans ces expériences la source de
matières grasses utilisée était principalement le suif, mais les protocoles expérimentaux, les
températures ambiantes et la composition des rations étaient différents.
3.2. Conséquence sur la production et la composition chimique du lait
L’apport de matières grasses dans la ration des vaches affecte la production et la composition
du lait. Quantitativement, la production de lait augmente en général avec un supplément
lipidique sous forme de graines oléagineuses (Schingoethe et Casper, 1991). Qualitativement,
la composition du lait en AG peut être modifiée par l’ajout de matières grasses à la ration,
malgré la biohydrogénation dans le rumen (Palmquist et Jenkins, 1980). Cependant, la réponse des vaches laitières à une supplémentation lipidique dépend de nombreux facteurs, comme le numéro de lactation, la composition de la ration, la quantité et la nature des matières grasses utilisées.
3.2.1. Production de lait
La production de lait augmente (Petit, 2002 ; Petit et al., 2004 ), n’est pas affectée (Dhiman et
al., 2000 ; Mustafa et al., 2003b ; Soita et al., 2003) ou baisse (Gonthier et al., 2005) suite à
l’addition de graines de lin ou d’huile de lin à la ration. L'examen des conditions
expérimentales révèle des différences pouvant expliquer les divergences dans les réponses
observées. L’utilisation de vaches primipares par Dihman et al. (2000) pourrait expliquer
l’absence d’effet positif du supplément lipidique sur la production de lait, l'importance de la
réponse en terme de production laitière à la supplémentation lipidique étant généralement
inférieure chez les vaches primipares par rapport aux vaches multipares (Dihman et al., 2000).
Petit et al. (2004) ont utilisé des graines de lin à raison de 12,5% de la MS, mais Mustafa et al.
(2003b) et Soita et al. (2003) les ont utilisées à raison de 7% et 1% de la MS de la ration
respectivement. Dans l’expérience de Gonthier et al. (2005), la différence de production de lait n’était pas significative entre les vaches consommant les graines de lin crues, micronisées ou extrudées et celles consommant la ration témoin. Petit (2002) a constaté une hausse de
production de lait avec un supplément de graines de lin en comparaison avec un supplément de Megalac, ces résultats étant opposés à ceux d’une précédante étude (Petit et al., 2001), durant laquelle un apport de graines de lin protégées par du formol n’avait pas augmenté la
production de lait en comparaison avec le Megalac. Ils ont attribué cette hausse de production
de lait à la teneur en matières grasses, plus élevée dans la ration avec les graines de lin que
dans celle avec le Megalac.
Une conclusion intéressante peut cependant être tirée des résultats précédents : la plupart de
ces expériences ne montre pas d’effet négatif des graines de lin de la ration sur la production
de lait. Ce résultat est important à considérer car les graines de lin sont en général ajoutées à la ration pour modifier le profil en AG du lait (Kennelly, 1996), mais en maintenant la
production laitière.
3.2.2. Taux butyreux et protéique du lait
Un supplément lipidique dans la ration diminue en général le taux butyreux (TB) et le taux
protéique (TP) du lait (Palmquist et Jenkins, 1980 ; Wu et Huber, 1994). Cet effet dépresseur
est lié à la nature du supplément lipidique : l’effet est plus important avec les AGPI qu’avec
les AGS, et avec les huiles qu’avec les graines oléagineuses (Palmquist et al., 1993 ; Dhiman
et al., 2000). Cependant, un apport de matières grasses sous forme de graines a maintenu voire
augmenté dans plusieurs cas le TB du lait (Kennelly, 1996 ; Dhiman et al., 2000 ; Petit et al.,
2004).
L’addition de lipides à la ration a un effet négatif sur la synthèse mammaire des AG et par
conséquent sur la teneur en matière grasse du lait. La synthèse de novo des AG diminue
parallèlement à l’augmentation du supplément lipidique (Grummer, 1991). Plusieurs facteurs
peuvent intervenir. Palmquist et al. (1993) ont cité la quantité et le degré d’insaturation de la
matière grasse ajoutée, le pourcentage de fourrages dans la ration et l’équilibre entre
l’augmentation de la quantité des AG à longue chaîne prélevés par la mamelle et la réduction
de la synthèse de novo, comme facteurs principaux affectant le TB. L’addition d’huile de
poisson abaisse le TB dans la plupart des cas (Offer et al., 1999, Petit et al., 2002) mais
l’addition d’huile de lin n’a pas d’effet sur la matière grasse du lait (Offer et al., 1999 ; Loor et al., 2005) en comparaison avec une ration témoin sans matière grasse ajoutée. De même,
l’infusion d’huile de lin dans le duodénum de vaches à raison de 500 g/j n’a pas d’effet sur le
TB en comparaison avec un apport de graines de lin entières (Petit et al., 2002). L’effet négatif d’un supplément lipidique sur le TB est aussi lié au rapport fourrages/concentrés dans la ration. Griinari et al. (1998) ont trouvé qu’un régime pauvre en fibres supplémenté avec une
matière grasse insaturée abaisse le TB du lait de 30% par rapport à un régime riche en fibres
supplémenté avec une matière grasse saturée.
L’autre effet négatif d’un supplément lipidique est une baisse du taux protéique du lait, que ce
soit un apport sous formes de graines oléagineuses entières, extrudées ou broyées ou de sels
calciques d’AG (Bayourthe et al., 2000). Wu et Huber, (1994) ont calculé d’après plusieurs
expériences utilisant différentes supplémentations lipidiques que l’augmentation de la teneur
en matières grasses dans la ration de 2,5 à 8% conduit à une diminution de 3,8% du taux
protéique du lait. Selon Wu et Huber, (1994), la quantité d’acides aminés disponibles pour la
synthèse des protéines du lait dans la glande mammaire est insuffisante pour faire face à
l’augmentation de la production de lait induite par l’apport de lipides, d’où la baisse de la
concentration en protéines du lait. Cependant, la diminution conjointe de TP et de production
du lait quand l’apport des graines de lin augmente de 7,8 à 20,9% de MS de la ration (Deaville et al., 2004) ne peut pas être expliquée par l’hypothèse précédente. En général, cet effet négatif n’est pas systématiquement constaté lors d'une supplémentation lipidique sous forme de graines : des additions de graines de lin à 10 (Kennelly, 1996), 14,3 (Wilkinson et al., 2000), ou 9,7% de la MS ingérée (Petit et al., 2004), n’ont pas diminué le TP.
3.2.3. Profil des AG du lait
Le lait de vache est relativement pauvre en AGPI, mais en revanche il contient des
concentrations importantes de C14:0 et C16:0 (Grummer, 1991). Malgré une
biohydrogénation intensive dans le rumen, la modification des AG du lait par l’apport de
graines oléagineuses dans la ration est possible (Kennelly, 1996). Le tableau 4 présente les
principaux résultats déjà obtenus avec de l’huile ou des graines de lin.
La modification du profil des AG du lait dépend du type de graines oléagineuses utilisées.
Parmi les graines oléagineuses, les graines de lin contiennent une grande quantité de C18:3
(Petit et al., 2002). Les proportions des AG de C10:0 à C16:0 dans la matière grasse du lait de
vaches ingérant des rations supplémentées avec des graines de lin par rapport à une ration
témoin sont systématiquement diminuées (Petit et al., 2004 ;
Gonthier et al., 2005). Mais la
proportion de C18:3 dans le lait
lors de l’utilisation de graines de lin (Petit et al., 2004 ;
Gonthier et al., 2005) ou d’huile
de lin (Offer et al., 1999 ; Dhiman et al., 2000 ; Chilliard et
al., 2003 ; Loor et al., 2005)
reste relativement faible.
Une biohydrogénation intense peut
expliquer le faible transfert de cet AG de la ration vers la
matière grasse du lait. Avec un
supplément lipidique (graines de lin traitées au xylose)
représentant 20,9% de la MS de la
ration, soit l’équivalent de 1,1 kg d’huile de lin ou de 630 g
de C18:3 par vache et par jour,
C18:3 ne représente que 2% des AG du lait (Deaville et al.,
2004).
Les méthodes de protection testées
n’ont pas réussi à protéger C18:3 contre la
biohydrogénation ruminale. Ainsi,
l'infusion duodénale d'huile de lin conduit à une proportion
de C18:3 dans le lait de 13,9%
contre seulement 2% lors d'addition dans la ration des vaches
de graines de lin traitées par du
formol (Petit et al., 2002), ce qui démontre que la faible teneur
en C18:3 du lait lors de l’apport
de lin dans la ration est due à l'hydrogénation ruminale et non
à une faible capacité
d'incorporation de cet AG par la mamelle.
Bien que la structure des graines puisse permettre à une partie des lipides d’échapper à la
biohydrogénation (Kennelly, 1996), les chèvres consommant de l’huile de lin à raison de
3,40% de la MS de la ration ont une proportion plus élevée de C18:3 dans le lait que les
chèvres consommant une ration supplémentée avec la même quantité de graines de lin
concassées (Chilliard et al., 2003). L’huile, présentant des triglycérides libres facilement
hydrolysables, pourrait perturber le métabolisme ruminal et inhiber la biohydrogénation de ses propres AG, et par conséquent permettre un transfert accru des AGPI vers le lait (Chilliard et al., 2003).
Les données bibliographiques sur la teneur du lait en 9,11,15C18:3 (CLN majoritaires du lait)
sont rares, et les variations de leur teneur dans le lait suite à l’apport d’un supplément lipidique n’ont pas été étudiées à notre connaissance. Banni et al., (1996) ont mesuré la concentration en CLN dans le lait de brebis et de vaches issues de différents troupeaux et dans plusieurs produits laitiers (les régimes alimentaires des vaches n’étaient pas mentionnés). Du CLN a été détecté mais en petites quantités, comprises entre 0,016 et 0,21% de la matière grasse du lait, soit des teneurs plus faibles que celles de cis-9,trans-11C18:2 (CLA majoritaire dans le lait). Cette quantité était plus élevée dans le lait d’hiver que dans le lait d’été.
Loor et al., (2005) ont mesuré la teneur en trans-11,cis-15C18:2 dans le lait de vaches
recevant une ration riche ou pauvre en fourrages et supplémentée ou non avec de l’huile de lin
à raison de 3% de la MS de la ration. Sans supplémentation lipidique, la quantité de trans-
11,cis-15C18:2 était de 38 mg/l de lait, l’addition d’huile augmentait cette quantité à 375 mg/l
de lait.
L’utilisation de graines oléagineuses extrudées (graines de lin ou de soja) n’a pas permis
d’augmenter les proportions des AGPI (Chouinard et al., 1998 ; Gonthier et al., 2005), mais
elle a augmenté celles des intermédiaires trans dans le lait de vaches (Chouinard et al., 1997a ;
Abughazaleh et al., 2002). L’addition de graines de soja extrudées à la ration de vaches a
augmenté la concentration de trans-11C18:1 de 2,72 % à 11,44 % (Chouinard et al., 1997b) et
celle de cis-9,trans-11C18:2 de 0,42% à 1,99% (Chouinard et al., 2001) dans la matière grasse
du lait.
La chaleur et la pression
appliquées pendant l’extrusion peuvent favoriser la rupture des
membranes des cellules végétales et
donc la libération des AG dans le rumen, diminuant ainsi
la part des AGI susceptibles
d’échapper à la biohydrogénation, ce qui ralentirait la
biohydrogénation, d'où une
accumulation d'intermédiaires trans (Chouinard et al., 2001).
La biohydrogénation de C18:3 ou des
AG de graines lin a été largement étudiée, la voie
proposée par Harfoot et Hazlewood
(1988), qui ont fait la synthèse des études sur le sujet,
semblant loin d’être complète.
Plusieurs isomères (conjugués et non conjugués de C18:3 et
C18:2), et de C18:1, ont été
décrits dans des études menés in vitro et in vivo (dans le contenu
digestif ou dans le lait). Compte
tenu de l’impact (positif ou négatif) de certaines isomères sur
la santé humaine, et donc sur
l’image de produits laitiers, l’approfondissement de notre
connaissance sur la
biohydrogénation ruminale des AGPI de graines de lin s’avère nécessaire.
Les graines oléagineuses sont souvent
traitées par la chaleur (extrudées, micronisées, etc...)
pour détruire les substances
toxiques et antinutritionnelles. Ces traitements ne semblent pas
protéger les AGPI de la
biohydrogénation ruminale, bien qu’une protection partielle des
AGPI ait cependant été observée
dans certaines études. Au-delà de la protection des AGPI,
l’impact du traitement thermique
des graines de lin sur les intermédiaires de la
biohydrogénation ruminale mérite
aussi une étude plus approfondie.
2.3. Discussion
2.3.1. Vitesse de biohydrogénation
Dans cette expérience, le vitesse de biohydrogénation de C18:2 et de C18:3 dans le lin cru
était similaire à celui observé avec le colza cru par Enjalbert et al. (2003), mais supérieur à
celui trouvé par Reddy et al. (1994) pour le C18:2 des graines de soja crues. Reddy et al.
(1994) ont trouvé que 79,8 % du C18:2 contenus dans des graines de soja crues était
hydrogéné après 24 h d’incubation in vitro, alors que dans notre étude in vitro, avec du lin cru, la biohydrogénation de C18:2 après 8 h d’incubation atteignait déjà 86,5%. Dans notre
expérience et celle d’Enjalbert et al. (2003), des sachets contenant de la paille broyée et
incubés dans le rumen pendant la nuit précédant les incubations était ajoutés au milieu
d’incubation. Cela peut expliquer le taux plus élevé de biohydrogénation dans notre
expérience par rapport à celui trouvé par Reddy et al. (1994). En effet, la biohydrogénation se
déroule beaucoup plus rapidement en présence de particules alimentaires (Harfoot et al.,
1973 ; Agazzi et al., 2004).
Dans notre expérience, le conditionnement a ralenti la biohydrogénation en comparaison avec
le lin cru, alors que l’extrusion conduisait à des résultats intermédiaires, et qui ne différaient
significativement ni du lin cru, ni du lin conditionné. L’exposition à la chaleur des graines
oléagineuses peut protéger la matière grasse insaturée de la biohydrogénation ruminale par
l’enrobage du globule de lipide avec des protéines dénaturées par la chaleur, ce qui peut
augmente la teneur d’AGPI dans l’intestin grêle (Kennelly, 1996).
Reddy et al. (1994) ont ainsi trouvé que la biohydrogénation des AGI de graines de soja
extrudées était significativement inférieure à celle des AGI de graines de soja crues (67 %
contre 77 %) après 24 h d’incubation in vitro. Au contraire, Enjalbert et al. (2003) avec du
colza et Chow et al. (2003) avec du lin ont trouvé que la biohydrogénation et la lipolyse des
AGPI in vitro étaient plus rapides après l’extrusion de graines. La vitesse de biohydrogénation
(%heure) des AGPI de graines de colza extrudées trouvé par Enjalbert et al. (2003) était 2 fois
plus élevé que celui observé avec le lin extrudé dans notre
expérience. In vivo, Gonthier et al.
(2004b), et Focant et al. (1998) ont montré que l’extrusion des graines de lin ne protégeait pas
la matière grasse contre la biohydrogénation ruminale.
Le conditionnement du lin a dans notre expérience significativement ralenti la
biohydrogénation. Aucune étude des effets uniquement dus au conditionnement des graines de lin sur la digestion des AG n'a, à notre connaissance, été faite auparavant. Le conditionnement est couramment utilisé dans l’industrie alimentaire comme traitement thermique et comme aide à la mise en forme (Vandewalle et al., 1997). Ce traitement lorsqu’il précède l’extrusion a pour but d’humidifier et de chauffer les produits à extruder (Bouvier, 1996). Les AGPI des graines de tournesol humidifiées et chauffées échappent à la biohydrogénation ruminale, l'effet de l'humidification étant expliqué par l'effet de la chaleur associée (Mustafa et al., 2003c).
Dans notre expérience, en raison de la basse température utilisée (le lin était conditionné à
35°C), l'effet protecteur partiel des AGPI ne pouvait pas être attribué à la chaleur. En outre,
nous avons éliminé l'effet de la taille des particules en broyant toutes les formes de lin à l’aide
d’une grille de 0,5 mm avant l’incubation. La connaissance de l'origine de l'effet protecteur du
conditionnement nécessiterait des essais complémentaires avec des températures différentes de conditionnement.
2.3.2. Intermédiaires de biohydrogénation
Le CLN dosé dans notre expérience correspondait aux isomères 9,11,15C18:3. Harfoot et
Hazlewood (1988) ont décrit le cis-9,trans-11,cis-15C18:3 comme étant le principal isomère
conjugué dans la biohydrogénation ruminale de C18:3. La quantité de cis-9,trans-11,cis-
15C18:3 augmente avec le temps d’incubation des graines de lin crues in vitro (Sinclair et al.,
2005). Dans leur expérience, Sinclair et al. (2005) ont trouvé 2 % de cis-9,trans-11,cis-
15C18:3 (en % des C18 sélectionnés) après 6 heures d’incubation. Cette proportion
augmentait à 10 % après 24 h d'incubation. Dans notre expérience, la proportion maximale de
CLN avec le lin cru (1,49 % des AG C18 totaux) a été observée après 4 h d’incubation.
La proportion de trans-11,cis-15C18:2 était beaucoup plus importante que celle de cis-9,trans-
11C18:2 avec toutes les formes de graines de lin. Le trans-11,cis-15C18:2 est connu pour être
un intermédiaire important de la biohydrogénation de C18:3 (Body, 1976 ; Loor et al., 2004).
Au contraire, le cis-9,trans-11C18:2 n’est pas un intermédiaire de la biohydrogénation de
C18:3 (Harfoot et Hazlewood, 1988), si bien que Troegeler-Meynadier et al. (2003) ont noté
que l’ajout de C18:3 à un milieu d’incubation contenant du C18:2 en quantité constante,
n’affecte pas la quantité de cis-9,trans-11C18:2 après 6 heures d’incubation in vitro. La
matière grasse des graines de lin, dans notre expérience, contenait 19% de C18:2, ce C18:2 est
donc probablement à l’origine du cis-9,trans-11C18:2 dosé.
Huit isomères ou groupes d’isomères de trans-C18:1 ont été séparés dans notre expérience in
vitro, leur distribution globale observée a été comparable à celle trouvée par différents auteurs
(Bickerstaffe et al., 1972 ; Loor et al., 2002b). En accord avec les résultats obtenus in vivo par
Loor et al. (2004), l’incubation de graines de lin in vitro a permis d’augmenter principalement
les proportions de trans-10+11C18:1, trans-13+14C18:1, trans-15C18:1 et trans-16C18:1.
Selon Harfoot et Hazlewood (1988) le trans-15C18:1 est un intermédiaire important dans la
biohydrogénation de C18:3. Cependant, indépendamment de la forme du lin, la proportion de
trans-15C18:1 dans notre expérience in vitro, représentait moins de 50% de celles des trans-
13+14C18:1 à 16 h et 24 h d’incubation. Les résultats obtenus in vitro par Ward et al. (1964)
sur la biohydrogénation de C18:3, ont souligné l’importance des trans-13C18:1 et trans-
14C18:1 comme intermédiaires de la biohydrogénation de C18:3.
Dans notre expérience, l’extrusion du lin a permis d’augmenter la proportion de tous les
intermédiaires de la biohydrogénation : CLN, trans-11,cis-15C18:2, cis-9,trans-11C18:2,
trans-C18:1 totaux et trans-10+11C18:1. L’extrusion des graines oléagineuses est réputée
ralentir les dernières étapes de la biohydrogénation, en augmentant surtout les intermédiaires
trans (Chouinard et al., 1997a ; Bayourthe et al., 2000 ; Abughazaleh et al., 2002). Cette
augmentation des intermédiaires suite à l’extrusion est aussi observée in vitro et in situ avec du colza (Enjalbert et al., 2003). De même, l’extrusion de graines de soja augmente la proportion de trans-11C18:1 de 2,72 % à 11,44 % (Chouinard et al., 1997b) et celle de cis-9,trans-11C18:2 de 0,42 % à 1,99 % (Chouinard et al., 2001) dans la matière grasse du lait.
Le processus d’extrusion rompt les membranes des cellules végétales, et libère ainsi l’huile de
la graine, ce qui permet à l’huile d’adhérer à la surface des particules extrudées, et cette huile
« libre » pourrait ainsi empêcher l’activité des micro-organismes qui sont responsables des
dernières étapes de la biohydrogénation (Ruegsegger et Schultz, 1985 ; Chouinard et al.,
1997a).
Le conditionnement du lin a ralenti la biohydrogénation des AGPI et a eu comme
conséquence une faible proportion de trans-C18:1. Une protection par la chaleur n’est pas
envisageable à cause de la faible température de conditionnement. L’extrusion du lin n'a pas
significativement affecté la vitesse de biohydrogénation de C18:2 et de C18:3 mais a
conduit à une augmentation des proportions des intermédiaires octadécatriénoiques,
octdécadiénoiques et octadécénoiques de biohydrogénation, en accord avec les données
bibliographiques sur l’extrusion. Ce travail confirme en outre la formation de CLN, trans-
11,cis-15C18:1, trans-11C18:1, trans-13C18:1, trans-14C18:1, trans-15C18:1 et trans-
16C18:1 lors de la biohydrogénation ruminale des AG de graines de lin.