Projet de Domaine d Approfondissement : Effets du CO 2 dans l eau de boisson des animaux d élevage

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1 Projet de Domaine d Approfondissement : Effets du CO 2 dans l eau de boisson des animaux d élevage Claire BERTIN & Marie DECHERF & Célestin JAUNEL Anaïs LABECOT & Chrystelle RACHED Spécialité Agriculture, Promotion 151 DA : Enjeux et défis des productions animales Année scolaire 2011/2012 Module : Projet de DA Responsable de module : Laurent Bouton, Institut Polytechnique Lasalle Beauvais Institut Polytechnique Lasalle Beauvais, 19 rue Pierre Waguet, Beauvais

2 Sommaire Sommaire... 2 Tables des Figures... 4 Tables des Tableaux... 4 Tables des Annexes... 5 Introduction... 6 I. Le point de départ... 7 II. L entreprise Mabel eau et sa solution Ecobulles L entreprise Les constituants... 7 III. Le devenir du CO 2 dans l eau Dissociation du CO 2 dans l eau... 9 a. La loi de Henry (1803)... 9 b. L équilibre et le Carbone Inorganique Total Lien avec les minéraux a. Les minéraux b. Dureté de l eau IV. Les bicarbonates dans l organisme La régulation de l équilibre acido-basique dans l organisme a. Intérêt b. Le système tampon bicarbonates c. Les organes en lien avec l équilibre Les troubles de l équilibre acido-basique a. Acidose et Alcalose b. Acidose ruminale V. L apport de bicarbonates Le Bilan Electrolytique Les bicarbonates dans le tube digestif Mouvements des électrolytes Chez les monogastriques : Volailles a. Généralités b. Conséquences c. Voies de résolution d. Résultats Chez les monogastriques : Porcs Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

3 a. Des affections du déséquilibre acido-basique du porc b. Changement dans la conduite d alimentation et impact sur le BE c. Les besoins hydriques du porc et l apport de bicarbonates Chez le ruminant a. Comprendre le rumen b. Fibres et granulométrie c. Les effets de l ajout de tampon d. Durée d ingestion, de rumination et de mastication : effets sur la salivation43 e. Supplémentation recommandée f. Quantité de bicarbonates apportés par la salive g. Eau de boisson consommée et apports de bicarbonates par l eau h. Comparaison des apports par l eau et par la salive i. L écart final VI. Voies d amélioration et protocoles Les relevés de données en exploitation Les essais terrains VII. Conclusion Annexes Bibliographie Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

4 Tables des Figures Figure 1 : Bouteilles de stockage du CO 2 gazeux, dispositif d'incorporation et cuve de stockage de l'eau carbonatée... 8 Figure 2 : Répartition du CO2 dans l'eau (Division nationale des eaux minérales et thermales, 1997) Figure 3 : Proportion des éléments en fonction du ph Figure 5 : Les différentes duretés (Guillet, 2011) Figure 4 : Différences de dureté (Martineau, 1997) 13 Figure 7: Rôle des reins et des poumons dans la régulation acido-basique (GILLES R, 2006) Figure 9 : Liens entre acidose ruminale et métabolique (d après BEAUCHEMIN, 2005) Figure 10 : Influence de la teneur en amidon digestible dans le rumen sur le ph du rumen (Sauvant, Giger-Reverdi, & Meschy, 2006) Figure 12 : Effet de la concentration dans la lumière du jéjunum en bicarbonates sur l absorption du bicarbonate (Turnberg et al, 1970) Figure 13 : Evolution de l'intensité de ponte en fonction de la température ambiante (Sauveur, 1988) Figure 14 : Evolution du ph ruminal après une prise alimentaire (flèches) (Mutsvangwa, 2003) Figure 15 : Influences de la teneur en NDF et de la TPM sur le ph ruminal (Meschy et al, 2004) Figure 16 : Influence de l'incorporation de tampon sur la MSI (Meschy et al, 2004) Figure 17 : Influence de l'addition de tampon sur la production laitière et sur le TB (Meschy et al, 2004) Figure 18 : Influence de l'addition de tampon sur le ph ruminal (Meschy et al, 2004). 41 Figure 19 : Activité des flores du rumen et production d'agv en fonction du ph Figure 20 : Relation entre le rapport A/P et le TB (Meschy et al, 2004) Tables des Tableaux Tableau 1 Constantes de dissolution du carbone (Pironin, 2004)... 9 Tableau 2 : Plages des valeurs de Titres (Kit-Analyse, 2010) Tableau 3 : Récapitulatif des troubles acido-basiques et des différents mécanismes de compensation Tableau 4 : Effet de l'eau carbonatée face à l'eau du robinet sur le poids de l'oeuf, sa masse et sa masse volumique Tableau 5 : Performances des poulets de chair selon le traitement ou non de l eau (KOELKEBECK et al, 1992) Tableau 6: Effet de la mise à jeun et de l utilisation de l oméprazole sur les ulcères de l estomac et le ph gastrique (Robert M., 2003) Tableau 7 : Besoins hydriques des porcins Tableau 8 : Ration type Taurillon Tableau 9 : ration type Vache en Lactation Tableau 10 : Quantité de bicarbonates apportée par la salive Tableau 11 : Consommations d'eau moyennes des vaches laitières par différents auteurs Tableau 12 : Apports de bicarbonates en fonction de la quantité d'eau bue Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

5 Tableau 13 : Comparaison entre les apports de l'eau et de la complémentation en bicarbonates (%) Tableau 14 : Comparaison entre les apports de l'eau et de la complémentation en bicarbonates (g) Tableau 1 : Schéma d'expérimentation bovin Tables des Annexes Annexe I: Dureté des eaux françaises (Vive l'eau, 2009) Annexe II: Valeurs acidogènes d'aliments disponibles dans les rations (Le duc, 2008) Annexe III Métabolisme des glucides dans le rumen (Jouany, 1994) Annexe IV Mécanismes de l'acidose aigüe et subaigüe (Desnoyers, 2008) (Desnoyers, 2008) Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

6 Introduction La formation d Ingénieur en Agriculture spécialisé dans les Productions Animales dispensée à LaSalle Beauvais doit permettre aux futurs décideurs de demain d orienter les filières selon les conjonctures. Pour cela, il sera nécessaire d après LaSalle Beauvais de : - savoir conseiller et anticiper les évolutions du secteur des productions animales - connaître et faire appliquer les réglementations en vigueur - concevoir et proposer des solutions technico-économiques pour les éleveurs et les professionnels. Dans le cadre de notre projet de DA «Enjeux et Défis des Productions Animales» réalisé en 5 e année, il nous est justement demandé de répondre à une problématique formulée par un acteur du secteur des Productions Animales. L entreprise Mabel eau utilise l addition de CO 2 gazeux à l eau pour l acidification de cette dernière. En réponse à ses interrogations concernant son procédé et ses interactions avec les animaux d élevage, nous avons rédigé un document de synthèse à destination de l entreprise sur les possibles effets zootechniques à partir de cette solution de traitement d eau alternative. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

7 I. Le point de départ Développé à la base pour l agriculture céréalière, le principe du procédé Ecobulles est d après la déclaration de demande de brevet européen publiée en 1996 : «L'invention a trait à un procédé de nutrition d'animaux d'élevage ainsi qu'à une installation de carbonatation d'eau en instantané pour la mise en œuvre de ce procédé». L inventeur de ce dispositif, Bernard GALLOIS, avait initialement prévu l utilisation de CO 2 injecté à de l eau afin de rendre cette dernière plus propice à son utilisation en pulvérisation agricole, de manière à réduire l utilisation de doses importantes de produits phytosanitaires ; le but final étant la réduction des coût d intrants. Après utilisation de cette même eau traitée dans des structures de type «polyculture-élevage», des exploitants se sont rendu compte de certains effets secondaires de cette eau traitée sur leur cheptel. Après déclarations des éleveurs, il fut relevé, de manière certes plutôt informelle, des améliorations de performances zootechniques, entrainant des gains économiques ; de plus, les animaux de manière générales étaient plus aptes à subir certaines modifications de leur environnement (chaleur, stress lié à l éleveur, aux congénères). Enfin, après interruption volontaire ou non du traitement de l eau, les effets remarqués s estompaient, permettant de relever de manière assez significative un certain effet de ce procédé d incorporation de CO 2 dans l eau de boisson. Notre problématique consiste à tenter d expliquer ces effets observés et de proposer des idées de protocoles expérimentaux qui permettraient de les valider. II. L entreprise Mabel eau et sa solution Ecobulles 1. L entreprise L entreprise Mabel eau basée à Cormontreuil (51) commercialise les solutions Ecobulles fabriquées en France par la société du même nom. Cette entreprise propose également ses produits aux particuliers, industriels et collectivités dans le cadre de l assainissement de réseaux en eau. 2. Les constituants Ce procédé consiste, dans notre étude, à injecter du CO 2 gazeux de manière instantanée dans de l eau utilisée pour l abreuvement des animaux d élevage. Le dispositif se compose, d après la déclaration de demande de brevet européen publiée en 1996 «d une conduite d'arrivée d'eau raccordée, au travers d'une première électrovanne, à un dispositif mélangeur où l'eau est additionnée de dioxyde de carbone sous pression contenue Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

8 dans un réservoir de stockage relié audit dispositif mélangeur par l'intermédiaire d'une seconde électrovanne». Figure 1 : Bouteilles de stockage du CO 2 gazeux, dispositif d'incorporation et cuve de stockage de l'eau carbonatée «Cette installation comportant, en outre, un bassin de stockage d'eau carbonatée, disposé en sortie du dispositif mélangeur, ainsi que des moyens de mesure du niveau et/ou de la pression d'eau dans ce bassin de stockage à même de commander au moins l'ouverture et la fermeture de la première électrovanne, le fonctionnement de la seconde électrovanne étant, selon le cas, asservi à celui de la première électrovanne ou commandé directement par lesdits moyens de mesure et/ou par des moyens de détection d'un flux d'eau traversant l'installation» Le CO 2 utilisé, certes considéré comme gaz à effet de serre, est ici d origine agroindustrielle ; sa solubilisation est régie selon la loi de Henry établie en Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

9 III. Le devenir du CO 2 dans l eau 1. Dissociation du CO 2 dans l eau a. La loi de Henry (1803) Au contact de l eau, le carbone gazeux se dissout dans l eau et devient CO 2 aqueux. La dissolution suit la loi de Henry : «à température constante, la quantité de gaz dissous dans le liquide est proportionnelle à la pression que le gaz exerce à la surface du liquide». La constante de dissolution K est obtenue de la manière suivante : K HCO2 = H 2 CO 3 /Pression partielle CO 2 La concentration totale en CO 2 est obtenue avec la formule suivante : [CO 2 ] tot = Pression CO 2 x coefficient de solubilité Tableau 1 Constantes de dissolution du carbone (Pironin, 2004) Température PK1 6,58 6,37 6,32 PK2 10,63 10,33 10,12 Le CO 2 aqueux se transforme en acide carbonique : CO 2 +H20 H2C03. Par la suite en fonction du ph se formeront différents composés qui se trouvent dans l équation ci-dessous : C0 2 +H 2 0 H2C03 HCO H + CO H + Acide carbonique ion bicarbonate ions carbonate b. L équilibre et le Carbone Inorganique Total Le CO 2 étant un diacide, il se dissocie donc en premier lieu en ions hydrogénocarbonates HCO 3 - puis en carbonates CO 3 2- : La première étape est donc modélisée par la réaction : CO 2 + H 2 O HCO H + Cette équation est régie par la loi suivante [HCO 3 - ].[H + ]/[ CO 2 ]=K1 (1) Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

10 La seconde étape de dissociation est quant à elle décrite par : HCO 3 - CO H + Elle obéit à la loi suivante : [CO 3 2- ].[H+]/[HCO 3 - ]=K2 (2) En considérant que ces espèces sont en équilibre permanent, il convient donc de se référer à la notion de Carbone Inorganique Total illustré par l équation et la figure suivantes : CT=[CO 2 ]+[HCO 3 - ]+[CO 3 2- ] (3) Figure 2 : Répartition du CO2 dans l'eau (Division nationale des eaux minérales et thermales, 1997) En combinant les équations 1, 2 et 3, il est possible d exprimer chaque concentration en fonction du ph et d établir à chaque instant la concentration en espèces pour chaque valeur de ph : [CO 2 ]=[H+]²/([H+]²+K1.[H+]+K1.K2) (4) [HCO 3 - ]=(K1.[H+])/([H+]²+K1.[H+]+K1.K2) (5) [CO 3 2- ]=(K1.K2)/([H+]²+K1.[H+]+K1.K2) (6) Plus le ph augmente, plus on observera un déplacement des réactions vers la droite. Au contraire, une acidification du milieu entrainera un retour à la forme acide carbonique au détriment des carbonates et bicarbonates. La figure suivante montre bien la répartition des différents éléments en fonction du ph de la solution, à partir des équations 4, 5et 6. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

11 g/l 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 CO2 HCO3- CO32-0,20 0,10 0,00 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 ph Figure 3 : Proportion des éléments en fonction du ph Si jamais cet équilibre est perturbé par exemple par l apport de CO2, le ph de l eau changera, ce qui aura des conséquences sur les concentrations d acide carbonique, des bicarbonates et des carbonates. En effet, la dissolution du CO 2 forme de l acide carbonique qui lui même une fois dissolue forme des ions bicarbonates et des hydrogènes. Les ions hydrogènes entrainent une diminution du ph, ces derniers vont alors réagir avec les ions carbonates présents afin de former d autres ions bicarbonates, comme on peut le voir dans l équation suivante : CO 2 + CO H20 2 HCO 3-2. Lien avec les minéraux a. Les minéraux Le carbone va également jouer un rôle important dans l altération des minéraux, notamment concernant les carbonates (les principaux étant le carbonate de calcium et la dolomie) et les silicates. Le produit d altération principal sera l ion Ca 2+. Au contact d une eau acide (riche en acide carbonique) les minéraux vont être dissouts : CaCO3 + H 2 CO 3 Ca HCO 3 - Carbonate de calcium ion calcium L altération des minéraux de la couche terrestre par les pluies acides fonctionne selon ce principe. C est également ce qui explique qu une eau enrichie en CO 2 permet de garder des canalisations propres et exemptes de tarte, celui-ci étant essentiellement composé de carbonate de calcium. En milieu acide, le carbonate de calcium se transforme en bicarbonate de calcium, espèce très soluble, qui se dissocie au final en Ca2+ et HCO3-. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

12 La même réaction s effectue avec le magnésium : MgCO3 + H 2 CO 3 Mg HCO 3 - Carbonate de magnésium ion magnésium b. Dureté de l eau Lorsque l on parle dureté de l eau, on parle titre hydrotimétrique TH : il s agit de l indicateur de la minéralisation de l eau. Cette dernière est majoritairement due aux ions calcium et magnésium. On l exprime en degré français ( f) : cette unité correspond, pour chaque pas, à 10 mg CaCO3/l, 4mg de calcium Ca2+/L ou 2,4 mg de magnésium Mg2+/L. En fonction de la dureté en F de l eau utilisée, il est possible d en tirer des quantités de calcium et magnésium possiblement disponibles si ces ions sont mis en solution: ainsi, pour 1 F, on évalue à 4 mg/l de calcium et 2,4 mg/l de magnésium présents. Dans le cas d une eau d un forage situé à Reims ou la dureté est de 30 F ; de manière hypothétique, 120 mg/l de calcium et 72 mg/l de magnésium sont donc disponibles. C est pourquoi il peut paraitre intéressant d installer des appareils qui permettent d adoucir l eau et de solubiliser ces ions et de les rendre disponibles pour l organisme. Tableau 2 : Plages des valeurs de Titres (Kit-Analyse, 2010) TH ( f) < à 7 7 à à à 42 > à 42 Eau Très douce Douce Moyennement dure Dure Très dure Une eau dure provoque une précipitation du calcium en carbonate de calcium et donc des dépôts de tartre plus importants dans les canalisations ; de plus le calcium amoindri l efficacité des détergents (précipitation des anions carboxylates présents dans le savon). Le caractère agressif ou incrustant (dur) de l eau va alors se définir selon la capacité de cette dernière à dissocier ou non le carbonate de calcium. Concernant les différentes duretés, on en distingue deux : la dureté temporaire est définie par la quantité d ions Ca 2+, Mg 2+ liés aux carbonates, c'est-à-dire la quantité de sels précipitables lors de l ébullition de l eau. ; la dureté permanente est quant à elle définie par la quantité d ions Ca 2+, Mg 2+ liés aux sulfates, comme le montre la figure suivante. Au final, la dureté permanente est représentée par la quantité totale d ions fixés par les sulfates et carbonates. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

13 Figure 4 : Les différentes duretés (Guillet, 2011) Figure 5 : Différences de dureté (Martineau, 1997) Les différentes régions de France présentent un niveau de dureté de leur eau variable (Annexe I). Du fait de sous-sols différents, il existe de fortes disparités sur la concentration en éléments entartrant en fonction des régions. Le traitement de l eau dépendant de la dureté de l eau, il convient de raisonner son action en fonction de sa localisation géographique. Ainsi, un traitement dans l Ouest de la France est beaucoup moins indispensable qu à l Est : d où l implantation de la société Ecobulles Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

14 IV. Les bicarbonates dans l organisme 1. La régulation de l équilibre acido-basique dans l organisme a. Intérêt Dans le cadre du phénomène d homéostasie, il est essentiel pour l organisme animal de posséder des mécanismes permettant de réguler les possibles variations du milieu interne en fonction des différentes interactions avec le milieu extérieur c'est-à-dire l environnement immédiat de l animal comme l air qu il respire, l aliment qu il mange et l eau qu il consomme Certes, dans l intérêt de sa production et de ses performances, l éleveur doit absolument maitriser la majeure partie de ces interactions, par le contrôle de la ration alimentaire, de l eau d abreuvement, de l habitat de son cheptel. Mais des variations subsistent toujours, même si il peut s agir d accidents, et peuvent provoquer des erreurs dans l équilibre acido-basique et par la même occasion des troubles comme l acidose ou l alcalose. Le tampon L entité que l on appelle tampon est une base faible pouvant accepter des H+ en solution pour former l acide faible. L ajout d acide fort dans la solution contenant le tampon n aura pas ou peu d effet sur le ph tant que le tampon possède encore sa capacité à accepter les ions H+. On évalue par le pouvoir tampon la capacité d une solution à résister aux changements de ph lors de l incorporation d un acide ou d une base : ainsi, plus la variation de ph sera faible lors de l'ajout de l acide ou de la base forte, plus la solution possède un fort pouvoir tampon et jouera de manière importante sur l équilibre acidobasique. Les bicarbonates Les bicarbonates possèdent cette capacité à absorber acide et base ajoutées dans l eau : le ph va ainsi peu bouger. Les bicarbonates vont réagir avec les ions OH - des bases de la façon suivante : HCO OH - CO H20 On va ainsi neutraliser l ion OH - et le remplacer par une molécule d eau et un ion carbonate. Le ph ne va alors pas varier. Il s agit du même principe pour l acide, qui est représenté par les ions H +. La réaction sera alors la suivante : De ce fait le ph ne varie pas. HCO H + H 2 CO 3. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

15 Le pouvoir tampon dépend fortement de la concentration en bicarbonates de la solution : plus celle-ci est importante, moins le ph variera. Une fois que tous les bicarbonates sont utilisés, le pouvoir tampon ne fonctionne plus. b. Le système tampon bicarbonates Le maintien de cet équilibre passe donc par le système tampon bicarbonate, qui est le plus important de ceux intervenant dans le pouvoir tampon du sang et donc du milieu interne de l animal. Ce système est dit ouvert car il utilise des voies d excrétions comme les poumons ou les reins pour se réguler. Composé du couple acide/base H 2 CO 3 / HCO 3 -, il maintient le ph sanguin entre 7,35 et 7,45 de manière constante et durable par ses caractéristiques : pka = 6,1 ; [HCO 3 - ] = 24 meq/l. Ce système repose sur le dioxyde de carbone, acide faible aux bases conjuguées bicarbonates et carbonates, dont le caractère «faible» lui permet d aboutir à une réaction équilibrée, base du système tampon. L équation d Henderson-Hasselbach (1921) Dans le cas du couple H 2 CO 3 / HCO 3 - et de par la faiblesse de l acide, il est possible de déterminer le ph sanguin grâce à l équation de Henderson-Hasselbach en fonction des teneurs en ion bicarbonate et en acide carbonique : CO 2 + H 2 O (H 2 CO 3 ) H + + HCO 3 - Soit une détermination du ph, avec le pka de l acide carbonique et selon la formule : [HCO 3 - ] [HCO 3 - ] ph = pka + log = 6,1 + log [H 2 CO 3 ] 0,03 PCO 2 Pour simplifier l équation, il est possible de remplacer l acide carbonique par la pression partielle en CO 2 (PCO 2 ) : ainsi, on peut exprimer le ph selon la concentration en bicarbonates (milli équivalents par litres ou meq.l-1) et en pression partielle sanguine en dioxyde de carbone (millimètres de mercure ou mmhg) moyennant l utilisation du coefficient de dissociation du CO 2 (0,031 à 37 C). Conséquences L apport d ions H + par un acide fort depuis le milieu extérieur (alimentation, eau de boisson), par les Acides Gras Volatils ou par les sécrétions gastriques (HCl) accentue la réaction vers la partie gauche de l équation et augmente la production de CO 2 : tout l intérêt du pouvoir tampon du système se trouve dans ce mécanisme. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

16 Ainsi, pour maintenir la quantité de bicarbonates constante et donc le rôle du pouvoir tampon dans l organisme, il est nécessaire d obtenir ces conditions : - il doit être possible d éliminer une quantité de protons égale à celle provenant de la dissociation de CO 2 dissous lors de la neutralisation : c est le rôle des poumons - les ions H + provenant de la dissociation des acides fixes minéraux et des acides fixes organiques non métabolisés restant doivent être éliminés : c est le rôle des reins - CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 + H+ Contrôlé par la ventilation Contrôlé par le rein c. Les organes en lien avec l équilibre Le maintien à un niveau stable du ph est possible, dans l immédiat, grâce à des systèmes tampons ; à court terme, grâce aux poumons et à long terme, grâce aux reins. Les poumons En expirant, l individu fait sortir de ses poumons du CO 2. On observe alors dans le sang artériel, une diminution de la pression partielle en CO 2 (pco 2 ). La pco 2 artérielle et le ph sont les deux stimuli de la régulation de la ventilation. Des mécanismes réflexes sont alors enclenchés lorsque la pco2 artérielle augmente (hypercapnie) et stimulent les centres bulbaires. En réponse, la fréquence et l amplitude de la ventilation pulmonaire sont augmentées. Cela permet de réguler le trouble initial. Il existe un mécanisme similaire en cas de baisse de la pco 2 artérielle qui favorise l hypoventilation. Le rein Trois mécanismes de maintien de l équilibre acido-basique agissent dans le tubule rénal : l excrétion ou la réabsorption de bicarbonates, l excrétion d acides faibles et la formation de sels d ammonium. L excrétion des bicarbonates est liée au ph de l urine : lorsque le ph urinaire est inférieur à 6, l excrétion des bicarbonates s arrête ; lorsque ce ph dépasse 7, l excrétion des bicarbonates augmente fortement. En conditions normales, l excrétion des bicarbonates est inférieure à 2 meq (168 mg par jour). L intensité de réabsorption tubulaire des bicarbonates varie en fonction de la pco 2. Lorsque la pco 2 artérielle augmente, les bicarbonates sont davantage réabsorbés. Lorsque la pco 2 artérielle diminue, on note une diminution de la quantité de bicarbonates réabsorbé par le tubule rénal. Ces échange dans le rein sont possibles grâce à la présence d un enzyme, l anhydrase carbonique, qui sur la transformation suivante : Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

17 H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O En inhibant l action de cette enzyme par l actétozolamide, on remarque une augmentation de la quantité de bicarbonates excrétés par l urine. L acidité titrable de l urine est constituée de l excrétion d acides faibles. Le phosphate di-sodique du filtrat glomérulaire est transformé en phosphate mono-sodique. Un ion sodium est libéré dans la cellule tubulaire. Celui-ci retourne dans le plasma sous forme de bicarbonate de soude. Simultanément, un ion H + se fixe sur le phosphate mono-sodique. Les ions H + sont éliminés dans l urine par la formation de sels d ammonium. Dans la cellule tubulaire, la glutamine, sous l action de la glutaminase, est séparée en acide glutamique et en ammoniac. L ammoniac reçoit un ion H +, présent dans la cellule tubulaire et forme ainsi un cation d ammonium (NH4 + ). Celui remplace un cation Na + qui est alors utilisé pour la former du bicarbonate de sodium. Celui-ci retourne alors dans le plasma. Figure 6: Rôle des reins et des poumons dans la régulation acido-basique (GILLES R, 2006) 2. Les troubles de l équilibre acido-basique a. Acidose et Alcalose Il faut bien distinguer acidose et alcalose respiratoires ou gazeuses et acidose et alcalose métaboliques. Les premières sont liées essentiellement aux variations de pco 2 dans l organisme par les modifications de l activité respiratoire, par exemple en réponse au facteur environnemental (chaleur). A l inverse, les secondes sont à mettre en relation avec les différences de concentrations en H + et HCO 3 - observées lors des actions métaboliques de l organisme et la correction possible par les reins dans le cadre de l homéostasie. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

18 Origine métabolique Les acidoses métaboliques ont plusieurs origines différentes : elles peuvent provenir dans le cas d animaux d élevages d un apport exogène d acide par la ration ou par la boisson par exemple, d un exercice important (production d acide lactique), d un jeûne prolongé qui conduit à la production d acides cétoniques par la lipolyse ; d une perte d HCO 3 - (concentration passant sous la barre des 23 mmoles/l), d un défaut de l activité de transport des ions H + et HCO 3 -, lors d une défaillance rénale empêchant l excrétion d H + ou dans le cas d une diarrhée avec pertes digestives d HCO 3 - par déplétion du K + ou par pertes rénales. Cette acidose, dans le cadre de sa régulation, impose le phénomène d hyperventilation afin de réguler pco 2 dans le sang en l abaissant sous le seuil des 38 mmhg, tout en augmentant d autre part l excrétion des protons. L alcalose métabolique est considérée comme rare, du fait qu elles sont essentiellement provoquées par une ingestion accidentelle d alcalins. La concentration en HCO 3 - dépasse alors les 27 mmoles/l : il s agit là du phénomène initial ; en réponse, la pco 2 dépasse pour l adaptation les 42 mmhg. De plus, les pertes d acides par vomissements ou par utilisation de diurétiques augmentent le phénomène. La régulation de ce déséquilibre se fait donc par une hypoventilation au niveau des poumons afin de remonter pco 2 ; de plus, le rein doit jouer un rôle régulateur des ions H + et HCO 3 -, tout en éliminant la base incriminée. Origine respiratoire L acidose respiratoire est dûe à un défaut de l élimination de CO 2 par les poumons, tendant à augmenter la pco 2 sanguine au delà de 45 mmhg : l hypercapnie est donc liée à ce phénomène. Une insuffisance respiratoire peut être la cause de l acidose respiratoire en élevage, avec par exemple certaines affections comme la bronchite ou l emphysème, liées à la dyspnée. La solution pour réguler ce phénomène est l augmentation de la fréquence respiratoire ou hyperventilation (lorsque cela est possible), tout en réhaussant l excrétion de protons et la séquestration de bicarbonates par les reins (27 mmoles/l) : cette excrétion augmente l acidité des urines et la charge en ions ammonium. L alcalose gazeuse ou hypocapnique est liée à une baisse significative de pco 2 (sous les 36 mmhg) sanguine du fait d une forte hyperventilation. C est la réponse à la chaleur par exemple en élevage de poulet. La régulation possible de ce trouble passe par une diminution de la fréquence respiratoire au niveau des poumons ; les reins doivent quant à eux excréter plus de bases (élimination des HCO 3 - pour l adaptation nécessaire au seuil de 23 mmoles/l) en formant ainsi une urine alcaline. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

19 Tableau 3 : Récapitulatif des troubles acido-basiques et des différents mécanismes de compensation Troubles primaires Réponse compensatrice Lien avec l acidose ruminale Il existe un lien entre acidose ruminale et métabolique : en effet, l acidose du rumen, définie comme la réponse du rumen à la forte production d AGV en son sein, est donc liée à la ration : une ration acidogène va sélectionner la flore digestive par augmentation de la population amylolytique, puis par acidification continue, augmentation de la population lactique. La production d acides augmentant avec la sélection des souches et inversement, l acidose rentre dans un cercle sans fin si rien n est fait ; les acides sont assimilés par l organisme et entrent dans la circulation sanguine, provoquant l acidose métabolique, la diminution de la réserve alcaline et du lactate du rumen favorisée par le ph bas du rumen. Figure 7 : Liens entre acidose ruminale et métabolique (d après BEAUCHEMIN, 2005) Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

20 b. Acidose ruminale L acidose est la manifestation d'une mauvaise adaptation du ruminant à l ingestion d aliments riches en concentré (Uhart et Carroll, 1967 ; Tremere et al., 1968 ; Kleen et al. L acidose se traduit par une chute du ph (<6) et une accumulation d acide lactique dans celui-ci. Il s agit d un trouble digestif bien connu dans les élevages actuels et on le retrouve de plus en plus dans les élevages laitiers ou encore dans les ateliers d engraissement des jeunes bovins. L augmentation des niveaux de productions a entrainé des besoins de plus en plus importants au niveau des animaux et donc une augmentation de la part en énergie (glucides rapidement et hautement fermentescibles) des rations, et à contrario une diminution de la part en fibre. On recommande de ne jamais dépasser le ratio 40/60 pour le rapport concentré/fourrage. Or les ruminants sont physiologiquement conçus pour digérer des rations riches en fibres, on observe de ce fait une diminution du ph du rumen, comme on le voit sur la figure suivante. Figure 8 : Influence de la teneur en amidon digestible dans le rumen sur le ph du rumen (Sauvant, Giger-Reverdi, & Meschy, 2006) Si à court terme cela permet d augmenter certains paramètres (par un apport important d énergie face à la fibrosité de la ration) comme la production laitière par exemple, les répercutions à long terme sur la santé de la vache ne sont pas négligeables, entrainant de fait une augmentation des coûts vétérinaires. Degrés d acidose ruminale Il existe plusieurs degrés d acidose : - Chronique : Les conséquences sont d ordres zootechniques et économiques. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

21 - Subaigüe : Il s agit de périodes de diminution modérée du ph. Il n y a pas d accumulation d acide lactique, mais plutôt d acides gras volatils. Les conséquences sont d ordres zootechniques et économiques. - Aigüe : elle apparait dans le cas d une consommation importante et sans transition alimentaire de glucides fermentescibles. Cette forme d acidose peut impliquer une hausse de la fréquence des diarrhées en élevages, et peut mener jusqu à la mort (choc hypovolémique). Ses conséquences sont plutôt d ordre médical. Aliments à risques Les aliments à risques sont riches en glucides richement et hautement fermentescibles : ce sont entre autres les céréales qui contiennent beaucoup d amidon et les matières premières qui contiennent beaucoup de sucres solubles comme la betterave et la mélasse (annexe II). Le risque d acidose est d autant plus élevé que la taille des particules est réduite et que l aliment est écrasé, sous forme plate ou de farine ; d où la nécessité de bien gérer les transitions alimentaires afin d éviter l ingestion brutale d une plus grande quantité de concentrés apportant des glucides rapidement et hautement fermentescibles. De même il faut faire attention à ne pas dépasser certains seuils d incorporation de concentrés dans la ration (entre 40 et 70 % de la matière sèche ingérée chez les vaches laitières, 60 à 90 % de la matière sèche ingérée chez les taurillons) qui frôlent avec les limites physiologiques des ruminants. Mécanismes de l acidose ruminale La fermentation de la matière organique d origine alimentaire produit des acides gras volatiles et du lactate, comme on peut le voir en Annexe I. Suite à une ingestion trop importante de glucides rapidement et hautement fermentescibles, les fermentations produisent des quantités importantes d acides gras volatils et de lactate qui provoquent une baisse importante de brutale du ph du rumen. Les mécanismes détaillés de l acidose sont présentés en annexe II. Conséquences sur l animal Cela entraine une modification de la flore du rumen (disparition des protozoaires, bactéries méthanogène, cellulolytiques et développement des Gram+). Dans le cas d une acidose aigüe, la flore s oriente vers la production d acide lactique au détriment de la production d acides gras volatils. On assiste alors à une accumulation d acide lactique dans le rumen puis une absorption de l acide lactique dans le milieu interne. Cette diminution du ph va de plus abimer l épithélium ruminal, ce qui va favoriser l assimilation de lactate et d endotoxine. Ainsi les risques de troubles généraux sont encore Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

22 plus importants : on parle de développement de ruminite mycosique ou nécrobacillaire, avec formation de foyers de nécroses hémorragiques à l intérieur du rumen, entrainant des abcès hépatiques. Des entérotoxémies (développement de clostridies dans l intestin) sont également répertoriées (Jarrige et al, 1995) Ce déséquilibre induit également le syndrome «low fat milk». L acide propionique est le précurseur du glucose sanguin dans la néoglucogenèse, donc si on observe une augmentation de l acide propionique, la concentration en glucose sanguin augmente également. Ce qui provoque une élévation de la production d insuline qui va empêcher la lipolyse. Une chute de l ingestion est également observée, ce qui provoque une baisse des performances zootechniques importante en particulier après la mise-bas tout en augmentant les prédispositions à l infertilité. Toutes ces modifications entrainent une diminution de la digestibilité de la ration (surtout des fourrages en raison de la sous représentation de la flore cellulolytiques) et une réduction de l absorption au niveau des parois du rumen en raison de l altération de la muqueuse. Conséquences économiques Cette maladie a des conséquences économiques assez importantes : aux Etats-Unis, les surcoûts liés à l acidose sont estimés entre 500 millions et 1 milliards de dollars. Les conséquences économiques de l acidose latente sont estimées à $ par vache et par an (chute de production laitière de 3 kg/vache/jour, diminution des taux de matière grasse de 37 à 34 g/kg et de protéine de 29 à 28 g/kg). Des études montrent une prévalence importante de l acidose en élevage laitier avec 15 à 30% des vaches en pleine lactation atteintes, que ce soit aux USA (Kleen et al 2003) ou en Europe (Kleen et al 2004, Morgante et al 2007). Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

23 V. L apport de bicarbonates 1. Le Bilan Electrolytique Afin de mieux valoriser la ration distribuée et de sécuriser les performances des animaux d élevage à haut potentiel de production, il est nécessaire de contrôler l apport cationique de l alimentation animale, afin de limiter le caractère acidogène de l alimentation. En effet, les cations sont échangés avec des protons dans l organisme, amenant un caractère basique à la ration, ce qui permet de limiter l acidose. L apport de bicarbonates exogènes pour la complémentation existe dans toutes les espèces, à des fins différentes : chez les ruminants, il s agit essentiellement de tamponner le rumen et son ph afin de donner des conditions acido-basiques optimales aux microorganismes dans le but d obtenir des fermentations susceptibles de fournir l animal en AGV, sans production d acide lactique acidogène. Chez les monogastriques, il s agit essentiellement d apporter du sodium sans source de chlore, anion favorisant l acidose. De plus, l ion bicarbonate possède une forte valeur de BE, avec meq/kg. Un apport élevé en cation par la ration, est utilisé pour augmenter les performances des animaux en production : cette amélioration du BE permet en fait d augmenter la neutralisation de proton et donc d un excès d acidité dans le cadre d une ration acidogène et d un métabolisme accru afin de participer à l homéostasie corporelle. Mais cette élimination des protons fait également intervenir les ions bicarbonates pour la neutralisation. L ion hydrogénocarbonate à déjà été mis en lien avec cet équilibre acido-basique : son rôle peut s approcher de l augmentation du BE puisqu il participe à la neutralisation des substances acidogènes dans le milieu interne. De plus, il accentue l absorption de certains ions liés au BE, très utilisés par l animal. Par l utilisation d indicateurs de valeurs des fourrages en ions comme le BACA (bilan anion-cation apporté) ou surtout le BE (Bilan électrolytique) définit comme BE = [sodium] + [potassium] - [chlore], exprimé en meq/kg MS), il est possible de prévoir en partie la réponse de l animal face à la ration. Ainsi, dans des travaux récents, il a été cherché l amélioration de ce bilan : les résultats s accordent à dire que l accroissement du bilan entraine une augmentation du ph et de la teneur en bicarbonates sanguins, amenant une hausse de la MSI entrainant des effets zootechniques positifs. 2. Les bicarbonates dans le tube digestif Les ions bicarbonates sont présents dès la première étape de l alimentation : en effet, la salive est composée, entre autre, d eau, de mucine et d électrolytes dont les HCO3-. La Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

24 fonction des bicarbonates salivaires est surtout démontrée chez les ruminants, du fait du rôle tampon de ces premiers et du contrôle du ph ruminal qu ils impliquent. S en suit l estomac (ph 2) dont le rôle est de transformer les aliments ingérés à l'état de chyme semi-liquide par l ajout de sécrétions à la prise alimentaire, afin de la rendre utilisable par l'intestin lors des phénomènes d absorption. Cette transformation est assurée par le suc gastrique, composé du mucus alcalin, de l acide chlorhydrique, du pepsinogène et de la gastrine. Ce mucus justement, forme une couche de protection pour la muqueuse gastrique vis-à-vis de l'acidité gastrique, il lubrifie de plus le contenu alimentaire, ce qui facilite le mouvement. Les ions bicarbonates sont présents dans ce mucus protecteur de la paroi, afin de conserver l intégrité de celle-ci en fonction des attaques acides de l acide chlorhydrique et du moment de la journée. L ion bicarbonate intervient également dans la formation d HCl : pour chaque H+ excrété par la cellule sécrétrice dans la lumière, un ion HCO3- est excrété vers la circulation sanguine. Cette hausse de la concentration sanguine en éléments basiques se traduit par une certaine hausse de l alcalinité pendant la période post-prandiale. De plus, lors de cette même étape d échange, un ion HCO3- est échangé contre un ion Cl-. L'ion Cl- sera excrété vers la lumière pour rejoindre les ions H+ afin de former l acide chlorhydrique. La régulation de la production d HCl fait intervenir plusieurs hormones dont la gastrine, sécrétée par l estomac. Les aliments à forte teneur en protéines ou à caractère acidogène favorisent la sécrétion cette hormone. En retour elle stimule la sécrétion d'une grande quantité de suc gastrique dont fait partie l'acide chlorhydrique. Lors de l arrivée du chyle, l acidité gastrique doit être immédiatement neutralisée pour éviter les lésions de la paroi du duodénum. Pour cela, des produits alcalins comme le suc pancréatique et la bile dans une moindre mesure permettent par leur concentration en bicarbonates de remonter vers une valeur neutre et de tamponner le ph dans l intestin. Le contrôle de ce phénomène est dû à la sécrétine, hormone produite par la muqueuse duodénale lors de l arrivé du chyme acide ; elle va stimuler la production de suc pancréatique par le pancréas exocrine et la sécrétion d'une bile riche en bicarbonates par le foie, dans le duodénum. Pendant l écoulement du suc pancréatique dans la lumière, les ions HCO3- sont échangés contre des ions Cl- faisant diminuer leur concentration. La teneur en bicarbonates augmente lorsque le débit de suc pancréatique augmente mais la somme des concentrations en anions totale reste à peu près constante dans la lumière. 3. Mouvements des électrolytes Il est nécessaire de retenir que l équilibre osmotique entre la lumière intestinale et le milieu interne doit être maintenu à tout prix et de manière rapide lors de la prise alimentaire : le risque est l existence de différences de concentration ionique entre les Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

25 compartiments, provoquant des échanges d eau massifs et dommageables (exemple des diarrhées). Pour cela, le tube digestif corrige les concentrations en ions en fonction de ses besoins par des gradients d absorption, à partir des concentrations ioniques du milieu interne. L intestin assimile les éléments utiles à l animal pour ses besoins : dans le cas des ions du BE, l intérêt réside dans le fait que ce sont les ions les plus utilisés pour manipuler la ration car ils sont totalement absorbables par l intestin et cela quelle que soit la source alimentaire d origine (Meschy et Guéguen 1998). De plus, ce sont des constituants élémentaires du sang. En cela, il est nécessaire de comprendre le lien entre absorption des ions et bicarbonates : d après Turnberg et al, 1970, il est possible de lier l absorption du sodium et la présence d ions bicarbonates dans la lumière de l intestin. Les échanges de HCO3- lumière/épithélium sont basés essentiellement sur l économie des échanges bicarbonatés dans l organisme ce qui favorise le recyclage des bicarbonates sécrétés dans la bile et le suc pancréatique. De plus, les mouvements de HCO3- sont liés à d autres ions : dans le couple Cl-/HCO3- et selon la portion de l intestin, il existe des variations d absorption du bicarbonate en lien avec le chlore : dans le duodénum, HCO 3 - est sécrété. Dans le jéjunum, il existe une absorption importante Cl - et de HCO 3 - dans les parties terminales du tube digestif, (Iléon et côlon), on observe enfin une absorption de Cl - en échange de HCO 3 - Les bicarbonates déversés dans la lumière de l intestin sont sous la régulation de la quantité de HCl sortant de l estomac : le fait de tamponner en amont permet de limiter les arrivées. L absorption de bicarbonates dans la lumière augmente de manière forte avec l augmentation de la concentration luminale de cet anion, entre 2 et 40 meq/l puis diminue au fur et à mesure que la concentration augmente, ce qui suggère une saturation partielle du mécanisme.. Figure 9 : Effet de la concentration dans la lumière du jéjunum en bicarbonates sur l absorption du bicarbonate (Turnberg et al, 1970) Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

26 Cet ion bicarbonate peut-être d origine pancréatique par le suc ou exogène par l alimentation : il est alors absorbé dans le jéjunum dans l intestin grêle, contre un gradient électrochimique, ce qui implique en retour une sécrétion d ions H+ dans la lumière. Pour conserver l électro neutralité du milieu, les ions H+ sont échangés contre le sodium et ainsi permettent d augmenter son incorporation dans le milieu interne. La saturation peut s expliquer par le système tampon du sang : une fois que la teneur en bicarbonates sanguin est satisfaisante pour réguler l équilibre acido-basique du sang, l absorption se réduit : tout apport supplémentaire de bicarbonate sera compensé par une excrétion par les reins. De plus, l absorption de sodium, outre par le mécanisme de la pompe Na+/K+, est dépendante de la concentration de bicarbonate dans la lumière de l intestin : plus elle sera importante, plus les gradients électrochimiques conduiront à une absorption du sodium par l intestin par échange avec H+, permettant donc une baisse de l acidité. L absorption du Cl- dépend également des bicarbonates : en effet, à la sortie de l estomac, le bicarbonate du suc pancréatique qui permet de tamponner et limiter l effet des protons pour protéger la muqueuse intestinale du caractère acide du bol, est échangé avec le Cl-, ce qui permet l absorption de ce dernier par l intestin. Un bol alimentaire plus tamponné dans l estomac permet de limiter les sorties de bicarbonates et les entrées de Cldans l intestin et donc le virage acidogène. De plus, le Cl- est absorbé dans le colon contre un ion bicarbonate dans les derniers échanges électrolytiques. L augmentation du captage de Na+ dans l intestin, du fait d une plus forte concentration en HCO3-, permet d augmenter la récupération de l eau dans ce même compartiment, suite à la propriété d osmolarité des milieux ; en effet, les mouvements d eau suivent les mouvements de l ion Na+, afin de conserver une homogénéité des milieux en charges. Ceci mène à une plus grande quantité d eau assimilée lors de la prise alimentaire ; de plus, l ion K+, qui suit les mouvements d eau dans le jéjunum et l iléon, va être également plus assimilé. Ainsi, les apports supplémentaires en bicarbonates permettent de favoriser les ions du BE, et permettent ainsi de prévenir les conditions acidogènes par le remplacement des ions H+ par ces cations. De plus, ces échanges électrolytiques sont également en lien avec le phénomène de diarrhées : l origine de cet événement réside dans une diminution de l absorption des liquides et espèces chargées par le tube digestif, cations et anions, au cours de l alimentation. Dans notre cas, par une meilleure absorption intestinale des espèces et surtout de l ion Na+ qui va conditionner les mouvements d eau, il est possible de réduire l incidence de la diarrhée et ses conséquences sur les jeunes bovins et sur les élevages monogastriques, comme l utilisation massive d antibiotiques. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

27 4. Chez les monogastriques : Volailles a. Généralités L animal Le ph physiologique normal d une volaille est situé dans une fourchette de ph de 7 à 7,8 ; cet équilibre tient essentiellement au rapport bicarbonates/gaz carbonique dissous dans le plasma en équilibre, en fonction de l environnement. Concernant la température, la volaille est homéotherme, c'est-à-dire que sa température corporelle doit être maintenue quasi-constante. Ce phénomène de thermorégulation permet d obtenir une température pour un adulte autour de 41 C (+/- 0,5 C). L absence de glandes sudoripares implique des pertes de chaleur par conduction (contact des pattes, de la poitrine avec la litière ou les parois), convection (au travers du plumage) ou rayonnement (par l air en direction de la litière ou des parois). Enfin, la volaille peut également évacuer des calories par les voies pulmonaires, en augmentant sa fréquence respiratoire. L hyperthermie L hyperthermie est un phénomène connu en élevage de volailles, et doit être surveillé de près. Il existe une plage thermique appelée zone de confort thermique ou la température n est pas un facteur pénalisant sur la croissance, la productivité ou le bien-être de l animal. Cette plage varie selon les animaux, la conduite d élevage, les saisons. Dans le cas d un fort réchauffement du bâtiment d élevage (période d été, forte densité d animaux), provoquant un stress thermique sur les animaux, il est difficile pour les volailles de perdre la chaleur du fait de la faible différence de température entre le corps et le milieu extérieur. Dans cette situation, l oiseau utilise ses voies respiratoires pour évacuer de l eau : on parle d halètement. Cette hyperventilation alvéolaire entraine l alcalose respiratoire. Ce mécanisme d évacuation tente de baisser la température corporelle, par une augmentation de la fréquence respiratoire : ainsi, elle passe de 25 mouvements/minute en environnement thermique neutre à par minutes en cas de chaleurs estivales (Zhou et Yamamoto 1997), mais cela au prix d une dépense d énergie préjudiciable par l activité musculaire. Pour tenter de réduire ses dépenses énergétiques, l animal compense cette hausse d activité respiratoire par une diminution des mouvements de l animal dans son milieu : cela entraine une baisse de la consommation provenant d une plus faible prise alimentaire. L halètement provoque en outre une perte plus importante en CO2 depuis les poumons, ce qui amène à une diminution de la pression CO2 dans le sang. De plus, le ph de ce dernier va augmenter dans les heures suivantes : c est l alcalose respiratoire. Pour compenser cette hausse du ph, l animal va automatiquement excréter plus massivement des Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

28 électrolytes dont les bicarbonates par élimination rénale, dans le but de rétablir le rapport bicarbonatémie/acide carbonique du plasma pour obtenir une valeur normale. b. Conséquences En poules pondeuses Dans le cas d un élevage de poules pondeuses, ce mécanisme de régulation du milieu interne diminue la quantité de bicarbonates pouvant tamponner les protons libérés par la formation de la coquille du fait de la précipitation des ions Ca2+ en carbonates de calcium, impliquant une baisse du dépôt de coquille en cas de forte chaleur (Mongin, 1978). De manière générale, la baisse de la consommation alimentaire induit également une baisse des apports en Ca2+ et donc une diminution de la calcémie en cas de forte chaleur (Andrade et al., 1974 ; Kohne et Jones, 1975 ; El Jack et al., 1978). Finalement, la production des œufs, le poids et la qualité de coquille sont pénalisées par une hausse de la chaleur. De manière plus concrète, Bordas et Minvielle, 1997, ont chiffré ces pertes liées à une différence de 10 C sur 2 lots de poules pondeuses (21 et 31 C) : en moyenne, réduction de la consommation alimentaire globale (-16 %), du nombre et de la masse des œufs (mesurée sans coquille) (-13 % environ), de l intensité de ponte et de la longueur des séries de ponte, augmentation du pourcentage de jours de «pauses» (jusqu à - 54 %) et enfin diminution du poids moyen des œufs (- 4 %). Figure 10 : Evolution de l'intensité de ponte en fonction de la température ambiante (Sauveur, 1988) En poulets de chair Au niveau des pertes économiques, Bouvarel et Frank, 1994 ont montré que les pertes annuelles en France dues à la chaleur dans les élevages, que ce soit au niveau des baisses de performances ou au niveau de la mortalité, s élevaient à 6 millions d euros/an pour les éleveurs. Pour des poulets de chair, l hyperventilation induit la déshydratation ; la baisse de la consommation alimentaire, environ 1,5 % par C au-dessus de 20 C (Austic, 1985), provoque des retards de croissance. Entre 22 et 32 C, une diminution de la synthèse protéique de 38 à Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

29 54% est observée selon le schéma de nutrition (même ingéré ou à volonté), une dégradation de la qualité gustative de la viande par une augmentation de l adiposité de carcasse du fait d une rétention plus importante de lipides atteignant 20 % (Geraert 1991, Tesseraud et Temim 1999), et cela quand elle n augmente pas la mortalité observée en élevages. Les poids d abattage sont plus faibles et les IC plus élevés. c. Voies de résolution L alcalose respiratoire étant liée à un excès de bicarbonate face à une pco2 trop faible, la prévention de tels problèmes passe par le maintien d une quantité suffisante de co2 dissous dans le plasma de l animal. L exposition des animaux élevés dans une atmosphère possédant un facteur enrichi en CO2 semblerait être une voie majeure de résolution des problèmes : en effet, la disponibilité non interrompue permet à l animal de ne pas être limité quant aux moyens de réguler son ph. Deux voies sont donc à envisager : l atmosphère enrichie en CO2 ou l eau carbonatée. L atmosphère enrichie en CO2 Certes, l élevage réalisé en atmosphère enrichie en CO2 semble réalisable puisqu il permet, d après Frank et Burger, 1965 et Mongin, 1968, pour une valeur d incorporation de CO2 gazeux jusqu à 3-4%, d augmenter le dépôt de coquille par une augmentation de la teneur en bicarbonates du sang et donc de sa capacité tampon, agissant ainsi à l inverse de l hyperventilation. Il semblerait toutefois que cette amélioration de l état de coquille soit faite au prix d une détérioration de la qualité de l albumen (Sauveur, 1974). De plus, cela reviendrait à diminuer la ventilation des bâtiments d élevage à 0,028 m 3 /h/kg de poids vif, ce qui n est pas réalisable vis-à-vis de l ammoniac et de l hygrométrie, autres paramètres vitaux pour les animaux d élevage. L apport extérieur de bicarbonates par l alimentation est réalisable, tout en obtenant des résultats variables selon la source utilisée : l ajout de bicarbonate de sodium n a pas pu s avérer être la solution puisque son efficacité est identique ou mauvaise en température normale et estivale (El Boushy, 1966 ; Cox et Balloun, 1968). La carbonatation de l eau L étude réalisée en 1984 par WALTER et al. portant sur les effets de différentes eaux (eau à ph 7,2, eau carbonatée à ph 5,2, eau supplémentée en bicarbonate de sodium à ph 8,0, et eau supplémentée en chlorure de calcium à ph 7,4 sur l équilibre acido-basique plasmatique chez des coquelets soumis au coup de chaleur permet de comparer les effets de Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

30 différentes sources d apports. Cette étude montre que l eau carbonatée permet de limiter, en cas de coup de chaleur, la baisse de la pco2 grâce à une augmentation moins rapide du ph sanguin du fait de l alcalose respiratoire. L eau carbonatée représente un apport de CO2 et de bicarbonates : d après Bottje et Harrison, 1984, l eau carbonatée serait une source de dioxyde de carbone sous forme dissoute et de protons, ce qui pourrait permettre de corriger les défauts acido-basiques de l alcalose respiratoire. Les éléments dissous de l eau sont alors absorbés au niveau de l intestin grêle et se retrouve alors dans le milieu interne. Ainsi passé dans le sang il influe sur la pco2 de manière positive puisqu il l augmente et augmente par la même la quantité de CO2 disponible dans l organisme. Ainsi, en augmentant la paco2, on apporte une réponse compensatrice à l alcalose respiratoire. Les ions bicarbonates en excès sont, quant à eux, excrétés dans les urines. Cette même étude montre de plus que l apport de bicarbonate de sodium par la voie alimentaire engendre une augmentation du ph sanguin, ce qui provoque ou appuie l alcalose métabolique, tandis que l apport de chlorure de calcium amène une baisse du ph sanguin du fait de la chlorémie élevée, et par conséquent une acidose métabolique. La conclusion tirée de cette expérience est la suivante : parmi les différentes eaux testées, l eau carbonatée est celle qui permet de contrer au mieux les variations de ph liée aux coups de chaleur chez les coquelets. Toutefois, il faut noter que l eau carbonatée utilisée avait un ph de 5,2. Or ce ph n est pas celui recommandé, à ce jour, en élevage de volailles. En extrapolant cette étude et en la reliant au mécanisme de l alcalose respiratoire, on peut penser que l eau traitée au dioxyde de carbone à ph 6,5 contribuerait au rééquilibre acidobasique de l organisme, c'est-à-dire en rétablissant la pco2 nécessaire. d. Résultats Les poules pondeuses Harrison et al (1992) ont réalisé pendant 12 semaines à 35 C (conditions de chaleur) une expérience de comparaison entre 2 lots de 144 poules pondeuses d âges différents (46 et 86 semaines) approvisionnées en eau du robinet ou carbonatée pour un ph de 5,17 : même si la production d œuf, la consommation alimentaire et le poids des œufs n ont pas été affectés positivement de manière significative par l eau traitée au dioxyde de carbone, il a été prouvé que la coquille était plus solide avec carbonatation de l eau, par une augmentation de la masse volumique de l œuf. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

31 Tableau 4 : Effet de l'eau carbonatée face à l'eau du robinet sur le poids de l'oeuf, sa masse et sa masse volumique En effet, avec l âge des poules, la croissance de la coquille est moins rapide que celle des autres parties de l œuf, ce qui peut amener à des problèmes de fragilité de coquille et donc impliquer un fort taux de pertes par casse. Une meilleure disponibilité et constance de l apport en bicarbonates par l eau carbonatée permettrait d améliorer ces performances, avec des variations en fonction de l âge de la poule induisant un effet plus marqué sur les poules de 86 semaines d âge face aux poules de 46 semaines. Les poulets de chair Une expérience menée par Soutyrne et al (1998), a comparé la résistance au stress thermique de poulets de chair de 8 semaines d âge (35 C) selon le type d eau consommé (eau de l élevage non traitée et carbonatée pour un ph de 5). L effet de la carbonatation est mesuré sur plusieurs critères d efficacité zootechnique. Un effet bénéfique fut mis en évidence sur certains indicateurs techniques de performance : un poids d abattage supérieur de 4%, un indice de consommation plus faible (-7,6%) et une plus grande quantité d aliment consommée (4%). Concernant la résistance à la chaleur, on observe une plus grande consommation d eau (20%), une température corporelle inférieure de 0,6 C au témoin et une fréquence respiratoire diminuée de 27%. Tableau 5 : Performances des poulets de chair selon le traitement ou non de l eau (KOELKEBECK et al, 1992) Paramètre Témoin Eau carbonatée Poids (kg) 1,997 2,077 Survie (%) 95,27 97,70 IC 2,61 2,59 Consommation alim. (kg) 5,21 5,38 Consommation d eau (ml) 339,1 407,2 Température corporelle ( C) 42,3 41,7 Fréquence resp. (n/min) Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

32 5. Chez les monogastriques : Porcs a. Des affections du déséquilibre acido-basique du porc Les diarrhées Les diarrhées, par une excrétion massive d eau et électrolytes (sodium, chlorure, potassium et bicarbonate), provoquent la déshydratation et amènent également une acidose du fait des pertes en HCO3- qui jouent sur le système digestif (Quiniou, 2002). Apporter des bicarbonates et des ions par l alimentation permet de compenser ces pertes digestives, et donc d éviter une acidose en cas de diarrhées, l animal résistera mieux. Les ulcères d estomac Les ulcères d estomac correspondent à une érosion de la paroi stomacale du fait d une plus faible production de mucus protecteur de la paroi ou d un fort taux d HCl sécrété. Les causes d apparition de cette maladie sont multifactorielles : augmentation de la vitesse d ingestion et de transit, ration à caractère acidogène par un bilan cation/anion défavorable et par diminution des apports en fibres au profit de l énergie, capacité tampon de l animal plus faible, stress. Les impacts chez le porc sont plus au moins graves en fonction de la conduite d élevage (apport alimentaire solide ou soupe, caractère acidogène de la ration) vont d un retard de croissance à la mort de l animal. La mort survient par hémorragie massive ou septicémie consécutive à une péritonite, du fait d une communication entre le milieu stomacal et la cavité péritonéale. Cette maladie peut atteindre jusqu à 50-60% des animaux d un élevage et la mortalité peut frapper jusqu à 4% des animaux. (Martineau G.P., 1997). Afin d éviter l apparition de cette affection, certains produits comme le lait de magnésie ou le kaopectate sont utilisés afin diminuer l acidité du contenu stomacal et de protéger la muqueuse de l estomac. Le bicarbonate de sodium ou de potassium sont déjà utilisés en élevage afin de régulariser le ph. En effet la réduction de la sécrétion d acides par l utilisation de sels alcalins est une partie de la thérapeutique actuellement employée. En sachant que la fréquence d apparition des ulcères est directement liée au ph gastrique, il peut être utile de comparer l effet de l apport de bicarbonates à d autres mécanismes tentant d améliorer le ph stomacal. D après le tableau ci-dessous, où est utilisé de l Oméprazol, un inhibiteur de la pompe à proton qui limite la sécrétion d acide chlorhydrique par les cellules pariétales, dont l action est finalement assez proche des bicarbonates, il est possible d obtenir des bons résultats sur la diminution du nombre d ulcères du fait d un ph réhaussé. En augmentant et en tamponnant le ph du contenu stomacal, les bicarbonates permettraient de réduire les attaques acides de la paroi, et donc de diminuer le nombre d ulcères. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

33 Tableau 6: Effet de la mise à jeun et de l utilisation de l oméprazole sur les ulcères de l estomac et le ph gastrique (Robert M., 2003) b. Changement dans la conduite d alimentation et impact sur le BE L alimentation des porcs a changé depuis quelques années : en effet, l utilisation massive d acidifiants, la pauvreté croissante des aliments en protéine au profit de d avantage d acides aminés synthétiques ont modifié profondément l alimentation porcine. Ces changements alimentaires, en jouant sur les échanges électrolytiques, amènent à une prise en considération croissante du bilan électrolytique et donc de l équilibre des ions dans la ration. Certains acides aminés (exemple : L-Lysine) permettent de faire baisser le BE, alors que le bicarbonate de sodium le fait monter. L aliment est considéré comme acidogène lorsque le bilan électrolytique est faible, et alcalogène si il est élevé. Les porcs sont particulièrement sensibles aux bilans électrolytiques faibles, facteur influant fortement sur la fréquence d apparition de troubles acido-basiques (ulcères, diarrhées). Le BE du bicarbonate étant très élevé (12000 meq/kg) en comparaison avec les valeurs des aliments donnés (entre -200 et +500 meq/kg), l ajout de bicarbonate permet d augmenter la valeur électrolytique des rations ce qui limite leur caractère acidogène. Par exemple l ajout de 1% de bicarbonate de sodium dans une ration à 150 meq/kg permet d élever le BE de celle ci à 270 meq/kg (DOURMAD, 2000). Un bilan électrolytique correct correspond à un équilibre des ions, chez le porc, l optimum se situe autour de 250 meq/kg. L impact sur les performances, d après Apper-Bossard E., 2009, se traduit par une augmentation de la consommation d aliment avec un BE élevé : c est surtout vrai lorsque le BE passe d une valeur négative à positive. Ainsi, lorsqu on passe de -200 à 100 meq/kg de MS, on permet l augmentation d ingestion de 0,41 kg. Le GMQ se voit bien amélioré également lorsqu on se place dans des valeurs de BE identiques à l optimum pour la MSI (proche de 200mEq/kg MS). Lorsqu on passe d un BE de -200 à +400 meq/kg MS, on Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

34 augmente le GMQ de 0,23 kg/j, ce qui est considérable puisqu il s agit d un gain de 40%. L indice de consommation devient aussi meilleur puisqu il diminue de 2,9 à 2,3. En résumé, un BE équilibré augmente l ingestion et la croissance des animaux. Les bicarbonates en jouant un rôle sur le maintient d un BE stable, ont donc un impact sur les performances zootechniques du porc. c. Les besoins hydriques du porc et l apport de bicarbonates Les besoins en eau des animaux en élevage dépendent du stade physiologique, le ph optimum de l eau de boisson est quand à lui compris entre 6,5 8,5 (Source : FPW, Le porc et l eau, 2008) Tableau 7 : Besoins hydriques des porcins Type d animal Besoin hydrique (L/jour/animal) Porcelet sous mère 0,2 à 0,4 Post sevrage 1 à 4 Engraissement 4 à 12 Truie gestante 15 à 20 Truie allaitante 20 à 35 Verrat 8 à 12 Sachant que l eau donnée aux animaux se situe à un ph entre 6,5 et 8,5, et en considérant une température de service de 20 C, on en déduit d après les équations que la quantité d ions bicarbonates donnés est comprise entre 0,56 g/l et 0,98 g/l (moyenne : 0,769g/L). En considérant un animal à l engraissement qui boit environ 10L par jour cela revient à 7,69g de bicarbonates ingérés quotidiennement, ou 126 mmol. Pour un porc de 70 kg, cette quantité correspond à 1,8 mmol/kg. A titre de comparaison, chez l homme souffrant d une acidose métabolique, on administre entre 2 et 5mmol/kg de bicarbonate de sodium en 4 à 8 heures. (HUG, 2010). Bien entendu il s agit ici de patients souffrant d une acidose avérée, la concentration en bicarbonates de sodium est donc exagérément importante. Cependant cette comparaison avec l homme permet de penser que la concentration en bicarbonates contenue dans l eau de boisson des porcs pourrait être quantitativement intéressante pour avoir un impact sur l animal. Auquel cas, les effets bénéfiques précédemment décris sur les performances zootechniques de l animal s avéreraient bien réels. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

35 6. Chez le ruminant Le ph du rumen est un indicateur important et reconnu de la qualité de la digestion effectuée par l animal. Contrôlé par différents facteurs (vitesse de transit, quantité de MS ingérée, fibrosité de la ration ), il peut effectivement varier et provoquer des variations et dégradations de performance du fait d une moins bonne digestion. Comme nous l avons vu, un faible ph est souvent lié à un ensemble de désordres : - les acidoses, quelles soient latentes (ph<6,25) ou aigues (ph<5,5) - une baisse de la digestibilité des parois des végétaux due à une trop forte acidité et à des phénomènes d interactions avec d autres éléments de la digestion - une baisse et une irrégularité de l ingestion de MS - une baisse des taux protéiques et butyreux, induisant une baisse de la qualité des produits - une nervosité et une agressivité liées à l acidose latente Dans le cadre du contrôle des phénomènes de rumination, desquels vont dépendre la plupart des mécanismes de production de la vache laitière, il est donc nécessaire d incorporer des substances tampon dans des rations dites «acidogènes», c'est-à-dire riches en matières fermentescibles, afin d en limiter les effets néfastes. Ainsi, il est possible d observer des réponses ruminales, métaboliques et de production des bovins à l apport alimentaire de tampon dans le cas de l acidose. Il est donc possible de relever des effets sur différents critères. a. Comprendre le rumen Les ruminants possèdent 3 pré-estomacs, avec dans l ordre le rumen, le bonnet, le feuillet et un estomac vrai, la caillette. Lors de l ingestion, l ensemble du bol passe par cette première poche qu est le rumen, siège d importantes transformations métaboliques : en effet, 50% des aliments sont hydrolysés à cette étape pour fournir 70 à 90% des nutriments (Jouany, 2011). 85% des AGV produits sont absorbés par la paroi ruminale (Meschy, 2010) Cette étape si particulière du rumen est conditionnée par les propriétés physicochimiques de ce dernier, indispensables au bon déroulement de la fermentation : Anaérobiose Il s agit d une anaérobiose vraie. La concentration en dioxygène est faible et le peu qui est présent est utilisé par les quelques bactéries aérobies facultatives. Les gaz du rumen sont majoritairement composés de CO 2 (60%), CH 4 (27%), N 2 (7%), H 2 (0,2%) (Belbis, 2007) ; le dioxygène ne représente pas 1% du total. Ils sont principalement évacués par éructation, une petite partie sera métabolisée par les bactéries. Le milieu est Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

36 réducteur et la flore présente est de type fermentaire et libère de l acétate, du lactate, du butyrate et du propionate. Le ph Il est normalement situé autour de 6 (Belbie, 1982), mais il peut varier autour de cette valeur sans que cela induise des troubles. Ainsi, les variations de ph sont majoritairement causées par les prises alimentaires (comme le montre la figure ci-dessous) : il baissera après un repas en raison de la production d acides gras volatils et d acide lactique provenant de la fermentation de la matière organique et augmentera pendant le jeûne grâce aux bicarbonates et aux phosphates de la salive qui compenseront cette baisse de ph, ainsi que par l assimilation des AGV par la paroi du rumen.. Figure 11 : Evolution du ph ruminal après une prise alimentaire (flèches) (Mutsvangwa, 2003) Le pouvoir tampon est essentiellement lié aux bicarbonates contenus dans la salive en bicarbonates, à ph = 8 (Belbie, 1982). Ce dernier n est pas constant, il varie en fonction de l alimentation (stimulation de la production de salive), il est maximal lorsque le ph est inférieur à 6. Température, Humidité, Pression osmotique La température est comprise entre 39,5 et 40 C. On peut cependant observer des variations avec une augmentation en cas de fermentations intenses ou une diminution en cas d ingestion de grandes quantités d eau froide. L humidité est quant à elle élevée avec un taux avoisinant les 85%. Il existe une hétérogénéité en fonction de la situation à l intérieur du rumen : en effet, la partie inférieure présente un milieu très liquide, du fait de la gravité. La pressions osmotique varie dans une gamme de 200 à 400 osmol/l, tout en restant proche de celle du sang ; elle possède toutefois de forte variations en fonction des produits de fermentation et donc en fonction du temps (période pré ou post prandiale). La flore Il existe principalement deux types de flores dans le rumen : la flore cellulolytique (14% en moyenne de la flore totale du rumen) qui décompose les molécules de cellulose Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

37 apportées par la ration et récupère l'énergie libérée pour leur nutrition et leur développement. La réaction de fermentation des sucres ainsi engagée entraîne la formation des AGV qui diffusent très vite dans la panse tout en modifiant le ph. L'amidon alimentaire est dégradé de la même façon par la flore amylolytique, qui représente 39% en moyenne de la flore du rumen. La seule différence réside dans le fait que l'amidon est beaucoup plus disponible et aisément utilisable que les molécules de cellulose. Cette flore libère donc de plus fortes quantités d'acide et de manière plus rapide. L'acidification provoquée par ce déséquilibre peut perturber le ph et également la représentativité de la flore cellulolytique. b. Fibres et granulométrie La proportion de fibres dans la ration est généralement estimée. On distingue en trois catégories de fibre : le NDF (Neutral Detergent Fibre) = «hémicellulose + cellulose + lignine», l ADF (Acid Detergent Fibre)= «cellulose et lignine» l ADL (Acid Detergent Lignin)= lignine. Cette distinction ne prend en compte que les paramètres chimique des fibres. La taille des particules et leurs densités ne sont pas considérées par l approche de la méthode de Van Soest et Wine (1967) précédemment résumée. Cependant, la taille des particules et leurs densités peuvent modifier les fermentations au sein du rumen, le métabolisme et la production de matière grasse dans le lait. En effet, plus les particules sont finement broyées, plus la surface accessible aux bactéries est importante. De plus, une plus grande partie des contenus cellulaires est libérée dans le rumen. Ces deux facteurs contribuent à accélérer les processus fermentaires (SAUVANT. et al., 1999). Par ailleurs, le hachage fin des fourrages entraine également une diminution du temps total de mastication (GRANT et al., 1990). En diminuant la taille des particules, on diminue les durées de rumination. Or, il est admis que la durée de rumination est corrélée à l apport de tampons dans le rumen (cf. 3). Et, moins il y a de ruminations, moins l apport de tampons dans le rumen sera important (PEYRAUD, et al., 2006). Ainsi, en augmentant la taille des particules, on augmente l activité ruminale et on améliore la digestibilité des fibres (BEAUCHEMIN, 2005). c. Les effets de l ajout de tampon Les bovins sont généralement soumis à des rations acidogènes, amenant le ph du rumen à des valeurs inférieures à 6,25 : ils sont alors en acidose latente. En prévention il est Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

38 recommandé généralement de supplémenter les rations «à risque» avec des substances tampons telles que le bicarbonate de sodium. On conseille d apporter 1 à 2% de la MSI en substance tampon comme le bicarbonate de sodium. (J.-P., JOUANY, ND). Equivalence de l apport On sait que la fibrosité d une ration peut être approchée par deux manières : les fibres «chimiques» par le critère NDF et les fibres «physiques» par la taille des particules présentées. Ainsi, il est possible de faire le lien entre l incorporation de tampon dans la ration animale et certains paramètres de cette dernière, comme la fibrosité (NDF) et la taille moyenne des particules (TPM), le but étant de proposer une équivalence tampon-fibre. Il est donc intéressant de comparer NDF et tampon puisque l on sait que l augmentation du pourcentage de NDF dans la ration entraine une hausse du ph ruminal. De plus, si l on considère que durée de mastication et par la même l insalivation et la présence de bicarbonates sont influencées par la taille des particules de la ration, il est nécessaire de maintenir une certaine proportion de particules de taille supérieure à 2mm. Figure 12 : Influences de la teneur en NDF et de la TPM sur le ph ruminal (Meschy et al, 2004) En considérant le TB initial du lait à 30 g/kg, les modifications du TB par les critères NDF et TPM sont les suivantes (Sauvant et Mertens 2001) : l augmentation de 1% du pourcentage de NDF de la ration s accompagne de 0,59 g/l d augmentation de TB ; l augmentation de 1 mm de taille particulaire moyenne (TPM) s accompagne de 2,14 g/kg ; il est possible de comparer l apport de 1% de tampon à une augmentation de 4,4 % de NDF de la ration et de 1,21% de TPM>2mm. Effet sur la MSI L effet du tampon sur la MSI résulte en une augmentation significative de l ingestion, puisqu elle atteint une hausse d ingestion totale de 0,5 kg MS/j pour une augmentation de 1% de tampon dans la ration. En comparaison avec une ingestion de MS sans tampon, si la Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

39 MSI totale était déjà élevée avant traitement au tampon, l effet sera moins marqué. La réponse de la MSI face à l ajout de tampon est indépendante de la composition de la ration (MAT, NDF, ADF et proportion de concentré). Cependant, la dose de tampon possèderait un effet et permettrait de cibler un apport global situé entre 0,5 et 2,5% de la MSI totale. Figure 13 : Influence de l'incorporation de tampon sur la MSI (Meschy et al, 2004) Effet sur la sécrétion lactée Il existe également un effet de l addition de substance tampon sur la production laitière en quantité brute : elle s accroit en moyenne de 0,52 kg par % de tampon ajouté par rapport à la quantité totale de MSI. Ceci peut s expliquer par l existence d une corrélation entre production laitière et ingestion totale, tout en restant indépendant des caractéristiques de la ration. Il est largement admis que le TB diminue avec l accroissement de la part de concentrés dans la ration : ainsi, on peut observer dans des situations de rations comprenant 40% de concentrés jusqu à 10 g/kg de perte, à nuancer également selon le type de concentré et les fourrages distribués. A l inverse, le TP augmente du fait de la richesse énergétique de cette même ration avec toutefois des variations de plus faible amplitude. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

40 Figure 14 : Influence de l'addition de tampon sur la production laitière et sur le TB (Meschy et al, 2004) Avec le tampon, le TB du lait se voit également modifié, puisqu on observe une augmentation jusqu à une valeur en moyenne de 1,5 g/kg par % de tampon ajouté (Meschy et al 2004). Ce propos est à nuancer puisqu il apparait que l effet varie en fonction du niveau d origine du TB : ainsi, le phénomène de réponse du TB est plus marqué d autant plus que la valeur initiale est faible. De manière chiffrée, les expérimentations ont montré que la réponse est inexistante pour un TB de 40 g/kg, alors que pour un TB initial de 30 g/kg, elle peut monter jusqu à 2,5 g/kg. Au niveau du TP, il n est pas significativement prouvé l existence d un effet d une substance tampon puisque ce taux est fortement corrélé avec la richesse de la ration ; néanmoins, l augmentation de la MSI observée plus haut avec le tampon en corrélation avec ce taux permettrait de conclure que le tampon ajouté aurait un rôle positif sur ce paramètre. Effet sur les paramètres du rumen : le ph Avec l ajout de substance tampon dans la ration, on observe une hausse du ph ruminal, avec des variations d amplitudes en fonction du ph de départ : la réponse du ph sera d autant plus forte que la valeur de départ observée dans le rumen sera faible. L efficacité du traitement face à l acidose est donc dépendante de la force de l acidose. Avec un apport de bicarbonate équivalent à 1% de la MSI, on observe un accroissement du ph de 0,07 points en moyenne et dans des conditions d acidose latente (Meschy et al 2004). Cette réponse, considérée comme moyenne de l ensemble des réponses observée, dépend directement de la valeur d origine du ph ruminal : le phénomène atteint jusqu à 0,2 point de ph dans le cas d un ph originel à 6. Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre

41 Figure 15 : Influence de l'addition de tampon sur le ph ruminal (Meschy et al, 2004) Enfin, l effet sur le ph permettant d améliorer le transit en diminuant l acidose latente, il est possible d affirmer que ce soulagement des conditions de digestion permet d obtenir des animaux plus calmes en élevages. Même si les critères évaluant le bien-être animal et le comportement des bovins en production ne sont pas facilement considérés comme objectifs, il est possible d affirmer que des animaux en meilleur conditions digestives et donc de bien-être sont également signes d un apaisement collectif du troupeau et donc d une meilleure sécurité de l éleveur lors de la manipulation. Effet sur les paramètres du rumen : la flore La modification du ph entrainée par l ajout de tampon permet, en réhaussant le ph et en le maintenant à une valeur moyenne dans le temps de permettre la conservation des deux types de flores différents et donc la stabilité quantitative et qualitative de la microflore ruminale. L activité de production d AGV qui s en suit est alors normalisée et régulière, tout comme leur absorption. Figure 16 : Activité des flores du rumen et production d'agv en fonction du ph Projet de DA - Effet du CO2 dans l eau de boisson des animaux d élevage - Décembre