Intérêt et mode d'action des huiles essentielles dans l'alimentation du ruminant

Interest and mode of action of essential oils in ruminant feed

• Auteur / Autrice : Virginie Noirot
• Direction : Corine Bayourthe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Qualité et sécurité des aliments
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lait -- Qualité

Appareil digestif

Composés aromatiques

Alimentation

Ruminants

Production laitière

Huiles essentielles

Mots clés libres

Aldéhyde cinnamique

Carvacrol

Ln vitro

Ln sacco

Flux digestifs

Résumé

Dans le domaine de l'alimentation des ruminants, les huiles essentielles, en raison de leur pouvoir antibactérien, sont considérées de plus en plus comme une des solutions alternatives aux antibiotiques tels que les ionophores. Cette étude a pour but de caractériser les effets de deux composés aromatiques issus des huiles essentielles (CHE), l'aldéhyde cinnamique (Ac) et le carvacrol (Cv). Quatre expérimentations sont menées, avec des méthodologies différentes : in vitro en culture batch, avec des doses de 10, 100 et 1000 ppm dans le milieu, un substrat reproduisant une ration simplifiée et des durées d'incubation de 4 et 16h ; in situ où deux types de ration, l'une riche en amidon (RA), l'autre riche en fibre (RF) sont utilisées avec deux temps d'adaptation aux CHE (3 et 21 jours), et où les effets des deux CHE administrés oralement à raison de 1 g/jour/vache en période de tarissement sont mesurés sur la disparition ruminale in sacco de l'amidon de maïs, des matières azotées de différentes sources protéiques, ainsi que des glucides pariétaux de la luzerne ; un bilan nutritionnel conduit sur vaches taries recevant les deux CHE séparément (à la dose quotidienne de 1 g/vache) et en association ; et enfin, de façon contemporaine au bilan, la mesure de l'effet de l’association des deux CHE sur la production laitière et la qualité du lait. Ln vitro, il existe un seuil compris entre 100 et 1000 ppm dans le milieu qui conduit à une inhibition pratiquement totale des activités fermentaires et traduit l'effet antimicrobien des CHE. Les réponses aux doses de 10 et 100 ppm ne sont globalement pas différentes. La dose de 10 ppm, correspondant approximativement à 1 g/j/vache, a donc été retenue dans les expérimentations in vivo. Certaines réponses aux CHE témoignent d'une amélioration potentielle de l'utilisation de l'énergie. Ils diminuent in vitro la production de méthane calculée à partir des AGV après 16h de fermentation. L'Ac augmente la proportion de propionate in vitro comme in sacco après 21 jours d'adaptation; cependant ces effets ne sont pas répétés lors de la réalisation des bilans nutritionnels ; ils seraient donc observés uniquement dans le cadre de rations particulièrement riches en glucides pariétaux ou concentrées en amidon. Le Cv augmente la digestion ruminale de l'ADF mesurée par la méthode des bilans ainsi que la disparition de l’ADF de luzerne in sacco avec la ration riche en amidon, ce qui conduit, d'après les caractéristiques des rations, à associer préférentiellement ce CHE aux rations contenant un minimum de 34 % d'amidon. L'effet des CHE sur les glucides de réserve semble par contre limité, puisque l'Ac diminue la disparition de l'amidon de maïs mesurée in sacco mais de façon numériquement plus marquée à court terme, et que cet effet n'apparaît pas avec ce CHE dans le bilan de l'utilisation digestive de l'amidon. D'autres résultats traduisent une amélioration probable de l'utilisation de l'azote. Les deux CHE diminuent la concentration du N-NH3 dans le milieu de culture après 16 heures d’incubation in vitro ainsi qu'in situ avec la ration riche en amidon. Le Cv augmente l’efficacité de la synthèse microbienne mesurée dans le cadre du bilan nutritionnel, avec une ration moyenne en terme d'apports en amidon et glucides pariétaux, et plus pauvre en MAT, comparativement aux rations RF et RA utilisées in sacco. L'association de l'Ac et du Cv administrée oralement à des vaches en lactation n'a cependant pas entraîné d'effet sur la production laitière; il semble toutefois que l'utilisation métabolique de l'azote soit légèrement améliorée, comme en témoigne la diminution significative de la teneur en urée du lait. A l'instar des antibiotiques ionophores, le Cv et l'Ac semblent donc pouvoir être utilisés pour modifier la digestion ruminale, afin d'orienter le métabolisme fermentaire vers une utilisation plus efficace de l'énergie et de l'azote chez le ruminant. Les conditions dans lesquelles ils expriment les réponses les plus favorables restent toutefois à préciser, ainsi que leur effet exact sur la microflore ruminale.

Ln the area of ruminant feed, essential oils are increasingly being considered, on account of their antibacterial property, as one alternative solution to antibiotics such as ionophores. This study sets out to characterize the effects of two aromatic essential oil compounds (EOC), cinnamaldehyde (Ca) and carvacrol (Cv). Four experiments were conducted using different methodologies: in vitro batch culture with doses of 10, 100 and 1000 ppm in the medium, a substrate reproducing a simplified ration and incubation times of 4 and 16h; in situ in which two types of ration are used, one high starch (HS), the other high fibre (HF) with two adaptation times to EOCs (3 and 21 days), and in which the effects of the two EOCs administered orally at the rate of 1 g/day/cow during the dry period are measured on in sacco rumen disappearance of maize starch, nitrogen matter from different protein sources, and parietal carbohydrates of alfalfa; a nutrient intake analysis on dried off cows receiving both EOCs separately (daily dose of 1 g/cow) and in association; and finally, contemporary with nutrient intake analysis, measurement of the effect of the association of both EOCs on milk production and milk quality. Ln vitro, there exists a threshold of between 100 and 1000 ppm in the medium which leads to almost total inhibition of fermenting activities, translating the antimicrobial effects of the EOC. Responses to doses of 10 and 100 ppm do not differ globally. The dose of 10 ppm, approximately corresponding to 1 g/d/cow, was therefore chosen for the in vivo experiments. Some responses to the EOCs evidence a potential improvement in utilization of energy. They reduce in vitro production of methane calculated on VFA levels after 16 h fermentation. Ca increases the proportion of propionate both in vitro and in sacco after 21 days’adaptation; however these effects are not repeated in nutrient intake analysis; they are apparently therefore only seen when rations are particularly high in parietal carbohydrates or starch concentration. Cv increases rumen digestion of ADF measured using the nutrient analysis method, and the in sacco disappearance of alfalfa ADF with the high starch ration which, according to ration characteristics, leads to associating this EOC preferably with rations containing at least 34% starch. On the other hand, the effects of EOCs on reserve carbohydrates appear to be limited, since Ca reduces the disappearance of maize starch measured in sacco but with higher counts over the short term, while this effect is not seen with this EOC in the results on the digestive utilization of starch. Other results translate a probable improvement in the utilization of nitrogen. Both reduce the EOCs concentration of N-NH3 in the culture medium after 16 hours' in vitro and in situ incubation with the high starch ration. Cv increases the efficacy of microbial synthesis, as measured by the nutrient analysis method, with a ration providing average starch and parietal carbohydrate content but lower total nitrogen content, with respect to the HF and HS rations used in sacco. The association of Ca and Cv administered orally to lactating cows did not however evidence any effect on milk production; it would appear however that the metabolic utilization of nitrogen is slightly improved, as indicated by the significant reduction in the urea content of the milk. Similar to ionophore antibiotics, Cv and Ac therefore appear to have use in modifying ruminant digestion, to orient fermenting metabolism towards more efficient energy and nitrogen utilization in ruminants. However, the conditions under which they express the most favourable response remain to be specified, and also their exact effect on ruminant microflora.