Effect of live yeast on the fermentation and microbiological physico-chemical parameters of the rumen, depending on the nature of the diet : modeling and validation in ruminant

par Yayu Huang

Thèse de doctorat en Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition

Sous la direction de Corinne Bayourthe et de Qingxiang Meng.

Le président du jury était Francis Enjalbert.

Le jury était composé de Corinne Bayourthe, Jan Dijkstra, Pierre Nozière, Christine Julien, Olivier Husson.

Les rapporteurs étaient Jan Dijkstra, Pierre Nozière.

  • Titre traduit

    Effet des levures vivantes sur les paramètres physico-chimiques, fermentaires et microbiologiques du rumen, en fonction de la nature de la ration : modélisation et validation zootechnique chez le ruminant


  • Résumé

    L'acidose ruminale est l'une des préoccupations majeures des exploitations laitières actuelles. Les levures vivantes (LV) ont été largement étudiées et utilisées chez les vaches laitières pour stabiliser la fermentation ruminale. Récemment, la mesure du potentiel redox ruminal (Eh, en mV) a été considérée comme un outil intéressant pour indiquer le trouble de la fermentation ruminale. L'effet positif de LV sur Eh ruminal a été rapporté, mais il reste variable selon les conditions expérimentales. Les objectifs de ce travail étaient de fournir une meilleure compréhension du mode d'action de LV et de définir la condition optimale de l'utilisation de LV chez les vaches laitières. La première partie de ce travail a consisté en une analyse quantitative des résultats de 22 expériences avec des vaches laitières canulées. La deuxième partie de ce travail a consisté à vérifier certains des résultats de l'analyse quantitative par une expérience chez des vaches en lactation. En utilisant l'analyse quantitative de données existantes provenant d'expériences antérieures, nous avons clarifié la relation entre le Eh ruminal et d'autres paramètres ruminaux principaux tels que le pH et le profil VFA, et suggéré que les variations de Eh pourraient être liées au transfert d'électrons dans les réactions dans le rumen. En outre, la réponse du Eh après la supplémentation en LV était également liée à celle du profil AGV ruminal, suggérant que l'effet de LV sur le profil VFA était atteint par l'augmentation du pouvoir réducteur, reflétant un meilleur transfert d'électrons dans le rumen. L'analyse a en outre démontré que la régulation du Eh ruminal par LV serait particulièrement efficace lorsque le risque de troubles digestifs est élevé. Puisque l'influence des caractéristiques de la ration sur le Eh ruminal a été quantifiée, l'effet de LV dans un régime donné pourrait être estimé indirectement. En outre, l'analyse quantitative a également révélé que la réponse de Eh suite à la supplémentation en LV était associée à la quantité de sucres solubles ingérée. L'expérience in vivo chez des vaches en début de lactation a confirmé un effet plus important de LV sur Eh ruminal avec une ration riche en sucres solubles, et a démontré que la supplémentation en LV avait un impact sur la richesse des bactéries, et que les métabolites ont également été influencés par la supplémentation en LV, probablement associée à la diminution du Eh ruminal.


  • Résumé

    Ruminal acidosis is one of the major concerns of current dairy farms. Live yeasts (LY) have been extensively studied and used in dairy cows for stabilization of rumen fermentation. Recently, measurement of ruminal redox potential (Eh, in mV) has been considered as an interesting tool to indicate ruminal fermentation disorder. The positive effect of LY on ruminal Eh has been reported, but it remains variable according to the experimental conditions. The aims of this work was to provide better understanding of mode of actions of LY, and to define the optimal condition of LY utilization in dairy cows. The first part of this work consisted to quantitative analysis of existing results from 22 experiments with cannulated dairy cattle. The second part of this work consisted to verify some of the results from quantitative analysis by an in vivo experiment in lactating cows. By using quantitative analysis of existing data from previously conducted experiments, we clarified the relationship between ruminal redox and other main ruminal parameters such as pH and VFA profile, and suggested that Eh variations might be related to the transfer of electrons in the reactions producing VFAs in the rumen. Moreover, response of ruminal Eh following live yeast supplementation was also related to that of ruminal VFA profile, which suggested that the effect of LY on VFA profile was achieved via the increase of reducing power, possibly reflected improved electron transfer and use in the rumen. The analysis further demonstrated that the regulation of ruminal Eh by LY would be particularly effective when risk of digestive disorder is high. Since the influence of dietary characteristics on ruminal Eh was quantified, the effect of LY in a given diet could be indirectly estimated. In addition, quantitative analysis also associated the response of ruminal Eh following LY supplementation to the intake of soluble sugars. The in vivo experiment in early-lactating cows confirmed greater effect of LY on ruminal Eh in diet rich in soluble sugars, and further demonstrated that i) LY supplementation tended to impact the richness of ruminal bacteria, and ii) some unidentified metabolites were also influenced by LY supplementation, probably associated to the decrease of ruminal Eh.


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