Fonctionnement du rumen

Le bovin et les micro-organismes vivent en symbiose

Chez les bovins, le rumen occupe un volume de 250 à 300 litres. Il représente près de 90 % du volume des poches stomacales. Le rumen constitue une vaste cuve de fermentation anaérobie, où les aliments, finements divisés par la première mastication puis par la rumination, imprégnés de salive, se trouvent exposés pendant un temps prolongé (de trente à soixante-dix heures) et dans des conditions qui leurs sont favorables, à l´activité des micro-organismes. Protozoaires, bactéries et champignons vivent en symbiose avec le bovin. Ils lui permettent, en échange « du gite et du couvert », de digérer la cellulose et autres constituants des végétaux, de mieux utiliser les matières azotées de la ration et de ne pas manquer de vitamines du groupe B qu´ils synthétisent.

Alimentation des animaux domestiques. Soltner, 1999, 21º édition.

Papilles ©DR

Papilles.
Tapissant la partie basse du rumen, elles sont le lieu de transit des acides gras volatils dans le sang.

1 La rumination facilite l´action des fermentations microbiennes
Lors de la rumination, les parois végétales sont brisées, les membranes cellulaires des aliments sont également brisées, ce qui expose leur contenu à l´action des enzymes microbiennes. La rumination provoque aussi une sécrétion intense de salive, qui constitue une solution tampon pour le rumen, c´est-à-dire qui en stabilise le pH ou "niveau d´acidité". Cette stabilité - un pH idéalement compris entre 6 et 6,8 - est favorable à la vie de tous les micro-organismes du rumen.
La rumination est un mouvement mi-réflexe, mi-volontaire. La rugosité des aliments, lorsqu´ils passent au niveau de la gouttière osophagienne et du réseau, favorise le déclenchement du réflexe. La rumination n´est possible que dans le repos, le bovin reste couché pendant 80 à 90 % de son temps. La rumination se déroule en six à huit périodes par jour, de 45 minutes environ chacune. Le rumen doit être suffisamment rempli pour que la masse alimentaire soit au contact du cardia (orifice du rumen à la jonction de l´osophage). S´il est trop rempli, l´excès de gaz inhibe la rumination.
2 L´écosystème microbien du rumen, une association de bienfaiteurs
Les protozoaires ciliés peuvent être jusqu´à un million par ml de jus de rumen. Ils peuvent représenter 40 à 50 % de la biomassse du rumen lorsque le pH y est stable entre 6 et 7. Avec des rations très riches en concentrés, le pH peut baisser à 5,5 et ils peuvent diminuer voire disparaître. Les protozoaires ciliés se nourrissent de bactéries et aussi directement de glucides et protides provenant des aliments ingérés par le bovin. Les bactéries représentent la communauté microbienne la plus complexe et la plus diversifiée. Les bactéries sont 20 à 200 fois plus petites que les protozoaires. On en trouve jusqu´à 1milliard par ml de jus de rumen. On les classe selon leur principale fonction : les amylolytiques sont celles qui attaquent l´amidon, les cellulolytiques sont celles qui dégradent la cellulose.
Les champignons sont présents à raison de 1000 cellules par ml de jus de rumen sous forme de spores. Ils sont essentiellement cellulolytiques.
3 Les micro-organismes ont des actions complémentaires
Les bactéries agissent par contact : elles adhèrent fortement aux aliments et concentrent l´action de leurs enzymes sur les parois végétales.
Les protozoaires, pour leur part, « ingèrent » des granules d´amidon, des parois végétales, par invagination et les « digèrent » lentement à l´abri du contenu ruminal. En cas de régime riche en céréales, ils peuvent ingérer vite un grand nombre de granules d´amidon et jouent par ce biais un important rôle de compartiment de délai, leur fermentation étant étalée ensuite dans le temps. Sans eux, la digestion d´une ration riche en amidon est beaucoup plus rapide et entraîne une chute de pH du rumen beaucoup plus forte et plus rapide.
Les champignons développent des rhizoïdes (des sortes de fils) qui pénètrent en profondeur dans les aliments et les fissurent.
Ceci contribue à exposer à l´action des autres micro-organismes une plus grande surface.
4 Les micro-organismes agissent en synergie
Les micro-organismes agissent en synergie pour dégrader les parois végétales des aliments. Certaines espèces hydrolysent d´abord les aliments avec leurs enzymes diverses et variées. Les produits de cette dégradation sont principalement des sucres, de l´ammoniac et des minéraux. Ces sucres sont alors fermentés par des micro-organismes «fermentatifs»pour aboutir à la production d´acides gras volatils ou AGV. Ces fermentations s´accompagnent de la formation de gaz (dioxyde de carbone et méthane). Elles permettent dans le même temps aux micro-organismes de se fabriquer de l´énergie, de se construire et se développer, et de stocker des réserves sous forme de ce que l´on appelle l´amidon bactérien. En échange, le bovin utilise les acides gras volatils dont une grande partie est captée par les papilles tapissant le rumen et passe dans le sang (le reste des AGV est absorbé au niveau du gros intestin). Les AGV constituent le principal combustible et le principal apport (70 à 80 %) en constituants carbonés pour toutes les synthèses que réalise l´organisme du bovin.
5 Les acides gras volatils sont en proportion variable selon le régime alimentaire
Avec les régimes habituels, et un pH du rumen de 6,5, la proportion d´acides gras volatils fabriqués par l´écosystème microbien est composé de 70 % d´acide acétique (molécule à deux atomes de carbone), 15 à 20 % d´acide propionique (à trois atomes de carbone) et 10 à 15 % d´acide butyrique (à quatre atomes de carbone). Divers autres acides gras volatils constituent les 2 à 5 % restants.
Quand les fourrages constituent l´essentiel de la ration, moins ils sont digestibles et plus l´acide acétique est formé en proportion importante par rapport aux acides propionique et butyrique. Avec un régime riche en céréales, comme un régime d´engraissement, le taux d´acide acétique diminue considérablement (55 %), le plus souvent au bénéfice du taux d´acide propionique (25 %) et butyrique (20 %). L´acide propionique stimule la sécrétion d´insuline, qui favorise la lipogénèse et aussi un peu la production de muscles.