Intérêt des phytases en alimentation animale

1. Intérêt des phytases en alimentation animale Mots Clés: Phytase , acide phytique, phosphate. Jury: Bizeray Filoche . D Caudrillier . J Anton Gay . P Etudiants: Angélique Everaere Pierre Marie Peran Simon Balzer Kevin Blondel Promotion 151 4ème année Agri PA

2. Plan • Introduction • Rôle du phosphore dans l’organisme • Besoins chez le porc • Besoins chez la volaille • Les sources de phosphore • Les phytates • Les phytases • Présentation des phytases • Fonctionnement • Problèmes de fonctionnement  Relations ioniques • Les intérêts • Intérêts de production • Intérêts économiques • Intérêts environnementaux • Conclusion

3. Introduction et généralités. • Quel domaine : Enzymologie digestive • Quel élément : Le Phosphore présent dans les phytates • Quel enzyme : La Phytase • Contexte d’hier et d’aujourd’hui • Les espèces étudiées

4. Rôle du phosphore dans l’organisme • Rôle plastique et dynamique • Réactions cellulaires biochimiques • P = constituant ATP, acides nucléiques  croissance et différenciation cellulaire • Constituant des phospholipides (membranes…) • Equilibre osmotique, fertilité et reproduction • […] Métabolisme du phosphore.

5. Chez le porc : • Proportion P = 1% chez l’adulte • 25% des MM • Répartition : • Tissus osseux = 70-75% • Tissus mous = 20-25% • Fluides • Besoins en P = Besoins d’entretien + Besoins Croissance, âge & type de production + Besoins Gestation ou Besoins en lactation

6. Tableau 1 : Apports alimentaires de phosphore recommandés pour le porcelet et le porc en croissance-finition (INRA, 1979 cité par GUEGEUN et al., 1983) Tableau 2 : Apports alimentaires de phosphore recommandés pour la truie (INRA, 1979 cité par GUEGUEN et al., 1983)

7. Chez la volaille : • Répondre aux besoins de l’organisme: • Structure cellulaire et squelettique • Ponte et croissance • Entretien • Pathologies liées à l’ excès ou aux carences : • En excès : déformations osseuses, problèmes locomoteurs. • En carence : Problèmes de production, croissance, reproduction.

8. Les sources de phosphore • Phosphore d’origine animale : ex des farines • Phosphore d’origine végétale : • molécules organiques • Phytates Figure 1: Structure chimique du myo-inositol, de l’acide phytique et des phytates, B. SAUVEUR, 1989

9. Les phytates • Acide myo-inositolhexaphosphorique (IP6) • Composant essentiel des graines = Réserve Tableau 3 : Répartition des différents inositol-phosphates dans quelques matières premières, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994

10. De 45 à 90% sous cette forme selon les espèces Tableau 4 : Phosphore phytique (en g/kg) des principales matières premières en alimentation animale, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994.

11. Répartition des phytates dans la graine : Tableau 5 : Localisation de l’acide phytique dans le grain, INRA, cité par A. POINTILLART, 1994.

12. Les Phytases:Les phytases naturelles • Les phytases végétales : • 6-phytase : déphosphorilyse en 6 • Dans les graines • Variable selon l’espèce = élevée blé, seigle et triticale • Même localisation que les phytates • Les phytases intestinales : • 3-phytase produite /flore microbienne

13. Système unitaire et variation entre espèce Tableau 6 : Activité phytasique moyenne des matières premières (U/kg, une unité correspond à la libération d’une µmole de P/min à partir du substrat phytate de sodium, à pH 5,5 et à 37°C (INRA, A. POINTILLART, 1994)

14. Les phytases naturelles • Activité variable selon température et pH • Passage de l’estomac • Traitement des aliments ou de granulation par la vapeur • Activité trop faible /[phytates] • Maturation de la graine • Fermentation des graines • Rôle négligeable sur l’hydrolyse des phytates  Nécessité de trouver une autre solution pour hydrolyser les phytates

15. Les phytases naturelles Tableau 7 : Estimation du temps de séjour des aliments et des changements de pH le long du tube digestif chez le porc (VANBELLE et al., 1990)

16. Les phytases exogènes : • Origine • Processus de fonctionnement • Intérêts • Objectifs de fabrication: • Supporte le stockage à température ambiante • Supporte le processus technologique de fabrication. • Résiste au PH gastrique ou au niveau du Gésier. • Action efficace sur le substrat.

17. Fonctionnement de la phytase exogène Figure 2 : Effet du pH d’incubation sur l’activité de la phytase d’aspergillus ficuum à une température d’incubation de 40°C, SIMELL et al., 1991 Figure 3 : Effet du pH d’incubation sur l’activité d’aspergillus ficuum à une température d’incubation de 37°C, SIMONS et al., 1990

18. Fonctionnement de la phytase exogène Figure 4 : Effet de la température sur l’activité de la phytase microbienne d’Aspergillus ficuum, NAIR, 1991

19. Fonctionnement des phytases • Phytate doit être en solution aqueuse • Phytase activité variable selon pH, T°C, durée de contact avec le substrat, présence d’ions métalliques, d’ions Ca, Mg, et de vitamine D Figure 5 : Action de la phytase sur l’acide phytique, P. LEBORGNE, 1992-1993

20. Relation ioniques • Lorsqu’il n’y a pas de présence de phytases microbiennes: →précipitation des cations Ca2+, Cu2+,Zn2+ et Mg2+ avec l’acide phytique →Formation de phytates et diminution de l’absoption au niveau du tissu intestinal • Solubilité dans l’eau du phytate: • Cu2+ > Zn2+ > Ni2+ > Mn2+ > Fe3+ > Ca2+ • Cette solubilité dépend du pH: • Plus le pH est bas, plus la solubilité est accrue

21. Zinc • La teneur en zinc dans les matières premières est corrélée avec la teneur en phosphore phytiques • Cependant, la complexation entre l’acide phytique et le zinc réduit l’absorption des différents éléments • L’addition de phytase microbienne améliore la disponibilité du zinc, ainsi que l’ajout d’acides organiques et de vitamines D Figure 6 : Teneur en zinc des matières premières en fonction de leur teneur en phosphore phytiques, INRA-AFZ, 2002

22. Calcium • Le phytate de calcium est le moins soluble des phytates • L’ajout de Calcium alimentaire n’a pas d’influence sur le mécanisme de libération du phosphore dans le tube digestif par la phytase Mais: • Ca alimentaire réduit la digestibilité du phosphore • Un manque de Calcium entraine une fixation minérale osseuse réduite → Pertes de phosphore urinaire important

23. Les intérêts • 3 types d’intérêts: • Pour la production • Économique • Environnementale

24. Intérêts de production • Améliorent la digestibilité du phosphore végétal chez le porc et le poulet • Important dans le métabolisme du phosphore pendant la période ponte • Important facteur de croissance durant la période juvénile • Jouent un rôle dans le métabolisme calcique et la formation des os • Peuvent combler les carences d’un régime • Possibilité de ne pas utiliser de phosphore minéral

25. Intérêts économiques Diminution des achats de matières premières Tableau 8 : Exemple de calculs d’économie de phosphore possible avec la phytase, INRA, POINTILLART, 1994

26. Intérêts environnementaux • Diminution des rejets de phosphore (environ 61% (P.H.SELLE, 2006)) et de zinc • Limitation de la pollution des rivières et des nappes phréatiques Figure 7 : Diagramme de la pollution du phosphore, BEDFORD ET AL., 1983

27. Intérêts environnementaux Tableau 9 : Quantité d’éléments fertilisants produits par porc en fin d’essai et bilan d’utilisation du phosphore, J.CASTAING, 1997

28. Figure 8 : Effet des supplémentations graduelles de phytase sur la disponibilité du phosphore dans des régimes pour poulets de chair (SIMONS et al., 1990) Une unité phytase = quantité d’enzyme nécessaire pour libérer une µmol de phosphore inorganique du phytate de sodium par minute à pH 5,5 et 40°C.

29. Conclusion • Différents types de phytases • Augmentation de l’assimilation de phosphore et améliore la croissance • Une solution pour diminuer: • les coûts de production • Les rejets phosphorés

30. Bibliographie • Mémoire « Intérêt d’une phytase microbienne dans l’alimentation de porcs à l’engraissement », M.-A. LE GOLFF, 1991-1992 • Mémoire « La phytase microbienne : influence sur les performances et sur l’ossification des poulets de chair et poules pondeuse », M. LE HELLOCOM, 1993-1994 • Mémoire « L’ossification des poulets de chair : importance des minéraux et des vitamines. Etude sur la phytase microbienne », P. LEBORGNE, 1992-1993 • Phosphore phytique et phytases dans l’alimentation des volailles, INRA, B. SAUVEUR, 1989 • Phytates, phytases : leur importance dans l’alimentation des monogastriques, INRA, A. POINTILLART, 1994 • Le zinc dans l’alimentation du porc : oligo-élément essentiel et risque potentiel pour l’environnement, INRA, P.S. REVY, C. JONDREVILLE, J.Y. DOURMAND, Y. NYS, 2003 • Utilisation des enzymes exogènes en alimentation porcine et avicole, UNIV. DE LIEGE, Y. BECKERS, F. PIRON, 2009 • Effets de la 3-phytase d’aspergillus niger sur les performances zootechniques et les caractéristiques de la coquille d’œuf de poules pondeuses recevant des aliments à base de blé ou de maïs, BASF NUTRTION ANIMALE,ISA, M. ROUAULT, P. JOLY, M. MAGNIN, 2007

31. Bibliographie • Effet de l’apport d’une phytase microbienne (ronozyme P5000) chez le canard de barbarie sur la rétention du phosphore, INRA, DSM NUTRTIONAL PRODUCTS, M-D. BERNADET, G. GUY, J. BROZ, Y. NYS, 2005 • Méta-analyse de l’effet de la phytase dans les aliments pour porcs, UNIV. LAVAL, INRA, INAPG, CENTRE DE RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT SUR LE BOVIN LAITIER ET LE PORC, P.J BAILLEUL, JF BERNIER, J. VAN MILGEN, D. SAUVANT, C. POMAR, 2001 • Influence de l’incorporation de phytase microbienne dans les aliments, sur les performances, la résistance osseuse et les rejets phosphorés chez le porc chez le porc charcutier, CHAMBRE D’AGRICULTURE DES CÔTES D’ARMOR, INRA, P. LATIMIER, A. POINTILLART, A. CORLOUER, C. LACROIX, 1994 • Utilisation de phytase microbienne dans des aliments à base de maïs humide pour le porc charcutier, ASSOCIATION GENERALE DES PRODUCTEURS DE MAÏS, AGPM, J. CASTAING, J.G. CAZAUX, R. COUDURE, M. TUCOU, 1997 • Effect of reduced dietary calcium concentration and phytase supplementation on calcium and phosphorus utilization in weanling pigs with modified mineral status. JOURNAL OF ANIMAL SCIENCE, Létourneau−Montminy, M.−P., Narcy, A., Magnin, M., Sauvant, D., Bernier, J.F., et Jondreville, C., 2010

32. Des questions ? Merci de votre attention 