les molécules organiques
Les 4 catégories de molécules organiques sont :
C'est quoi les glucides ?
Définition générale :
Les glucides sont une classe de molécules organiques contenant un groupement carbonyle (aldéhyde ou cétone) et plusieurs groupements hydroxyle (-OH). Les glucides étaient historiquement appelés hydrates de carbone, et sont toujours appelés carbohydrates en anglais. Leur formule chimique est basée sur le modèle Cn(H2O)p (d'où l'appellation historique). Cependant, ce modèle n'est pas valable pour tous les glucides, qui contiennent, pour certains, des atomes d'azote ou de phosphore (par exemple). (source Wikipédia)
On distingue deux groupes de glucides:
- les oses appelés aussi sucres simples ou monosaccharide (glucose, fructose...) : source d'énergie immédiate pour les cellules, ils sont les constitutants de tous les autres glucides
- les osides appelés aussi sucres complexes, sucres hydrolisables :
- les diosides : il s'agit du groupement de deux oses (saccharose, lactose...), réserve d'énergie pour les cellules. En effet, celles-ci ont besoin de les "couper" (hydrolyse) afin d'utiliser les oses comme source d'énergie.
- les polyoses : il s'agit du groupement de milliers d'oses (amidon, cellulose)
--Qu'est-ce que l'amidon ?
Structure de l'amylopectine
L'amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polysaccharide) composé de chaînes de molécules de D-Glucose. Il s'agit d'une molécule de réserve énergétique pour les végétaux supérieurs.
L'amidon se trouve dans les organes de réserves de nombreuses plantes :
- les graines (en particulier les céréales (maïs, froment) et les légumineuses),
- les racines,
- les tubercules et rhizomes (pomme de terre, patate douce, manioc, etc.) ; dans ce cas il est appelé fécule.
- les fruits (banane) où l'amidon a pour fonction de stimuler la dispersion des graines (quand il y en a) par des animaux.
Biosynthèse
Les plantes produisent l'amidon en convertissant d'abord le glucose-1-phosphate en ADP-Glucose grâce à l'enzyme glucose-1-phosphate adenylyltransferase. L'enzyme synthase de l'amidon ajoute ensuite l'ADP-Glucose à une chaîne en croissance d'unités AGU via les liaisons a (1-4), libérant de l'ADP et créant l'amylose.
L'enzyme de branchement de l'amidon crée des liaisons a (1-6) entre ces chaînes, créant la molécule d'amylopectine. Plusieurs formes de ces enzymes existent, ce qui rend la biosynthèse de l'amidon extrêmement complexe.
Digestion de l'amidon
Lors de la digestion, les molécules d'amidon se dissocient en chaînes glucanes linéaires, elles-mêmes dissociées en glucoses simples et assimilables par le système digestif. Les amylases, présentes dans la salive ainsi que dans le suc pancréatique, permettent l'hydrolyse de l'amidon en dextrines (dont l'isomaltose), maltose (un diholoside) et glucose (un ose). Par la suite dans l'intestin, deux enzymes, la maltase et l'isomaltase, finissent l'hydrolyse des dextrines et du maltose en glucose.
La digestion est d'autant plus rapide que la proportion d'amylopectine est importante et celle d'amylose faible dans l'amidon digéré. En effet, la formation hélicoïdale de l'amylose ne favorise pas l'accessibilité des enzymes.
Une molécule de réserve d'énergie
Pour le végétal, l'amidon est une réserve d'énergie et de nutriment, nécessaire pour survivre à la mauvaise saison (sèche ou froide). Il permet de stocker des nutriments glucidiques dans les cellules, sans les dissoudre dans l'eau. En effet, la présence de glucides simples augmente le potentiel osmotique interne des cellules ce qui nécessite une grande quantité d'eau.
L'amidon est une forme de réserve de glucides qui permet d'économiser l'eau. Dans les cellules, il se présente sous forme de grains visibles au microscope : les amyloplastes.
Intérêt dans la ration ?
Même si les ruminants ont pour spécificité de digérer les parois végétales, celles-ci montrent leurs limites lorsqu'un veut concentrer en énergie les aliments des ruminants en conduite intensive. L'apport d'amidon permet de concentrer les rations des ruminants à fort potentiel.
Utilisé à trop haute dose, l'amidon peut conduire à l'acidose, maladie métabolique des ruminants. La survenue et la gravité de ces acidoses va dépendre du type d'amidon, les amidons à dégradation "rapide" ("amidon rapide" dans le blé par exemple) à la différence des amidons à dégradation lente ("amidon lent" dans le maïs par exemple).
--C'est quoi la cellulose ?
La cellulose est le principal constituant des végétaux et en particulier de la paroi de leurs cellules, elle constitue la matière organique la plus abondante sur la Terre (plus de 50% de la biomasse).
La quantité synthétisée par les végétaux est estimée à 50-100 milliards de tonnes par an. D’un point de vue chimique la cellulose est un glucide constitué d’un enchainement de molécules de glucose, comme l’amidon. A la différence de ce dernier, les liaisons entre les molécules de glucose sont différentes ce qui en fait un composé de nature différente. Les chaines de glucose (macromolécules de cellulose) sont assemblées pour former des microfibrilles, qui elle mêmes associées en couches, forment les parois des fibres végétales.
Dans les parois végétales, la cellulose est associée de façon plus ou moins complexe à des hémicellulose et de la lignine.
Struture de la cellulose (a) les fibres de cellulose du pin (b) des macrofibrilles composent chaque fibre. (c) Chaque macrofibrille est composée de faisceaux de microfibrilles. (d) Les microfibrilles, à leur tour, sont composées de faisceaux de chaînes de cellulose. Source image : Nutrition Ressources
Intérêt dans la ration ?
Les herbivores sont les seuls animaux capables de valoriser la cellulose grâce à des enzymes issues de bactéries issues de leur flore intestinale (au niveau du colon et du ceacum) ou de leur flore ruminale (au niveau du rumen) pour les ruminants.
Une partie des hémicelluloses peut être aussi digérée par les herbivores qui avec la cellulose constituent la principale source d’énergie des ruminants à côté de l’amidon et des matières grasses.
La présence de cellulose dans les rations assure la survie des microflores symbiotiques spécifiques nécessaire à la bonne santé de l’animal.
-- C'est quoi les fibres ?
Fibres de tiges de maïs
Les fibres sont la structure des parois végétales, structure rigide qui forme le squelette du végétal.
En alimentation animale on les caractérise de 2 façons : fibre physique et fibre chimique
- Fibres physiques : Particules de matière végétale caractérisées par leur taille (centimètres), concept utilisé en alimentation des ruminants
- Fibres chimiques : Résultats d’analyse chimique qui donne la teneur en cellulose, hémicelluloses et autres molécules constitutives composées essentiellement de sucres seulement accessibles aux ruminants qui ont tout l'équipement enzymatique nécessaire à leur digestion.
Besoin en fibres dans l'alimentation des ruminants :
- Besoin de fibres chimiques : La population microbienne spécifique de l'appareil digestif des ruminants en extrait de l'énergie, ce type de nutriments sont nécessaires à ces micro-organismes.
- Besoin de fibres physiques : Nécessaire pour le déclenchement de la rumination et la structuration physique du contenu du rumen (« mat ») et son brassage
C'est quoi les lipides ?
quelques rappels sur les lipides...
Définition générale :
Les lipides constituent la matière grasse de tout être vivant.
Cette famille regroupe des molécules différentes regroupées grâce à un point commun : elles sont toutes basées sur une substance nommée alcool accrochée le plus souvent à des acides gras. Leur caractéristique principale c'est qu'ils ne sont pas solubles dans l'eau mais le sont dans les solvants organiques non polaires..
Quels sont les principaux types de lipides :
Les triglycérides : réserve d'énergie, hydrolisés en glycérol et acide gras pour pouvoir être utilisé par l'organisme.
Les phospholipides : rôle de structure (membrane des cellules...)
Les stéroïdes : rôles très divers : hormone sexuelle (régulation du cycle sexuel), transport de vitamines...
Dans la ration
Dans le rumen la flore et la faune vont saturer et hydroxyler les acides gras des végétaux de la ration qui seront ensuite digérés et absorbés via l'intestin. Il faut faire attention à ne pas donner trop de lipides dans la ration cela pourrait avoir des conséquences sur la flore bactérienne du rumen.
C'est quoi les protides ?
quelques rappels sur les protides...
Définition générale :
Les protides se divisent en deux groupes les acides aminés et les protéines.
- acides aminés : ou aminoacides constituants élémentaires des protéines
- polypeptides : groupement d'acides aminés
- protéines : macromolécule (grand molécule) groupement de chaînes de polypeptides
La forme finale de la protéine dépend à la base des acides aminés la constituant, cette forme va définir sa fonction.
Les protéines ont été découvertes par le chimiste néerlandais Gerhard Mulder (1802-1880).
Le terme protéine vient du grec ancien prôtos qui signifie premier, essentiel. Ce nom a été choisi probablement parce que les protéines sont indispensables à la vie et qu'elles constituent souvent la majorité du poids sec des cellules (60%).
Une protéine est une macromolécule composée d’une ou plusieurs chaînes d’acides aminés dont les fonctions essentielles sont très diverses dans l’organisme (structure des cellules, transferts des autres molécules, régulation d’autres protéines…). Elles représentent la seule source d’azote dans l’organisme, d’où leur intérêt.
En ce qui concerne l’alimentation animale, on utilise couramment plusieurs définitions :
- La MAT : Matière Azotée Totale qui correspond à la teneur en protéines brutes. Elle est obtenue en multipliant la teneur en azote par un coefficient de 6,25. On ne tient pas compte de la digestibilité ni de la nature des acides aminés qui composent les protéines.
- La MAD : Matière Azotée Digestible. C’est la MAT moins l’azote qui se retrouve dans les fèces donc non utilisée et non transformée dans le tube digestif.
- Les PDI : Protéines Digestibles dans l’Intestin.
- Les PDIA : PDI provenant des protéines alimentaires non dégradées dans le rumen.
- Les PDIM : PDI d’origine microbienne. On distingue les PDIM permises par l’azote dégradé dans le rumen (PDIMN) et les PDIM permises par l’énergie fermentescible dans le rumen (PDIME).
- Les PDIN = PDIA + PDIMN (lié seulement à la teneur en azote totale = MAT).
- Les PDIE = PDIA + PDIME (dépend de la teneur en azote et de la valeur énergétique).
Les rôles des protéines :
- structure, sous forme de fibre elles constituent les êtres vivants
- fonctionnel, elles peuvent avoir un rôle structurel mais elles ont un rôle en plus à jouer (transport de substance, réception de substance, transmission de message, défense de l'organisme, accélérateur de réaction chimique lors des digesitons etc.)
- réserve d'acides aminés : exemple gluten (dans la graine), albumine (oeuf), caséine (lait)
C'est quoi les matières azotées non protéique ?
quelques rappels sur les matières azotées non protéique...
Définition générale :
Les biomolécules qui contiennent de l'azote sans acides aminés sont classées dans catégories.
Elles peuvent avoir des rôles très variés :
- Du constituant essentiel à tout être vivant : l'ADN
- à l'urée qui permet d'éliminer l'azote de notre organisme mais elle est aussi utilisée dans la ration des animaux...
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L'urée (qualité alimentaire) est employée dans l'alimentation des ruminants (à l'exclusion des autres animaux). |
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En effet, les micro-organismes présents dans le rumen sont capables d'utiliser cette source d'azote pour synthétiser des acides aminés utilisables par le ruminant.
L'urée est employée notamment pour équilibrer les régimes du point de vue des micro-organismes du rumen (PDIE vs PDIN dans le système PDI français ou OEB dans le système DVE hollandais, notamment).
Bien utilisée, elle peut contribuer à optimiser le fonctionnement du rumen.
Son emploi est particulièrement intéressant en complément de fourrages pauvres en azote (paille, certains fourrages en zone subtropicale...).
Il faut toutefois éviter les excès par rapport aux besoins, sinon, il se produit une augmentation des rejets azotés de l'animal et, dans les cas graves, des problèmes métaboliques (alcalose ruminale).
Dans l'Union européenne et depuis 2003, l'urée alimentaire a le statut d'additif nutritionnel (obligation d'étiquetage et d'enregistrement des fournisseurs, notamment) 6. Certaines filières de qualité différenciée interdisent son emploi.
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