Cover Image
close this bookL'alimentation des ruminants, Maisonneuve et Larose, 1996
close this folderVII. Energie
View the documentEnergie chez les animaux
View the documentUnités de mesure de l'énergie
View the documentValeur énergétique des aliments
View the documentUtilisation de l'énergie alimentaire
View the documentEnergie digestible
View the documentEnergie métabolisable
View the documentBesoins énergétiques de l'organisme

Energie chez les animaux

L'énergie, qui se définit comme la capacité d'un corps à produire un travail, peut prendre de nombreuses formes. Chez les animaux, elle se présente principalement sous les formes chimique, mécanique, électrique et thermique. Contrairement aux végétaux, les animaux ne peuvent tirer directement leur énergie du soleil; ils doivent donc en recevoir un apport constant dans leur alimentation. C'est pour eux la seule manière d'en capter des quantités suffisantes. L'une des lois fondamentales de la science est la première loi de la thermodynamique (parfois appelée loi de la conservation de l'énergie). Cette loi précise que «toute énergie qui disparaît sous une forme apparaît en quantité équivalente sous une autre». Dans la nutrition animale, cela signifie que, si un animal reçoit une certaine quantité d'énergie dans les aliments, nous devons pouvoir la retrouver entièrement sous une forme ou l'autre (figure 7.1). L'énergie qui lui est donnée est soit excrétée, soit transformée en chaleur, soit utilisée pour effectuer un travail, soit encore retenue par l'organisme sous l'une ou l'autre forme. En d'autres termes, «tout ce qui rentre doit sortir».

Les animaux évacuent de l'énergie de trois manières dans leur environnement: sous forme de chaleur, d'énergie chimique ou de travail mécanique.

Les animaux produisent et évacuent de la chaleur; sous les climats froids, ceci représente un avantage certain. Un homme adulte produit autant de chaleur qu'une ampoule de 60 W; une vache laitière, par contre, en produit autant qu'une petite cuisinière (600 W). Les effets bénéfiques de la production de chaleur sont moins évidents dans les zones tropicales où les animaux dépensent parfois des quantités énormes d'énergie pour tenter de se rafraîchir.

Les déjections animales contiennent une certaine quantité d'énergie chimique, comme le prouve le fait qu'elle se transforme en chaleur lors de la combustion. En effet, dans certaines régions tropicales, les excréments séchés sont une des principales sources de combustible. Il n'est pas aussi évident que l'urine contienne de l'énergie chimique, mais à condition d'être séchée avec précaution, la petite quantité de résidus peut être brûlée. D'autres produits excrétés, notamment les pellicules (peau séchée et desquame), les larmes et la sueur contiennent également de l'énergie chimique, mais en quantité relativement faible.

Le type de travail mécanique le plus évident chez les animaux vivant dans les exploitations est le trait tel que le labour; toutefois la notion de travail est loin de s'appliquer uniquement aux bêtes de somme. Tous les animaux doivent accomplir un travail physique, pour la respiration, par exemple, ou pour la recherche d'aliments et l'ingestion ainsi que pour les processus d'excrétion et de reproduction.

Unités de mesure de l'énergie

Etant donné la coexistence de différentes formes d'énergie dans l'organisme d'un animal, il est important d'établir une unité commune de mesure. Dans certaines parties du globe, l'unité est la calorie, qui est la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1°C la température d'un gramme d'eau. Pour diverses raisons, cette unité s'est révélée peu pratique et a été remplacée dans la plupart des pays par le joule, qui peut être facilement mesuré électriquement. Dans la nutrition animale, le joule lui-même est une unité trop petite pour des applications pratiques (une énergie d'un seul joule permet à un bovin de survivre pendant environ 0,0016 seconde); on utilise donc plus fréquemment les unités de facteur 1000 (kilojoule, kJ) et 1000000 (mégajoule, MJ).

Afin de survivre, l'organisme a besoin d'un apport énergétique constant pour satisfaire les besoins liés au maintien des fonctions corporelles, au mouvement, à la croissance et, dans certains cas, à la production laitière. Un des problèmes majeurs dans la nutrition animale est de veiller à un apport suffisant d'énergie pour satisfaire les besoins de l'organisme à un moment donné. Le problème est double: d'une part, il faut connaître la quantité d'énergie qu'un aliment peut apporter et d'autre part, il faut quantifier les besoins de l'animal.

Valeur énergétique des aliments

L'énergie contenue dans les aliments est une forme d'énergie chimique que l'on peut mesurer en brûlant un échantillon et en mesurant simplement la quantité de chaleur produite. La quantité d'énergie libérée par combustion est l' énergie brute , généralement mesurée en mégajoules par kilogramme de matière sèche des aliments (MJ/kg MS). En laboratoire, les mesures sont réalisées grâce à un appareil appelé bombe calorimétrique (figure 7.2). Cette méthode consiste à prélever un petit échantillon sec d'aliment, par exemple un gramme. L'échantillon est placé dans un récipient en acier très résistant (appelé «bombe») rempli d'oxygène pur sous pression. L'échantillon est enflammé électriquement et sa combustion produit de la chaleur. Cette chaleur est ensuite évacuée et sa température peut être mesurée avec précision à l'aide d'un thermomètre extrêmement sensible. L'augmentation de la température de l'eau est directement liée à l'émission d'énergie brute par l'échantillon alimentaire.

Le tableau 7.1 indique la valeur énergétique typique de quelques aliments.

Un point intéressant à relever au sujet de ces chiffres est la concordance étroite entre la valeur énergétique des graminées séchées, des grains de blé et de la paille de blé de pauvre qualité. Par expérience, on sait que ces aliments satisfont de manières très différentes les besoins nutritifs des animaux; pourtant, sur le plan de l'énergie brute, ils sont virtuellement indifférenciables. La découverte la plus importante est, en réalité, que seuls les aliments ayant une teneur élevée en graisses ou en huiles ont une valeur énergétique nettement supérieure à 18 ou 19 MJ/kg MS. On peut estimer que, lors de la combustion, les graisses pures produisent approximativement deux fois et demie la quantité d'énergie brute libérée par d'autres substances. Il peut paraître étonnant que l'énergie brute d'un aliment ne puisse donner une indication précise de sa valeur nutritive; tout dépend en fait de l'utilisation que fait l'animal de l'énergie provenant de différents aliments.


Figure 7.1. - Transformations énergétiques dans l'organisme. L'énergie pénètre sous forme d'aliments, mais elle est évacuée par diverses voies. Toute énergie qui ne quitte pas l'organisme s'ajoute à l'énergie accumulée par celui-ci.

Tableau 7.1 Energie brute de quelques aliments courants

Aliment

Energie brute MJ/kg MS

Grain de blé

18,5

Graminées séchées de bonne qualité

18,5

Paille de blé de pauvre qualité

18,2

Poudre de lait

20,5

Graisses animales

36,6

Huile de tournesol

37,0

Utilisation de l'énergie alimentaire

L'énergie apportée par les aliments est utilisable pour une série de fonctions, dont certaines sont utiles à l'agriculteur et d'autres ne le sont pas. En guise d'illustration, les figures 7.3 et 7.4 montrent comment deux types d'animaux, un agneau en croissance et une vache laitière, utilisent l'énergie qui leur est fournie. Afin de pouvoir exploiter les informations récoltées à ce sujet grâce aux expériences réalisées dans de nombreux pays, il a fallu établir un schéma de répartition de l'énergie en ses divers usages. Celui qui est résumé ci-dessous est le plus fréquemment utilisé.


Figure 7.2. - Schéma d'une bombe calorimétrique utilisée pour déterminer l'énergie brute des aliments.


Figure 7.3. - Utilisation de l'énergie brute chez l'agneau en croissance; seuls 15 % de l'énergie sont destinés au produit final (viande). (Ovin de 25 kg prenant 100 g par jour.)


Figure 7.4. - Utilisation de l'énergie chez une vache laitière produisant 5 litres de lait par jour. L'énergie utilisée pour la production de lait et la croissance du foetus représente 18 %. Chez les animaux produisant davantage de lait, la proportion d'énergie apportée par les aliments et consacrée à la production de lait est supérieure. (Vache de 400 kg, à 7 mois de gestation.)

Energie digestible

Avant qu'un animal ne puisse tirer profit d'un aliment, celui-ci doit au préalable être ingéré et digéré. Les ruminants consomment certains aliments, ceux que nous considérons généralement comme de bonne qualité, en quantité beaucoup plus élevée (ce facteur est important dans la gestion de l'ingestion alimentaire). Même si un aliment est ingéré et pénètre dans le tube digestif, il n'est pas certain que les microbes et les enzymes pourront le dégrader en particules suffisamment petites pour être absorbées dans le sang. Une partie de la plupart des substances n'est digérée par aucun organe et est excrétée dans les fèces. C'est dans les fèces que la perte singulière d'énergie est généralement la plus importante. Cette perte est également la plus variable, allant de moins de 20 % pour un aliment de bonne qualité à plus de 60 % pour un aliment de mauvaise qualité. Si l'on soustrait l'énergie excrétée dans les fèces de celle ingérée par l'animal, on obtient la part utilisable par l'organisme, l' énergie digestible (ED).

La digestibilité des aliments est en grande mesure fonction de l'espèce animale considérée. Les aliments fibreux sont relativement bien digérés par les ruminants, mais beaucoup moins par les monogastriques. Si l'on mesure la quantité d'énergie digestible, il convient de mentionner l'espèce animale considérée. La figure 7.5 reprend, pour les ovins, la teneur en énergie digestible des aliments déjà mentionnés dans le tableau 7.1. On s'aperçoit que la teneur des céréales, des graminées et de la paille place ces aliments dans un ordre proche de celui de leur utilité potentielle dans la ration alimentaire.

Energie métabolisable

Les fèces ne sont pas le seul combustible excrété par l'organisme. L'urine, une fois séchée, produit de l'énergie par combustion. Les ruminants produisent également une part considérable de méthane (gaz combustible) au cours de la fermentation dans le rumen; cette production représente quelque 8 % de l'énergie apportée par les aliments. Depuis peu, la quantité de méthane produite par les animaux dans le monde entier fait l'objet d'une grande inquiétude, car on pense qu'il s'agit d'un des gaz qui contribuent au réchauffement de l'atmosphère dû à l'«effet de serre». L'urine et le méthane représentent donc un usage totalement improductif de l'énergie apportée par les aliments. Lors du calcul de la quantité d'énergie utilisable par l'animal, il faut soustraire ces pertes de la quantité d'énergie digérée. L'énergie qui subsiste est maintenant disponible pour les processus métaboliques de l'organisme; c'est l' énergie métabolisable (EM).

La figure 7.5 mentionne également l'énergie métabolisable de la même série d'aliments. Les valeurs s'écartent encore davantage, ce qui permet d'utiliser l'énergie métabolisable comme critère déterminant dans le choix des aliments en fonction de leur valeur potentielle dans la ration.

Il semble que les aliments très gras, les graisses animales et les huiles végétales ont une teneur très élevée en énergie métabolisable, mais ceci est peu utile étant donné qu'ils ne peuvent être incorporés dans la ration qu'à des doses limitées en raison de leurs effets néfastes sur l'ensemble de la digestion ruminale.

Dans la pratique, on détermine presque toujours la teneur en énergie métabolisable en fonction d'un ovin adulte, mais les analyses sont pratiquées sur des aliments qui sont apportés à de nombreux autres animaux d'élevage, entre autres aux vaches laitières. Cela signifie que l'on peut considérer l'énergie métabolisable comme étant une propriété liée à un aliment plutôt qu'au type de ruminant qui la consomme. Elle joue un rôle variable sur la production, en fonction de l'espèce animale, de l'âge, du type de production et de la nature de la ration qui est apportée. Des problèmes pratiques se posent quant à la prise en compte de ces valeurs pour la composition de la ration; ils sont dus, pour la plupart, à la différence d'utilisation de l'énergie métabolisable suivant l'espèce animale.

Avant de détailler l'usage qui est fait de l'énergie pour satisfaire les besoins de l'organisme, il convient d'étudier les processus métaboliques qui y font appel.


Figure 7.5. - Valeur énergétique de trois aliments. On constate que la teneur en énergie brute est comparable, mais que, chez le mouton, la quantité d'énergie digestible chute fortement dans le cas des aliments les plus pauvres (paille). Dans tous les cas, la perte énergétique la plus importante est concentrée dans la part non digestible des aliments.

Besoins énergétiques de l'organisme

Entretien

Les aliments qui ont été digérés par l'organisme représentent une source d'énergie chimique qui peut être libérée sous forme de chaleur grâce à une série de processus similaires à la combustion. Si l'animal ne consomme que la quantité de nourriture nécessaire au maintien de sa taille corporelle, il aura besoin d'énergie supplémentaire pour que les processus vitaux continuent à fonctionner. Même si les cellules de l'organisme ne semblent accomplir aucune tâche vitale, elles sont toujours vivantes et ont besoin d'énergie. Le contenu des cellules est en permanence détruit et reconstruit dans le cadre d'un processus de réparation très complexe qui dépense de l'énergie. La composition intracellulaire est relativement différente de celle des liquides environnants. Après la mort d'une cellule, des substances traversent sa membrane externe pour équilibrer la composition des liquides de part et d'autre. La cellule vivante consacre une quantité importante d'énergie à pomper des substances au travers de la membrane, en particulier des ions de sodium et de potassium, afin de préserver les concentrations adéquates nécessaires au maintien de la vie. Ce besoin énergétique existe quoi qu'il arrive à l'organisme vivant; il est généralement supposé constant et porte le nom de métabolisme au jeûne (métabolisme basal).

Métabolisme à jeun

Comme on peut s'y attendre, le métabolisme au jeûne est lié à la taille de l'animal; une vache de grande taille produit beaucoup plus de chaleur qu'un petit agneau. Toutefois, la relation entre le métabolisme au jeûne et le poids vif est complexe; une vache de 600 kg n'a pas des besoins énergétiques 40 fois supérieurs à ceux d'un agneau de 15 kg. Les animaux de petite taille ont des besoins proportionnellement supérieurs. Il a été prouvé sur un large échantillon d'espèces que le métabolisme au jeûne augmente dans la proportion du poids vif élevé à la puissance 0,75; cette dernière valeur est appelée poids métabolique (P0,75). Chez les animaux à sang chaud, allant des souris aux bovins, le métabolisme au jeûne représente quelque 0,29 MJ par jour par kilo de poids métabolique. Les processus qui sont liés au poids métabolique sont nombreux, et cette donnée prend une part importante dans plusieurs systèmes de calcul des besoins nutritifs des animaux.

Le métabolisme au jeûne est la production de chaleur d'un animal au repos; or, un animal normal utilise également de l'énergie pour rester actif, notamment pour se tenir debout et pour marcher. Les besoins d'entretien de l'organisme sont donc la somme de l'énergie du métabolisme au jeûne et de celle nécessaire à l'activité.

Besoins énergétiques d'entretien = métabolisme au jeûne + énergie utile à l'activité

Le métabolisme au jeûne prélève une part non négligeable de l'énergie apportée par les aliments, sans laquelle l'organisme ne pourrait survivre. Mais l'énergie transformée en chaleur en réponse à l'ingestion alimentaire est peu utile: elle ne contribue en rien à la survie de l'organisme et elle n'apporte aucun produit précieux à l'éleveur.

Economie d'énergie en cas d'ingestion moindre

Des expériences ont montré que les animaux qui recoivent une ration très maigre pendant de longues périodes sont capables de s'adapter au jeûne en ralentissant le métabolisme. Dans bien des cas, cela ne profite guère à l'éleveur, car les animaux ainsi élevés risquent de perdre du poids et d'être en moins bonne santé; en outre ils seront probablement incapables de produire quoi que ce soit. Par contre, dans les régions du monde où la sécheresse entraîne de graves carences alimentaires pendant au moins une partie de l'année, cette aptitude est importante, car elle permet aux animaux de survivre jusqu'à ce que la nourriture soit à nouveau disponible.

Coût énergétique d'une ingestion accrue

Dès qu'un animal se nourrit, il produit davantage de chaleur. Cette augmentation s'explique en partie par l'activité de recherche de la nourriture, de l'ingestion et de la digestion, mais aussi par une accélération générale du métabolisme. L'accroissement d'énergie qui en résulte est appelée extra-chaleur. Chez le ruminant, les microorganismes vivant dans le rumen et dans le réseau produisent également de la chaleur lors de la digestion; celle-ci peut représenter 10 % de l'énergie totale contenue dans la ration. Dans certains cas, ce surplus d'énergie peut se révéler gênant pour l'organisme. En climat très chaud, les animaux doivent dépenser une grande quantité d'énergie pour maintenir leur température corporelle. Si l'appareil digestif apporte un surcroît de chaleur, l'organisme peut avoir des difficultés à se maintenir à une température relativement basse par rapport au milieu. Les animaux réagissent notamment en diminuant l'ingestion alimentaire pour réduire la production de chaleur par le rumen.

Production

Si l'apport énergétique de la ration dépasse les besoins d'entretien, l'excédent peut servir aux processus de production, dont les plus fréquents sont la croissance ou l'engraissement de l'animal; dans d'autres cas, cette énergie est utilisée pour la production de lait, la gestation ou le travail physique.

On peut distinguer deux aspects dans l'énergie métabolisable apportée à l'organisme, suivant qu'elle est utile ou non à ce dernier. Abstraction faite de l'énergie perdue et de l'extra-chaleur, l'organisme conserve une fraction de l'énergie de départ qui lui est directement utile: l' énergie nette (EN).

Coût énergétique de la production

L'énergie nette a deux composantes, dont la première est la quantité d'énergie utilisée par l'organisme pour le maintien des processus vitaux. Cette énergie est éventuellement transformée en chaleur qui se dissipe dans l'air. La seconde est l'énergie disponible pour la production et dépend du type d'animal en question. Les animaux peuvent jouer de nombreux rôles dans la production agricole, qui ne sont pas tous directement liés à l'alimentation de l'homme. Pour bon nombre de petits pasteurs, l'élevage des bœufs dans les champs est loin de se limiter à leur valeur bouchère. Les quantités d'énergie nécessaires pour certains types de production animale sont reprises dans le tableau 7.2.

Tableau 7.2 Apports approximatifs en énergie nette nécessaires à différents types de production animale

Type de production

Energie nette (MJ)

Production de lait


Un litre de lait de vache

3

Production de viande


Un kilo (poids en carcasse) chez un bouvillon maigre

10

Un kilo (poids en carcasse) chez un adulte âgé et gras

24

Production de laine


Un kilo de toison (y compris le suint, etc.)

24

Labour


Bovin de 620 kg labourant une terre moyennement dure (par km)

3

Trait


Bovin de 620 kg tirant une charrette sur une route macadamisée (par km)

1,9

Certaines données de ce tableau peuvent paraître surprenantes, par exemple le fait que la production d'un kilo de viande nécessite jusqu'à huit fois plus d'énergie que celle d'un kilo de lait. Rappelons que le lait contient beaucoup plus d'eau que la viande. La différence entre les jeunes animaux et les adultes en ce qui concerne les besoins énergétiques pour la production d'un kilo de viande est probablement plus surprenante encore. Elle s'explique en partie par la plus forte proportion d'os formés lors de la croissance des jeunes, mais surtout, par le fait que les adultes accumulent plus de graisses et moins d'eau dans la viande que les jeunes. Etant donné que la graisse possède une valeur énergétique supérieure à celle des muscles, plus la viande est adipeuse, plus il en coûte de la produire en termes d'apport énergétique à l'organisme.

Apport énergétique

La figure 7.6 résume le schéma général d'utilisation de l'énergie chez les animaux.

A des fins pratiques, il est nécessaire de pouvoir estimer les pertes probables d'énergie à chaque stade du processus, de manière à évaluer les besoins alimentaires de l'organisme. Une vache laitière produisant quelque 5 litres par jour excrétera approximativement 15 MJ d'énergie brute dans le lait. Pour ce faire, elle devra consommer entre 74 et 92 MJ d'énergie brute, suivant la qualité de la ration. L'efficacité globale avec laquelle l'énergie alimentaire est utilisée pour la production de lait varie donc entre 16 et 20 %. Il est essentiel pour le nutritionniste d'établir une ration qui offre la meilleure efficacité possible avec les ingrédients les moins chers. C'est pour cette raison qu'il est indispensable de quantifier les pertes énergétiques à chaque stade des processus de la nutrition énergétique.

Efficacité d'utilisation de l'énergie métabolisable

En nutrition animale, les nutritionnistes émettent notamment l'hypothèse selon laquelle l'énergie métabolisable est une constante lice au type d'aliments et à l'espèce animale. Cela signifie, par exemple, qu'un échantillon de foin a la même valeur en MJ/kg qu'il soit ingéré par un jeune taurillon ou par une vache adulte. Différents types d'animaux se trouvant à divers stades de production utilisent de manière différente l'énergie métabolisable pour l'entretien et la production. L'efficacité de l'utilisation de cette énergie varie en fonction de la production à laquelle elle contribue: travail mécanique, viande, lait, croissance du foetus, etc. Elle varie également en fonction de la qualité de la ration.

Qualité de la ration

A l'exception des rations très riches en huiles ou en graisses, l'énergie brute de la plupart des aliments pour animaux se situe généralement autour de 18,5 MJ/kg MS. L'énergie métabolisable des aliments varie énormément; les aliments de mauvaise qualité ont une valeur énergétique faible, tandis que les aliments de bonne qualité ont une valeur élevée. On peut obtenir une indication simple de la qualité de la ration en divisant l'énergie métabolisable par l'énergie brute, ce qui donne la concentration en énergie métabolisable de l'aliment, représentée par le symbole «q». Dans la pratique, la concentration en énergie métabolisable varie entre 0,4 pour de la paille de mauvaise qualité, et 0,7 pour les rations d'excellente qualité apportées aux vaches laitières.


Figure 7.6. - Répartition de l'énergie chez le ruminant. Les données de gauche représentent une perte. Seule l'énergie nette est directement utile à l'éleveur: l'énergie d'entretien garde l'animal en vie et celle de production lui apporte un produit commercialisable.

Qualité de la ration et efficacité de l'utilisation

En règle générale, l'efficacité d'utilisation de l'énergie métabolisable augmente avec la qualité de la ration. Si celle-ci est élevée, une grande partie de l'énergie métabolisable est transformée en énergie nette; en revanche, si la ration est pauvre, l'énergie métabolisable est en grande partie perdue sous la forme de chaleur. L'efficacité d'utilisation de l'énergie métabolisable pour l'entretien est d'environ 65 % pour de la paille (q = 0,4), mais elle atteint près de 75 % pour les concentrés destinés aux vaches laitières (q = 0,7).

Incidence du niveau de production

Plus le niveau de production d'un animal est élevé, qu'il s'agisse de lait, de viande ou d'une quantité de travail, plus son niveau d'alimentation doit être élevé. En revanche, l'animal ayant un faible niveau de production, voire un niveau de production négatif s'il y a perte de poids, montre une ingestion alimentaire faible. Nous avons vu que la quantité d'énergie nécessaire à l'entretien décroît en cas de sous-alimentation et que les animaux dont l'ingestion alimentaire est supérieure perdent plus d'énergie sous la forme d'extra-chaleur. Concrètement, cela signifie que l'efficacité avec laquelle l'énergie provenant des aliments est utilisée pour l'entretien ou la production (en fait, l'énergie nette) baisse à mesure que l'ingestion alimentaire augmente. La figure 7.7 montre qu'à un niveau de production plus élevé, l'organisme utilise plus d'énergie métabolisable pour produire 1 MJ d'énergie nette.


Figure 7.7. - Quantité d'énergie métabolisable (EM) nécessaire dans la ration pour produire 1 MJ d'énergie nette (EN). Les animaux à taux de production élevé doivent ingérer de grandes quantités d'aliments. De ce fait, ils perdent plus d'énergie sous la forme d'extra-chaleur. Cette perte de chaleur supplémentaire doit donc être compensée par un apport supérieur d'énergie métabolisable dans la ration.

Incidence du type de production

L'efficacité avec laquelle l'énergie métabolisable est utilisée dépend en outre du type de production de l'animal. Ceci s'illustre de la manière la plus parlante par le fait que l'énergie est utilisée pour produire du lait avec beaucoup plus d'efficacité que pour développer les tissus de l'organisme. Lors du calcul des rations quotidiennes, il faut tenir compte de cette différence d'efficacité en faveur de la production de lait.

Estimation de l'énergie disponible

Le calcul de la valeur énergétique de divers aliments présente un problème pratique pour les nutritionnistes. Des méthodes de laboratoire peuvent donner des approximations de la valeur énergétique d'un aliment suivant la teneur en certains constituants chimiques (tels que les fibres). Mais pour obtenir des résultats précis, il faut faire intervenir la composante animale dans les calculs, ce qui complique fortement la procédure et rend l'analyse beaucoup plus imprécise que si l'on appliquait une méthode purement chimique.

Energie digestible

Le premier moyen de déterminer l'utilisation qui est faite de l'énergie apportée par les aliments consiste à mesurer l'énergie digestible. Pour ce faire, le chercheur doit mesurer la quantité d'aliments ingérée par un animal et celle contenue dans les fèces. Grâce à une analyse comparative de la valeur énergétique des aliments et des fèces, il peut facilement déterminer la quantité d'énergie «perdue» au cours de la digestion.

Cette procédure pose cependant certains problèmes pratiques, qui sont en majorité liés à la nécessité de récolter toutes les fèces de l'animal sans qu'elles ne soient contaminées par l'urine. Ceci peut s'effectuer de deux manières. La première consiste à adapter un sac en toile autour de l'anus de l'animal (de préférence un mâle) pour récolter toutes les fèces. L'animal reçoit une quantité contrôlée d'aliments et toutes les fèces sont récoltées pour la période correspondante. Des problèmes surviennent toutefois si le harnais qui maintient le sac n'est pas bien fixé. La deuxième solution, plus coûteuse, consiste à utiliser une cage métabolique (figure 7.8). Il s'agit d'un petit parc surélevé dans lequel on peut placer l'animal durant une semaine ou plus, et dont le sol sera constitué d'un caillebotis ou d'un treillis métallique. Sous la cage se trouve un séparateur, qui permettra de récolter séparément l'urine et les fèces.

On peut ainsi estimer l'énergie brute contenue dans les aliments et celle excrétée dans les fèces. L'énergie digestible (ED) est tout simplement la différence entre les deux. La digestibilité de l'énergie (dE) est le rapport entre l'énergie digestible et l'énergie brute (EB) des aliments.

dE = ED/EB


Figure 7.8. - Représentation schématique d'une cage métabolique.

La digestibilité est extrêmement variable, même pour des aliments apparemment semblables. Dans la pratique, une valeur de maximum 0,4 est attribuée à un fourrage très lignifié de mauvaise qualité. En revanche, les fourrages dont la digestibilité dépasse 0,8 sont très rares; c'est le cas de certaines graminées.

Energie métabolisable

L'utilisation d'une cage métabolique permet également de récolter l'urine. L'énergie métabolisable correspond à l'énergie digestible diminuée des pertes d'énergie par l'urine et sous forme de méthane. Les seuls chiffres que ne peuvent nous fournir les résultats d'expériences réalisées dans une cage métabolique sont les pertes d'énergie sous la forme de méthane. Si l'on considère que 8 % de l'énergie brute d'une ration «moyenne» sont perdus sous la forme de méthane, on peut établir des estimations relativement précises de l'énergie métabolisable. Une évaluation plus exacte de l'EM passe par la mesure du rythme de production de méthane et doit être réalisée en chambre respiratoire.

Il est beaucoup plus difficile de diviser l'énergie métabolisable, car à ce stade, les pertes se produisent toutes sous la forme de chaleur, qu'il s'agisse d'extra-chaleur ou du métabolisme au jeûne. L'énergie nette est calculée en mesurant l'énergie métabolisable consommée et l'énergie contenue dans les produits (dans le cas de la formation de tissus, il faut abattre l'animal, ce qui empêche évidemment d'effectuer des analyses répétées). Une autre solution consiste à mesurer directement la chaleur produite par l'animal en ayant recours à une chambre calorimétrique.

L'animal étudié vit dans un milieu totalement contrôlé de manière à permettre de mesurer la quantité d'oxygène consommée et la quantité de gaz produits, et de prélever des échantillons d'urine et de fèces. La production de chaleur est également mesurée grâce à la variation de température de l'eau contenue dans les tuyaux d'entrée et de sortie du mancheron entourant le calorimètre (figure 7.9).


Figure 7.9. - Représentation d'une chambre calorimétrique.