Academic literature on the topic 'Digestion – Teneur en acides aminés'

La valeur énergétique nette d’un aliment est déductible de sa teneur en énergie digestible selon une équation valable pour le porc à tous les stades physiologiques. Elle modifie la hiérarchie des matières premières en abaissant celles riches en protéines ou en fibres et en relevant celles riches en amidon ou en matières grasses. La protéine idéale théorique, de valeur biologique 1, est l’équivalent de l’énergie nette pour la couverture du besoin azoté. L’approche expérimentale de cette protéine par la suppression des excès d’acides aminés, laisse espérer une importante marge de progrès du rendement d’utilisation de l’azote absorbé. Ce rendement mesure une disponibilité métabolique de l’acide aminé limitant peu dépendante des matières premières utilisées. Celles-ci doivent être caractérisées plutôt par la disponibilité digestive de leurs acides aminés mesurable par leur digestibilité iléale. L’additivité des apports par différents constituants du régime nécessite une correction de leur digestibilité apparente pour les pertes endogènes non spécifiques de chacun d’entre eux, et la digestibilité "vraie" ainsi calculée peut être prédite à partir de leurs teneurs en subtances spécifiques. Toutefois, la présence dans l’indigestible "vrai" d’une fraction endogène spécifique pose le problème de sa quantification et de son coût de synthèse. L’apport minimum d’acide aminé limitant digestible (lysine) par unité d’énergie nette est toujours indépendant du niveau d’ingestion d’énergie chez le porc de moins de 55 kg, alors qu’il est plus faible, et augmente avec le niveau de rationnement, chez le mâle castré plus lourd. Les apports minima des autres acides aminés sont déduits de rapports optimaux à la lysine déterminés expérimentalement. Certains déséquilibres par excès relativement à l’équilibre idéal nécessitent une correction (tryptophane/acides aminés neutres) ou un plafonnement des apports (thréonine). Des mécanismes d’épargne d’acides aminés essentiels (thréonine) par des non essentiels pourraient modifier leurs rapports optimaux à l’azote total.

Biotechnology applications in livestock nutrition has significance in view of shortage of natural resources with associated conflicts, growing demand of animal products, by-products versus human population pressure necessitate needs for feed additives in livestock diets for better utilization of feeds and food materials which evolved from conventional, unconventional to novel alternative feed sources. The probiotic microorganisms, applications, mechanisms of action; advantages and safety of probiotics were explored. Prebiotics, their leading types, applications, safety of prebiotics and salient features of prebiotics as well as synbiotics, their impacts on livestock products (milk, meat, wool and eggs) quality as well as by-products. These microbes are involved in genetic manipulation of microbes in ruminants and monogastrics gastro-intestinal tracts (GIT’s) which are monumentally beneficial in the form of protection of protein microbes/requirements, amino acids and fats digestion, especially those from fibre in ruminants, and the reestablishment of natural and genetically modified microbes in the rumen. Genetically modified grains for nutritional improvements and anti–nutritional factors could include low phytate corn, high oil corn, and low oligosaccharide soybean. Growth promoters of phytochemicals and/or phytobiotic herbs are health boosters, in-feed enzymes, organic acids, digestive boosters, antimicrobial peptides, antibacterial and useful alternatives to antibiotics and hormones. Feed additives that also promote growth in heat stress conditions are electrolytes, betaine, amino acids, leaf extracts and trace minerals. Other additives for growth and better carcass quality products are in form of antioxidants as ractopamine, L-carnitine, amino acids, nucleotides in broiler diet, corn oil or fish oil. Organic acids (formic and propionic acids) serve as feed preservatives and are particularly effective. Others are lactic, citric, fumaric and sorbic acids plus their salts (such as calcium formate and calcium propionate). Mycotoxins are reduced through absorption and bioavailability by using numerous mycotoxin binders. Pre-mixtures are vitamins, minerals, carotenoids, acids, preservatives, needed in small amounts. Modern biotechnology holds promising diverse beneficial applications and solutions in different ways like environment protection, gut microbes’ manipulations, production of food (feeds, feed additives) for normal growth, better health, metabolic activities in a balanced diet, better welfare and well-being of our livestock and other emerging enterprises. Les applications de la biotechnologie dans la nutrition du bétail ont une importance compte tenu de la pénurie de ressources naturelles avec les conflits associés, la demande croissante de produits animaux, les sous-produits par rapport à la pression de la population humaine nécessitent des besoins en additifs alimentaires dans les régimes alimentaires du bétail pour une meilleure utilisation des aliments et des matières alimentaires qui ont évolué à partir de conventionnelles, non conventionnelles à de nouvelles sources d’alimentation alternatives. Les micro-organismes probiotiques, applications, mécanismes d’action ; les avantages et la sécurité des probiotiques ont été explorés. Les prébiotiques, leurs principaux types, leurs applications, la sécurité des prébiotiques et les principales caractéristiques des prébiotiques ainsi que des synbiotiques, leurs impacts sur la qualité des produits d’élevage (lait, viande, laine et œufs) ainsi que sur les sous-produits. Ces microbes sont impliqués dans la manipulation génétique des microbes chez les ruminants et les tractus gastro-intestinaux monogastriques (GIT) qui sont extrêmement bénéfiques sous la forme de protection des microbes/exigences protéiques, de la digestion des acides aminés et des graisses, en particulier celles des fibres chez les ruminants, et du rétablissement des microbes naturels et génétiquement modifiés dans le rumen. Les céréales génétiquement modifiées pour des améliorations nutritionnelles et des facteurs anti-nutritionnels pourraient inclure le maïs à faible teneur en phytates, le maïs à haute teneur en huile et le soja à faible teneur en oligosaccharides. Les promoteurs de croissance des phytochimiques et/ou des herbes phytobiotiques sont des boosters de santé, des enzymes alimentaires, des acides organiques, des boosters digestifs, des peptides antimicrobiens, des alternatives antibactériennes et utiles aux antibiotiques et aux hormones. Les additifs alimentaires qui favorisent également la croissance dans des conditions de stress thermique sont les électrolytes, la bétaïne, les acides aminés, les extraits de feuilles et les oligo-éléments. D’autres additifs pour la croissance et une meilleure qualité de carcasse se présentent sous forme d’antioxydants comme la ractopamine, la L-carnitine, les acides aminés, les nucléotides dans l’alimentation des poulets de chair, l’huile de maïs ou l’huile de poisson. Les acides organiques (acides formique et propionique) servent de conservateurs alimentaires et sont particulièrement efficaces. D’autres sont les acides lactique, citrique, fumarique et sorbique ainsi que leurs sels (tels que le formiate de calcium et le propionate de calcium). Les mycotoxines sont réduites par absorption et biodisponibilité en utilisant de nombreux liants de mycotoxines. Les pré-mélanges sont des vitamines, des minéraux, des caroténoïdes, des acides, des conservateurs, nécessaires en petites quantités. La biotechnologie moderne recèle diverses applications et solutions bénéfiques prometteuses de différentes manières, telles que la protection de l’environnement, les manipulations des microbes intestinaux, la production d’aliments (aliments pour animaux, additifs alimentaires) pour une croissance normale, une meilleure santé, des activités métaboliques dans une alimentation équilibrée, un meilleur bien-être et un meilleur bien-être de notre bétail et d’autres entreprises émergentes.

Cette synthèse fait le point de l’état des connaissances sur la teneur en tannins condensés des légumineuses fourragères de milieu tempéré, leur structure et leur activité biologique, ainsi que sur les facteurs qui font varier ces paramètres. Les effets des tannins condensés sur l’ingestibilité, la digestion dans le rumen et dans l’intestin de la matière organique et des matières azotées sont passés en revue. A l’exception du lotier pédonculé, les tannins condensés affectent peu l’ingestibilité et la digestion de la matière organique. A l’inverse, la digestibilité des matières azotées est toujours diminuée en présence de tannins condensés. La baisse de la dégradabilité des matières azotées dans le rumen n’est que rarement compensée par une meilleure utilisation des acides aminés au niveau de l’intestin. Toutefois, la quantité d’azote retenu par l’animal n’est généralement pas diminuée ce qui est positif pour le ruminant sur le plan nutritionnel, et la part de l’azoté excrété dans l’urine est généralement réduite au profit de l’azoté excrété dans les fèces. La diminution du méthane éructé et de l’azote excrété dans l’urine, observée pour ces fourrages est favorable à la réduction des gaz à effet de serre et à la limitation des pertes d’azote par lessivage et volatilisation. Au final, les valeurs énergétiques et PDIE estimées à partir de mesures récentes sont cohérentes avec les valeurs des Tables INRA 2007. En revanche, les valeurs PDIN devraient être diminuées de 10 à 20 g/kg MS par rapport aux estimations fournies par les équations INRA 2007.

Dans un contexte de demande croissante en protéines animales, l’élevage de précision et la sélection animale doivent viser à accroître la compétitivité des systèmes de production et à réduire leur impact environnemental. Les animaux doivent être plus efficaces pour transformer leur ration (réduire l’ingéré tout en maintenant une production stable), en acceptant des ressources alimentaires variées (protéines ou fibres) et en minimisant leurs rejets (totaux ou leurs composantes N et P, GES). Toutefois, l’efficacité alimentaire est un phénotype complexe qui doit être phénotypé finement pour comprendre les processus biologiques sous-jacents avant d’identifier les leviers d’action pour l’améliorer (efficacité digestive vs métabolique ; efficacité énergétique vs protéique). Ce phénotypage doit être réalisé en conditions variées tant sur le plan du génotype, du niveau alimentaire que de la composition de la ration (teneur en fibres, en acides aminés). Il s’agit aussi d’envisager une approche prédictive de l’ingéré et de l’efficacité alimentaire basée sur des paramètres peu coûteux et faciles à mesurer (croissance, bio-marqueurs…) dans le cadre d’un élevage de précision ou de programmes de sélection génétique, car le phénotypage à large échelle de l’ingéré reste coûteux et parfois difficile à mettre en oeuvre. Pour évaluer l’efficience globale des systèmes de productions animales, il s’agit de considérer les réponses des animaux pour des génotypes et des régimes alimentaires contrastés en termes d’efficacité alimentaire et de rejets en quantité et en qualité (GES, N, P), mais aussi de robustesse des animaux (comportement alimentaire, activité générale, santé).

La digestion intestinale des protéines alimentaires fait intervenir des protéases d’origine pancréatique et des peptidases intestinales. Les produits de la digestion sont constitués d’acides aminés libres et de peptides relativement abondants. Acides aminés et peptides sont transportés dans l’entérocyte où ces derniers subissent une hydrolyse. Les acides aminés libres présents dans la veine porte présentent un profil bien différent de celui des protéines alimentaires. En effet, le métabolisme intestinal des acides aminés est très actif. Afin d’assurer la synthèse des protéines constitutives et sécrétées, l’intestin prélève des acides aminés à la fois dans la lumière intestinale et dans le sang artériel. Cet organe renouvelle plus de 50 % de ses protéines par jour et la synthèse de protéines bien particulières comme les mucines engendre des besoins élevés en certains acides aminés comme la thréonine. L’intestin est le principal tissu utilisant la glutamine artérielle et le glutamate alimentaire. Le catabolisme intestinal de ces acides aminés produit de l’alanine, de l’acide aspartique, de la proline et, par l’intermédiaire des enzymes du cycle de l’urée, de l’ornithine, de la citrulline et de l’arginine. Les acides aminés indispensables n’échapperaient pas non plus au catabolisme intestinal. Le rôle de l’intestin ne se limite donc pas à la digestion des protéines et à l’absorption des acides aminés. Son métabolisme modifie profondément la disponibilité des acides aminés alimentaires pour le reste de l’organisme.

Après une première globalisation sur la base de la teneur en protéines du régime, le besoin azoté du porc en croissance a pris une signification composite par la prise en compte des besoins en acides aminés indispensables séparément les uns des autres, pour aboutir finalement à la notion de besoin en protéine équilibrée présentant une composition constante en acides aminés. L’amélioration de l’équilibre en acides aminés, associée à une réduction du taux de protéines dans l’aliment, est désormais rendue possible par la supplémentation à l’aide d’acides aminés industriels : en premier lieu la lysine seule, qui est généralement l’acide aminé le plus limitant des aliments pour porcs, puis la lysine avec les autres acides aminés limitants secondaires (thréonine, tryptophane, méthionine). En dehors de leur caractère limitant, des cas d’excès de certains acides aminés peuvent se présenter : déséquilibre entre acides aminés ramifiés, excès d’arginine, déséquilibre entre les acides aminés neutres qui pourrait expliquer l’effet dépressif d’un taux de protéines excessif sur l’ingestion alimentaire. Dans un deuxième temps, nous avons analysé les limites du concept de la protéine équilibrée : non constance de la composition en acides aminés des protéines fixées, différences dans le devenir métabolique des acides aminés, nécessité de prendre en compte la disponibilité des acides aminés. Par ailleurs, en dehors de l’économie de protéines, les bénéfices à attendre de l’amélioration de l’équilibre en acides aminés s’étendent à l’économie d’énergie alimentaire et à une stimulation de la consommation volontaire d’aliment, ce qui permet de viser tout à la fois un abaissement du coût de l’alimentation et une valorisation optimale des potentialités des génotypes à forte intensité de dépôt de tissus maigres.

Au sein de la biomasse végétale, les composés à teneur élevée en parois constituent une source d’aliments que seuls les herbivores peuvent utiliser. Parmi les herbivores, le Ruminant a été de loin le plus étudié. Les processus de dégradation anaérobie des composés lignocellulosiques dans le rumen mettent en jeu le rôle spécifique des micro-organismes (bactéries, protozoaires, champignons). Les produits du métabolisme microbien sont directement utilisés par l’animal hôte comme source d’énergie (acides gras volatils) ou comme principal fournisseur d’acides aminés (protéines microbiennes synthétisées dans le rumen) ou de vitamines (vitamines B). La teneur en lignine élevée de certains fourrages est cause d’une médiocre dégradation par les micro-organismes du tube digestif. Il est possible d’améliorer leur utilisation par trois moyens. Les traitements technologiques sont très nombreux mais seuls ceux aux alcalis, surtout à l’ammoniac, et, dans certains cas le broyage et les traitements hydrothermiques sont économiquement rentables et se développent dans la pratique. Les procédés aux moisissures blanches doivent encore être développés. Les autres traitements chimiques (oxydants, SO2), physiques (irradiation) et biologiques (enzymes, bactéries apportant des nutriments), ne sont pas suffisamment rentables. Les améliorations apportées par les meilleurs traitements ne permettent pas cependant de dépasser une digestibilité de 0,5 - 0,6 pour les résidus très lignifiés. Les recherches futures doivent développer d’autres voies tout en perfectionnant (efficacité, économie) les procédés actuels. L’optimisation de l’activité microbienne dans le rumen peut être atteinte en fournissant aux microbes les nutriments dont ils ont besoin. En outre, l’emploi du génie génétique ouvre des perspectives dans l’amélioration de la production d’enzymes microbiennes particulièrement efficaces à l’égard des parois ou en permettant le développement de certaines activités microbiennes dans des conditions de milieu peu favorables (cellulolyse en milieu de pH faible). L’optimisation des fermentations peut être atteinte en choisissant le type d’herbivore dont les caractéristiques morphologiques et physiologiques des réservoirs de fermentation sont optimisées, en premier lieu par leur position (rumen ou gros intestin) puis en sélectionnant divers critères (capacité, temps de séjour des aliments, répartition des phases liquides et solides, ...). Cette approche est d’un intérêt considérable pour les pays qui s’orientent vers un système d’utilisation des résidus très lignifiés de l’agriculture.

Plusieurs modèles de simulation de réponse aux teneurs des aliments en acides aminés ou protéines, ainsi que d’estimation des besoins sont décrits et appliqués à trois productions : le poulet de chair en croissance, le canard de Barbarie en finition et la poule pondeuse. Ces modèles conduisent à l’estimation de besoins et de performances proches de ce qui est observé expérimentalement. Ils permettent une approche objective du besoin économique, défini comme la teneur permettant de minimiser le coût alimentaire du gain de poids. Il est ainsi possible de prévoir les effets probables de la sélection sur les besoins nutritionnels des espèces considérées. Chez les volailles de chair, la vitesse de croissance influence peu le besoin en acide aminé (exprimé en g par kg d’aliment). Au contraire les lipides corporels sont, avec l’efficacité énergétique d’entretien, l’un des facteurs déterminants ; plus les animaux sont maigres ou efficaces, plus ils exigent des régimes enrichis en acides aminés. Chez la poule pondeuse, ce sont les performances de ponte qui rendent le mieux compte de l’élévation des recommandations. Dans tous les cas, l’optimum économique, teneur en acides aminés de l’aliment permettant de minimiser le coût alimentaire, est très proche de la teneur permettant d’atteindre les performances maximales.

Le coût élevé des matières premières ainsi que la pression environnementale rendent le contexte favorable à une réduction supplémentaire de la teneur en protéines des aliments des porcelets. Les acides aminés indispensables comme les acides aminés à chaîne ramifiée (la valine, l’isoleucine, la leucine) et l’histidine peuvent alors devenir des facteurs limitants pour la croissance. L’estimation du besoin en ces acides aminés est alors nécessaire pour équilibrer la protéine alimentaire et améliorer l’efficacité d’utilisation de l’azote. L’analyse de la réponse des performances à l’apport d’acides aminés est la méthode la plus employée pour estimer les besoins de croissance. Le protocole expérimental, le choix du critère de réponse et les méthodes d'estimation de la réponse sont des facteurs importants de la variation des besoins estimés. Les besoins moyens en valine, isoleucine, leucine et histidine, issus des données empiriques de la bibliographie et exprimés sur la base d'un rapport avec la lysine digestible iléale standardisée, sont respectivement estimés à 70, 52, 101 et 31%. Cependant, tout comme les carences, les excès d’acides aminés peuvent réduire les performances car les acides aminés sont en compétition pour leur catabolisme et leur transport. L’incorporation de sources de protéines contenant de l’hémoglobine augmente le besoin en isoleucine et un excès de leucine dans l’aliment augmente l’effet de la carence en valine. L’adéquation entre les apports et les besoins en acides aminés doit être recherchée pour baisser l’apport de protéines, réduire les rejets azotés et assurer l’objectif de production.

Les modifications métaboliques associées aux états inflammatoires et infectieux sont susceptibles de modifier les besoins nutritionnels des animaux notamment en protéines et en acides aminés. L’organisme réoriente le flux des acides aminés vers les tissus impliqués dans la réaction inflammatoire ou la réponse immunitaire au détriment des tissus assurant la croissance. Ces acides aminés sont utilisés pour la synthèse des protéines de l’inflammation et de l’immunité dont le profil est différent de celui des protéines participant à la croissance, engendrant alors des besoins spécifiques en acides aminés. Par exemple, le besoin en acides aminés soufrés, notamment en cystéine, est fortement augmenté chez les animaux en situation de sepsis (nom donné aux états inflammatoires généralisés). La cystéine est utilisée dans la synthèse de glutathion dont la production est fortement augmentée lors des états inflammatoires. Chez le porc, on dispose encore de très peu de données expérimentales permettant d’établir les besoins spécifiques en acides aminés. La lysine n’est probablement pas un acide aminé limitant pour la réaction immunitaire alors que les concentrations sériques d’immunoglobulines sont influencés par la teneur en thréonine de l’aliment. La couverture de ces besoins spécifiques permettrait de limiter la chute des performances de croissance observées chez des animaux dont le système immunitaire est activé.

La chirurgie bariatrique est le traitement le plus efficace de l'obésité morbide. Le Roux-en-Y bypass gastrique (RYGB) est une des procédures couramment employées. Son efficacité sur la perte de poids et la réduction des comorbidités a été largement démontrée. Bien qu'il soit souvent associé à une dénutrition protéique, les conséquences du RYGB sur la biodisponibilité digestive et métabolique des protéines sont mal connues. L'objectif de cette thèse est d'évaluer les effets du RYGB sur le devenir digestif et métabolique des protéines alimentaires grâce à l'utilisation d'un repas contenant des protéines de lait marquées à l'azote 15 chez le rat et chez l'Homme. Des rats ont été suivis pendant 1 ou 3 mois après RYGB afin d'évaluer ses effets à moyen terme sur la muqueuse intestinale, la digestibilité et la biodisponibilité métabolique des protéines alimentaires. Cette étude a montré que la digestibilité des protéines n'est pas modifiée par le RYGB, bien que la muqueuse intestinale soit hypertrophiée. Une diminution transitoire de la rétention de l'azote alimentaire dans les organes périphériques et une augmentation persistante de la désamination des acides aminés (AA) alimentaires sont observées. Chez l'Homme, le devenir métabolique des protéines a été évalué 1 mois avant et 6 mois après RYGB chez 4 patients sur 9 inclus (NCT04934826). Trois de ces patients présentent une augmentation légère à marquée du catabolisme des AA. Le RYGB induirait donc des modifications du métabolisme de l'azote alimentaire variables selon l'individu. Ainsi, cette thèse a montré que le RYGB modifie la biodisponibilité métabolique des protéines alimentaires, notamment par une augmentation du catabolisme des AA. En complément de ces études, le développement d'organoïdes d'intestin grêle de rats a été réalisé afin de mimer les modifications intestinales après RYGB. Les organoïdes obtenus présentent une grande variabilité (taille, forme, expression génique), sans différence claire entre ceux issus de rats contrôles et de rats RYGB
Bariatric surgery stands as the most effective treatment for morbid obesity, with the Roux-en-Y Gastric Bypass (RYGB) being a commonly employed procedure. Its efficacy in weight loss and the reduction of comorbidities has been extensively demonstrated. Despite its frequent association with protein deficiency, the consequences of RYGB on the digestive and metabolic availability of proteins remain poorly understood. This thesis aims to assess the effects of RYGB on the digestive and metabolic fate of dietary proteins, using a test meal containing ¹⁵N labeled milk proteins in both rats and humans. Rats were monitored for 1 or 3 months post-RYGB to evaluate its mid-term effects on the intestinal mucosa, digestibility, and metabolic availability of dietary proteins. This study showed that protein digestibility was not altered by RYGB, even though the intestinal mucosa is hypertrophied. A transient decrease in nitrogen retention in peripheral organs and a persistent increase in deamination of dietary amino acids (AA) were observed. In humans, the metabolic fate of proteins was assessed one month before and six months after RYGB in 4 patients over 9 included (NCT04934826). Three of them exhibit a mild to marked increase in AA catabolism. RYGB induced variable modifications in dietary nitrogen metabolism among individuals. This thesis demonstrated that RYGB alters the metabolic availability of proteins, mainly through an increase in postprandial catabolism of AA. In addition to these studies, the development of small intestinal organoids of rats was conducted to mimic intestinal modifications after RYGB. The organoids exhibit substantial variability (size, shape, and gene expression), with no differences observed between those derived from control rats and RYGB rats

Le lupin blanc doux (Lupinus albus var. Arès) riche en protéines (≥38%)et lipides (9%) est une source énergétique potentielle. Concentrées, de l'ordre de 76 à 84%, par l'acide alginique et le chlorure de calcium puis séchées, les protéines issues des graines entières deviennent inappétentes. Leur coefficient d'efficacité protéique est très faible. La diminution de la prise alimentaire résulte de deux facteurs : le type de séchage utilisé et l'existence d'un facteur inappétent contenu dans les téguments de la graine entière. Le séchage thermique plus que la lyophilisation contribue à la diminution de la qualité de ces concentrés. Son effet semble être complexe et s'effectuerait par une diminution de la digestibilité protéique, ou une modification des qualités sensorielles et de la palatabilité. Il existe un ou plusieurs facteurs inappétents dans le tégument. Ce facteur est concentré avec les protéines au cours du procédé de concentration de celles-ci par l'alginate. Il est hydrosoluble et son action est plus au moins grande selon le type de chauffage utilisé pour le séchage des protéines. En outre, dans certaines circonstances, l'effet sur le poids semble amplifié par rapport à celui sur la prise alimentaire. Une étude de discrimination des effets de palatabilité et des effets métaboliques, a montré que l'effet sur la prise alimentaire de concentrés chauffés de lupin, après stockage de 15 jours à température ambiante, est un effet métabolique qui relayerait l'effet de palatabilité. Le remplacement des études in vivo sur la valeur nutritionnelle et la prise alimentaire par des études in vitro de digestibilité a été testé. Les comparaisons entre les études effectuées in vitro et celles réalisées in vivo montrent que: - l'étude de la digestibilité et plus particulièrement l'étude de l'azote protéique libéré au cours de la digestion in vitro est un moyen approprié pour apprécier la qualité nutritionnelle des protéines, - les taux des acides aminés libérés au cours de cette digestion in vitro sont significativement corrélés à la prise alimentaire et à l'efficacité protéique chez le rat, - les digestibilités in vitro des produits rendus inappétents par le chauffage ou par les téguments sont modifiées différemment. L'effet chauffage a lieu par l'intermédiaire de la digestibilité protéique et non "l'effet tégument" qui est un effet propre.

Deux directives « Biocarburants » européennes ont fixé des objectifs pour promouvoir l’emploi de biocarburants dans le secteur des transports. Ce terme recouvre deux produits, le bioéthanol et le biodiesel. Le biodiesel est issu de l’estérification de matières grasses. Le bioéthanol est obtenu par hydrolyse d’amidon ou de saccharose puis fermentation du glucose en éthanol. Lorsque la matière première de départ est une céréale et en l’occurrence le blé en Europe, cette production aboutit à un coproduit principal, les drêches de blé dont la valeur nutritionnelle est peu connue, spécialement pour les animaux monograstriques. Les objectifs de notre thèse ont été de déterminer la composition moyenne en nutriments, la valeur énergétique chez le porc (porc, truie) et les volailles (coq, poulet, pondeuse, dinde) et la valeur protéique (digestibilité iléale standardisée des acides aminés ; DIS) chez le porc et le poulet de 10 échantillons de drêches représentatifs de l’ensemble de la variabilité rencontrée en Europe
Two European Directives have set indicative targets to promote the use of renewable fuels in the transport sector. This terminology includes tswo main productions, bioethanol and biodiesel. The biodiesel comes from crute fat esterification. Bioethanol is currently produced via fermentation of glucose into ethanol. When this productin is realized from cerals, mainly wheat in Europe, it results in one main by-product, the dredi distillers grains with solubles (DDGS) whose nutritional value is poortly described, especially for non ruminants. Thus, the purpose of the thesis has been to measure average nutrients content energy values for pigs (growing pig, adult sow) and poultries (adult rooster, broiler, latyer, growing turkey) and the protein values (standardized ileal digestibility ; SID) for pigs and poultries of 10 European what DDGS samples selected to be representative of all the existing situations

Premiere approche de la repartition spatio-temporelle des acides amines libres dissous (aald) d'un ecosysteme macrotidal a influence estuarienne d'europe occidentale, la rade de brest (france). Une methode analytique, basee sur le principe de la hplc des derives des acides amines avec l'o-phthaldialdehyde, a ete optimisee, permettant d'obtenir en 35 min. Les concentrations nanomolaires d'une vingtaine de composes. Eau douce, eau marine cotiere et leurs eaux de melange sont quantitativement et qualitativement differentes et etroitement soumises aux conditions hydroclimatiques de la region. Leur etude en est tres complexe. La pauvrete qualitative et quantitative des eaux douces et estuariennes pourrait s'expliquer par l'importance des interactions de type adsorption a l'interface hydrosphere/lithosphere. Les aaldt n'interviennent pas pour plus de 1,3% de la matiere organique, qui est a caractere detritique. De grandes quantites de lysine distinguent les eaux fluviales. En estuaire, le parametre aald n'est pas conservatif et son minimum est observe au niveau du bouchon vaseux. Des travaux effectues sur la matiere particulaire au printemps montrent une tendance detritique vers l'amont, un caractere plus biotique vers l'aval. En eaux marines cotieres, moins turbides, predominent les processus a l'interface hydrosphere/biosphere. Aucune correlation n'est observee entre aald et chlorophylle, pheophytine et sels nutritifs. De faibles taux de aald accompagnent les pics de production primaire tandis que de fortes teneurs apparaissent lors de periodes de degenerescence biotique. La notion de "traceurs" est discutee et des cycles nycthemeraux sont observes

Des analyses de feuilles (sites de synthèse) et de baies (sites d'accumulation) ont été faites à quatre stades du développement des baies. Les résultats obtenus mettent en évidence les différences de composition qui existent, à chaque époque, entre les feuilles et les baies et entre les différentes parties de la baie (péricarpes, pellicules, moûts et pépins). Ils montrent aussi l'influence des conditions externes. A maturité des raisins, ce sont les pellicules et les péricarpes qui, par rapport à la matière sèche, sont plus riches en acides aminés libres, puis les pépins et les feuilles. L'acide glutamique, la glutamine et l'acide aspartique prédominent dans les feuilles, la proline et l'arginine dans les péricarpes, les pellicules, les moûts et les pépins.

L’impact de la structure sur les propriétés biologiques et nutritionnelles des aliments est un sujet d’intérêt récent. La digestion est un processus complexe faisant intervenir plusieurs mécanismes, tels que l’hydrolyse des macronutriments, leur vidange gastrique et leur transit dans l’intestin, la libération de leurs produits d’hydrolyse et l’absorption finale de leurs constituants élémentaires. Tous ces mécanismes sont susceptibles d’être modifiés par la structure de l’aliment ingéré. Le lait est l’un des produits majoritaires de la nutrition humaine et les protéines laitières sont connues pour leur apport en acides aminés essentiels. Le lait peut être transformé et valorisé en de nombreux produits, tels que les yaourts ou les fromages. De plus ces aliments sont très digestibles et apparaissent comme des sources intéressantes de peptides potentiellement bioactifs et d’acides aminés ayant des rôles physiologiques connus. Pour ces raisons, le lait peut être considéré comme un vecteur de bénéfices nutritionnels. Cette étude a ainsi été menée pour comprendre les effets de la structure d’une matrice laitière, modifiée par des procédés technologiques couramment utilisés en industrie, sur les cinétiques de digestion des protéines laitières majeures, les caséines et la β-lactoglobuline. Trois procédés technologiques ont été étudiés, soit seul ou en combinaison : un traitement thermique et une gélification du lait induite par acidification ou par la présure. Six matrices laitières, ayant la même composition mais de structures différentes, ont ainsi été préparées : deux laits écrémés dont l’un natif et l’autre traité thermiquement, les gels présures issus de ces deux laits, et deux gels acides (l’un ferme et l’autre brassé) préparés à partir du lait traité thermiquement. Ces matrices ont ensuite été ingérées par 6 mini-porcs équipés de canules digestives au niveau du duodénum et du jéjunum moyen, ainsi que d’un cathéter artériel. Les effluents digestifs et les plasmas ont alors été prélevés à différents temps sur une période de 7 heures après ingestion. Les concentrations duodénales en chrome (un marqueur de la phase liquide du repas), le contenu en matière sèche, les concentrations résiduelles en protéines, la formation des peptides et les concentrations plasmatiques en acides aminés ont été déterminés sur la période postprandiale. Les caséines et la β-lactoglobuline étaient respectivement sensibles et résistantes à l’hydrolyse dans l’estomac avec les matrices natives, mais leurs cinétiques de digestion étaient au contraire très similaires avec les matrices traitées thermiquement. Les gélifications présure ou acide du lait ont ralenti la vidange gastrique du repas et retardé l’apparition duodénale des protéines et par conséquent, l’absorption des acides aminés, induisant ainsi une diminution de leur biodisponibilité dans le sang. Les gels présures, et plus particulièrement le gel présure non traité thermiquement, ont généré un comportement digestif spécifique, caractérisé par des quantités très faibles de tous les paramètres mesurés au niveau duodénal et dans le sang. Plusieurs hypothèses ont été avancées pour expliquer ce résultat, telle qu’une rétention gastrique très longue associée à des sécrétions digestives prolongées et à une résistance accrue à la protéolyse. Les protéines laitières étaient complètement hydrolysées au niveau jéjunal, quelle que soit la structure de la matrice ingérée. Nous avons ainsi montré que la phase gastrique joue un rôle déterminant dans le contrôle de la biodisponibilité des acides aminés, leur absorption étant en effet fortement liée à la vitesse d’apparition des protéines dans le duodénum. Lorsque nous nous sommes intéressés à la population de peptides libérés dans le duodénum, la structure des matrices laitières n’a pas modifié la localisation des sites de clivage, mais a eu une influence importante sur le nombre de peptides identifiés. Une approche mécanistique de modélisation mathématique a été développée de manière complémentaire aux analyses biologiques. Un modèle à compartiments, basée sur des équations différentielles, a été construit de manière à reproduire les données in vivo en intégrant les processus de vidange et de sécrétions gastriques, de transit intestinal et d’absorption des acides aminés exogènes. Ce modèle était capable de simuler correctement les données expérimentales et d’estimer différents paramètres, principalement liés au transit le long du tractus digestif. Les simulations du modèle ont montré que les différences de cinétiques d’absorption des acides aminés étaient étroitement liées au comportement des matrices laitières dans l’estomac. Ce modèle offre des perspectives intéressantes pour l’intégration de paramètres décrivant la structure des aliments, et plus spécifiquement des produits laitiers, dans un but de prédiction de la biodisponibilité en fonction de la structure de l’aliment ingéré. Les approches in vivo et in silico menées en interaction dans ce projet ont ainsi mis en évidence le rôle majeur de la matrice alimentaire dans la biodisponibilité des nutriments. Cette étude suggère par ailleurs de considérer la modulation de la structure des aliments comme un outil de régulation lors de stratégies nutritionnelles ciblées, notamment pour des populations spécifiques (personnes âgées, en surpoids…)
The impact of the structure on the biological and nutritional properties of food has received a growing interest recently. Digestion is a complex process involving different steps such as the macronutrients hydrolysis, their gastric emptying and subsequent transit in the small intestine, the release of their hydrolysis products, and the absorption of the final nutrients. All of these mechanisms are susceptible to be influenced by the structure of the meal. Milk is a widely consumed product in human nutrition and milk proteins are well-known for their ability to provide essentials amino acids to the body. Milk can be transformed into a high diversity of manufactured derivatives, such as yogurt and cheese. Moreover these foods are highly digestible and also known as sources of potential bioactive peptides and amino acids having physiological roles. For these reasons, milk could be considered as a potent vector of nutritional benefits. This study aimed at investigating the effect of the dairy matrix structure, as modified by processes commonly used in the dairy industry, on the digestion kinetics of the milk proteins, caseins and β-lactoglobulin. Three processing operations have been investigated alone or in combination: heat treatment and either acid- or rennet-induced gelation of milk. A total of six dairy matrices having the same composition, but differing by their structures, were prepared: unheated and heated skim milk, the corresponding rennet gels, and a non-stirred or a stirred acid gel prepared from the heated milk. These meals were then given to six minipigs fitted with cannulas at the duodenum and mid-jejunum and an arterial catheter. Effluents and plasma samples were collected at different times over a 7 h-period after meal ingestion. Duodenal chromium concentrations (marker of the liquid phase of the meal), dry matter content, residual concentrations of milk proteins, production of peptides and plasmatic amino acid concentrations were followed over the postprandial period. Caseins and β-lactoglobulin were respectively sensitive and resistant to hydrolysis in the stomach with the unheated matrices, but showed similar digestion kinetics with the heated matrices. Rennet- and acid-induced gelation of milk slowed down the outflow of the meal from the stomach and delayed the duodenal appearance of both proteins and the subsequent absorption of amino acids, which resulted in a decrease in their bioavailability in peripheral blood. The rennet gels, and more specifically the raw rennet gel, displayed specific digestion behaviour with low levels of all the parameters measured in the duodenal effluents and in the plasma. Several hypotheses were proposed to explain the rennet gels specific digestion, such as a dilution by digestive secretions, a resistance to hydrolysis and a long gastric retention due to a mechanism of gastric syneresis. The overall digestion of both proteins was high at the jejunal site, whatever the structure of the ingested dairy matrix was. The gastric phase was thus shown to play a key role in the control of nutrients delivery and bioavailability, milk protein absorption being conditioned by their rate of appearance in the duodenum. When focusing on the population of peptides released in the duodenum, the structure of the dairy matrices did not affect the location of cleavage sites, but had an impact on the number of peptides identified. As a complementary method to animal experiments, an in silico approach was used to have a mechanistic understanding of the digestion process. A compartmental model, based on ordinary differential equations, was developed to match closely in vivo measurements by describing the gastric emptying, intestinal transit and the subsequent absorption of exogenous amino acids. This model provided a good fitting of experimental data and allowed estimating parameters, mainly related to the transit along the digestive tract. Model simulations showed that differences in the kinetics of amino acid absorption can be fully understood by considering the behaviour of the dairy matrices within the stomach. This model offers interesting perspective for the integration of food structure parameters, and more particularly for dairy products, in the comprehensive view of the nutritional quality of food products. The in vivo and in silico approaches employed in this study therefore underlined the crucial influence of the product structure on nutrient bioavailability. They also added valuable contribution to consider the manufacturing of food as a promising tool for specific nutrition goals adapted to different subpopulations (elderly, overweight people…)

La peau des amphibiens est riche en peptides et amines biogènes porteurs d'activités physiologiques variées : plus d'une quarantaine de peptides ont été isolés au cours de ces vingt dernières années. Parmi ceux-ci, la dermorphine (Tyr-D-Ala-Phe-Gly-Tyr-Pro-Ser-conh2), peptide opioïde isole de la peau de phyllomedusa sauvagii, possède une activité analgésique 700 à 1000 fois plus puissante que celle de la morphine. Des expériences de liaison et d'autoradiographie que nous avons réalisé avec une dermorphine tritiée à haute radioactivité spécifique, montrent que cet heptapeptide est le premier opioïde endogène combinant une haute affinité à une haute sélectivit pour le récepteur opioïde de type mu. Dans l'un des précurseurs de la dermophine (pro-dermorphine II) une des séquences dermorphine est remplacée par une séquence distincte. Nous avons fait l'hypothèse que cette séquence correspondait à une nouvelle molécule contenant un résidu methionyl sous la configuration D en position 2 : Tyr-D-Met-Phe-His-Leu-Met-Asp-conh2. A l'aide d'anticorps spécifiques dirigés contre cette séquence nous avons isolé ce peptide de la peau de Phyllomedusa Sauvagii. Ce nouveau peptide, baptise dermenkephaline se comporte comme un puissant agoniste du récepteur opioïde Delta. La pro-dermorphine offre donc un exemple unique de précurseur biosynthétique plurifonctionnel susceptible de générer deux peptides possédant un acide aminé de la série D, peptides qui se lient spécifiquement à deux des classes des récepteurs opioïdes. A l'instar des enképhalines, dynorphines et endorphines, les dermorphines-dermenkephalines pourraient donc représenter une quatrième famille de peptides opioïdes endogènes qui serait caractérisée par une exceptionnelle spécificité de liaison aux récepteurs opioïdes

Dans le vin, les amines biogènes sont essentiellement d'origine microbienne, et sont produitesnotamment par les bactéries lactiques Oenococcus oeni, principal agent responsable de lafermentation malolactique, possède de nombreuses auxotrophies vis-à-vis des acides aminés.Aucune étude n'a été menée sur la relation entre l’auxotrophie vis-à-vis d’un acide aminé et leniveau de l’amine correspondante. 80 souches de Oenococcus oeni ont été isolées de vinsrouges. Leurs auxotrophies vis-à-vis d’acides aminés précurseurs d’amines biogènes (Arg,Tyr, His et Phe) ainsi que la présence de gènes codant des enzymes impliquées dans lasynthèse des amines ont été étudiées. Aucune relation entre auxotrophie et niveau deproduction d’amines ne peut être établie pour les souches testées. La présence de gènes codantdes enzymes impliquées dans la synthèse d’amines n’est pas non plus corrélée avec laproduction effective d’amines. Nous montrons pour la première fois que Oenococcus oeni estun producteur d’agmatine. Cette production est étroitement liée à la souche bactérienne. Lasouche la plus adaptée au milieu acide est celle qui consomme le plus l’arginine et enproportions équivalentes par les 2 voies : voie de l’arginine déiminase et voie de l’argininedécarboxylase. L’effet d’une addition d’agmatine dans des vins montre une atténuation del’effet boisé du Chardonnay sans doute par formation de base de Schiff ente les composésd’arôme et cette amine
In wine biogenic amines (BA) are mainly of microbial origin, Oenococcus oeni, the mainresponsible for malolactic fermentation, has been identified as a BA producer from nitrogenprecursors. Oenococcus oeni possess numerous amino acid auxotrophies that are precursors ofbiogenic amines. No study has been done so far to look at the relationship betweenauxotrophy for amino acids precursors of BA and the level of BA in the medium. In order todo so, 80 Oenococcus oeni strains were isolated from red wines. The detection of genesencoding the different decarboxylases responsible for BA synthesis has been realised. Inparallel, the auxotrophy for the four amino acids (Arg, Tyr, His, Phe) precursors of BA hascharacterized. Our results demonstrate that there is not direct correlation between auxotrophyand the accumulation of the corresponding BA as well as between the presence ofdecarboxylase gene and the accumulation of the corresponding BA. High levels of agmatineproduced from arginine decarboxylation by Oenococcus oeni is reported for the first time.Agmatine production is strain dependant. the most adapted to acidic environment is the strainwhith use arginine in higher level with same proportion for ADI pathway and argininedecarboxylase. Agmatine addition in wines reduce woody aroma probably by formation ofsciff bases between aromla compounds and amine

Les phytates et les polysaccharides non amylacés (PNA) sont des facteurs antinutritionnels abondants dans l’alimentation des porcs et des poulets. Même si les phytates constituent un réservoir de phosphore (P), ce P est peu disponible pour le porc et le poulet à cause de la faible présence de phytases endogènes chez ces animaux. Pour cette raison la phytase microbienne a été incorporée dans les régimes alimentaires, ce qui a permis de mettre en évidence l’impact négatif des phytates sur la digestibilité des acides aminés (AA). De même, les PNA sont indigestibles et résistants à la digestion chez le porc et le poulet. De plus, ils limitent la digestibilité des constituants intracellulaires des graines diminuant ainsi la digestibilité des AA et de l’énergie d’où l’utilité du recours à des carbohydrases. La xylanase, une carbohydrase, pourrait améliorer la digestibilité des PNA menant possiblement à l’augmentation de la digestibilité des AA et du contenu en énergie métabolisable apparente (EMA). À cet égard, il est d’une grande importance de connaître les mécanismes et de quantifier l’action de ces deux enzymes dans l’élimination des facteurs antinutritionnels et l’amélioration de la digestibilité des AA, ainsi que de l’EMA. Une approche par méta-analyse a permis d’établir des modèles de prédiction de la digestibilité des AA sous l’effet de l’ajout de la phytase chez le porc et le poulet à partir de la teneur de la ration en AA alimentaires, la phytase incorporée, en plus de la fibre alimentaire NDF (Neutral Detergent Fibre) dans le cas du porc et du P phytique (PP) dans le cas du poulet. Des modèles de prédiction ont aussi été établis pour prédire la digestibilité des AA chez le poulet à partir de la xylanase incorporée et la fibre alimentaire (NDF et PNA). La xylanase incorporée, la fibre alimentaire (NDF et PNA) et l’énergie brute (EB) se sont révélé comme les meilleurs prédicteurs du contenu en EMA chez le poulet. Les modèles actuels établis dans cette étude permettent de quantifier l'effet de la phytase sur la digestibilité des AA chez le porc et le poulet ainsi que l’effet de la xylanase sur la digestibilité des AA et du contenu en EMA chez le poulet assurant l’utilisation précise de ces enzymes au moment de la formulation des régimes alimentaires.
Phytates and non-starch polysaccharides (NSP) are abundant antinutritional factors in pig and broiler diets. Although phytates constitute a phosphorus (P) reservoir, this P is not available because monogastric animals produce a small amount of endogenous phytase. Microbial phytases have been incorporated into diets and has revealed the negative effect of phytates on the digestibility of amino acids (AA). In addition to phytates, NSPs are also indigestible and resistant to the digestion process in monogastric animals. The NSPs encapsulate also nutrients, which decrease AA and energy digestibility. It is important to know the mechanisms of action of phytase and xylanase in the degradation of antinutritional factors and improving the digestibility of AA, as well as apparent metabolizable energy content (AME). A meta-analysis approach allowed to establish models for predicting the digestibility of AA from dietary AA, phytase and NDF (Neutral Detergent Fiber) concentrations in pigs, and from dietary AA, phytase and phytic phosphorus (PP) concentrations in broilers. A predictive model of AA digestibility in broilers has also been established from xylanase supplementation and dietary NDF/NSP concentrations. Finally, xylanase activity, gross dietary energy (GE) and NDF/NSP concentrations were the best predictors of AME. The current models allow quantifying the effect of phytase on AA in pigs and broilers and the effect of xylanase on AA and AME in broilers, which is important to use these enzymes accurately in diet formulation.

Le développement des connaissances sur le métabolisme lipidique, des techniques de génie génétique ainsi que l'identification et l'isolement de nombreux gènes intervenant dans la biosynthèse et la régulation du métabolisme des lipides dans les plantes, ont offert de nouvelles perspectives pour la production d'huile végétale à plus haute valeur ajoutée, dans des plantes de grande culture. Dans cette perspective, les projets REFLAX et PAGIOS ont été élaborés. L'objectif de ces projets est la production d'acides gras inhabituels dans des plantes agronomiques, colza et lin, par la création d'une nouvelle voie de biosynthèse d'acides gras branchés dans les plastes de ces plantes. A cet effet des plantes de colza ont été transformées avec quatre enzymes bactériennes : TD, KS, PCCA et PCCB, identifiées comme enzymes clés dans la synthèse d'acides gras branchés. L'accumulation des acides gras méthylés, suite à l'introduction des ces enzymes dans les plantes de colza transformées, reste très faible (< 2%). Afin de mieux comprendre cette faible production d'AGB, des embryons de colza, à différents stades de développement, ont été incubé en présence de "C-glucose. Les analyses RMN et biochimiques ont démontré que la synthèse d'AGB été très faible et transitoire, que des flux de synthèse des produits de réserves été similaire entre colza natif et transformé et que le métabolisme carboné central n'été pas affecté par l'introduction de ces gènes. Il a été également observé, au cours de ces analyses, une accumulation de pyruvate et de kétobuiyrate ainsi qu'une faible accumulation d'acides aminés branchés
The importance of these unusual structures for fatty acids, the development of genetic engineering and the identification and isolation of many genes involved in the biosynthesis and regulation of lipid metabolism in plants, have provided new perspectives for the production of vegetable oil with a higher value in field crops. In this perspective, REFLAX and PAGIOS programmes were developed. The aim of these projects is the production of unusual fatty acids in agronomie plants (rapeseed and flan), through the creation of a new ,biosthetic pathway for branched fatty acids in the plast. Rapeseed plants were transformed with four bacterial enzymes: TD, KS, PCCA and PCCB. These proteins were identified as key enzymes in the synthesis of branched fatty acids. The level of methylmalonyl-CoA, a precursor of the methyl branched fatty acid synthesis, was amplified thanks to the introduction of these four genes. However the accumulation of methyl branched-chain fatty acids in rapeseed plants transformed, remains very low (<2%). To get a deeper understanding of this low production of BFA, we incubated whole rapeseed embryos, at different stages of development, in presence of 13C-labelled glucose and observed the label redistribution by NMR. The NMR and biochemical analysis showed that the synthesis of BFA was very low and transient (only at 15 J). Biomass synthesis fluxes were similar between native and transformed plant. The central carbon metabolism was not affected by the introduction of these genes. However, an accumulation of' pyruvate and kétobutyrate and a low accumulation of branched Chain amino acids (leucine, isoleucine and valine) at the transformed lines were observed