La valorisation des protéagineux dans l`alimentation du bétail

Un certain nombre de fourrages dont le maïs, les betteraves, les céréales,
nécessitent une complémentation azotée. Le soja est de loin la source
protéique la plus utilisée. En 1973, l’embargo sur le soja pose le problème de
la dépendance de l’Europe vis-à-vis d’autres pays pour son autonomie en
protéines. Quelles sont actuellement outre l’azote non protéique, les
alternatives au soja dans l’alimentation des diverses espèces animales
(ruminants, porcs, volailles) ?
La valorisation des protéagineux
dans l’alimentation du bétail
Eric Froidmont1, Pascal Leterme2
1
CRA-W, Département Productions et Nutrition animales,
8 rue de Liroux, 5030 Gembloux
2
Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon, Unité de Zootechnie,
69280 Marcy l’Etoile, France
1. L’Europe face à son approvisionnement en protéines
Dès 1962, la Communauté Economique Européenne a décidé de favoriser la production
céréalière au détriment des oléoprotégineux avec la mise en place de la PAC. Cette
décision a eu des répercussions dès 1973, lorsque les Etats-Unis ont imposé un embargo à
l’Europe sur le soja en raison de conditions climatiques désastreuses. Les Européens ont
alors perçu leur trop grande dépendance vis-à-vis de l’extérieur pour couvrir leurs besoins
en protéines végétales, destinées principalement à l’alimentation animale. En 1978,
l’Union Européenne (UE) a donc décidé de subventionner la production de protéagineux,
tels le pois et la féverole. Les premières années, il a fallu régler de nombreux problèmes
phytotechniques. Il fallait développer et multiplier des variétés productives, savoir
comment combattre les maladies et comment récolter les graines. Au milieu des années
’80, le taux d’autosuffisance en protéines végétales de l’UE a dépassé le seuil de 40%.
Cependant, en 1992, suite aux négociations de l’Uruguay Round, l’UE était contrainte de
limiter sa superficie emblavée en oléoprotéagineux alors que les accords de Berlin en 1999
ramenaient progressivement les primes à l’hectare des oléagineux au niveau d’aide des
céréales.
Ces éléments ont fait qu’à la fin des années ’90, la production de protéagineux en Europe
n’avait toujours pas eu l’essor escompté. Les farines de viande et de poisson étaient par
contre largement utilisées dans l’alimentation du bétail. En 2000, l’apparition de l’ESB
(Encéphalopathie Spongiforme Bovine) et l’interdiction d’incorporer ces farines dans les
aliments, ont à nouveau révélé le déficit en protéines végétales de l’UE. En 2002, l’Europe
ne produisait en effet que 5 000 000 t de protéines végétales alors que les quantités
utilisées dans l’alimentation animale dépassaient 22 000 000 t, impliquant des importations
massives de tourteau de soja (13 000 000 t). En plus des risques liés à un
approvisionnement irrégulier, cette situation a des répercussions sur les plans sociétal (une
large proportion de ce soja est issue de cultures génétiquement modifiées),
1
sanitaire (l’utilisation de denrées provenant d’outre atlantique complique la traçabilité
complète des productions animales) et économique (l’Europe reste dépendante des
marchés américains).
L’agriculture européenne d’aujourd’hui a donc été largement façonnée par cette suite
d’évènements et de décisions politiques. Elle se caractérise par une importation de plus de
75% des besoins en protéines végétales (soit l’équivalent de 15 millions d’hectares), une
exportation de céréales et de viandes blanches, une spécialisation extrême des exploitations
avec une large proportion de terres en situation de monoculture, des problèmes
environnementaux de plus en plus préoccupants et, au final, un nombre de paysans en
constante diminution. Le développement d’un plan pour une plus large autonomie en
protéines végétales, au moins à l’échelle régionale, devient une nécessité. Il serait sans
doute d’autant plus bénéfique qu’il soit envisagé dans une volonté de désintensification des
productions animales en impliquant notamment de nouveaux échanges entre pays et une
révision des systèmes de production.
2. Le pois protéagineux en tant qu’alternative au tourteau de soja
Un des problèmes majeurs rencontrés pour le pois était le fait que les plantes s’affaissaient
avant la récolte, ce qui rendait très difficile la récolte mécanique. L’apparition de variétés
« afila », constituées essentiellement de vrilles et permettant un port érigé de la plante, a
permis de résoudre ce problème. La production s’est vraiment développée au milieu des
années 80. Les producteurs d’aliments pour animaux se sont également interrogés sur les
qualités des protéagineux européens et sur les taux d’incorporation à appliquer, compte
tenu de leur valeur alimentaire et de la présence possible de facteurs antinutritionnels, de
l’équilibre en acides aminés, du goût, etc. L’Unité de Zootechnie de la FUSAGx a
entrepris une série d’études pour répondre à ces questions, grâce à l’appui financier du
Ministère fédéral de l’Agriculture (ex-IRSIA).
2.1. Pas de substances antinutritionnelles dans le pois
Le premier problème abordé était celui des facteurs antinutritionnels présents dans les
graines de pois. En effet, les fabricants craignaient que toutes les variétés ne contiennent
des quantités élevées de substances antinutritionnelles, en l’occurrence des « inhibiteurs
protéolytiques ». Ce sont des substances qui se lient aux enzymes digestives du pancréas
(trypsine et chymotrypsine) et perturbent la digestion des protéines. Les travaux réalisés à
Gembloux ont permis de montrer que, en réalité, seules certaines variétés contiennent des
quantités suffisamment élevées pour affecter les animaux. Ce sont les variétés d’hiver
utilisées dans le Sud Ouest de la France, certaines variétés anglaises sélectionnées à partir
de la variété Maro (variété de conserverie), et toutes les variétés obtenues à partir de cellesci (Leterme et al, 1990a, 1992). Ces données ont servi, pendant plusieurs années, de
référence à la filière pois européenne.
2.2. Le pois, source de protéines et d’énergie
Le groupe de recherche s’est également penché sur la composition chimique et la valeur
alimentaire du pois chez le porc et a montré que le pois a une valeur énergétique
comparable à celle des céréales (Leterme et al, 1989). Mais c’est surtout la qualité des
protéines qui a fait l’objet d’attentions: les protéines de pois sont déficientes en acides
aminés soufrés (méthionine et cystéine) et en tryptophane et ce déficit a pour origine les
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protéines de réserve (Leterme et al, 1990b). Par ailleurs, la digestibilité des acides aminés,
mesurée à l’extrémité de l’intestin grêle, est relativement faible si on la compare à celle des
protéines d’autres aliments (Leterme et al, 1990c).
2.3. La digestion des protéines est affectée par les fibres
Avec des collègues français et allemands, le groupe a ensuite cherché à comprendre
l’origine de la faible digestibilité des protéines. Celle-ci ne semblait pas due aux propriétés
des protéines ou de la graine de pois elle-même puisque les valeurs de digestibilité
estimées en laboratoire (« in vitro ») étaient élevées.
Des essais complexes, subventionnés par l’IRSIA et l’UE, ont été menés afin de faire la
distinction entre les protéines alimentaires (provenant du pois) présentes dans l’intestin et
les protéines d’origine endogène (provenant des sécrétions digestives ou de l’intestin). La
technique utilisée fait appel à un isotope stable de l’azote, l’azote-15 (ou 15N). Grâce à
cette technique, nous avons été en mesure de confirmer la digestibilité élevée des protéines
du pois (> 90 %) et de montrer que la présence du pois dans l’intestin provoque une perte
élevée de protéines endogènes (> 50 % de l’excrétion totale de protéines ; Leterme et al,
1996a, b, 1998a).
Il restait alors à découvrir la cause de cette perte importante de protéines provenant de
l’animal. La responsabilité des substances antinutritionnelles avait été écartée auparavant.
Grâce à des fractions purifiées de fibres cotylédonaires et tégumentaires du pois, fournies
par la société Provital de Warcoing, nous avons été en mesure de montrer que ce sont les
fibres cotylédonaires de la graine de pois qui sont responsables de cet effet sur l’intestin et
les pertes de protéines animales. Ces fibres se gorgent d’eau et prennent un volume très
important dans l’intestin, ce qui cause à la fois une production plus importante de
sécrétions et une moindre réabsorption des protéines sécrétées (Leterme et al, 1996b,
1998b, Leterme et Théwis, 2004). Cet effet des fibres sur les pertes endogènes a ensuite été
confirmé avec l’orge (Leterme et al, 2000)
2.4. Vers un nouveau système de formulation des aliments
Les travaux réalisés sur la digestibilité réelle des protéines du pois et sur les pertes
endogènes, ont remis en question le principe même de la formulation des aliments
concentrés en alimentation animale. Cette formulation est basée sur l’hypothèse que les
fractions digestibles de chaque matière première dans le régime s’additionnent. En d’autres
termes, qu’elles sont « additives ». En collaboration avec nos collègues de Rennes et de
Rostock, nous avons montré qu’en fait, seules les protéines alimentaires digestibles le sont
alors que les pertes endogènes ne le sont pas (Dehareng et al, 2001). Ceci réfute donc le
principe de base de la formulation alimentaire.
Cependant, nos travaux ont été arrêtés et d’autres seront nécessaires pour développer un
système qui prenne en compte l’importance des pertes endogènes sur l’utilisation faite par
l’animal des protéines alimentaires. A notre connaissance, aucun laboratoire dans le monde
ne se penche sur ce problème à l’heure actuelle.
3
3. Le lupin en tant qu’alternative au tourteau de soja
Quatre années d’essais au CRA-W ont permis de cerner les possibilités phytotechniques du
lupin. La plante est un modèle cultural : excellente tête de rotation, bon maintien de la
structure du sol et enrichissement modéré en azote en fin de saison, ce qui pose peu de
problèmes de lessivage hivernal. Actuellement, comme pour les autres légumineuses à
graines, la rentabilité reste faible dans le contexte européen actuel (soja bon marché et prix
faible des engrais azotés), ce qui plaide pour une consommation en circuit court. Toutefois,
ce contexte ne devrait pas durer. L’augmentation de la demande en soja suite à l’expansion
des élevages en Asie et à l’apparition de l’ESB ainsi que l’accroissement du prix de
l’énergie devrait permettre une meilleure rentabilité de ces cultures. Il faut dès maintenant
se préparer à une telle éventualité, à l’image de l’Australie qui ne cultivait quasiment pas
de lupin il y a 10 ans et qui en compte maintenant 1 000 000 ha.
Auparavant, le lupin était délaissé par les fabricants d’aliments pour bétail en raison de sa
haute teneur en alcaloïdes qui sont néfastes pour les animaux. La sélection variétale a
toutefois permis de créer des variétés dites ‘douces’, ne contenant quasiment plus
d’alcaloïdes comparativement aux anciennes variétés (dites ‘amères’). Des variétés d’hiver
apparaissent également sur le marché et devraient assurer des rendements plus réguliers
aux producteurs à l’avenir.
Parmi les protéagineux cultivables dans nos régions, la graine de lupin contient plus de
protéines (36%) que celles du pois protéagineux (24%) ou de la féverole (29%). Elle est
par ailleurs beaucoup moins riche en amidon et apporte une grande partie de l’énergie sous
la forme de lipides, ce qui est un avantage tant dans l’alimentation des monogastriques
(diversification de l’apport énergétique) que des ruminants (limite des risques d’acidose
dans le rumen). C’est pourquoi le Département ‘Productions et Nutrition animales’ du
CRA-W a réalisé plusieurs expériences (Froidmont et Bartiaux-Thill, 2004b) afin d’estimer
la valeur nutritionnelle des variétés actuelles du lupin grâce au soutien financier de la Région Wallonne.
3.1. Le lupin : une protéine de qualité pour les ruminants
3.1.1. Valorisation de la graine
Que ce soit chez la vache laitière (Froidmont et Bartiaux-Thill, 2003 et 2004a) ou le
taurillon Blanc Bleu Belge culard (BBBc - Froidmont et al., 2003a), les protéines fournies
par la graine de lupin sont aussi bien valorisées que celles du tourteau de soja. Il est
toutefois important de distribuer le lupin sous une forme de farine grossièrement moulue
afin d’éviter une dégradabilité trop importante de ses protéines dans le rumen et assurer de
ce fait un apport suffisant de protéines alimentaires digestibles. Chez la vache laitière, le
lupin ne doit pas être apporté en quantité supérieure à 6 kg/j/vache au risque de voir chuter
le taux butyreux du lait en raison d’un excès de certains acides gras alimentaires. Chez le
taurillon BBBc, un taux d’incorporation de 35% ne pose pas de problème d’appétence. A
l’avenir, les recherches devront permettre de déterminer le mode de présentation qui soit
optimal pour la valorisation des graines et assure une rentabilité maximale.
3.1.2. Valorisation de la plante
L’ensilage de maïs est bien souvent le principal fourrage de la ration des vaches laitières.
Cet ensilage est riche en énergie mais déficitaire en protéines. La plante de lupin est par
contre riche en protéines mais, comme toutes les légumineuses, peut difficilement s’ensiler
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seule pour des raisons de conservation. L’association de ces deux plantes dans un même
ensilage a permis d’obtenir un fourrage se conservant facilement et plus riche en protéines
que l’ensilage de maïs traditionnel. Comparativement à l’ensilage de maïs, il a permis de
réaliser des économies considérables de concentré protéique (500 g/j/vache), susceptibles
de réduire le coût de l’alimentation des vaches sans affecter leur production laitière
(Froidmont et al., 2004a).
3.2. Le lupin peut aussi être envisagé pour nourrir le porc
La haute teneur en galactosides des graines de lupin est responsable de leur mauvaise
valorisation par le porc en croissance – engraissement (Froidmont et al., 2003b). Les
galactosides (raffinose, stachiose, verbascose) sont des hydrates de carbone indigestibles
qui perturbent la digestion des nutriments. Ils sont fermentés à la fin de l’intestin grêle et
dans le colon, ce qui peut par ailleurs provoquer des problèmes de diarrhée. Deux essais
menés au CRA-W ont permis de montrer que l’ajout de galactosidase à l’aliment permet
d’accroître la valorisation du lupin à un niveau équivalent à celle du tourteau de soja. En
présence de cette enzyme, il semble également que les lupins blancs (Lupinus albus)
permettent de meilleures performances que les bleus (Lupinus angustifolius). A l’avenir,
les recherches porteront sur l’application de diverses technologies permettant de limiter
l’effet néfaste de ces molécules sans devoir avoir recours à la galactosidase, trop coûteuse.
3.3. Peut-il nourrir le poulet ?
Un essai réalisé en collaboration avec l’unité de Zootechnie de la FUSAGx (Froidmont et
al., 2004b) a permis de montrer que le lupin ne peut substituer que partiellement le
tourteau de soja en alimentation aviaire. Les raisons restent obscures mais il semble que les
fibres solubles, en particulier les pectines, soient en partie responsables. La présence
d’autres facteurs antinutritionnels spécifiques à la volaille ne sont pas non plus à exclure. A
l’avenir, les recherches devront cibler les variétés les plus adaptées à cette espèce animale
et envisager l’utilisation d’un complément enzymatique ‘à large spectre’, spécifique aux
constituants du lupin.
4. Conclusions
L’Europe peut réduire son déficit en protéines végétales si elle encourage la production et
l’utilisation de ses propres protéagineux car il est prouvé que ces derniers sont de bons
aliments pour le bétail. Les filières de qualité différenciée sont demandeuses d’une plus
grande production qui permettrait de garantir une alimentation non OGM et une traçabilité
sans faille des aliments pour bétail. A l’échelle environnementale, la production de nos
propres sources de protéines est importante pour diminuer l’importation de matières
azotées et l’utilisation d’engrais. Une réelle prise de conscience des enjeux par les
décideurs politiques ou un retournement dans la situation économique actuelle seront
toutefois nécessaires pour promouvoir davantage la culture des protéagineux dans un plus
grand nombre d’exploitations.
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5. Références bibliographiques
Dehareng D. , Leterme P., Peyronnet C., Cherriere K., Hess V., Thibault J.N., Krawinkel B., Souffrant W.B. ,
Thewis A., Seve B. (2001) Additivity of ileal endogenous losses and real digestibilities of amino acids
determined by means of the 15N-labelled diet technique in growing pigs fed various feedstuffs. In:
Lindberg J., Ogle B. (eds) Digestive Physiology in Pigs. CABI Publishing, Wallingford, U.K., pp 204206
Froidmont E., Bartiaux-Thill N. (2003). Utilisation du lupin et du pois en substitution partielle du tourteau de
soja dans l’alimentation des vaches laitières hautes productrices. Fourrages 174 : 285-292.
Froidmont E., Bartiaux-Thill N., Delbouille L., Frand X. (2003a). Influence de la substitution totale de
tourteau de soja par des graines de lupin ou de pois sur la rétention azotée et les paramètres digestifs
chez le taurillon Blanc Bleu Belge culard. Journées Rencontres Recherches Ruminants, 10 : 395. Paris,
France.
Froidmont E., Schoeling O., Deliège F., Wathelet B., Wavreille J., Bartiaux-Thill N. (2003b). Influence de la
substitution du tourteau de soja par des graines de lupin, avec ou sans complément d’α-galactosidase, sur
la digestibilité des régimes et la rétention azotée du porc en croissance. Journées Recherches Porcines,
35 : 105-112. Paris, France.
Froidmont E., Bartiaux-Thill N. (2004a). Suitability of lupine and pea seeds as a substitute for soybean meal
in high-producing dairy cow feed. Anim. Research, 6 (in press).
Froidmont E., Bartiaux-Thill N. (2004b). Utilization of lupin (Lupinus albus, var. Arès) seeds in animal diets:
synthetic report. 5th European Conference on Grain Legumes & 2nd International Conference on
Legume Genomics and Genetics, 40-41, Dijon, France.
Froidmont E., Delbouille L., Romnée JM, Bartiaux-Thill N. (2004a). Mixing lupin to maize silage : towards
a better nutritional value of crude forage for dairy cow feeding. Workshop AEP “Grain Legumes and the
environment: how to assess benefits and impacts ?” November 2004, Zurich, Switzerland.
Froidmont E., Beckers Y., Dehareng F., Théwis A ., Bartiaux-Thill N. (2004b). Lupin seed as a substitute to
soybean meal in broiler chicken feeding: incorporation level and enzyme preparation effects on
performances, digestibility and meat composition. 55th annual meeting of the EAAP, 138. Bled,
Slovenia.
Leterme P., Cors F., Beckers Y., Théwis A. (1989) Composition chimique et valeur alimentaire du pois
protéagineux chez le porc en croissance. Revue de l'Agriculture 42 (4), 683-693
Leterme P., Beckers Y., Théwis A. (1990a) Trypsin inhibitors in peas: varietal effect and influence on crude
protein digestibility by growing pigs. Animal Feed Science and Technology 29, 45-55.
Leterme P., Monmart T., Baudart E. (1990b) Amino acid composition of pea (Pisum sativum) proteins and
protein profile of pea flour. Journal of the Science of Food and Agriculture 53 (1), 107-110
Leterme P., Théwis A., Beckers Y., Baudart E. (1990c) Apparent and true ileal digestibility of amino acids
and nitrogen balance measured in pigs with ileo-rectal anastomosis or T-cannulas, given a diet
containing peas. Journal of the Science of Food and Agriculture 52 (4), 485-497
Leterme P., Monmart T., Théwis A. (1992) Varietal distribution of the trypsin inhibitor activity in peas
(Pisum sativum) Animal Feed Science and Technology 37 (3-4), 309-315
Leterme P., Théwis A., François E., P. van Leeuwen, B. Wathelet, J. Huisman (1996a) The use of 15Nlabeled dietary proteins for determining true ileal amino acid digestibilities is limited by their rapid
recycling in the endogenous secretions of pigs. Journal of Nutrition 126, 2188-2199
Leterme P., van Leeuwen P., Théwis A., Huisman J. (1996b) Chemical composition of pea inner fibre
isolates and their effect on the endogenous digestive secretions in pigs. Journal of the Science of Food
and Agriculture 72, 127-134
6
Leterme P., Monmart T., Morandi P., Théwis A. (1996c) Oral and parenteral N nutrition vs N-free nutrition
on the ileal endogenous losses and the molecular weight distribution of the nitrogenous compounds in
the ileal digesta of pigs. Journal of the Science of Food and Agriculture 71, 265-271
Leterme P, Sève B, Théwis A (1998a) The current 15N-leucine technique is not suitable for quantitative
measurements of ileal endogenous amino acid flows in pigs. Journal of Nutrition 128, 1961-1968
Leterme P., Froidmont E., Rossi F., Théwis A. (1998b) The high water-holding capacity of pea fibers affects
the ileal flow of endogenous acids in pigs. Journal of Agricultural and Food Chemistry 46, 1927-1934
Leterme P., Souffrant W.-B., Théwis A. (2000) Effect of barley fibres and barley intake on the ileal
endogenous N losses in piglets. Journal of Cereal Science 31 (3), 229-239
Leterme P., Théwis A. (2004) Effect of pig bodyweight on ileal amino acid endogenous losses after ingestion
of a protein-free diet enriched in pea inner fibre isolates. Reproduction, Nutrition, Development 44, 407417
7