Effects of replacing peanut vine hay with wheat husk on in vitro rumen fermentation, nutrient degradability, and microbial community dynamics of buffalo

Dans les paysages humides et verdoyants du sud de la Chine, l'élevage de buffles d'eau est un pilier de l'agriculture locale, pourtant l'industrie fait face à une crise silencieuse. Les agriculteurs dépendent fortement du foin de tiges d'arachide, un résidu nutritif des récoltes d'arachides, pour nourrir leurs troupeaux. Cependant, cette ressource devient peu fiable ; elle est saisonnière, coûteuse à stocker sans se gâter, et souvent en quantité insuffisante. Parallèlement, l'élan mondial en faveur d'une agriculture durable exige une réduction du méthane, ce puissant gaz à effet de serre produit naturellement lorsque les ruminants comme les buffles digèrent leur nourriture. La solution réside dans le rumen, une grande chambre de fermentation située à l'intérieur de l'estomac de l'animal, peuplée de vie microscopique. Ces microbes décomposent les fibres végétales coriaces en énergie, mais leur efficacité dépend entièrement de ce qu'ils consomment. Si les agriculteurs peuvent remplacer le foin d'arachide, coûteux et saisonnier, par une alternative bon marché, abondante et stable comme la balle de blé — l'enveloppe protectrice et sèche du grain — ils pourraient réduire les coûts et potentiellement modifier la façon dont ces microbes fonctionnent. Le défi consiste à savoir quelle quantité de ce nouvel aliment les animaux peuvent supporter avant que leur digestion ne souffre ou que leur production de méthane ne grimpe en flèche.

Des chercheurs de l'Institut de recherche sur le buffle de Guangxi ont entrepris de trouver la réponse en utilisant une simulation contrôlée en laboratoire qui imite l'intérieur de l'estomac d'un buffle. Ils ont prélevé du liquide de rumen de trois buffles sains, canulés, et l'ont mélangé à un régime standard contenant de l'ensilage de maïs, de la farine de maïs et du tourteau de soja. Dans ce mélange, ils ont introduit cinq versions différentes du composant de fourrage. Dans la première version, le régime ne contenait que du foin de tiges d'arachide. Dans les autres, ils ont progressivement remplacé le foin d'arachide par de la balle de blé par paliers de 25 pour cent, jusqu'à la version finale qui ne contenait plus du tout de foin d'arachide, mais uniquement de la balle de blé. Ils ont scellé ces mélanges dans des bouteilles et les ont laissés fermenter pendant trois jours à température corporelle, en mesurant soigneusement le gaz produit, les nutriments décomposés et les changements dans la communauté microbienne vivant dans le liquide.

Les résultats ont révélé un compromis clair à mesure que la balle de blé remplaçait le foin d'arachide. À mesure que la proportion de balle de blé augmentait, la quantité totale de gaz produite par les microbes chutait, et la capacité du régime à décomposer les protéines diminuait. Cela est logique car la balle de blé est plus coriace et contient moins de protéines que le foin d'arachide. Cependant, l'étude a révélé un avantage surprenant dans la manière dont les microbes gèrent les fibres. Bien que la digestion des protéines ait ralenti, la décomposition de la fibre de détergent neutre — une mesure de la matière végétale structurelle et coriace — s'est en réalité améliorée lorsque la balle de blé était incluse. Les microbes sont devenus plus efficaces pour s'attaquer aux parties fibreuses du régime, probablement parce que la balle de blé offrait un type de défi différent qui a stimulé des bactéries spécifiques mangeuses de fibres.

La découverte la plus encourageante concernait les gaz qui contribuent au changement climatique. Malgré le changement de régime, la production de méthane n'a pas augmenté, même lorsque le régime était composé entièrement de balle de blé. En fait, la quantité d'hydrogène, un gaz produit par les microbes comme sous-produit de la décomposition de la nourriture, a augmenté de manière significative dans les groupes avec de fortes teneurs en balle de blé. Habituellement, les microbes utilisent cet hydrogène pour créer du méthane, mais ici, l'hydrogène semblait être détourné ailleurs. Les données suggèrent que la communauté microbienne a trouvé une nouvelle façon d'utiliser cette énergie, possiblement en produisant plus de butyrate, un type d'acide gras qui est une source d'énergie vitale pour la paroi intestinale de l'animal. Ce changement indique que les microbes se sont adaptés au nouvel aliment sans déclencher de pic d'émissions de gaz à effet de serre.

En creusant davantage dans le monde microscopique, les chercheurs ont observé que la diversité globale de la communauté bactérienne est restée stable, mais que les types spécifiques de bactéries présentes changeaient selon le régime. Lorsque le régime ne contenait que du foin d'arachide, la communauté microbienne présentait un certain aspect. À mesure que la balle de blé prenait le dessus, la structure de la communauté a changé, se regroupant en deux groupes distincts : ceux avec peu ou pas de balle de blé, et ceux avec des quantités élevées. Certaines bactéries, telles que celles connues pour décomposer les fibres dures et produire du butyrate, sont devenues plus abondantes dans les groupes nourris principalement à la balle de blé. Ces microbes semblent être la clé de l'amélioration de la digestion des fibres et de la redirection de l'hydrogène loin de la production de méthane. L'étude a également examiné les fonctions génétiques de ces bactéries et a constaté que leurs tâches fondamentales, comme le transport des nutriments à travers les membranes cellulaires et l'envoi de signaux entre elles, restaient cohérentes, montrant que la communauté était assez robuste pour gérer le changement alimentaire sans s'effondrer.

Les chercheurs ont conclu que la balle de blé est une alternative viable et efficace au foin de tiges d'arachide pour nourrir les buffles, mais avec une recommandation spécifique sur la quantité à utiliser. Bien que les microbes puissent gérer un régime composé entièrement de balle de blé dans ce cadre de laboratoire, la baisse de la digestibilité des protéines suggère qu'un remplacement total pourrait ne pas être idéal pour l'élevage réel. L'étude pointe un juste milieu : remplacer jusqu'à 50 pour cent du foin d'arachide par de la balle de blé semble être le point d'équilibre optimal. À ce niveau, les agriculteurs peuvent maintenir une fermentation stable, améliorer la digestion des fibres et stimuler la production d'acides gras bénéfiques sans augmenter les émissions de méthane ni compromettre la nutrition de l'animal. Cette découverte offre une voie pratique pour les agriculteurs cherchant à réduire leurs coûts et leur empreinte environnementale en utilisant un sous-produit agricole autrement jeté, transformant ainsi un simple sous-produit agricole en une ressource durable pour le bétail.