Déséquilibre RedOx chez les animaux de rente, Denis Durand
Cette intervention a eu lieu lors de la journée national RedOx le 11 juin à Villeveyrac.
Introduction
Cette intervention de Denis Durand porte sur le déséquilibre RedOx chez les animaux de rente. Elle s’inscrit dans une réflexion plus large sur la santé des animaux, leurs performances, la qualité des produits animaux, et les liens avec la santé humaine dans une perspective de type One Health.
L’auteur précise d’abord que les travaux présentés sont le fruit d’une collaboration entre quatre centres de l’INRAE (Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement), chacun travaillant sur une grande catégorie d’animaux de rente :
- son équipe, basée à Clermont-Ferrand, travaille plus spécifiquement sur les ruminants ;
- une équipe du centre INRAE de Tours travaille sur les volailles ;
- une équipe conduite par Stéphanie Fontagné travaille sur les poissons ;
- l’équipe de Florence Gondret, située à Rennes, travaille sur les porcs.
Les espèces étudiées sont donc principalement les ruminants, les volailles, les poissons et les porcs.
L’objectif commun est de comprendre comment l’équilibre redox influence :
- la santé des animaux ;
- leurs performances zootechniques ;
- la qualité des produits ;
- et, par conséquent, la santé humaine.
Rappels sur l’équilibre redox et le stress oxydant
L’exposé rappelle que l’oxygène est indispensable à la vie, mais qu’il constitue aussi un risque pour les organismes vivants. Une partie de l’oxygène utilisée au niveau mitochondrial échappe à une réduction complète et conduit à la formation de molécules réactives, notamment l’anion superoxyde.
Un radical libre est défini comme une espèce chimique très instable. Cette instabilité le conduit à réagir avec des molécules voisines, ce qui provoque des dégâts cellulaires. Lorsque ces espèces réactives sont centrées sur l’oxygène, on parle d’espèces réactives de l’oxygène, ou ROS (reactive oxygen species). Parmi les principales, l’intervention cite :
- l’anion superoxyde ;
- le radical hydroxyle.
À ces espèces radicalaires s’ajoutent des espèces non radicalaires, comme :
- le peroxyde d’hydrogène ;
- l’oxygène singulet.
Toutes ces molécules sont potentiellement nocives pour l’organisme.
Le stress oxydant correspond à un déséquilibre entre :
- la production de radicaux libres ;
- et la capacité de l’organisme à les neutraliser grâce à ses systèmes antioxydants.
L’exposé insiste sur le fait qu’une production modérée de radicaux libres est normale et même nécessaire. Cette situation d’homéostasie redox permet des régulations cellulaires utiles :
- activation de mécanismes de défense ;
- régulation de l’immunité ;
- modulation de l’inflammation ;
- induction de gènes codant pour des enzymes antioxydantes ;
- régulation de l’apoptose.
En revanche, lorsque la production de radicaux libres devient excessive, ou lorsque les défenses antioxydantes sont insuffisantes, l’organisme entre en situation de stress oxydant. Celui-ci provoque alors des altérations des :
- lipides ;
- protéines ;
- acides nucléiques, notamment l’ADN.
En médecine humaine, ces déséquilibres sont connus pour être fortement corrélés à de nombreuses pathologies, comme les maladies neurodégénératives, le diabète ou les cancers. Chez les animaux, les connaissances sont moins avancées, mais les mécanismes apparaissent comparables.
Conséquences du stress oxydant chez les animaux de rente
D’après la synthèse bibliographique présentée, le stress oxydant chez les animaux de rente entraîne plusieurs conséquences importantes.
Il rend d’abord les animaux plus sensibles aux processus infectieux. Plus le stress oxydant est élevé, plus l’animal devient vulnérable aux infections.
Il favorise aussi les pathologies inflammatoires. L’inflammation constitue un problème majeur dans les élevages, avec un recours fréquent aux traitements anti-inflammatoires et antibiotiques, usage de plus en plus questionné par les consommateurs.
Le stress oxydant affecte également :
- les performances zootechniques ;
- les performances de reproduction ;
- le fonctionnement hépatique.
L’exposé mentionne en particulier une corrélation forte entre déséquilibre redox et altérations du foie, avec la possibilité d’améliorer certaines situations par des apports conséquents en antioxydants.
Enfin, le stress oxydant a un impact direct sur les produits animaux. Il agit sur :
- la qualité organoleptique, avec apparition de rancidité et baisse de la tendreté ;
- la qualité nutritionnelle, par exemple en dégradant les oméga 3 ;
- la formation de composés délétères pour la santé humaine.
L’intervenant rappelle notamment que les processus de lipoperoxydation des produits, en particulier de la viande rouge, sont aujourd’hui impliqués dans les mécanismes associés au cancer colorectal.
Périodes et situations à risque chez les animaux d’élevage
Pour structurer l’analyse, les chercheurs ont identifié plusieurs périodes ou situations critiques communes aux différentes espèces.
Parmi les principales périodes à risque figurent :
- la naissance chez les mammifères ;
- l’éclosion chez les volailles et les poissons ;
- les transitions physiologiques du jeune âge ;
- les phases de forte croissance ;
- les périodes de finition.
Plusieurs facteurs peuvent accentuer le déséquilibre redox :
- des déséquilibres nutritionnels ;
- une mauvaise qualité des aliments ;
- des conditions environnementales dégradées ;
- une densité excessive dans les élevages ;
- la température ;
- les stress thermiques, en particulier les canicules ou les épisodes de froid intense ;
- les épisodes inflammatoires ;
- la douleur ;
- une activité physique importante.
L’ensemble de ces situations constitue des challenges susceptibles d’augmenter le stress oxydant.
La naissance et les transitions précoces
Une des périodes les plus critiques est celle de la naissance. Le principal défi est le passage d’un milieu pauvre en oxygène à un milieu beaucoup plus oxygéné. Cette transition majore le risque oxydatif.
Les chercheurs ont montré que certains facteurs aggravent encore cette fragilité, par exemple :
- les portées nombreuses chez le porc ;
- les faibles poids de naissance ;
- les gestations multiples chez certaines espèces ;
- chez la volaille, les conditions de stockage des œufs et d’incubation.
Exemple chez le poussin
Chez les poussins, le passage du couvoir au bâtiment d’élevage constitue une phase de stress. Le transport, les conditions de jeûne et les variations thermiques peuvent accentuer cette situation.
Dans des conditions expérimentales volontairement défavorables, les chercheurs ont observé chez des poussins d’un jour :
- une augmentation du stress oxydant ;
- la présence accrue de produits d’oxydation mesurés par les TBARS.
Cette perturbation ne disparaît pas immédiatement. Plusieurs jours plus tard, les systèmes antioxydants restent mobilisés. Plus encore, au moment de l’abattage, à 34 jours, les animaux ayant subi ce stress très précoce présentent des performances et des rendements altérés.
L’exemple illustre un point essentiel : un stress oxydant bref, concentré sur une ou deux journées, peut avoir des conséquences durables.
Exemple chez le porcelet au sevrage
Le sevrage est présenté comme une autre période critique. L’animal est séparé de sa mère, change d’environnement et d’alimentation, et se retrouve avec de nouveaux congénères. Cette transition provoque :
- une augmentation du stress oxydant ;
- une hausse des processus inflammatoires ;
- une baisse des fonctions immunitaires.
Pour tester une solution, des chercheurs ont supplémenté les animaux juste avant le sevrage avec des antioxydants, notamment :
- des prémix riches en vitamines et polyphénols ;
- des extraits de plantes riches en composés antioxydants.
Cette supplémentation a permis de réduire fortement les effets délétères observés. L’exemple montre le lien direct entre stress oxydant et performances animales pendant cette phase clé.
Déséquilibres alimentaires et statut redox
Les chercheurs ont aussi étudié les effets des déséquilibres alimentaires sur le statut redox. L’exposé insiste en particulier sur la méthionine, un acide aminé indispensable.
La méthionine joue un double rôle :
- elle est nécessaire à la synthèse des protéines, donc à la croissance ;
- elle est à l’origine de la synthèse du glutathion, antioxydant majeur des organismes.
Chez le porc, les ruminants, les volailles et les poissons, un déficit en méthionine entraîne :
- une diminution du glutathion ;
- une augmentation de marqueurs de l’oxydation ;
- une hausse des produits d’oxydation lipidique ;
- une augmentation des carbonyles, marqueurs de l’oxydation des protéines.
Ces résultats montrent qu’un déséquilibre alimentaire mal maîtrisé n’affecte pas seulement les performances de production, mais aussi la santé des animaux à travers le stress oxydant.
Conditions d’élevage, environnement et efficacité des animaux
Exemple chez le porc : conditions d’hébergement et efficience
Une expérience menée à Rennes a porté sur 70 porcs âgés de 11 semaines, classés selon leur efficience alimentaire :
- 30 animaux plus efficients ;
- 40 animaux moins efficients.
L’efficience ne désigne pas simplement la capacité à croître, mais la capacité à optimiser la ration ingérée : à ration donnée, certains animaux convertissent mieux l’aliment en croissance.
Les deux groupes ont été élevés soit :
- dans des logettes propres ;
- soit dans des logettes volontairement maintenues sales afin de dégrader les conditions d’environnement.
Après six semaines, les animaux ont été abattus et leur statut oxydatif évalué.
Les résultats montrent que, chez les animaux les plus efficients, l’état des logettes modifie peu le stress oxydant et la mobilisation des réserves antioxydantes. En revanche, chez les animaux les moins efficients, les logettes sales entraînent :
- une augmentation du stress oxydant ;
- une hausse d’un marqueur mesuré comme indicateur d’oxydation ;
- un recours plus important aux réserves antioxydantes.
L’exposé en conclut que l’impact des conditions d’élevage dépend aussi du profil biologique des animaux. Cela conduit à associer plus étroitement :
- production ;
- efficience alimentaire ;
- qualité des produits ;
- statut redox.
Exemple chez le poisson : hypoxie et hyperoxie
Chez le poisson, différents stress liés à l’oxygénation du milieu ont été étudiés.
Des truites ont été soumises soit à :
- une oxygénation normale ;
- soit à une hypoxie chronique pendant 12 semaines.
Chez les animaux en manque d’oxygène, les chercheurs ont observé :
- une diminution significative de la croissance ;
- une baisse du glutathion, traduisant une mobilisation des défenses antioxydantes.
Une hypoxie aiguë, beaucoup plus forte mais limitée à 30 minutes, conduit elle aussi à une consommation importante de glutathion.
À l’inverse, une hyperoxie, c’est-à-dire un excès d’oxygène dans le milieu, génère également un stress oxydant, mis en évidence par l’apparition de malondialdéhyde, marqueur de l’oxydation lipidique.
Chez le poisson également, les relations entre conditions d’élevage, performances et statut redox apparaissent donc très nettes.
Activité physique, douleur, inflammation et stress oxydant
Exemple chez le mouton
Une expérience menée chez le mouton a permis d’étudier les effets d’un stress physique et émotionnel, ainsi que l’intérêt potentiel de mélanges antioxydants.
Vingt-quatre moutons de race Texel ont été répartis en quatre lots :
- un lot recevant une alimentation de base à base de foin et concentré ;
- un lot recevant un mélange riche en extraits végétaux, très riches en antioxydants ;
- un lot supplémenté en vitamine E ;
- un lot recevant à la fois les extraits végétaux et la vitamine E.
Les animaux ont ensuite été soumis à un stress physique, en étant forcés à courir avec l’aide d’un chien de berger, puis transportés pendant 20 minutes.
Les mesures métaboliques effectuées avant et après le challenge ont montré une hausse de plusieurs paramètres caractéristiques du stress :
- glycémie ;
- lactate ;
- acides gras ;
- bêta-hydroxybutyrate ;
- cortisol.
Le challenge avait donc bien induit un stress physique et émotionnel.
Sur le plan oxydatif, les animaux témoins montrent une augmentation des produits d’oxydation lipidiques, notamment du MDA. Les suppléments pris séparément n’améliorent pas nettement la situation. En revanche, l’association extraits végétaux + vitamine E permet :
- de limiter significativement l’oxydation ;
- d’améliorer la capacité du plasma à résister à l’oxydation, ce qui correspond à la phase de résistance.
Ce travail a donné lieu à plusieurs thèses, à un brevet, et à la mise sur le marché de solutions permettant d’aider les animaux à traverser certaines périodes de challenge.
Exemple chez la vache laitière opérée
Une autre expérience a été réalisée chez des vaches Prim’Holstein ayant subi des chirurgies au niveau ruminal et duodénal.
Les animaux ont été suivis depuis 7 jours avant l’intervention jusqu’à 13 jours après. Les chercheurs ont évalué :
- des paramètres métaboliques ;
- l’axe hypothalamo-hypophysaire ;
- le système nerveux central ;
- le stress oxydant ;
- le comportement ;
- et les performances.
Après l’opération, on observe :
- une augmentation significative du MDA, marqueur d’oxydation lipidique ;
- une consommation importante de glutathion, particulièrement le jour de l’intervention ;
- une forte mobilisation de la vitamine E.
L’intervention chirurgicale, ainsi que les processus inflammatoires et douloureux associés, génèrent donc un stress oxydant marqué. Ces résultats ont conduit à recommander, pour les interventions lourdes, un renforcement préalable du statut antioxydant des animaux.
Conclusions sur les animaux de rente
L’ensemble des travaux présentés montre que, chez les animaux de rente, le statut redox peut être profondément altéré pendant des périodes critiques telles que :
- la naissance ;
- le sevrage ;
- les transitions alimentaires ;
- les stress environnementaux ;
- l’inflammation ;
- la douleur ;
- les efforts physiques.
Cette altération du statut redox a des effets sur :
- les performances ;
- la robustesse ;
- la résilience ;
- la santé globale de l’animal.
Pour limiter ces effets, plusieurs leviers sont proposés :
- réduire les causes de stress oxydant ;
- améliorer les conditions d’hébergement ;
- aller vers des systèmes de production moins intensifs ;
- adapter l’alimentation ;
- apporter des antioxydants ;
- corriger certains déséquilibres nutritionnels, par exemple en méthionine ;
- intégrer l’efficience alimentaire et la robustesse dans les critères de sélection.
L’idée générale est qu’un animal plus robuste et plus résilient dépendra moins des traitements médicamenteux.
Lien entre santé animale, qualité des produits et santé humaine
Denis Durand replace ensuite ces résultats dans la logique du One Health. Les recherches menées montrent qu’une alimentation animale de mauvaise qualité, ou mal équilibrée, peut altérer la santé des animaux, diminuer leurs performances, mais aussi dégrader la qualité des produits destinés à l’homme.
L’exposé se termine par plusieurs exemples illustrant ce continuum entre santé animale et santé humaine.
Enrichissement des produits bovins en oméga 3
Un programme financé par l’Agence nationale de la recherche, intitulé Lipidimus, a visé à enrichir les produits bovins en oméga 3, notamment par l’apport de graines de lin extrudées.
L’enrichissement a bien fonctionné, mais il s’est accompagné d’un problème : des produits plus riches en oméga 3 sont aussi plus sensibles à l’oxydation. En présence du fer contenu dans la viande, cela favorise l’apparition de composés peroxydés potentiellement délétères pour la santé humaine.
Pour limiter cette peroxydation, les chercheurs ont ajouté des antioxydants dans l’alimentation animale, en particulier des extraits végétaux relevant de la phytothérapie. Ces apports ont permis de protéger les produits contre l’oxydation :
- pendant la transformation ;
- pendant la conservation ;
- et même pendant la digestion chez l’homme.
Ce travail a conduit à des recommandations permettant d’enrichir les produits animaux en oméga 3 tout en limitant les risques d’oxydation.
Viande porcine et promotion du cancer colorectal
Dans un autre programme, nommé SecuriViande, les chercheurs ont étudié les liens entre viandes rouges, oxydation et promotion du cancer colorectal.
Sur modèle animal, ils ont montré que des viandes issues du porc pouvaient accroître la promotion du cancer colorectal. Ils ont également mis en évidence que l’ajout d’antioxydants dans la préparation des viandes permettait de réduire en partie cet effet.
L’intérêt de ces résultats est de montrer qu’il pourrait être possible de conserver les bénéfices nutritionnels de la viande rouge — apport en fer, vitamines du groupe B, etc. — tout en réduisant une partie de ses effets délétères grâce à une meilleure maîtrise des phénomènes oxydatifs.
Projet sur le colza, les procédés de transformation et les effets en chaîne
Le dernier exemple concerne un projet encore en cours, centré sur des cultivars de colza plus ou moins riches en composés bioactifs, notamment en composés phénoliques à activité antioxydante.
Ces colzas sont ensuite transformés selon différents procédés :
- soit par une extrusion plus destructrice, avec solvants ;
- soit par des procédés plus protecteurs.
Les tourteaux obtenus sont distribués à des vaches laitières en fin de gestation et en début de lactation.
Les chercheurs évaluent ensuite :
- l’impact sur la santé du veau via le lait ;
- la qualité du lait ;
- et le bénéfice potentiel pour le consommateur, à l’aide d’un modèle préclinique de stress oxydatif chez la souris obèse.
Cet exemple illustre directement le continuum entre :
- santé des sols et des végétaux ;
- santé animale ;
- santé humaine.
Conclusion générale
L’intervention montre que le déséquilibre redox constitue un déterminant important de la santé et des performances des animaux de rente. Il intervient à de nombreuses étapes de la vie de l’animal et dépend à la fois :
- de la physiologie de l’animal ;
- de son alimentation ;
- de ses conditions d’élevage ;
- de son environnement ;
- et de sa capacité propre de résilience.
Au-delà de la santé animale, ces mécanismes influencent directement la qualité des produits et leurs effets sur la santé humaine. Les travaux présentés s’inscrivent donc pleinement dans une approche intégrée reliant agriculture, élevage, alimentation et santé.
