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A protease additive increases fermentation of alfalfa diets by mixed ruminal microorganisms in vitro

Colombatto, D. et Beauchemin, K.A. (2009). « A protease additive increases fermentation of alfalfa diets by mixed ruminal microorganisms in vitro. », Journal of Animal Science, 87(3), p. 1097-1105. doi : 10.2527/jas.2008-1262  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Nous avons fait des expériences in vitro pour étudier les caractéristiques et le mode d’action d’une protéase qui accroît la digestibilité ruminale des fibres du foin de luzerne. Nous avons analysé une protéase de source commerciale (Protex 6L, Genencor International, Rochester, NY) dont les principales activités sont déjà caractérisées pour déterminer son activité en fonction du pH, sa taille moléculaire au moyen de la technique SDS-PAGE, sa spécificité de dégradation de substrats modèles ou d’aliments du bétail, sa réaction à l’autoclavage ainsi que l’action de certains inhibiteurs de protéase en l’absence ou en présence de liquide ruminal. En outre, nous avons fait des cultures en discontinu in vitro dans du liquide ruminal tamponné pour comparer le produit enzymatique aux sources de protéase purifiée ainsi que des études dose réponse (de 0 à 10 µL/g de matière sèche fourragère) avec du foin de luzerne comme substrat. Nous avons constaté que le produit enzymatique est une protéase alcaline (pH optimal > 8,5) d’environ 30 kDa. L’étude de la spécificité en l’absence de liquide ruminal a révélé que l’enzyme agit sur la gélatine et la caséine dans une même mesure, tandis que son action sur l’albumine sérique bovine est limitée (21 % du total). Avec des aliments du bétail comme substrats, nous avons constaté qu’en présence de liquide ruminal, la protéase accroît (P < 0,05) la disparition de la matière sèche in vitro de 22 heures (%) du foin de luzerne, de l’ensilage de maïs frais, du maïs aplati à sec et d’une ration mixte totale comprenant ces trois ingrédients (39,5 par comparaison à 44,7; 50,3 par comparaison à 54,5; 63,8 par comparaison à 68,4; et 55,4 par comparaison à 56,4, respectivement, pour le témoin par comparaison à la protéase de chaque aliment). Les études d’inhibition en l’absence de liquide ruminal ont permis de constater que l’enzyme est surtout inhibée par un inhibiteur de la sérine-protéase, mais non par les inhibiteurs de la cystéine-protéase ou de la métallo-protéase (10 par comparaison à 1,9 % et à 0,1 %, respectivement). En présence de liquide ruminal, l’inhibiteur de la sérine-protéase a renversé (P < 0,05) l’effet d’accroissement que l’enzyme exerce sur de la disparition de la matière sèche in vitro de la luzerne, si bien que la disparition mesurée était semblable à celle du traitement témoin. La comparaison de différentes protéases a révélé que seulement la subtilisine pure a déterminé des augmentations de la disparition de la matière sèche in vitro comparables à celles obtenues avec la protéase, ce qui laisse penser que la sérine-protéase est semblable à la subtilisine (EC 3.4.1.62). Les études dose réponse réalisées avec du foin de luzerne comme substrat ont permis de mettre en évidence des relations quadratiques pour la disparition de la matière sèche in vitro, la digestion des fibres au détergent neutre et la disparition de l’hémicellulose et des protéines. Nous pensons que cette enzyme agit en éliminant les protéines structurales de la paroi cellulaire, ce qui donne aux microbes du rumen plus rapidement accès aux substrats digestibles.

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