Activités biologiques et potentiel nutritionnel de Rubia peregrina et Malva sylvestris chez les ovins et les caprins

Résumé

La composition chimique et pariétale, les métabolites secondaires et l’activité antioxydante ont été déterminés pour la Rubia peregrina L. et Malva sylvestris collectés de la région de Tabarka du Nord-Ouest de la Tunisie. Les paramètres de fermentation in vitro ont été mesurés dans des seringues en verre de 100 ml pendant 48 heures afin de déterminer la production de gaz et de déduire la digestibilité de la matière organique (d MO), l'énergie métabolisable (ME) et la concentration totale d'acides gras volatils (AGV). Les analyses de la composition chimique des arbustes ont montré une teneur faible en matière sèche, respectivement 20,6 % et 25,5 % pour la Rubia peregrina L. et Malva sylvestris, une teneur en Matières Minérales (MM) de 15,9 %MS et 14,5 % MS pour Rubia peregrina L. et Malva sylvestris. La teneur en Matière Azotée Totale (MAT) était significativement plus élevée chez la Malva sylvestris par rapport à la Rubia peregrina L. (20,4 contre 10,6 %MS). Nos résultats indiquent les teneurs suivantes des fibres: 54,3 % MS d’NDF; 35,1 % MS d’ADF; 30,7 % MS d’ADL pour Rubia peregrina L. et 50,0 % MS d’NDF; 28,2 % MS d’ADF; 24,5 % MS d’ADL pour la Malva sylvestris sans différences significatives entre les deux espèces. Le volume du gaz après 48 h d’incubation de Rubia peregrina L. est le même chez les deux espèces animales. La plante a des valeurs de d MO, EM et AGV comparables  pour les caprins et les ovins. Contrairement à la Malva sylvestris, le volume de gaz est en faveur des caprins ce qui induit une différence statistique des paramètres de fermentation ruminale entre les deux espèces.

Mots clés: Rubia peregrina L., Malva sylvestris, composition chimique, composition pariétale, métabolites secondaires, activité antioxydante, Fermentation in vitro

INTRODUCTION

La région du Nord-Ouest de la Tunisie couvre une superficie de 16565 km² qui représente 10,7% de la superficie du territoire national. Elle est caractérisée par la diversité des reliefs qui ont abouti à la diversification de son couvert végétal. Elle comprend les forêts proprement dites naturelles ou artificielles, les maquis, les garrigues et des terrains dégradés avec ou sans végétation arbustive qui sont maintenus dans le domaine forestier par vocation. (Office de Développement du Nord-Ouest, 2004).

Le maquis est défini comme étant des formations ligneuses denses et plus hautes, se rencontrant sur des sols siliceux dans les étages bioclimatiques humides et subhumides. Exemple: le maquis du Nord (Kroumirie et Mogods) (DGF, 1995). Le maquis est d'une importance capitale dans l'alimentation du cheptel dans la région du Nord-ouest (Nsibi et al., 2006). Ainsi le rôle joué par les arbustes sauvages devient de plus en plus important, notamment dans l'aménagement des terres à pâturage. En effet, en plus de leur rôle de protection des sols contre l'érosion, de production de bois, les arbustes constituent des réserves fourragères importantes utilisables par les animaux même avec la présence des facteurs antinutritionnels (composés phénoliques particulièrement les tannins) qui limitent la consommation et la digestibilité de ces arbustes (Zimmer et Cordesse, 1996).Elles ont un rôle important dans la compensation des déficits fourragers pendant les périodes de soudure de l'année en permettant également d'atténuer les effets néfastes d'une sècheresse éventuelle vu que les espèces ligneuses se caractérisent par leur résistance à la sècheresse et à la salinité.

La grande variété du milieu physique de la Tunisie, ses contrastes géographiques et climatiques, sa double nature, méditerranéenne et saharienne, lui confère une place de choix pour le développement d’une flore riche et variée comprenant un important potentiel en plantes aromatiques et médicinales. Avec plus de 2160 espèces vasculaires, la Tunisie constitue, en méditerranée, un véritable réservoir phylogénétique (APA, 2013). La valorisation de ces ressources naturelles végétales passe essentiellement par l’extraction et l’analyse chimique. Les plantes médicinales contiennent une grande diversité de composés différents, parmi lesquels certains peuvent exercer une activité biologique. De nombreux travaux ont démontré que l’huile essentielle et métabolites secondaires, présentent un potentiel important en tant qu’agents antibactériens, antifongiques, antioxydants, antidiabétiques (Chikhi, 2013).

Cependant, très peu de travaux se sont penchés sur la détermination des caractéristiques nutritionnelles de cette ressource végétale (Mebirouk-Boudechiche et al., 2016) encore moins sur sa digestibilité et sa valeur nutritive en vue de la valoriser et d’améliorer les productivités animales. Donc afin d’utiliser de façon optimale le potentiel nutritif de cette végétation naturelle, il est nécessaire de bien connaître sa composition chimique e et son efficacité alimentaire, objet de cette étude qui vise à déterminer les valeurs nutritives de Rubia peregrina et Malva Sylvestris et de tester leurs effets sur la digestibilité de la matière organique et les paramètres de production de gaz chez les petits ruminants.

MATERIEL ET METHODES

Matériel végétal

Deux arbustes de maquis (Rubia peregrina et Malva Sylvestris) ont été collectés de la région de Tabarka située au Nord ouest de la Tunisie pendant la période de floraison.

La zone d'étude est une zone caractérisée par un quotient thermique Emberger Pluvio (Q2=(2000P)/(M²-m²)) égal à 158,8.

Avec P : pluviométrie annuelle en mm, M: température moyenne des maxima du mois le plus chaud (°C), m: température moyenne des minima du mois le plus froid (°C)

Cette valeur permet de situer la région de Tabarka dans l'étage bioclimatique humide.

Ce site de collecte est caractérisé par une altitude de 108 m, une longitude w = 36 * 55'48 ,4 et une latitude E = 008 * 48' 04,5.

Matériel animal

Le jus de rumen prélevé à partir de l’abattoir municipal de Tabarka après l’abattage des animaux puis filtré à travers 4 couches de gaze chirurgicale pour obtenir la phase liquide et éliminer la phase solide de contenu de rumen.

Paramètres étudiés et Méthodes d’analyses

Composition chimique

Tous les échantillons ont été analysés afin de déterminer leurs teneurs en matière sèche (MS), matière minérale (MM), matière organique (MO), matière azotée totale (MAT), matière grasse (MG) et en cellulose brute (CB) selon la méthode de (AOAC, 1995).

Composition pariétale

La détermination des teneurs en ADF, NDF, cellulose brute, hémicelluloses et fraction soluble des échantillons est réalisée selon la méthode (Van Soest et Maraus, 1994) à l’aide d’un appareil semi-automatique le Fibertest.

Détermination des polyphénols totaux

Le dosage des polyphénols totaux a été réalisé en milieu alcalin, les polyphénols réduisent l’acide phosphomolybdique du réactif de Folin ciocalteu, cette réduction se traduit par l’apparition d’une coloration bleu foncé mesurée à 765 nm. La concentration en polyphénols totaux contenus dans l’extrait est calculée en se référant à une courbe d’étalonnage obtenue en utilisant l’acide gallique comme standard. Les résultats obtenus sont exprimés en μg Eq acide gallique/ g de matière sèche.

Détermination des flavonoïdes

La quantification des flavonoïdes a été effectuée selon une méthode basée sur la formation d’un complexe très stable, entre le chlorure d’aluminium et les atomes d’oxygène présents sur les carbones 4 et 5 des flavonoïdes. Le protocole utilisé est basé sur celui décrit par Kumar et Vaithiyanathan (1990), avec quelques petites modifications. Dans un tube à hémolyse en verre, 400 µl d’extrait, d’étalon (Quercétine), ou de l’eau distillée (témoin), ont été ajoutés à 120 µl de NaNO2 à 5%. Après 5 minutes, 120 µl d’AlCl3 à 10% ont été additionnés, et le milieu est mélangé rigoureusement. Après 6 minutes, un volume de 800 µl de Na OH à 1M a été ajouté au milieu. L’absorbance est lue immédiatement à 510 nm contre le témoin. Une solution méthanolique de quercétine a été préparée. Des solutions filles préparées à partir de la solution mère à différentes concentrations comprises entre 0 et 1000 µg/ml, permettront de tracer la courbe d’étalonnage.

La concentration en flavonoïdes totaux contenus dans l’extrait est calculée en se référant à une courbe d’étalonnage obtenue en utilisant la quercétine comme standard.

Détermination des tanins condensés

Nous avons adopté la méthode à la vanilline avec l’HCl. Cette méthode dépend de la réaction de la vanilline avec le groupement terminal des tanins condensés et la formation de complexes rouges, cela s’explique par la propriété des tanins à se transformer en anthocyanidols de couleur rouge par réaction avec la vanilline. La teneur en tanins condensés a été déterminée selon la méthode de vanilline. Un volume de 50 µl de chaque extrait a été ajouté à 1500 µl de la solution vanilline /méthanol à 4%, puis mélangé rigoureusement. Ensuite, un volume de 750 µl de l’acide chlorhydrique concentré (36%) a été additionné. Le mélange ainsi obtenu a été incubé à température ambiante pendant 20 min. L’absorbance est mesurée à 550 nm contre un blanc. Différentes concentrations comprises entre 0 et 1000 µg/ml préparées à partir d’une solution mère de la catéchine permettront de tracer la courbe d’étalonnage. La concentration des tanins condensés contenus dans l’extrait est calculée en se référant à une courbe d’étalonnage obtenue en utilisant la catéchine comme standard.

Activité Antioxydante

L’activité antioxydante des diffèrent échantillons est évalué par le test DPPH décrit par (Ben Ammar et al., 2009) cette méthode est basée sur la mesure de la capacité des antioxydants à piéger le radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazil (DPPH). En effet, 1 ml de chaque solution aqueuse des extraits à différentes concentrations sont ajoutés à 1 ml de la solution éthanolique du DPPH 0,06mM (2,4mg/100ml). Parallèlement un contrôle négatif est préparé en mélangeant 1 ml d’eau distillé avec 1 ml de la solution DPPH, la lecture est faite à 517nm après 30min d’incubation à l’obscurité.

Le contrôle positif est représenté par une solution d’un antioxydant standard qui est l’acide ascorbique. Les pourcentages d’inhibitions sont estimés selon l’équation suivante :

I%= ((Abs contrôle – Abs test) /Abs contrôle) *100

Fermentation in vitro

La fermentation des substrats est étudiée par la technique de production de gaz in vitro adoptée par (Makkar, 2000). Au laboratoire l’inoculum des caprins est homogénéisé puis filtré à travers 4 couches de gaz chirurgicale. Le milieu de fermentation est obtenu en mélangeant au niveau de chaque seringue : 10 ml de jus de rumen filtré, 20 ml de salive artificielle et 0,3 g de substrat broyé. Les seringues sont placées dans un bain marie à 39°C. Dans les heures qui suivent le déclenchement de l’incubation, on procède à la lecture du volume du gaz chaque deux heures jusqu’à l’obtention d’un plateau.

Paramètres de fermentation ruminale

Les paramètres caractéristiques de la production de gaz sont déduits du modèle exponentiel proposé par (Orskov et Macdonald, 1979).

GP= a + b (1-exp(-ct))

GP: volume de gaz (ml) produit après chaque temps d’incubation.

a: production de gaz à partir de la fraction soluble facilement fermentescible (ml).

b: production de gaz à partir de la fraction insoluble potentiellement fermentescible (ml).

c : vitesse de production de gaz (h-1).

t: temps d’incubation.

a+b : production potentielle de gaz (ml).

La digestibilité de la matière organique (d MO), EM et les AGVT ont étaient calculée en utilisant la formule proposée par (Menke et al., 1979).

D MO (%) = 14,88 + 0,889 GP + 0,45 MAT + 0,0651 MM

EM (MJ/kg MS) = 2,20 + 0,136GP + 0,057PB

AGV (mmol/ seringue) = 0,0239GP - 0, 0601

Analyse statistique

Les résultats des effets des arbustes de maquis (Rubia peregrina et Malva Sylvestris) sur les paramètres mesurés ont été soumis à une analyse de la variance selon (SAS, 1989) et comparés par le test des rangs multiples de (Duncan, 1955).

Les paramètres caractéristiques de la cinétique de production de gaz étaient prédits suivant la régression non linéaire par l’utilisation de la procédure NLIN du SAS (1989) selon le modèle (Orskov et Macdonald, 1979): Y= a + b (1-exp(-ct))

RESULTATS ET DISCUSSION

Les résultats présentés dans le Tableau 1 montre les caractéristiques chimiques et la composition pariétale respectivement de la Rubia peregrina et Malva Sylvestris. En effet, le contenu de MS était de 20,61% et 25,5% , ce qui en fait d’elles des aliments riche en eau, qui ne se dessèchent pas en période estivale (période de soudure), et reste aussi présent pendant la période hivernale, ces deux périodes étant critiques pour le bétail pour qui la végétation herbacée est très limitée, ce qui en fait de ces arbustes, une ressource alimentaire disponible toute l’année. La Rubia contient une teneur en MAT de 10,65% alors que Malva Sylvestris renferme 20,42% MS, qu’est plus élevée que le niveau minimum de 7-8% MS requis pour un fonctionnement du rumen afin d’assurer une activité métabolique maximum et une alimentation convenables des ruminants (Norton ,2014).

Pour la composition pariétale, la Rubia peregrina se caractérise par 54,31 %d’NDF, 35,06% d'ADF, 30,71% de lignine et 19,25% de HC. La teneur en cellulose brute était de 4,35 % MS. Alors que Malva Sylvestris offre 50 % MS d’NDF; 28,21 % MS d’ADF; 24,46 % MS d’ADL sans différence statistique entre les deux aliments. On peut noter que plus la teneur des parois cellulaires est faible dans les arbustes ceci favorise le fonctionnement des micro-organismes du rumen. Ces valeurs sont proches des valeurs présentées par (Decandiaa et al., 2000).

Tableau 1. Composition chimique de Rubia peregrina et Malva Sylvestris (%MS)

Avec MS : Matière sèche; MM: Matière minérale; MO: Matière organique; MG: Matière grasse; MAT: Matière Azotée Totale. a b: les moyennes portant des exposants différents sont statistiquement différents à un seuil d’erreur α = 5%.

Pour la composition pariétale (Tableau 2), la Rubia peregrina se caractérise par 54,31 %d’NDF, 35,06% d'ADF, 30,7% de lignine et 19,25% de HC. La teneur en cellulose brute était de 4,35 % MS. Alors que Malva Sylvestris offre 50 % MS d’NDF; 28,21 % MS d’ADF; 24,46 % MS d’ADL sans différence statistique entre les deux aliments. On peut noter que plus la teneur des parois cellulaires est faible dans les arbustes ceci favorise le fonctionnement des micro-organismes du rumen. Ces valeurs sont proches des valeurs présentées par (Decandiaa et al., 2000).

Tableau 2. Composition pariétale des arbustes étudiés

Avec NDF: Neutral détergent fiber, ADF: Acide détergent fiber; ADL: Acide détergent fiber; HC: Hémicellulose; CB: Cellulose brute.

Les métabolites secondaires

Les composés phénoliques sont considérés comme des facteurs antinutritionnels et la présence de ces composés dans les plantes limite leur utilisation par les ruminants. L'analyse des métabolites secondaires effectuée sur des extraits aqueux a montré la richesse de Rubia en facteurs antinutritionnels (Tableau 3). En effet, les polyphénols totaux étaient 54,17 mg EAG/g MS et 51,4 mg EAG/g MS pour la Malva Sylvestris sans difference statistique (p>0,05). Les Flavonoïdes étaient 31,05 mg EQ/g MS contre 45,72±0,47 mg EQ/g MS pour la Malva Sylvestris (p<0,05). Ces valeurs sont plus élevées que celle trouvées par (Lahmar et al., 2017) chez la Rubia tinctorum. En tant que tanins condensés, étaient 47,88 mg EC/g MS qui est très élevée (p<0,05) par rapport à la Malva Sylvestris (17,64 ± 0,57 mg EC/g MS).

Tableau 3. Teneurs en Métabolites secondaires des extraits de Rubia peregrina et Malva Sylvestris

Activité antioxydante

Les antioxydants synthétiques en souvent montrer des effets néfastes d’où la nécessité de chercher des antioxydantes naturelle. Les plantes aromatiques et médicinales sont riches en métabolites secondaire qui peuvent être utilisés comme des antioxydants. Cette corrélation est mentionnée par (fadili et al., 2015). Les résultats intéressants obtenus après l'analyse des métabolites secondaires nous encouragent à tester l’activité antioxydante de ces aliments conventionnels.

La concentration inhibitrice IC (50) a été déterminée graphiquement à partir des figures représentant les pourcentages d’inhibition en fonction de la concentration. En effet, le tableau 4 montre une différence significative (p< 0,05) entre l’IC (50) de Rubia peregrina et Malva sylvestris par rapport à l’IC (50) de l’acide ascorbique. Etant donné que la valeur d’IC (50) est inversement proportionnelle au pouvoir antioxydant donc la Rubia peregrina est caractérisée par un pouvoir antioxydant plus faible que l’acide ascorbique et de même la Malva sylvestris qui est encore plus faible. Ce résultat était totalement en contradiction avec ce qui est mentionné par (Selmi et al., 2018) vue que cette concentration varie avec le type d’extraits (extrais aqueux, ou extraits méthanolique).

Tableau 4. Activité antioxydante des extraits de Rubia peregrina et Malva Sylvestris

Fermentation in vitro

Dans le rumen, toute réaction biologique s’accompagne d’une perte d’énergie sous forme de chaleur ou de production de gaz. La digestion des différents arbustes fourragers est associée à une production de gaz d’origine alimentaire, à savoir le dioxyde de carbone (CO2), éliminé par éructation ou par diffusion directe par la paroi ruminale, et de méthane (CH4) dont la voie d’élimination est exclusivement l’éructation. La production de gaz dépend essentiellement de la vitesse de dégradation et de la nature des glucides pariétaux caractéristiques de l’arbuste. Elle peut changer aussi d’un milieu ruminal à un autre selon l’espèce (Selmi et al., 2018).

Le tableau 5 montre que l’espèce animale affecte significativement les trois paramètres cinétiques de production du Gaz a, b et c (P <0,01) pour les deux espèces végétales. Le volume de gaz produit à partir de la fraction soluble de l’aliment (a) est plus élevé chez les caprins. Alors que le volume de gaz produit à partir de la fraction insoluble de Rubia peregrina et Malva sylvestris (b) est plus haut chez les ovins qui est 62,67 ± 0,023 ml. La vitesse de fermentation (c) est plus élevée pour les caprins. Pour les deux espèces, la production de gaz qui croît avec le temps est statistiquement égale (P>0,05) entre les temps d’incubation. Ceci peut-être expliquer par la facilité de la digestibilité de cet arbuste donc la dégradation de ces fibres ne nécessite pas des protozoaires de type B.

Tableau 5. Production de gaz in vitro des Ovins et des Caprins en présence de Rubia peregrina et Malva Sylvestris

Les paramètres de digestibilité in vitro

La digestibilité de la matière organique (d MO), l'énergie métabolisable (ME), la concentration totale d'acides gras volatils (AGV) et le pH sont résumés dans le tableau 6. En effet, Les paramètres de la fermentation de Rubia peregrina ne sont pas différents statistiquement pour les deux espèces animales (P>0,05). Par exemple les moyennes de la d MO sont de l’ordre de 65,13±3.85 %, 63,82±3.87%respectivement pour les caprins et les ovins. Le pH se varie légèrement entre 6,78 et 6,76 et reste entre 6 et 7 ce qui est l’intervalle recommandé pour la maintenance d’un bon fonctionnement du rumen. Alors que pour la Malva sylvestris il existe une différence significative (p<0,05) au niveau de la digestibilité de la matière organique entre les Ovins et les caprins.

Tableau 6. Paramètres de fermentation ruminale chez les Ovins et les Caprins

CONCLUSION

Le présent travail a contribué à la caractérisation phytochimique et l’évaluation nutritionnelle de deux arbustes du Nord-Ouest Tunisien la Rubia peregrina L.et la Malva sylvestris tout en s’intéressant à mettre en évidence l’effet de leur utilisation sur les aptitudes fermentaires des petits ruminants.

L’analyse de la composition chimique et la prédiction de la valeur alimentaire a montré que ces aliments conventionnels constitue une ressource naturelle dans les zones du nord-ouest de la Tunisie qui peut contribuer à la couverture des besoins nutritifs des caprins et des ovins conduits d’une manière extensive.

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