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L’œuf aux trésors

La coquille, fabuleux biomatériau protecteur

En quelques 20 heures à 40°C, la température de la poule, la coquille d’œuf devient suffisamment solide pour protéger l’embryon mais assez fragile pour permettre l’éclosion. Elle résiste à des pressions de plusieurs kilos et est parsemée de près de 10 000 pores qui permettent les échanges respiratoires de l’embryon. Depuis les années 70, la structure et les propriétés mécaniques de la coquille sont bien connues. Aujourd’hui, les chercheurs de l’Inra s’intéressent à la fabrication de cette coquille afin d’améliorer cette protection physique et la sécurité sanitaire de la filière œuf. L’enjeu est de taille puisque, sur près de 13 milliards d’œufs, environ 1 milliard est déclassé pour défaut de coquille.

Par Service de presse
Mis à jour le 03/04/2013
Publié le 21/03/2013

La minéralisation la plus rapide du vivant

Chronologie de la formation de la coquille. © inra, inra
© inra, inra

Dès l’âge adulte (à partir de 6 mois environ selon les races), la poule pond pratiquement un œuf chaque jour. Par comparaison, une oie n’en pond que 15 à 30 par an ! La poule libère un ovocyte (jaune d’œuf) dans l’oviducte gauche1 : l’œuf va acquérir successivement ses autres compartiments au cours de son déplacement dans ce long tube, s’entourant d’abord d’un blanc très gélifié et des membranes coquillières pendant près de 4 heures. Puis, il s’hydrate et prend sa forme ovoïde qui sera fixée par calcification de la coquille dans l’utérus. Il faut environ 20 heures pour exporter 6 grammes de calcium et former cette coquille : c’est considérable sachant que cela correspond à près de 10 % du calcium corporel total de la poule. Ce processus de minéralisation, l’un des plus rapides du monde vivant, se déroule en trois grandes étapes :

• Tout d’abord, pendant 5 heures, les premiers cristaux de calcite2 se déposent en des sites particuliers à la surface des membranes coquillières. L’œuf est alors mou et dilaté. Les cristaux progressent vers l’extérieur, leur croissance est inhibée vers l’intérieur. Il se forme des cônes inversés qui se rejoignent petit à petit pour constituer une couche compacte polycristalline.

• Le fluide utérin regorge de calcium, de bicarbonates et contient les précurseurs minéraux et organiques de la coquille. Ceci permet à la coquille, dans un deuxième temps, de s’auto-organiser pour former une structure minérale cristalline très solide.

• Enfin, la minéralisation est stoppée une heure avant l’expulsion de l’œuf et une couche externe organique, la cuticule, bouche les pores. La poule forme sa coquille au cours de la nuit. Aussi, elle augmente d’elle-même sa consommation de calcium 4 heures avant extinction des lumières. C’est pourquoi, pour augmenter la solidité de la coquille, les éleveurs mettent à disposition des poules des petits cailloux de calcaire ou de coquillage.

La coquille d’œuf au microscope. © Y. Nys - Inra
La coquille d’œuf au microscope © Y. Nys - Inra

Des cristaux sous contrôle

La structure cristalline de la coquille et son ultrastructure sont parfaitement définies et cette organisation est à l’origine de ses propriétés mécaniques exceptionnelles. La coquille pèse environ 6 grammes : 95 % de minéraux (37,5 % de calcium, 58 % de carbonate, du magnésium et du phosphore) ; 2,4 % de matière organique et 1,6 % d’eau. La résistance de la coquille d’œuf de près de quatre kilos en pression statique est liée à la quantité et à l’organisation des cristaux, elle-même contrôlée par la portion organique de la coquille. En collaboration avec un réseau d’équipes internationales, les chercheurs de l’Inra ont identifié de nombreuses protéines spécifiques de la coquille uniquement synthétisées par l’utérus de la poule et qui exercent un contrôle sur la fabrication de la coquille.

600 gènes en jeu pour construire la coquille

Il existe aussi un contrôle génétique de cette fabrication de la coquille. Dans le cadre des projets européens EggDefence et Sabre, une équipe de l’Inra de Tours a identifié un répertoire de plus de 600 gènes exprimés dans l’utérus au cours de la formation de la coquille. Ils codent pour plus de 400 protéines qui, pour la moitié d’entre elles, transportent des minéraux nécessaires à la construction de la coquille ou se retrouvent dans la partie organique de la coquille. Ces travaux contribuent à proposer des approches pour améliorer la solidité de la coquille de l’œuf et ainsi réduire le risque de pénétrations bactériennes dans l’œuf puisque tout défaut même mineur de l’intégrité de la coquille (microfêlure) accroît les risques de contamination.

Les coquilles en voient de toutes les couleurs...

... même en chocolat... puisque les poules de la race de Marans pondent des œufs roux cuivré ! Des œufs, il en existe de toutes les couleurs. Selon les préférences et les habitudes, les coquilles sont de toutes les teintes, du blanc au brun foncé. En France, la préférence va aux œufs bruns-roux et aux États-Unis, aux œufs blancs. Cet aspect de la coquille dépend uniquement de l’origine génétique de la pondeuse et est indépendant de la couleur du plumage ou du mode d’alimentation de la poule. Deux types de pigments déterminent la couleur : la protoporphyrine (précurseur de l’hémoglobine) est déposée en surface et est à l’origine de la couleur plus ou moins brune. La biliverdine (dérivé de la bile) quant à elle, colorie l’intérieur des coquilles en bleu-vert. Cette coloration n’affecte ni celle du jaune qui reflète l’alimentation de la poule ni les caractéristiques nutritionnelles de l’œuf.

1. Mystère de la nature : chez les oiseaux (hormis de rares exceptions), seuls subsistent l’ovaire et les voies génitales du côté gauche des animaux !

2. Parmi les minéraux les plus répandu sur Terre, la calcite est un minéral composé de carbonate naturel de calcium de formule CaCO3. La variété de ces cristaux à six faces est très importante, on en a dénombré plus de 12 000 formes différentes.

Fil rouge - Sécurité sanitaire

Coup de vieux pour les œufs !

Les poules vivent une dizaine d’années mais elles ne pondent plus vers 7-9 ans. En vieillissant, leurs œufs sont plus gros, leurs jaunes grossissent et leurs coquilles se fragilisent. Une poulette de 6 mois pond des œufs de près de 60 grammes, vers un an, il pèsera 65 grammes et 68 grammes vers 2 ans. Par ailleurs, les jeunes pondeuses pondent des œufs plus ronds. Ainsi, avec l’âge, la structure cristalline des coquilles, la taille des cristaux et leur orientation subissent des dommages. Ces altérations coïncident avec des changements au niveau des molécules organiques de la coquille.

Or, des chercheurs ont mis en évidence l’influence de la mue des poules sur la qualité de la coquille. Après la mue, la production d’œufs s’améliore, la quantité d’œufs pondus augmente et ils sont plus solides. Les coquilles présentent moins de défauts et retrouvent une structure cristallographique de jeunes poules ! En réalité, ce phénomène physiologique de mue se produit chaque année : les poules renouvellent leur plumage et cela bouleverse toute la physiologie de l’oiseau, notamment la mue est marquée par un arrêt de la ponte. Ce processus de mue peut être déclenché par les éleveurs pour ”rajeunir“ le système reproducteur et ainsi améliorer les performances de production.