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Fiche de dossier de presse.
01/02/2005
Une banque européenne de protozoaires du rumen
Les protozoaires sont des organismes unicellulaires constituant la moitié de la biomasse microbienne du rumen. Ils jouent un rôle essentiel dans la digestion des aliments, la stabilisation de l’écosystème microbien du rumen, et ils protègent l’animal contre les toxines alimentaires et les bactéries pathogènes. Contrairement aux bactéries, il est difficile de maintenir les protozoaires en culture, principal facteur limitant pour les recherches sur ces microorganismes. Des chercheurs de l’INRA1, dans le cadre d’un programme européen, ont mis au point une méthode de cryoconservation et ont constitué une banque actuellement stockée à l’unité de recherche sur les Herbivores de l’INRA de Theix.
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La biodiversité microbienne essentielle à l’efficacité du système digestif
L’efficacité de l’écosystème microbien du rumen a longtemps été appréciée à travers sa capacité à digérer les fourrages (10 kg par jour chez une vache). D’autres fonctions des microorganismes ont été mises en évidence au cours des dernières années. Ainsi, les protozoaires du rumen interviennent prioritairement dans l’élimination des pathogènes présents dans le rumen. Ils dégradent les phytotoxines ainsi que les mycotoxines et les toxines bactériennes, et ils évitent certaines pathologies digestives.
L’optimisation de l’efficacité de l’écosystème est très directement liée à sa biodiversité : une diminution du nombre des composants de l’écosystème se traduit immanquablement par des troubles digestifs ou une sensibilité plus grande des ruminants aux troubles digestifs. Ainsi, l’acidose due à un excès d’apport de céréales dans l’alimentation des ruminants évolue sensiblement de l’état subaigu lorsque des bactéries sont éliminées mais que les protozoaires survivent, à l’état aigu pouvant entraîner la mort de l’animal lorsque les protozoaires ont disparu.
Le rumen, un écosystème complexe
Le rumen est un compartiment digestif particulièrement efficace pour digérer les composés cellulosiques et pour valoriser les formes non protéiques de l’azote. Ces critères qui distinguent le ruminant des autres espèces animales résultent de la présence d’une population microbienne à la fois dense et variée dans le rumen : 1010 bactéries, 106 protozoaires et 104 champignons par gramme de contenu digestif.
Considérant que le poids du contenu ruminal est de l’ordre de 100 kg chez une vache adulte, on évalue à environ 4 kg la biomasse totale microbienne dans ce compartiment, dont la moitié est représentée par le pool de protozoaires. | | 
| Les protozoaires sont conservés dans l’azote liquide
© INRA / JP. Jouany Réf. : PCD 9032-IMG0006.PCD |
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La cryobanque, une première pour les protozoaires
Contrairement aux bactéries, il est très difficile de maintenir les protozoaires du rumen en culture pendant de longues périodes, et leur conservation par congélation n’avait été réussie par une équipe slovaque que sur une seule espèce et avec un taux de survie faible (20%). Cette limite explique que peu d’études aient été conduites sur le génome des ciliés et sur leur activité. La méthode de refroidissement mise au point par les chercheurs de l’INRA a permis de congeler 8 espèces de ciliés et de les conserver dans l’azote liquide avec un taux de survie variant de 30 à 100% suivant l’espèce considérée. Les chercheurs ont également mis au point une méthode de transport des échantillons congelés qui permet de les expédier sans perte de vitalité. La réussite de ce projet s’explique par l’existence du plateau technologique mis au point à l’INRA de Clermont-Ferrand-Theix, et par le savoir-faire accumulé depuis plus de 20 ans sur l’isolement et l’identification de cellules de protozoaires, ainsi que la préparation d’animaux sans protozoaires (défaunés) ou monocontaminés avec une espèce pure. Cette méthodologie a permis d’obtenir de grandes quantités de cellules de protozoaires nécessaires à la conduite des essais de cryoconservation. La banque conservée dans l’azote liquide comprend actuellement 1700 tubes de 9 espèces de protozoaires du rumen issues de France, Grande-Bretagne, Pologne et Slovaquie. Ces échantillons sont particulièrement précieux puisque la principale limite aux études sur les protozoaires provenait jusqu’à présent de la difficulté à obtenir des cellules vivantes d’espèces pures isolées. Des demandes d’échantillons ont été formulées au cours des trois derniers mois par des chercheurs américains, néo-zélandais et suisses.
Une collaboration européenne
Peu d’équipes de recherches étudient aujourd’hui les protozoaires du rumen dans le monde. Un programme de recherche européen auquel collaborent cinq pays (Grande-Bretagne, France, Hollande, Slovaquie, Pologne) a été mise en place en 2000. Il concerne la mise au point d’une méthode de cryoconservation des protozoaires, le développement des méthodes de culture in vitro et in vivo d’espèces pures isolées, l’étude de leur phylogénie par séquençage de l’ARN-18S, et la préparation des banques d’ADNc pour mesurer leurs activités enzymatiques. Dans ce cadre, l’INRA a conduit les recherches sur la cryoconservation des protozoaires ciliés.
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| Entodinium simplex, un protozoaire cilié du rumen, en microscope électronique à balayage
Les protozoaires constitutent la moitié de la biomasse microbienne du rumen
© INRA / B. Martinie-Gaillard Réf. : PCD 9032-IMG0005.PCD |
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Le matériel biologique conservé dans la banque a été utilisé pour proposer une nouvelle classification phylogénique des protozoaires du rumen, à partir du séquençage de l’ARN-18s. Une banque d’ADNc actuellement en cours de constitution pourra servir notamment à la production d’enzymes.
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