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Satisfaction des besoins énergétiques

Le schéma de la répartition de l'énergie dans l'organisme a été décrit dans le chapitre 7 et le lecteur peut en trouver un résumé utile dans la figure 7.6. Les systèmes français, britannique et américain utilisent tous cette structure pour expliquer la manière dont l'organisme divise l'énergie, et tous tentent de fournir à l'usager une manière simple de calculer l'énergie nette utilisable pour l'entretien et pour la production. Le principal problème auquel est confronté tout système pratique de calcul de la nutrition énergétique est que l'efficacité avec laquelle l'énergie métabolisable est utilisée pour produire de l'énergie utilisable (énergie nette) varie non seulement d'une espèce à l'autre, mais aussi au sein d'une catégorie de bétail. L'efficacité avec laquelle un ovin utilise l'énergie métabolisable (EM) est différente de celle du bovin, et celui-ci utilise l'énergie plus efficacement pour la production de lait que pour la croissance des tissus. Il s'agit de tenir compte de ces différences lors du calcul des besoins alimentaires.

Système français des Unités fourragères

Le système français des Unités Fourragères contourne les problèmes liés à la différence d'efficacité dans l'utilisation de l'énergie en utilisant différentes unités pour la valeur énergétique des aliments suivant l'usage qu'en fait l'animal. Tous les besoins énergétiques sont exprimés en Unités Fourragères (UF) équivalant à l'énergie nette fournie par un kilo d'orge. Il existe en réalité deux unités: la première est utilisée pour la production de lait et une série d'autres productions telles que la croissance du foetus et l'énergie nécessaire à l'exercice (Unité Fourragère Lait - UFL) et la seconde l'est pour la production de viande à un rythme de croissance très élevé (Unité Fourragère Viande - UFV). Il est possible de passer du système français au système britannique, car les Unités Fourragères sont véritablement une mesure de l'énergie nette. Une Unité Fourragère Lait (UFL) équivaut à une énergie nette de 7,24 MJ/kg et une Unité fourragère Viande (UFV) équivaut à 7,75 MJ/kg.

Système britannique d'Energie Métabolisable

Le Système britannique d'Energie Métabolisable adopte une approche selon laquelle la teneur en énergie métabolisable est «fixe» pour un type d'aliment donné. Les valeurs de départ sont calculées grâce à un travail extrêmement précis réalisé sur des ovins dans des centres de recherche spécialisés. La valeur EM de plusieurs échantillons de cultures telles que le blé ou le foin est ainsi calculée pour être ensuite liée aux propriétés déterminables en laboratoire. Le but est de réaliser une analyse en laboratoire qui mette en évidence la teneur en protéines, en fibres et en lipides et, au départ de ces données, d'évaluer l'EM.

Des équations complexes permettent ensuite de calculer l'efficacité avec laquelle l'EM est utilisée dans diverses conditions par différentes catégories d'animaux. Dans la pratique, il vaut mieux utiliser un ordinateur ou, du moins, une calculatrice électronique sophistiquée. Pour plus de facilité, des tables ont été établies pour chaque type d'animal en reprenant le niveau de production souhaité et le type d'aliments qu'ils sont censés consommer. Ces tables peuvent alors être utilisées par l'agriculteur ou le nutritionniste sur le terrain.

Système américain d'Energie Nette

Ce système élude le problème des variations dans l'efficacité d'utilisation de l'énergie métabolisable en utilisant différentes valeurs pour exprimer l'énergie nette des aliments, suivant l'usage que l'animal en fait. L'énergie nécessaire à l'entretien est exprimée en Energie Nette d'Entretien (EN _e) et l'énergie nécessaire à l'engraissement est mesurée en termes d'Energie Nette de Croissance (EN _c). Par conséquent, pour l'animal en croissance, les besoins alimentaires d'entretien sont calculés en EN _e et l'énergie supplémentaire nécessaire pour sa croissance est exprimée en EN _c. Ils sont ensuite convertis en termes de besoins alimentaires et de quantités d'aliments et sont additionnés pour former la ration totale. Ainsi

Besoin total d'aliments = apports nécessaires pour l'entretien calculés en EN _e + apports nécessaires pour la croissance calculés en EN _c

Pour la lactation, les calculs sont plus simples. L'efficacité d'utilisation de l'énergie pour l'entretien varie peu par rapport à celle pour la production de lait, ce qui a permis de se limiter à une seule valeur pour l'Energie Nette d'Entretien et de Lactation. L'expression utilisée est Energie Nette de Lactation (EN ₁).

Les tables où figure la composition des aliments suivant le système américain comprennent donc trois valeurs énergétiques pour chaque aliment: EN _e, EN _c et EN ₁. Les valeurs énergétiques mentionnées dans la littérature américaine sont généralement exprimées en kilocalories (ou mégacalories). Il faut les multiplier par 4,18 pour obtenir la valeur correspondante en kilo- ou mégajoules.

Matières digestibles totales

Au début du siècle, un système basé sur la digestibilité de diverses composantes des aliments a été conçu en Amérique pour exprimer les besoins énergétiques des animaux et l'aptitude des aliments à les satisfaire. Il visait essentiellement à créer un système simple basé sur l'énergie digestible et selon lequel, pour chaque aliment, on additionnait la quantité de tous les nutriments digestibles, à l'exception de la composante lipidique qu'il fallait multiplier par 2,25 avant le calcul, en raison de son pouvoir calorifique supérieur. Ainsi:

Matières digestibles totales (MDT) = protéines brutes digestibles + fibres brutes digestibles + extractif non azoté digestible + 2,25 x extrait éthéré digestible (graisses)

Le système MDT a connu un succès remarquable étant donné la facilité avec laquelle on peut mesurer la «valeur énergétique». Malheureusement, il pose de nombreux problèmes quand il s'agit de l'appliquer à des rations contenant un mélange d'ingrédients aux propriétés très différentes. Toutefois, de nombreux ouvrages de référence, en particulier ceux portant sur la nutrition en région tropicale, continuent de l'utiliser.

Etablissement d'une ration complète

Besoins énergétiques de vaches laitières

Le tableau 13.1 illustre les besoins énergétiques de différentes catégories de vaches laitières en reprenant les trois systèmes. Les équations sont reprises en annexe 3, de manière à permettre de calculer les valeurs pour des animaux qui n'entrent pas dans les catégories du tableau.

N.B. Le système français se base sur les protéines brutes digestibles et le système britannique, sur les matières azotées totales et la dégradabilité des protéines.

Des tables de composition reprenant divers aliments ainsi que les besoins du bétail ont été établies sur la base de ces systèmes et sont largement utilisées dans les pays respectifs d'origine. Le souci premier de l'agriculteur, et forcément de l'animal, est de satisfaire les besoins nutritifs avec des aliments de qualité. La valeur d'un système d'alimentation se mesure à sa capacité de prévoir les quantités d'aliments qui seront nécessaires à l'animal. Si les quantités d'aliments nécessaires à une ration réelle sont calculées à l'aide des trois systèmes, on s'aperçoit que les résultats sont remarquablement similaires. Si des différences apparaissent, elles seront sans aucun doute beaucoup plus faibles que celles causées par des erreurs de pesage des aliments dans la plupart des exploitations.

Besoins protéiques du bétail

Quel que soit le système utilisé, il est difficile de calculer la quantité exacte de protéines à incorporer dans la ration. On connaît deux sources aux acides aminés qui pénètrent dans l'intestin grêle pour être assimilés par l'organisme: les protéines apportées directement par la ration et celles qui sont synthétisées par les microbes du rumen. Le problème est que nous ne disposons pas de suffisamment d'informations pour appliquer avec précision ces systèmes. Le comportement des protéines dans le rumen est encore trop peu connu et de nombreuses expériences seront encore nécessaires pour obtenir les informations souhaitées. Les informations relatives aux aliments disponibles en région tropicale sont encore plus rares.

Tableau 13.1 Apports énergétiques recommandés par les systèmes français, britannique et américain

Animal	Unités fourragères françaises (UFL)	Energie métabolisable britannique (MJ)	Système d'Energie nette américan (MJ)
			ENe	ENc	ENl
Vaches allaitantes(600 kg poids vif)
Entretien	5,2	55			41
Production laitière:
5 litres/jour	7,3	79			55
10	9,4	104			70
15	11,8	129			84
20	13,6	155			99
Bovins à l'engraissement (150 kg poids vif)
Entretien	1,9	25	13,8	0
Croissance:
0,25 kg/jour	2,6	30	13,8	2,2
0,50	3,2	35	13,8	4,7
0,75	3,9	40	13,8	7,3
1,00	4,6	45	13,8	10,0
1,25	5,3	50	13,8	12,8
(300 kg poids vif)
Entretien	3,2	41	23,2	0
Croissance:
0,25 kg/jour	3,9	50	23,2	3,7
0,50	4,7	59	23,2	7,9
0,75	5,4	68	23,2	12,2
1,00	6,2	78	23,2	16,8
1,25	6,9	86	23,2	214
Ovins à l'engraissement (10 kg poids vif)
Entretien	0,19	2,0	1,79	0
Croissance:
50 g/jour	0,32	2,7	1,79	0,63
100	0,45	3,6	1,79	1,26
150	0,58	4,5	1,79	1,89
(30 kg poids vif)
Entretien	0,42	4,7	4,09	0
Croissance:
50 g/jour	0,57	6,0	4,09	1,46
100	0,71	7,4	4,09	2,89
150	0,86	9,1	4,09	4,05

Dès lors, que doit faire l'agriculteur pour nourrir le bétail pendant que les scientifiques procèdent à ces mesures? En France, de nombreux agriculteurs continuent d'utiliser un système basé sur les protéines brutes digestibles, alors qu'en Grande-Bretagne, ils se basent sur les matières azotées totales de la ration, en plus d'informations sur la dégradabilité probable des protéines. Le tableau 13.2 illustre les besoins protéiques de diverses catégories d'animaux calculées en fonction des deux systèmes.

Alimentation minérale

En général, les besoins en minéraux des animaux ne sont pas calculés avec autant de précision que les besoins en protéines et en énergie. On peut, par conséquent, les déterminer en termes de concentration globale dans la ration plutôt que sous la forme de besoins journaliers. Le tableau 13.3 reprend les valeurs-types de la concentration de minéraux dans les aliments. Ces chiffres concernent la totalité de la ration de l'animal, et pas uniquement ce que l'agriculteur lui apporte sous la forme de suppléments. Dans le calcul de la concentration totale en minéraux, il ne faut pas omettre de tenir compte de la quantité de minéraux contenue dans l'herbage ou les feuillages fourragers auxquels l'animal a également accès.

Composition de la ration

En temps normal, l'agriculteur ne nourrit pas son bétail avec une certaine quantité de protéines, une certaine quantité d'énergie et une certaine quantité de minéraux. Il lui apporte des aliments dans la perspective qu'il en consommera à peu près une quantité adéquate. Dès que la concentration des divers ingrédients à apporter est déterminée, l'éleveur doit composer un mélange d'ingrédients qui fourniront tous les nutriments nécessaires dans les limites d'ingestibilité de l'animal. A titre d'exemple, les besoins protéiques d'un bouvillon en croissance (1 kg/jour) pesant 300 kg peuvent théoriquement être satisfaits s'il ingère 20 kg de paille de maïs. De tels calculs sont irréalistes, car il n'est pas possible de faire consommer à un animal une telle quantité d'aliments.

Tableau 13.2 Quantité de protéines alimentaires (g/jour) recommandées par les systèmes britannique et français

Animal	Protéines brutes digestibles	Matières azotées totales	Dégradabilité
Vaches allaitantes
(600 kg poids vif)
Entretien	364	550	1,00
Production laitière:
5 litres/jour	664	850	0,90
10	964	1137	0,86
15	1264	1423	0,84
20	1564	1707	0,82
25	1864	1991	0,80
30	2164	2273	0,79
Bovins à l'engraissement (150 kg poids vif)
Entretien	129	205	1,00
Croissance:
0,25 kg/jour	216	260	0,95
0,50	304	347	0,84
0,75	391	424	0,79
1,00	479	498	0,76
1,25	566	567	0,74
1,50	654	627	0,73
(300 kg poids vif)
Entretien	216	340	1,00
Croissance:
0,25 kg/jour	304	414	1,00
0,50	391	491	1,00
0,75	479	568	1,00
1,00	566	648	1,00
1,25	654	720	1,00
1,50	741	803	1,00
Ovins à l'engraissement (10 kg poids vif)
Entretien	14
Croissance:
50 g/jour	29
100	43
150	58
200	72
250	86
(30 kg poids vif)
Entretien	32
Croissance:
50 g/jour	47
100	62
150	77
200	92
250	107

Tableau 13.3 Apports nécessaires de minéraux majeurs dans la ration

Animal	Calcium g/kg MS	Phosphore g/kg MS	Magnésium g/kg MS
Vaches allaitantes
(600 kg poids vif)
Entretien	2,8	2,5	2,1
Production laitière:
5 litres/jour	3,2	2,9	1,9
10	3,3	3,0	1,9
15	3,3	3,1	1,8
20	3,4	3,1	1,8
25	3,4	3,1	1,7
30	3,4	3,1	1,7
Bovins à l'engraissement
(150 kg poids vif)
Entretien	1,8	1,2	1,4
Croissance:
0,50 kg/jour	4,8	2,6	1,5
1,00	6,0	3,0	1,3
(300 kg poids vif)
Entretien	0,9	0,6	0,4
Croissance:
0,50 kg/jour	2,1	1,2	0,5
1,00	3,3	1,8	0,6
Ovins à l'engraissement
(10 kg poids vif)
Entretien	0,5	0,5	0,7
Croissance:
50 g/jour	3,7	2,1	1,2
100	6,6	3,5	1,6
150	11,5	5,1	2,1
(30 kg poids vif)
Entretien	1,1	0,9	0,9
Croissance:
50 g/jour	2,2	1,4	1,0
100	3,3	2,0	1,2
150	4,4	2,6	1,4

Ingestion alimentaire

Les équations qui ont été élaborées dans plusieurs pays pour prévoir l'ingestion fourragère de différentes catégories d'animaux reposent principalement sur l'ingestion d'aliments disponibles dans les pays tempérés. Or, les fourrages tropicaux sont souvent ingérés en quantité beaucoup plus faible. Ces prévisions peuvent toutefois être utiles dans les pays tropicaux dont les cultures sont proches de celles des régions plus fraîches, par exemple dans les hauts plateaux d'Afrique voire au Moyen-Orient, dans les régions où toutes les cultures fourragères doivent être irriguées et sont alors récoltées à un stade de développement précoce.

L'ingestion se calcule généralement en termes de matière sèche ingérée; ce n'est que dans des cas extrêmes que la présence d'une grande proportion d'eau dans les aliments peut jouer un rôle important dans la quantité ingérée. Le tableau 13.4 mentionne quelques estimations concrètes des quantités susceptibles d'être consommées. Ces données ne sont pas précises et ne doivent être considérées que comme une «estimation grossière» de l'ingestion.

Calcul de la composition de la ration

Pour calculer la composition de la ration au départ des besoins nutritifs de l'animal, il faut diviser la quantité nécessaire à l'animal par la quantité apportée par un kilo d'aliments. Par exemple, si une vache laitière a besoin d'un apport énergétique de 130 MJ/ jour et que ses aliments contiennent 10 MJ d'énergie métabolisable par kg, elle devra ingérer 13 kg par jour (en MS). Si elle ne peut consommer que 11 kg, l'agriculteur devra soit accroître la valeur énergétique de la ration, soit accepter une baisse de la production animale.

Souvent, plusieurs aliments doivent être combinés pour constituer la ration; l'agriculteur doit alors déterminer le mélange qui répond le mieux aux besoins de l'animal. Ce processus est appelé formulation de la ration.

La première démarche consiste à totaliser les besoins nutritifs de l'animal et à diviser ceux-ci par l'ingestion probable pour établir la composition de la ration. L'exemple au tableau 13.5 a été calculé selon le système français, mais il aurait tout aussi bien pu l'être selon les systèmes britannique ou américain.

Pour garder le même exemple, supposons que l'agriculteur dispose de deux aliments, de la farine de manioc et du Stylosanthes (légumineuse fourragère) mature. L'un possède une valeur énergétique élevée et une faible teneur en protéines et l'autre présente les propriétés inverses (tableau 13.6). Il faut trouver un moyen simple de calculer le mélange de ces deux aliments qui comblera les besoins de l'animal.

Tableau 13.4 Ingestion probable de matière sèche (en pourcentage du poids corporel)

Aliment	Bovins*	Ovins	Caprins
Jeunes graminées fraîches	2,2	2,8	3,3
Graminées matures	1,7	2,0	2,5
Paille de riz	2,1	2,4	3,1
Paille de maïs	1,7	1,7	2,8
Ration composée complète	3,3	4,1	4,1

* Ces chiffres sont supérieurs dans le cas de vaches laitières à haut rendement.

Tableau 13.5 Exemple de formulation de la ration

(Pour une vache laitière de 600 kg, produisant 15 litres de lait par jour; nous supposons qu'elle mange 3 kg d'aliments par 100 kg de poids vif, c'est-à-dire 18 kg d'aliments par jour.)

Nutriment	(1) Besoins journaliers	(2) Contenu d'1 kg d'aliments
Energie (en UFL)	11,8	0,66
Protéines (g protéines brutes digestibles)	1264	70

Les chiffres de la colonne (1) sont pris dans les tableaux 13.1 et 13.2. Ceux de la colonne (2) sont le résultat de la division de la colonne (1) par 18.

Tableau 13.6 Composition des aliments à utiliser pour formuler une ration simple de vache laitière

Aliment	Protéines digestibles (g/kg)	Energie (UFL/kg)
Manioc	18	1,09
Stylosanthes	104	0,59

Formulation d'une ration à une seule composante

Si l'on ne considère qu'un seul ingrédient de la ration, par exemple les protéines, on peut utiliser la méthode du carré. Prenons l'exemple de la figure 13.1 pour mieux décrire la méthode.

Le problème est de constituer une ration qui fournisse 70 g de protéines par kilo. Les ingrédients disponibles en contiennent soit 18 g/kg (manioc), soit 104 g/kg ( Stylosanthes). La première étape revient à tracer un carré sur une feuille de papier. On inscrit alors la teneur en protéines des deux ingrédients dans les deux coins de gauche et le résultat souhaité, au centre du carré.

Figure 13.1. - Calcul du mélange d'ingrédients nécessaires pour composer une ration. Cette méthode n'est utilisable que si l'on ne considère qu'une seule composante de la ration (protéines ou énergie).

Le calcul des proportions du mélange ne comprend que deux étapes:

1) calculer la différence entre la teneur en protéines de l'ingrédient A et la teneur souhaitée. Dans notre exemple, il s'agit de la différence entre la valeur du manioc (18) et le résultat (70). On écrit le résultat (52) dans le coin opposé, à la même hauteur que le second ingrédient;

2) on calcule ensuite la différence entre la valeur de l'ingrédient B et le résultat souhaité. Dans notre exemple, il s'agit de la différence entre la valeur du Stylosanthes (104) et le résultat final (70). On écrit le résultat (34) dans le coin opposé, à la même hauteur que le premier ingrédient.

Ces résultats indiquent la proportion dans laquelle les ingrédients doivent être mélangés pour obtenir le résultat souhaité. Pour continuer avec notre exemple, nous devons mélanger 34 parts de manioc avec 52 parts de Stylosanthes. Ces parts peuvent être mesurées dans n'importe quelle unité. On peut mélanger 34 pelletées de manioc à 52 pelletées de Stylosanthes, le mélange contiendra toujours 70 g de protéines par kilo. A plus grande échelle, on peut vouloir produire une tonne de ce mélange; il faut alors augmenter les parts en proportion. Le mélange de 34 kg de manioc avec 52 kg de Stylosanthes donne 86 kg. Pour produire une tonne de ce mélange, il faut multiplier chaque chiffre par 1000 et le diviser par 86.

La quantité de manioc dans une tonne de mélange est donc:

34 x 1000/86 = 395 kg (approx.)
et la quantité de Stylosanthes est:
52 x 1000/86 = 605 kg (approx.)

Calcul d'une ration à deux composantes

Le résultat du calcul d'une ration mixte est relativement différent selon qu'il est basé sur la teneur en protéines ou en énergie. Pour calculer la ration de manière plus précise, il faut utiliser une méthode qui puisse calculer les quantités de deux ingrédients nécessaires pour satisfaire deux mesures distinctes de la qualité de la ration. Le mélange peut être calculé assez simplement à l'aide d' équations simultanées , comme est censé le montrer l'exemple. Si M est le poids en kg du manioc et S. celui de Stylosanthes, on compose deux équations, l'une en termes de protéines et l'autre, en termes d'énergie (UFL) (voir tableaux 13.5 et 13.6).

Apport énergétique

1,09 x M + 0,59 x S = 0,66....(1)
énergie du manioc énergie du Stylosanthes énergie dans la ration

Apport protéique

18 x M + 104 x S = 70....
(2) protéines du manioc protéines du Stylosanthes protéines dans la ration

Si on multiplie l'équation (1) par 18/1,09, on obtient:

18/1,09 x 1,09 x M + 18/1,09 x 0,59 x S = 18/1,09 x 0,66
Ò 18 x M + 9,74 x S = 10,90....(3)

Si on soustrait l'équation (3) de la (2), on obtient:

18 x M + 104 x S = 70.... (2)
18 x M + 9,74 x S = 10,90.... (3)
-----------------------------------------------
94,26 x S = 59,10

Donc S = 59,10/94,26 = 0,627 kg (approx.)

Si on introduit la valeur de S (0,627) dans l'équation (2), on obtient:

	18 x M + 104 x 0,627 = 70
Ò	18 x M + 65,21 = 70

Donc, C = (70 - 65,21)/18 = 4,79/18 = 0,266 kg (approx.)

Il faut remarquer que la somme des poids du manioc et du Stylosanthes est légèrement inférieure à 0,9 kg, c'est-à-dire qu'elle n'atteint pas un kilo. En d'autres termes, cette ration peut satisfaire les besoins de l'animal par kilo d'aliments avec moins d'un kilo d'aliments. Cela signifie qu'on peut être presque sûr que l'animal considéré dans l'exemple consommera suffisamment d'aliments.

Pour les buts recherchés, une telle ration n'est probablement pas la plus économique. Si la farine de manioc est très chère, nous avons probablement intérêt à produire une ration qui en contienne le moins possible. Le manioc est très pauvre en protéines, mais contient beaucoup d'énergie; une ration pauvre en manioc serait donc plus riche en protéines et pauvre en énergie. Si l'on suppose que la quantité de manioc est aussi réduite que possible et que celle de Stylosanthes est la plus élevée possible, le total des deux doit être équivalent à 1 (la totalité de la ration). Pour mettre ce qui précède en équation:

M + S= 1

Si l'on combine l'équation ci-dessus avec l'équation (1) (énergie), on obtient un mélange qui contient 0,14 kg de manioc et 0,86 kg de Stylosanthes. La valeur énergétique de la ration sera exactement de 0,66 UFL/kg, mais la teneur en protéines sera de 92 g/kg, soit bien plus que les 70 nécessaires. Si le Stylosanthes était la composante la plus coûteuse, on composerait une ration en fixant exactement la quantité de protéines à 70 g/kg, mais la teneur en énergie serait supérieure aux 0,66 UFL/kg nécessaires.

Rations à ingrédients et composantes multiples

Dans les exemples précités, nous nous sommes limités à la teneur en protéines et en énergie de deux ingrédients. Les calculs deviennent infiniment plus compliqués et plus longs si l'on prend en considération davantage d'ingrédients et de nutriments, par exemple le calcium et le phosphore. Dans les élevages intensifs à grande échelle, il vaut la peine d'envisager de recourir à des techniques spéciales informatisées, telles que la formulation de la ration au moindre coût. Ces méthodes font appel à un outil mathématique, appelé programmation linéaire , qui est relativement long s'il est appliqué à la main et ne devient réalisable que grâce à l'ordinateur. Or, on utilise de plus en plus fréquemment des microordinateurs puissants dans les exploitations, même dans les pays en développement; il n'est donc pas utopique d'envisager de les utiliser de manière régulière pour la formulation des rations alimentaires.