Optimisation de l’effet dose-dépendant de la phytase en formulation

Les phytases exogènes sont communément ajoutées aux régimes alimentaires des animaux pour dégrader l’acide phytique des ingrédients d’origine végétale. Avec l’hydrolyse de l’acide phytique, la disponibilité du P augmente, ce qui entraîne une réduction de la supplémentation en P inorganique et une réduction l’excrétion de P dans l’environnement. Les propriétés anti-nutritionnelles des acides phytiques sont également perdues au cours de l’hydrolyse, augmentant significativement la rétention du Ca et des oligo-éléments, et augmentant également l’énergie et la digestibilité des acides aminés (Cowieson et al., 2011). Des études sur les poulets de chair et les porcs ont montré que l’utilisation de phytase dans des régimes alimentaires à faible teneur en P disponible améliorait le gain de poids, l’efficacité de la conversion alimentaire, la minéralisation osseuse et l’utilisation des nutriments (Harper et al., 1997; Leske et Coon, 1999; Shirley et Edwards, 2003; Dilger et al., 2004; Cowieson et al., 2006; Olukosi et al., 2007; Olukosi et Adeola, 2008; Gurbuz et al., 2009, Selle et al., 2012, Zeng et al., 2014). L’ampleur de la réponse à la phytase varie selon plusieurs facteurs dont la biochimie de la phytase et la source microbienne, la dose de phytase, la concentration alimentaire de phytase, la source des protéines et leurs caractéristiques, l’équilibre cation/anion, la catégorie de l’animal et la physiologie intestinale.

Dose de réponse à la phytase

Il a été démontré qu’augmenter la dose de phytase est un facteur qui augmente la digestibilité de certains nutriments de manière linéaire, cubique et quadratique. Par exemple, la digestibilité apparente totale du tractus (DATT) de Na, K, Mg et la digestibilité apparente iléale (DAI) de Lys, Thr et Asp augmentent de façon linéaire chez les porcs sevrés avec l’augmentation de la dose de phytase jusqu’à 20 000 FTU/kg (Zeng et al. 2014). Une méta-analyse menée par Zouaoui et al. (2018), utilisant des données de 34 articles publiés entre 1994 et 2015, montre également que chez le porc, la digestibilité de Arg, His, Ile, Leu, Met, Thr, Phe et Val augmente linéairement avec l’ajout de phytase. Chez les poulets de chair, une augmentation linéaire de la rétention de N et de AMEn avec l’augmentation de la dose de phytase jusqu’à 12 000 U/kg a été observée par Shirley et Edwards (2003).

Entre temps, des réponses non linéaires ont été observées pour d’autres nutriments. Par exemple, lors d’études menées par Bento et al. (2012) et Dersjant-Li et al. (2017) chez le porcelet sevré, la digestibilité de P et Ca a montré une augmentation quadratique de la digestion avec l’augmentation de la dose de phytase jusqu’à 2000 FTU/kg. Une augmentation quadratique de la DATT de Ca, P et CU et de la DAI de Tyr chez le porcelet sevré a également été observé par Zeng et al. (2014). De plus, dans une méta-analyse menée par Zouaoui et al. (2018), l’addition de phytase microbienne a résulté en une augmentation quadratique de la digestibilité de Lys et Tyr chez les porcs. Kies et al. (2016) ont en revanche observé une augmentation cubique de la DATT de Ca et P, et une augmentation quadratique de la DATT de Mg, Na, K et Cu avec l’augmentation de la dose de phytase jusqu’à 15 000 FTU/kg.

Chez les poulets de chair, certains nutriments ont montré, de manière similaire, une réponse curvilinéaire. Par exemple, augmenter la dose de phytase jusqu’à 12 000 U/kg, a résulté en une augmentation quadratique de la rétention de Ca et P (Shirley et Edwards, 2003). De même, l’étude menée par Beeson et al. (2017) a montré une augmentation quadratique de la rétention des nutriments en termes de rétention totale de N et P avec l’augmentation de la dose de phytase.

Ajustement non linéaire au cours de la formulation

Etant donné que la phytase a un effet non linéaire sur certains nutriments, l’utilisation d’une seule valeur matricielle pour toutes les doses est inexacte. Pour prendre en compte l’effet curvilinéaire de la réponse de certains nutriments à la phytase et considérant que la plupart des logiciels de formulation alimentaire fonctionnent sur la base d’un système de programmation linéaire, les nutritionnistes et formulateurs doivent effectuer plusieurs simulations pour arriver à une formule à moindre coût qui optimise l’utilisation de la phytase en tenant compte de son effet à différents niveaux d’inclusion. Cela se traduit par plus de temps consacré à la formulation des aliments et une liste plus longue de matières premières qui peut être encore allongée si les nutritionnistes/formulateurs optimisent les formules pour deux espèces ou plus. Une solution à ce problème consiste à utiliser une approximation linéaire par morceaux pendant la formulation. L’approximation linéaire par morceaux utilise les valeurs de réponses à différentes doses pour s’ajuster à l’effet curvilinéaire de la phytase. Comme toutes ses valeurs sont stockées dans un profil, l’effet non linéaire de la phytase peut être pris en compte dans un cycle d’optimisation d’une formule. De plus, si le nutritionniste/formulateur souhaite saisir la valeur de phytase dans une seule unité, la valeur optimale entre les niveaux recommandés d’inclusion peut être rapidement générée en utilisant l’approximation linéaire par morceaux.