Influence de l'apport en fibres alimentaires et du rapport fibres solubles/insolubles sur les performances de reproduction des truies en fin de gestation dans des conditions climatiques chaudes

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 19749 (2022) Citer cet article

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Cette étude a évalué le niveau de fibres alimentaires (DF) et l'impact du rapport fibres solubles (SF) sur fibres insolubles (ISF) sur les performances de reproduction des truies sous stress thermique. Quarante truies au jour 90 de gestation ont été affectées à quatre traitements. Le régime HH avait, 20 % DF, 1:4, rapport SF:ISF ; HL, 20 % DF, 1:6, rapport SF:ISF ; LH, 14% DF, 1:4, SF:ISF, LL, 14% DF, 1:6, SF:ISF. Les résultats ont montré que; la perte de gras dorsal pendant la lactation était plus faible (P < 0,05) chez HH . L'apport alimentaire était plus élevé (P < 0,05) chez HH et HL. Durée de mise-bas plus courte (P < 0,05) chez HH. L'indice de constipation était plus élevé (P < 0,05) dans HH et LH. Le poids corporel des porcelets sevrés était plus élevé (P < 0,05) chez HH que chez LH et LL. Le cortisol capillaire était plus faible (P < 0,05) dans HH que HL et LL. L'acétate, le propionate, l'isovalérate et le butyrate étaient plus élevés (P < 0,05) dans HH et LH. La zonuline plasmatique, la lipocaline-2 fécale étaient plus faibles (P < 0,05) dans HH et HL. La superoxyde dismutase avait tendance à être plus élevée (P = 0,056) et le malondialdéhyde avait tendance à être plus faible (P = 0,069) dans HH et HL. Nous avons estimé que des niveaux plus élevés de fibres alimentaires et de fibres solubles pourraient atténuer le stress thermique chez les truies gestantes.

Les températures ambiantes élevées pendant l'été ont un impact négatif sur la consommation alimentaire quotidienne moyenne (ADFI), qui à son tour affecte négativement les processus physiologiques et les performances de reproduction des truies1,2. Cela se produit lorsque le flux sanguin est détourné des organes viscéraux vers la peau afin de dissiper la chaleur. Un flux sanguin limité vers l'utérus et l'ovaire peut entraîner une hypoxie utérine et une fonction ovarienne insuffisante. Les truies sont particulièrement sensibles aux chaleurs extrêmes pendant leurs périodes de gestation et de lactation. Lorsqu'elles sont exposées à des températures supérieures à leur zone neutre thermique (25 à 35 °C), les truies présentent des conséquences reproductives défavorables, notamment l'anoestrus, des intervalles inter-oestrus plus longs, des intervalles sevrage-oestrus prolongés, de faibles taux de mise-bas, une diminution de la taille de la portée, des mortinaissances et des avortements3,4. De plus, pendant la lactation, il a été démontré que des températures élevées dépassant 30 °C altèrent la synthèse du lait de la truie5, ainsi qu'une réduction de certains composants du lait et du colostrum tels que les acides gras et les immunoglobulines en raison de l'apport sanguin limité au pis et de la réduction de l'apport alimentaire6. La teneur réduite en immunoglobulines du colostrum pendant les premières heures de vie des porcelets peut poser un problème de santé étant donné que le lait de colostrum offre une immunité passive aux porcelets, qui est la principale source de protection contre les infections chez les nouveau-nés7. De plus, l'hypoxie intestinale due à la charge thermique pourrait réduire la fonction de barrière intestinale, entraînant l'infusion de lipopolysaccharides luminaux (LPS) provenant de bactéries Gram-négatives dans la circulation sanguine, compromettant la santé de la truie et du fœtus, car l'énergie est allouée aux réponses immunitaires au détriment des fonctions de reproduction de l'organisme central8.

Les pertes de production importantes chez les truies gestantes et allaitantes associées à l'augmentation des températures ambiantes nécessitent la mise en œuvre d'une nouvelle stratégie d'alimentation pour améliorer ces impacts négatifs sur la production porcine. Traditionnellement, en ce qui concerne la réduction de l'ADFI et la diminution de l'absorption des nutriments, la fourniture d'aliments concentrés à haute énergie et denses en nutriments a été adoptée pour atténuer le problème de la faible consommation d'aliments chez les truies dans des conditions environnementales chaudes. Cependant, cette stratégie pendant la gestation est contre-productive car elle peut entraîner des truies en surpoids avec des problèmes de parturition accompagnés, une consommation alimentaire réduite pendant la lactation et une production laitière réduite9.

L'incorporation de fibres alimentaires riches en fibres alimentaires (DF) dans l'alimentation des truies pendant les périodes de températures ambiantes élevées a obtenu des résultats bénéfiques ces dernières années. Les DF sont des portions d'aliments d'origine végétale qui résistent à la digestion enzymatique dans l'intestin grêle des mammifères et subissent totalement ou partiellement une fermentation microbienne dans l'intestin postérieur10. Sur la base de la solubilité dans l'eau, les DF sont classées en deux classes : les fibres solubles (SF), telles que les gommes, la pectine et l'inuline ; et les fibres insolubles (ISF), telles que la lignine et la cellulose7,11. De nombreuses études ont démontré que l'augmentation de l'apport en DF pendant la gestation pendant un ou plusieurs cycles de gestation-lactation (cycles de reproduction) lorsque l'apport quotidien en nutriments par truie est égalisé entre les traitements peut augmenter les performances de la truie et de la portée12,13. Cependant, d'autres études n'ont rapporté aucun impact ou impacts négatifs sur la performance de la portée et des truies lorsque des fibres ont été ajoutées au régime de gestation14,15. Ces écarts peuvent être attribués au type de fibres alimentaires complétées pendant la grossesse. Le rapport ISF/SF d'une ressource en fibres peut avoir un impact sur la consommation alimentaire et jouer un rôle clé dans l'amélioration des performances de reproduction des truies7. Une étude précédente a établi que le rapport ISF/SF avait un impact significatif sur la santé des truies et de leur progéniture, avec un poids corporel (PC) moyen des porcelets et un poids de la portée au sevrage plus élevés lorsque le rapport fibres insolubles/solubles dans le régime de gestation était de 3,89 par rapport aux régimes de 5,59, 9,12 et 12,8116. Par conséquent, pour que les fibres alimentaires des truies pendant la gestation soient efficaces, il existe un seuil sur le rapport du rapport insoluble au rapport soluble. Il est donc important de comprendre le niveau de fibres alimentaires et le rapport SF:ISF qui pourraient être suffisants pour atténuer les impacts du stress thermique chez les truies gestantes. Cette étude visait à déterminer les effets du niveau de DF, du rapport ISF/SF et de leur interaction éventuelle sur la perméabilité intestinale, le niveau de stress, le niveau de métabolites dans l'intestin et les performances des truies et de la portée par temps chaud.

La fréquence respiratoire était significativement plus élevée (P < 0,05) du jour 107 à 110 de la gestation dans les groupes à SF élevé par rapport aux groupes à ISF élevé. D'autre part, la température rectale était élevée (P <0, 05) dans les régimes alimentaires à ISF supérieur par rapport aux groupes nourris à SF supérieur aux jours 100, 103 et 104. Aucune interaction n'a été observée entre le niveau de fibres et le rapport SF: ISF (Fig. 1a, b).

Effet des niveaux de fibres alimentaires et du rapport des fibres alimentaires solubles et insolubles sur : (a) le taux de respiration, (b) la température rectale des truies pendant le stress thermique. Les astérisques (*) indiquent une signification statistique (P < 0,05).

Le niveau de cortisol était significativement plus bas (P < 0,05) dans les traitements à SF élevé par rapport aux traitements à ISF élevé (Fig. 2).

Effets des niveaux de fibres alimentaires totales (TDF) et du ratio de fibres alimentaires solubles et insolubles sur la concentration de cortisol capillaire des truies. Les exposants a, b signifient avec différents exposants indiquent une signification statistique (P < 0,05).

La concentration de superoxyde dismutase (SOD) dans le sérum des truies avait tendance à être plus élevée (P = 0,056) dans les traitements à SF élevé par rapport aux traitements à ISF élevé. Il y avait une tendance à une concentration plus faible de MDA dans le sérum (P = 0,069) dans les traitements à haut niveau de DF par rapport aux traitements à faible niveau de DF (tableau 1).

La perte de BF pendant la lactation était plus élevée (P < 0,05) dans les groupes alimentés à haut niveau de DF que dans les groupes à faible niveau de DF. Il y avait une tendance (P = 0,075) à une perte de BF plus élevée pendant la lactation dans les traitements à ISF élevé par rapport aux traitements à SF élevé. L'ADFI était significativement plus élevé (P < 0,05) dans les régimes à haut niveau de DF que dans les régimes à faible niveau de DF. La durée de mise-bas était significativement plus courte (P < 0,05) dans les traitements à haut niveau de DF que dans les traitements à faible niveau de DF. De plus, la durée de mise-bas était plus longue et plus élevée (P < 0,05) dans les traitements à ISF élevé par rapport aux traitements à SF élevé. L'indice de constipation était significativement plus élevé (P < 0,05) dans les groupes nourris avec SF élevé que les groupes nourris avec ISF élevé. Le WEI avait tendance à être plus élevé (P = 0,070) dans les traitements à haut niveau de DF par rapport aux traitements à faible niveau de DF . Aucune interaction n'a été observée entre le niveau DF et le rapport SF:ISF (tableau 2).

Le poids corporel au sevrage des porcelets était significativement plus élevé (P < 0,05) dans les traitements à haut niveau de DF par rapport aux traitements à faible niveau de DF et plus élevé (P < 0,05) dans les régimes riches en SF que dans les régimes riches en ISF. Le poids de la portée au sevrage était plus élevé dans les groupes de niveau DF élevé que dans les groupes de niveau DF inférieur (P < 0,05). Il y avait une tendance (P = 0,058) vers un poids de portée au sevrage plus élevé dans les traitements à SF élevé par rapport aux traitements à ISF élevé (tableau 3).

La concentration fécale de; l'acétate, le propionate, le butyrate, l'isovalérate et les AGCC totaux étaient significativement plus élevés (P < 0,05) dans les traitements à SF élevé par rapport aux traitements à ISF élevé. Il n'y avait pas d'interaction entre le niveau de DF et le rapport SF:ISF (tableau 4).

La concentration plasmatique de zonuline était significativement diminuée (P < 0,05) dans les traitements à SF élevé par rapport aux traitements à ISF élevé. Le niveau fécal de lipocaline-2 était élevé dans les groupes nourris avec un taux élevé d'ISF par rapport aux groupes nourris avec un taux élevé de SF. Il y avait une tendance à un LPS sérique plus faible (P = 0,052) dans les traitements à SF élevé que dans les traitements à ISF élevé. Le niveau de LBP dans le sérum avait tendance à être plus faible (P = 0,085) dans les régimes riches en SF que dans les régimes riches en ISF (tableau 5).

La projection d'importance variable VIP > 1 et p < 0,05 ont été utilisées pour déterminer les impacts des composés métabolites sur les variations. Les métabolites, y compris les acides gras, les lipides, les glucides, les acides aminés et les acides organiques dans les matières fécales des truies ont été détectés dans de multiples processus biochimiques. Les niveaux de biosynthèse des acides gras, d'allongement des acides gras, du cycle de l'urée, du métabolisme de l'arginine et de la proline, du métabolisme des purines, du métabolisme de la bétaïne, de la glycolyse / gluconéogenèse et du métabolisme de la biotine étaient plus élevés chez les truies nourries avec un niveau de DF plus élevé (20 %) que celles nourries avec un niveau de DF de 14 % (Fig. 3a). D'autre part, le métabolisme du butanoate, la biosynthèse des stéroïdes, la biosynthèse des acides gras, la dégradation de l'éthanol, le cycle de l'urée, le métabolisme de la D-arginine et de la D-ornithine, le métabolisme de la méthionine, le métabolisme de l'arginine et de la proline et le métabolisme de la bétaïne étaient significativement augmentés dans les régimes SF: ISF supérieurs (1: 4) par rapport aux traitements SF: ISF inférieurs (1: 6). Les niveaux de métabolisme du pyruvate et du métabolisme du propionate ont été significativement augmentés dans les traitements diététiques SF: ISF (1: 6) inférieurs (Fig. 3b). Sur la base des changements de concentration de métabolites, l'analyse des voies métaboliques a identifié la biosynthèse des stéroïdes, le métabolisme de la biotine et la dégradation des acides gras étaient significatives dans les régimes à 20 % DF par rapport aux traitements à 14 %. Le métabolisme du pyruvate a été augmenté dans les régimes à 14% de DF (Fig. 4a). La biosynthèse des acides gras, la biosynthèse des stéroïdes, la dégradation des acides gras, la dégradation de la lysine et le métabolisme de la biotine étaient plus élevés dans les traitements 1:4, SF:ISF par rapport aux régimes 1:6, SF:ISF. La glycolyse / gluconéogenèse et le métabolisme du pyruvate ont été améliorés dans les traitements 1: 6, SF: ISF par rapport aux régimes 1: 4, SF: ISF (Fig. 4b).

Effet des niveaux de fibres alimentaires et du ratio de fibres alimentaires solubles et insolubles sur des ensembles de métabolites significatifs responsables de la discrimination de classe avec une projection d'importance variable (VIP) > 1 identifié dans les fèces de truies nourries avec différents niveaux de fibres en fin de gestation. (a) 20 % contre 14 % de fibres ditaires ; (b) 1: 4 contre 1: 6 ratios de fibres solubles à insolubles.

Effet des niveaux de fibres alimentaires et du rapport fibres alimentaires solubles/insolubles sur la carte du métabolome des métabolites différentiels (projection d'importance variable > 1, P < 0,05) identifiés dans les matières fécales des truies en fin de gestation. (a) 20 % contre 14 % de fibres alimentaires ; (b) 1: 4 contre 1: 6 rapport soluble à insoluble. L'axe des x représente l'impact de la voie et l'axe des y représente l'enrichissement de la voie. La couleur du nœud est basée sur sa valeur P et le rayon du nœud est déterminé en fonction des valeurs d'impact de la voie. Les tailles plus grandes et les couleurs plus foncées représentent respectivement des valeurs d'enrichissement et d'impact plus élevées.

L'augmentation des fréquences respiratoires et la vasodilatation sont quelques-uns des mécanismes de thermorégulation utilisés par les porcs pour augmenter le transfert de l'excès de chaleur vers l'environnement dans des conditions climatiques élevées. Une température rectale élevée est occasionnée par le détournement du sang des viscères vers la périphérie afin de dissiper la chaleur. D'autre part, l'augmentation de la fréquence respiratoire augmente l'évaporation pulmonaire et la perte de chaleur17. Dans cette étude, au jour 114 de la gestation, la fréquence respiratoire moyenne des truies était en moyenne d'environ 72mov/min, tandis que la température rectale était à un maximum de 39 °C, signe d'une chaleur corporelle élevée. Des taux respiratoires inférieurs significatifs pendant les jours 107 à 110 de la gestation et une température rectale inférieure entre les jours 100 et 104 de la gestation ont été enregistrés dans cette étude dans le niveau élevé de DF et nourri au SF, ce qui indique une réduction de la chaleur corporelle dans ces groupes. Une fréquence respiratoire réduite réduit les mouvements des muscles thoraciques, ce qui réduit encore la génération de chaleur, tandis qu'une température rectale réduite évite l'apoptose cellulaire et les dommages aux organes.

Les niveaux de cortisol sanguin chez les mammifères sont fréquemment utilisés comme indicateurs de stress18. Dans notre étude actuelle, le niveau de cortisol était significativement régulé à la baisse dans les régimes à SF plus élevé plutôt que dans les régimes à ISF plus élevé, ce qui illustrait davantage la baisse des niveaux de stress dans les traitements à SF plus élevé. De plus, les niveaux de stress oxydatif peuvent être déterminés par des paramètres tels que MDA et SOD. Dans cette étude, la SOD sérique avait tendance à être plus élevée dans les traitements à haute teneur en SF, ce qui indique une amélioration de la capacité antioxydante et, par conséquent, une diminution du stress19. Bien que nous n'ayons pas étudié les niveaux de cortisol sanguin, le cortisol capillaire pourrait être un meilleur prédicteur du stress chronique car le cortisol s'accumule dans les tiges capillaires pendant la période expérimentale. Par ailleurs, le prélèvement de poils étant une technique non invasive, surtout pendant cette période de stress chez les truies20. Les mécanismes sous-jacents aux effets des fibres alimentaires sur les niveaux de stress des truies gestantes ne sont pas encore entièrement compris, la satiété pouvant être liée à une réduction du cortisol.

Le PC et le BF des truies pendant la gestation ne différaient pas entre les groupes de cette étude, ce qui est cohérent avec des recherches antérieures montrant que la supplémentation en fibres alimentaires n'avait aucun effet sur le gain de PC et de BF pendant la gestation lorsque l'énergie était similaire, quel que soit le niveau ou la source de fibres21. De plus, pendant la gestation, la truie répartit la majeure partie de son énergie alimentaire vers la croissance et le développement du fœtus plutôt que de la convertir en réserves corporelles22. Le poids corporel des truies au sevrage n'a été affecté ni par le niveau de DF ni par le rapport SF/ISF. Nous avons attribué cela à la mobilisation plus élevée des lipides des tissus adipeux pour répondre à la demande de production de lait23 puisque la DF est moins dense en nutriments. Dans notre étude actuelle, nous rapportons une réduction de la perte de BF dans les régimes à DF plus élevé et une tendance plus faible à la perte de BF dans les régimes à SF plus élevé. Cela pourrait être dû à une fermentation accrue donnant lieu à des SCFA plus importants, en particulier les acides acétique, butyrique et propionique, qui sont utilisés dans la lactogenèse au lieu des réserves de graisse corporelle21.

La consommation d'aliments pendant la lactation est d'une importance primordiale non seulement pour la productivité ultérieure des truies, mais également pour les performances de croissance des portées allaitantes. Un faible ADFI pendant la lactation entraîne une mobilisation accrue des réserves corporelles, ce qui a été lié à une diminution des performances de reproduction des truies24. L'augmentation de l'apport alimentaire volontaire, en particulier chez les truies primipares, pourrait être importante pour le maintien de l'état corporel, car la perte de l'état corporel pendant la lactation peut entraîner un échec de la reproduction25. Dans la présente étude, la consommation d'aliments pendant la lactation était plus élevée dans les régimes riches en fibres alimentaires par rapport à ceux nourris avec des régimes à faible teneur en DF. Conformément à nos résultats, Tan et al.26 ont rapporté une augmentation de l'ADFI pendant la lactation lorsque les truies se nourrissaient de fibres riches pendant la gestation. Nous avons émis l'hypothèse que l'augmentation de l'ADFI pourrait être due à une sensibilité accrue à l'insuline occasionnée par les fibres fermentescibles totales plus élevées. En fin de gestation et en lactation chez les truies, une résistance à l'insuline a été signalée, ce qui affecte négativement la prise alimentaire pendant la lactation27,28. De plus, les régimes riches en fibres pendant la gestation augmentent potentiellement la taille et la capacité du tube digestif, et le volume du régime facilite l'adaptation des truies à l'augmentation significative de la consommation alimentaire essentielle pendant la lactation29.

Un temps de parturition plus long augmente le risque d'hypoxie fœtale entraînant le nombre de porcelets mort-nés30. Dans cette étude, les truies recevant une ration riche en DF et des traitements nourris en SF plus élevé avaient une durée de parturition plus courte. Le raccourcissement du temps de parturition dans les régimes riches en fibres pourrait être dû à la réduction des réponses au stress chez les truies pendant la parturition. Une étude précédente a observé une amélioration de la satiété postprandiale et une réduction de la nervosité avec une consommation de DF plus élevée en fin de gestation chez les truies et l'élimination des comportements stéréotypés31,32 réduisant ainsi la durée de la mise-bas. De plus, le SF est facilement fermenté par le microbiote dans l'intestin intestinal pour produire des SCFA qui fournissent de l'énergie supplémentaire à la truie pour accélérer le processus de parturition33. De plus, la constipation peut prolonger la durée de la mise-bas à cause des matières fécales dures agissant comme une barrière physique dans le canal de naissance à la parturition. Comme observé dans cette étude, le score fécal s'est amélioré chez les truies nourries à haute teneur en DF, diminuant ainsi le risque de constipation avant et pendant la mise-bas.

Des recherches antérieures ont montré que les truies nourries avec un régime riche en SF pendant la grossesse avaient un taux de survie embryonnaire plus élevé et pouvaient mettre bas un plus grand nombre de porcelets totaux et nés vivants que les truies nourries avec un régime riche en ISF12, ce qui a été attribué à la capacité du microbiote intestinal à fermenter facilement le SF pour produire des métabolites tels que les acides biliaires secondaires, la sérotonine et les SCFA qui sont bénéfiques pour la croissance et la survie des embryons. En outre, une consommation accrue de SF pendant la gestation favorise les bactéries intestinales bénéfiques tout en inhibant les bactéries pathogènes, améliorant ainsi la santé des truies16, ce qui pourrait améliorer la survie des embryons. Dans cette étude, cependant, nous n'avons pas observé d'augmentation de la taille de la portée ou du poids de la portée à la naissance en nourrissant un régime riche en fibres ou un rapport de SF à ISF. Cela pourrait être dû au temps d'intervention, car des traitements nutritionnels ont été administrés aux truies en fin de gestation, ce qui peut ne pas être un moment efficace pour ajuster la portée, car la taille de la portée est en partie déterminée au début de la gestation34,35. Dans cette étude, un ajout plus élevé de fibres dans les régimes de gestation a entraîné un PC moyen des porcelets plus élevé au sevrage. En accord avec une étude précédente, l'ajout de fibres pendant la gestation chez les truies a amélioré le PC moyen des porcelets au sevrage13,36. Nous avons émis l'hypothèse que des régimes DF plus élevés pourraient améliorer l'intégrité intestinale et améliorer la hauteur des villosités en nourrissant les entérocytes par la production accrue d'AGCC à partir de la fermentation DF dans l'intestin postérieur. La morphologie intestinale améliorée peut augmenter la capacité de l'intestin à absorber plus de nutriments pendant la lactation, en particulier les premières semaines, entraînant une amélioration des performances de croissance chez les porcelets allaités dans les traitements DF plus élevés.

Les fibres alimentaires by-bass hébergent la digestion enzymatique dans la partie supérieure de l'intestin et subissent une fermentation microbienne dans le côlon et le caecum pour produire des SCFA, en particulier l'acide acétique, le butyrate et le propionate37,38. Dans cette étude, des quantités plus élevées d'acides butyrique, acétique et propionique ont été observées dans les régimes à teneur élevée en SF que dans les régimes à teneur élevée en ISF. Semblable à nos résultats, une production plus élevée de SCFA dans l'intestin postérieur des porcs a été signalée avec l'incorporation de farine de graines de lin par rapport aux coques d'avoine comme sources de SF et d'ISF respectivement39. Nous avons émis l'hypothèse que la production de quantités plus élevées de ces trois SCFA de base (acétique, butyrique, propionique) et des SCFA totaux dans les régimes alimentaires à teneur plus élevée en SF pourrait être due à une fermentation plus rapide et étendue par le microbiote dans le tractus gastro-intestinal par rapport à l'ISF40. Cela pourrait être dû à la solubilité plus élevée des fractions de fibres fermentescibles, qui agissent comme substrats pour l'activité microbienne.

L'intégrité de la barrière intestinale est essentielle au maintien de l'homéostasie intestinale en excluant les agents pathogènes, les endotoxines et les antigènes de pénétrer dans la lamina propria muqueuse41. Un niveau élevé de zonuline dans le plasma est un marqueur d'une barrière intestinale altérée. Dans cette étude, la réduction des taux plasmatiques de zonuline et de lipocaline-2 dans les régimes riches en SF pourrait avoir potentiellement amélioré la fonction de barrière intestinale, d'où une réduction de la perméabilité intestinale, comme observé dans la tendance plus faible du LPS et du LBP dans le sang. Nous avons émis l'hypothèse que le SF alimentaire pourrait augmenter l'abondance de bactéries anti-inflammatoires tout en diminuant l'abondance de bactéries pro-inflammatoires intestinales en régulant la structure du microbiote intestinal et la production de SCFA via la fermentation des SF. Les AGCC pourraient inhiber la voie de l'amplificateur de la chaîne légère kappa du facteur nucléaire des cellules B activées (NF-κB) et activer la voie du facteur lié à l'érythroïde 2/hème oxygénase-1 (Nrf2/HO-1) qui régulent le redox cellulaire intestinal et l'antioxydant protecteur, réduisant ainsi la perméabilité intestinale entraînant une diminution des endotoxines sanguines, une diminution du stress oxydatif et une diminution des réponses inflammatoires, améliorant potentiellement la santé des truies et des porcelets.

Dans cette étude, l'analyse métabolomique a révélé qu'à la fois dans un DF plus élevé et dans un rapport SF:ISF plus élevé, la biotine, l'un des complexes de la vitamine B, était régulée à la hausse dans les échantillons fécaux. La biotine est un cofacteur enzymatique important impliqué dans les voies métaboliques vitales telles que la synthèse des acides gras. De plus, le métabolisme du butanoate qui est largement enrichi dans les traitements SF:ISF supérieurs produit du butyrate qui est la principale source d'énergie qui nourrit les colonocytes, d'où une prolifération rapide18 associée à une meilleure barrière intestinale observée dans les groupes de traitement SF:ISF supérieurs dans cette étude pourrait être attribué au butyrate amélioré. La biosynthèse des stéroïdes commence par l'acide acétique produisant du cholestérol qui est ensuite converti en acides biliaires et en hormones stéroïdes telles que l'estradiol et la progestérone qui ont un impact énorme sur les fonctions ovariennes42. Dans cette étude, la biosynthèse élevée de stéroïdes observée dans les régimes riches en DF et en SF pourrait être due à des SCFA plus élevés générés par la fermentation des fibres, plus particulièrement l'acide acétique qui est le précurseur de la synthèse des stéroïdes. De plus, la voie de la gluconéogenèse était significativement enrichie dans les traitements à faible niveau de DF et à haute teneur en ISF, ce qui pourrait potentiellement être un indicateur de la faible production d'AGCC conduisant à la conversion des protéines et des graisses en glucose.

Les résultats de la présente enquête suggèrent que la supplémentation en SF:ISF chez les truies en fin de gestation pourrait atténuer les effets nocifs du stress thermique. Une augmentation du rapport SF:ISF a été associée à une augmentation de nombreux métabolites dans les échantillons fécaux. Cependant, pour évaluer l'impact des fibres alimentaires solubles et insolubles sur la production et les voies de métabolites à différentes phases du stress thermique, des recherches supplémentaires sont nécessaires. Un niveau plus élevé de fibres alimentaires (20 %) amélioré ; L'ADFI pendant la lactation, l'indice de constipation, le poids corporel des porcelets et la diminution de la durée du processus de mise-bas ainsi que la perte de BF pendant la lactation. ces caractéristiques positives aident les truies à mieux fonctionner dans les environnements chauds.

Les protocoles expérimentaux ont été approuvés par le comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux de l'Université nationale de Kangwon, Chuncheon, République de Corée (KW-210503–6) conformément au Règlement sur l'administration des affaires concernant les animaux d'expérimentation de la République de Corée.

L'expérience a été entreprise dans une ferme porcine commerciale dans la région de Haman en Corée du Sud pendant l'été juillet-août de l'année 2021, avec une température ambiante moyenne de 36,8 °C. En bref, les truies ont été inséminées artificiellement deux fois après le début de l'œstrus, et le diagnostic et la confirmation de la grossesse à l'aide d'un appareil à ultrasons (AV 2100 V : Ambisea Tech. Corp, Shenzhen, Chine). Au jour 90 de gestation, un total de 40 truies multipares Duroc × Landrace × Yorkshire [parité moyenne = 3 ; environ 197 ± 23 kg de poids corporel moyen (PC)] ont été sélectionnés et attribués à l'un des quatre traitements dans une conception expérimentale complètement randomisée pour examiner l'effet du niveau de fibres alimentaires (DF) et le rapport fibres insolubles/fibres insolubles (SF:ISF). Les régimes de traitement comprenaient 20 % DF, un rapport 1:4 de SF:ISF (HH), 20 % DF, un rapport 1:6 de SF:ISF (HL), 16 % DF, un rapport 1:4 de SF:ISF (LH), et 16 % DF, un rapport 1:6 de SF:ISF (LL). Chaque traitement comprenait dix enclos répliqués composés de deux truies de chaque parité (1, 2, 3, 4, 5). Un était logé par stalle de gestation (2,05 × 1,08 m) avec un sol en caillebotis en béton. La température ambiante dans l'étable de gestation était en moyenne de 32,2 °C (températures moyennes diurnes de 34,6 °C et nocturnes de 29,8 °C). Au jour 100 de gestation, les truies ont été relogées en salle de mise bas et logées dans des cages de mise bas individuelles avec caillebotis jusqu'au sevrage au jour 21 de lactation. Une mangeoire à espace unique et un abreuvoir à tétine ont été installés dans chaque case de mise bas, permettant un accès ad libitum à la nourriture et à l'eau. Les rations de base à base de tourteau de maïs et de soja ont été formulées conformément à la norme 201243 du Conseil national de recherches du Canada et ont été fournies du 90e jour de gestation au sevrage au 21e jour de lactation pour répondre ou dépasser les besoins nutritionnels des truies en gestation et en lactation. La formule, la composition chimique et les caractéristiques des fibres alimentaires analysées des régimes de base expérimentaux (tels que nourris) sont présentées dans le tableau 6. Une lampe infrarouge a été utilisée pour chauffer la zone des porcelets dans chaque cage de mise bas. Des dispositifs de surveillance de la température et de l'humidité (Campbell Scientific Ltd., Shepshed, Royaume-Uni) placés à 1 m au-dessus du sol dans les salles de gestation et de mise bas respectivement, ont été utilisés pour mesurer en continu les températures et l'humidité relative et enregistrés toutes les 5 minutes. L'humidité et la température ont été évaluées à l'aide de l'indice de température et d'humidité (THI) tel que décrit par Dikmen et al.44. Le THI a été calculé à l'aide de la formule suivante : THI = [(1,8 × T + 32) − (0,55 − 0,0055 × RH) × (1,8 × T − 26)] où RH est l'humidité relative en pourcentage (%) ; T est la température en degré (oC). La température et le THI pendant la période expérimentale de gestation sont illustrés à la Fig. 5.

La température ambiante et l'indice d'humidité de la température (THI) pendant le stress thermique chez les truies pendant la période expérimentale. Température ambiante (ligne noire) et (THI) indice température-humidité (ligne grise) pendant la période expérimentale.

Des échantillons de sang (8 ml) ont été prélevés par ponction des veines auriculaires de truies à jeun et placés dans des tubes à vide (5 ml) et des tubes héparinés (5 ml) pour analyse. Les échantillons ont été centrifugés à 3000 pendant 15 min à 4 ° C dans des tubes à vide pour extraire des échantillons de sérum, qui ont ensuite été stockés à -80 ° C pour une analyse plus approfondie. Des échantillons fécaux ont été prélevés deux fois par jour à 7h00 et 15h30, regroupés, scellés dans des sacs en plastique et congelés à -20 ° C. Après le prélèvement des échantillons, les échantillons fécaux de chaque truie ont été décongelés et regroupés, puis séchés pendant 72 h dans un four à tirage forcé (65 °C), broyés à travers un tamis de 1 mm et soigneusement mélangés avant qu'un sous-échantillon ne soit prélevé pour analyse chimique.

Un thermomètre numérique inséré à 2 cm dans le rectum a été utilisé pour mesurer la température rectale tous les matins et tous les soirs de 08h00 à 09h00 et de 17h00 à 18h00 respectivement tout au long de la période expérimentale. La fréquence respiratoire a également été enregistrée en même temps en comptant le nombre de respirations/min grâce à l'observation du mouvement thoracique lorsque la truie est au repos en position couchée.

Les niveaux de cortisol dans les cheveux ont été mesurés comme décrit précédemment45. Des échantillons de poils ont été rasés sur le front des truies aux jours 90 et 112 de gestation, respectivement. Des échantillons de cheveux ont été recueillis et conservés dans du papier d'aluminium avant d'être séchés dans des tubes en polypropylène (HM Hyundai Micro Co., Corée). Pour éliminer les contaminations, les échantillons ont été lavés trois fois avec 5 ml d'alcool isopropylique et séchés pendant sept jours à température ambiante (23 ± 1 °C). Après séchage, le cortisol a été extrait en utilisant une méthode de dilution au méthanol et testé avec le kit ELISA selon les instructions du fabricant (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI).

La SOD plasmatique a été déterminée par la méthode décrite par Sun et al.46. L'activité totale de la SOD (T-SOD) a été déterminée à l'aide d'un test de compétition indirecte précédemment rapporté entre la SOD et le produit chimique indicateur, le nitroblue tétrazolium, pour le superoxyde généré par la xanthine-xanthine oxydase47. Les unités d'activité T-SOD ont été calculées en définissant 1 unité comme la quantité de protéine échantillon capable d'inhiber la réduction du nitroblue tétrazolium de 50 % de l'inhibition maximale. Les données ont été normalisées à la quantité de protéines dans l'échantillon et représentées en U/mg de protéines. La peroxydation des lipides plasmatiques a été déterminée par la réaction du malondialdéhyde (MDA) avec l'acide thiobarbiturique (TBA) comme décrit par Esterbauer et Cheeseman48. En bref, 1 ml d'échantillon de plasma décongelé a été ajouté à 1 ml d'acide éthylènediaminetétraacétique [0,037 g d'acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) dans 10 ml d'eau distillée], 2 ml d'acide trichloroacétique (TCA) (3 g de TCA dans 30 ml d'eau distillée) et 1 ml d'hydroxytoluène butylé (BHT) (0,2 g de BHT dans 10 ml d'éthanol) dans un tube à ébullition. le mélange a ensuite été centrifugé à 1200 g pendant 15 min. 1 ml du surnageant a ensuite été incubé avec 1 ml de TBA (0,134 g de TBA dans 20 ml d'eau distillée) sur un bain-marie à 90 ° C pendant 20 min. Un spectrophotomètre (Bausch and Lomb Supertonic 70, Feldkirchen, Allemagne) a été utilisé pour évaluer l'absorbance à une longueur d'onde de 532 nm après refroidissement.

Le poids et l'épaisseur du lard dorsal des truies ont été mesurés au jour 90 de la gestation, dans les 24 h post-partum et au sevrage. Le poids corporel des truies a été mesuré par la méthode du pont-bascule dynamique à l'aide d'une balance électronique pour porcs (Qingdao AN-1T, Simei, Shanghai, Chine) comme décrit par Kim et al.36. L'épaisseur du lard dorsal a été mesurée par échographie (Sonolayer SAL-32B, Toshiba, Tokyo, Japon) à 65 mm de la ligne médiane au niveau de la dernière côte. Les porcelets ont été pesés individuellement à la naissance et au sevrage au jour 21. Chaque matin, les refus alimentaires ont été collectés entre 07h00 et 08h00, et des aliments frais ont été immédiatement distribués. La consommation alimentaire a été obtenue en faisant la différence entre la ration alimentaire et les refus collectés le lendemain matin. L'intervalle sevrage-oestrus (WEI) pour chaque truie a été enregistré comme le nombre de jours entre le sevrage et le début de l'oestrus suivant.

Les niveaux de SCFA dans les échantillons fécaux ont été déterminés en utilisant la chromatographie en phase gazeuse (GC) comme décrit par Liu et al.20. Les échantillons ont été séparés à l'aide d'un GC TRACE 1310 avec un détecteur à ionisation de flamme et analysés sur une colonne HP-88 (longueur de 100 m, diamètre de 0,25 mm et épaisseur de film de 0,2 m du producteur). Voici le programme de température : 70 °C pendant 1 min, suivi d'une augmentation à 180 °C maintenu à 25 °C pendant 1 min, 200 °C maintenu à 10 °C pendant 1 min, 220 °C maintenu à 2 °C pendant 10 min, et enfin 240 °C maintenu à 20 °C pendant 6 min. L'échantillon a été analysé à un rapport de division de 20:1 et à un débit de colonne de 1,3 ml/min. Comme gaz porteur, l'hydrogène est employé. L'injecteur est réglé sur 270 °C, tandis que le détecteur est réglé sur 290 °C.

Des échantillons de sérum et de matières fécales de truies ont été évalués pour le lipopolysaccharide (LPS), la zonuline, la lipocaline-2 et la protéine de liaison LBP) à l'aide de la technologie de dosage immuno-enzymatique (Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute, Nanjing, Chine), les variables inflammatoires ont été évaluées.

Les quantités de métabolites dans les matières fécales des truies ont été mesurées par GC-MS. Un échantillon fécal de 100 mg a été transféré dans des tubes à centrifuger de 5 ml, mélangé avec 500 μL d'eau distillée et vortexé pendant 60 s, selon He et al.18. Ensuite, comme étalon quantitatif interne, 1000 μL de méthanol ont été ajoutés et vortexés pendant 30 s. Après 30 min d'incubation sur glace, l'échographe a été utilisé pour maintenir les échantillons à 25 °C pendant 10 min. Après cela, la procédure de centrifugation (5000 tr/min ; 5 °C ; 15 min) a été effectuée. Tous les surnageants ont été séchés et déposés dans des tubes à centrifuger de 2 mL. Les échantillons séchés ont ensuite été ajoutés à 60 μL de solution de méthoxyamine dans la pyridine, vortexés pendant 30 s, avant d'être mis à réagir pendant 120 min à 37 °C. 60 μL de réactif trifluoroacétamide (contenant 1 % de FMCS) ont été ajoutés et centrifugés (5 000 tr/min ; 5 °C ; 15 min) pendant 90 min à 37 °C. Le surnageant résultant a été transféré dans un flacon d'échantillon puis analysé à l'aide d'un GC-MS Agilent 7890A/5975C (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA).

La procédure GLM a été utilisée pour l'analyse statistique (SAS Inst. Inc. Cary, NC), basée sur une conception complètement randomisée. Le numéro de parité a été inclus comme effet fixe et le poids corporel initial comme covariable. Les différences significatives de (P < 0,05) entre les traitements ont été considérées comme statistiquement différentes en utilisant la procédure de différence honnêtement significative de la Turquie. la truie individuelle a été considérée comme l'unité expérimentale pour tous les paramètres. Les métabolites ont été identifiés et normalisés à l'acide (13C2)-myristique et à l'isotope stable IS à l'aide des données brutes recueillies (http://srdata.nist.gov/gateway/, consultées le 6 février 2022). Le logiciel SIMCAP+ version 13.0 a été utilisé pour effectuer l'analyse statistique (Umetrics, Umea, Suède). L'effet du stress thermique sur les voies métaboliques et l'analyse de l'enrichissement des ensembles de métabolites a été déterminé selon l'outil en ligne (http://www.metaboanalyst.ca/faces/ModuleView.xhtml) consulté le 11 juillet 202218.

La déclaration dans ce manuscrit est conforme aux recommandations de Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments.

L'auteur correspondant peut fournir les ensembles de données pour ce travail sur demande raisonnable.

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Ce travail a été réalisé avec le soutien du "Programme de recherche coopérative pour le développement des sciences et technologies agricoles (Projet n° PJ01479601)" Administration du développement rural, République de Corée.

Ces auteurs ont contribué à parts égales : Joseph Moturi et Abdolreza Hosseindoust.

Department of Animal Industry Convergence, Kangwon National University, Chuncheon, 24341, République de Corée

Le meilleur de Joseph Moturi, Abdolreza Hosseindoust, Habeeb Tajudeen, Jun Young Mun, Sang Hun Ha et Jin Soo Kim

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Conceptualisation : JSK, JM, AH Conservation des données : JM, SHH Analyse formelle : JM, AH, JSK Acquisition de financement : JSK Investigation : SHH, HT Méthodologie : AH, JM, HT Administration du projet : JM, JSK Ressources : SHH, JSK Logiciel : AH, JYM Supervision : JSK Validation : JM, SHH, HT Visualisation : AH, JBP, JSK Rédaction : JM, AH, JSK

Correspondance avec Jin Soo Kim.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

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Reçu : 19 juillet 2022

Accepté : 06 novembre 2022

Publié: 17 novembre 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-23811-8

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