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Science et changements planétaires / Sécheresse
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Le dromadaire face à la sous-nutrition minérale : un aspect méconnu de son adaptabilité aux conditions désertiques


Science et changements planétaires / Sécheresse. Volume 11, Numéro 3, 155-61, Septembre 2000, Synthèse


Résumé   Summary  

Auteur(s) : Bernard Faye, Mohammed Bengoumi, Programme Productions animales, CIRAD-EMVT, Campus International de Baillarguet, BP 5035, 34032 Montpellier Cedex, France..

Résumé : L’adaptation du dromadaire aux conditions désertiques se traduit par un ensemble de mécanismes métaboliques et physiologiques remarquables. La résistance à la sous-nutrition minérale représente un des volets de cette adaptation. Des travaux fondamentaux réalisés depuis quelques années ont permis d’approfondir les connaissances sur le métabolisme des minéraux majeurs (calcium, phosphore, sodium, chlore, magnésium) et mineurs (cuivre, zinc, sélénium). Les résultats montrent la diversité des mécanismes mis en jeu : augmentation de la capacité d’absorption en période de pénurie, plus grande capacité de stockage, tolérance à certains minéraux en excès, maintien de l’activité enzymatique en période de déficit.

Illustrations

ARTICLE

À partir d'une synthèse des travaux portant sur la capacité du dromadaire à résister aux conditions d'un milieu caractérisé par son aridité et la faiblesse des ressources minérales alimentaires disponibles, les auteurs montrent que c'est grâce à la somme des différents petits perfectionnements des mécanismes métaboliques et physiologiques que le dromadaire peut survivre dans les conditions des milieux désertiques.

Le dromadaire est connu pour sa résistance à la soif, à la chaleur, à la sous-nutrition protéique. Il a développé face aux contraintes du milieu désertique un ensemble de facultés physiologiques remarquables [1] qui lui ont conféré une légendaire réputation. On sait également la capacité peu commune de cette espèce à ingérer des fourrages et de l'eau salés sans affecter ses fonctions métaboliques [2]. Le dromadaire étant habitué à survivre dans l'univers minéral des zones arides et semi-arides (photo 1), on peut s'étonner de l'intérêt de travaux portant précisément sur la nutrition minérale chez les camélidés. Pourtant, les carences minérales sont assez largement répandues chez les espèces domestiques, notamment en Afrique [3], et le dromadaire n'échappe pas aux risques d'une alimentation déficitaire en éléments minéraux majeurs ou mineurs [4].

Depuis une dizaine d'années, de nombreux travaux fondamentaux et appliqués ont été menés sur le métabolisme minéral chez le dromadaire par diverses équipes notamment au Maroc, à Djibouti [5], en Jordanie, dans les Émirats arabes et en France. Les résultats semblent indiquer un ensemble de particularités accentuant encore la capacité de cette espèce à résister aux conditions d'un milieu caractérisé non seulement par son aridité, mais aussi par la faiblesse épisodique des ressources minérales alimentaires disponibles. Le présent article propose de faire une synthèse des connaissances actuelles.

Calcium et phosphore

La vitamine D3 joue un rôle central dans le métabolisme phosphocalcique, notamment en stimulant l'absorption intestinale du calcium et du phosphore alimentaires. Or, la concentration plasmatique en vitamine D3 (plus précisément de son principal métabolite, le 1,25 dihydroxycholécalciférol) chez le dromadaire est 10 à 15 fois plus élevée que chez les autres ruminants domestiques, indiquant par là une bien meilleure assimilation du calcium et du phosphore [6] (tableau I). De fait, les coefficients d'absorption réel (CAR) évalués au cours de différents essais sont respectivement de 40 et 65 %, soit des chiffres supérieurs à ceux observés chez les bovins et les ovins. En effet, chez ces derniers, le CAR du calcium varie selon le stade physiologique entre 15 et 30 % [10] et se situe en moyenne autour de 40 % pour le phosphore (avec des variations de 10 à 70 % selon les sources alimentaires). La capacité d'absorption est encore augmentée chez la femelle allaitante et en fin de gestation. Les métabolites de la vitamine D3 ayant également la possibilité d'augmenter la teneur en calcium dans le lait, on peut considérer que ces particularités métaboliques permettent donc au dromadaire d'améliorer non seulement son accès au calcium et au phosphore alimentaires par une meilleure absorption intestinale, mais aussi d'accroître le transfert de calcium vers le jeune.

Toutefois, les déficits en phosphore sont observables chez l'espèce. En Afrique du Nord, on décrit une maladie sous le nom de Kraff qui se traduit par des arthrites et des exostoses péri-articulaires conduisant à une difficulté de la démarche, puis à une paralysie. Les déficits phosphocalciques graves conduisent à des troubles du comportement alimentaire (pica, ostéophagie) souvent responsables de pathologies secondaires telles que le botulisme.

Sodium et chlorure

La capacité du dromadaire à ingérer des plantes halophytes en grande quantité est proverbiale. Ces ressources étant relativement abondantes dans les milieux désertiques, il va de soi que cet appétit observé pour des fourrages riches en sel signe une adaptabilité évidente au contexte phyto-écologique. La concentration en sodium et en chlorure dans le sang est de fait plus élevée chez le dromadaire que chez les autres herbivores [2, 11]. L'augmentation de la natrémie et de la chlorurémie signe également une adaptation au manque d'eau, le sodium et le chlore jouant un rôle dans la régulation de la pression osmotique. L'hypernatrémie est observée chez l'animal déshydraté, de même d'ailleurs que l'hyperchlorémie. Le dromadaire a donc la capacité, d'une part, d'accéder à des rations riches en sel et, d'autre part, de réguler les concentrations plasmatiques à des niveaux élevés, ce qui lui permet une résistance métabolique à des périodes de déshydratation transitoires.

Le rôle de ces électrolytes explique la préférence du dromadaire pour les plantes halophytes et la nécessité pour les éleveurs d'assurer une complémentation salée saisonnière. La « cure salée » fait du reste partie de façon étroite du mode de vie pastoral (photo 2). Les besoins du dromadaire en sel semblent en effet plus élevés que ceux des autres espèces d'herbivores domestiques (20 g/100 kg de poids vif environ). En conséquence, le dromadaire est sensible à la carence en sel. Le déficit en sodium se traduit par des nécroses cutanées, notamment sur la partie inférieure des membres, induisant des boiteries sévères.

Magnésium

On dispose de peu d'informations sur le métabolisme du magnésium chez le dromadaire. La magnésémie se caractérise plutôt par une remarquable stabilité, mais rien ne semble différencier l'espèce dromadaire. Cependant, des cas de déficit sont signalés, notamment à Djibouti sur les animaux pâturant les espèces ligneuses de la mangrove [5]. Des cas d'hypomagnésémie provoquant des paralysies, réversibles avec l'apport de sels de magnésie, ont été décrits en Inde [12].

Cuivre et céruloplasmine

Le cuivre fait partie de ce qu'on appelle en biologie les « éléments-traces », minéraux présents en très faible quantité dans les organismes animaux, mais indispensables pour des fonctions métaboliques vitales. Ainsi, le cuivre entre dans la composition de la cytochrome oxydase, de la lysil-oxydase, de la tyrosinase et de la céruloplasmine, molécules qui contribuent notamment à des fonctions enzymatiques nécessaires à l'utilisation de l'oxygène ou au métabolisme protéique. On dispose dans la littérature de quelques résultats comparatifs sur la teneur plasmatique ou sérique du cuivre dans différentes espèces d'herbivores domestiques (tableau II). Dans la quasi-totalité des cas, à l'exception des résultats observés en 1990 à Djibouti pour les raisons évoquées précédemment [5], les teneurs chez le dromadaire apparaissent toujours les plus élevées. Cette différence est attribuée au comportement alimentaire des camélidés qui prélèvent, de préférence, les fourrages ligneux (comprenant beaucoup de légumineuses) dans les parcours, ce qui leur permet d'accéder plus facilement que les autres ruminants à une alimentation plus riche en azote et en minéraux mineurs. Du fait de l'interaction positive azote-cuivre, la situation nutritionnelle du dromadaire vis-à-vis de cet élément-trace s'en trouve améliorée.

On observe en situation expérimentale des faits inverses [20] : comparés à des bovins recevant une ration identique quantitativement et qualitativement, les dromadaires présentent une cuprémie nettement inférieure (figure 1).

Le taux d'absorption apparente mesuré à partir de la différence entre l'ingéré et l'excrété apparaît plus faible chez le dromadaire en absence de complémentation (75-80 %) que chez les bovins (85-86 %), mais le rapport s'inverse lorsqu'un apport de minéraux est assuré (65 % pour les dromadaires versus 61 % pour les bovins). Ces résultats tendent à montrer que les besoins en cuivre du dromadaire pourraient être moins importants que ceux des autres espèces de ruminants. Cependant, en cas de complémentation spécifique, le dromadaire semble présenter une meilleure capacité d'« absorption apparente » mettant ainsi à profit un contexte nutritionnel provisoirement favorable.

La céruloplasmine est une ferroxydase présente dans le plasma de tous les mammifères. Elle contient plus de 95 % du cuivre circulant et joue des rôles multiples dans le métabolisme du fer. Chez toutes les espèces domestiques, on observe une corrélation significative entre la cuprémie et la céruloplasminémie. Le dromadaire n'échappe pas à cette observation.

Cependant, comparée aux autres herbivores, la céruloplasminémie du dromadaire présente deux particularités : d'une part, les coefficients de corrélation sont moins bons (tableau III) et, d'autre part, la corrélation la plus appropriée n'est pas linéaire [21]. Chez la plupart des espèces, l'activité oxydasique de la céruloplasmine décroît quand l'animal est en situation de déplétion cuprique. En cas de carence avérée, l'activité oxydasique du dromadaire ne diminue pas de manière linéaire mais semble, au contraire, assurer un métabolisme de base suffisant. Des travaux récents sur la purification de la céruloplasmine caméline semblent d'ailleurs indiquer des caractéristiques de structure sensiblement différentes par rapport aux autres herbivores [22]. Par ailleurs, la céruloplasminémie augmente de façon significative chez l'animal bénéficiant d'un apport supplémentaire de cuivre. Les quelques essais comparatifs décrits dans la littérature semblent indiquer une meilleure réponse chez le dromadaire avec une augmentation plus importante que chez les bovins recevant une complémentation identique [21].

Ces observations tendent à considérer que le dromadaire est capable de maintenir les activités métaboliques liées à la céruloplasmine en dépit des états de carence de l'animal et à réagir plus promptement à une complémentation minérale passagère. En revanche, on peut s'interroger sur la précision et la pertinence de la mesure de la céruloplasminémie chez le dromadaire en situation de déficit cuprique.

Zinc et superoxyde dismutase

Le zinc est un élément biologique essentiel qui entre dans des systèmes enzymatiques nombreux et variés ayant notamment une action sur la synthèse protéique (en particulier la kératogenèse) et certaines fonctions immunitaires. Les carences en zinc se traduisent, de ce fait, par des affections cutanées et des dépressions immunitaires. La superoxyde dismutase est une enzyme intracellulaire (réf. SOD, E.C. 1.15.1.1.) cuivre ou zinc-dépendante : le zinc stabilise l'enzyme et le cuivre est nécessaire pour sa catalyse [23]. L'enzyme SOD agit comme un anti-oxydant et protège les tissus contre la peroxydation des lipides. En général, il existe une corrélation positive entre cet enzyme et la teneur plasmatique en cuivre et zinc (la plupart des études concernent l'homme ou le rat). Il existe peu de données concernant cet aspect chez les herbivores domestiques et une seule référence récente est disponible chez le dromadaire [24].

Dans cette dernière étude, où le dromadaire est comparé à la vache, il a été observé une corrélation positive entre taux plasmatique du zinc et activité de la SOD chez la vache avec un coefficient relativement faible mais significatif (r = 0,396, p < 0,05). En revanche, chez le dromadaire, cette relation s'est avérée également significative mais négative (r = - 0,369, p < 0,05). Par ailleurs, les résultats concernant l'activité SOD intra-érythrocytaire indiquent que le dromadaire serait plus près des valeurs observées chez l'homme que celles relevées chez la vache. Dans le cas précis de l'expérimentation citée où les animaux recevaient une complémentation en cuivre et zinc, cette corrélation négative pourrait s'expliquer par la compétition de ces deux éléments sur les sites de l'enzyme SOD. Or, contrairement aux bovins, la concentration en zinc plasmatique n'augmente pas chez le dromadaire supplémenté, ce qui permet au cuivre de saturer les sites de l'enzyme. À l'inverse, chez les bovins, cuivre et zinc plasmatiques augmentent simultanément en cas de supplémentation et la compétition entre ces deux éléments est moins marquée.

Le principal point concernant le zinc est en effet :

- d'une part, l'absence d'impact d'une ration enrichie en zinc sur le statut plasmatique en cet élément, contrairement aux autres espèces d'herbivores ;

- d'autre part, le très faible niveau de la zincémie normale en comparaison avec les autres espèces animales (chez le dromadaire, les valeurs de la zincémie « normale » se situent entre 35 et 45 mug/100 ml vs 70 à 120 mug/100 ml chez la plupart des autres espèces) [4].

Cela implique que :

- chez le dromadaire, la zincémie n'est pas un bon indicateur du statut minéral en cet élément, ni de l'activité de l'enzyme SOD ;

- le dromadaire est capable de maintenir ses fonctions enzymatiques intracellulaires zinc-dépendantes en dépit d'un taux circulant faible du zinc ;

- les besoins du dromadaire en zinc semblent plus faibles que ceux des autres espèces.

A contrario, on peut s'interroger sur la signification d'une zincémie basse quand on sait le rôle de cet élément dans la protection cutanée et la grande sensibilité du dromadaire aux maladies de la peau (gale, ecthyma, variole, dermatoses et nécroses cutanées d'étiologie diverse). On peut s'interroger également sur les effets au niveau de l'immunité du jeune (par ailleurs sensible à une mortalité élevée) sachant le rôle que joue le zinc dans un certain nombre de processus immunitaires.

Sélénium et glutathion-peroxydase

Le sélénium, dont les besoins quotidiens sont faibles chez les herbivores (1 ou 2 mg/jour), intervient dans de nombreux processus biologiques anti-oxydatifs. À ce titre, il joue un rôle essentiel dans la protection des cellules et on lui attribue, de ce fait, un effet positif dans la prévention des cancers chez l'homme. Un déficit dans la ration conduit à une pathologie autrefois fréquente dans les élevages de veaux en batterie : la maladie du muscle blanc qui se traduit par une dégénérescence musculaire (notamment du muscle cardiaque) accompagnée d'une décoloration caractéristique qui a donné le nom à la maladie.

Il existe très peu de données sur le sélénium chez les camélidés bien qu'il soit certain que des carences aient été décrites au Maroc [25] et en Chine [26]. À l'inverse, des données non publiées en provenance du Sultanat d'Oman ont montré que des valeurs de sélénémie très supérieures à la normale semblaient être associées à des pathologies aux formes diverses où prédominent des paralysies. Dans un essai comparant la vache et le dromadaire [27], une complémentation en sélénium par voie orale (selon une quantité correspondant aux valeurs recommandées chez la vache laitière soit environ 2 mg/j) a montré un comportement très différent entre les deux espèces (figure 2). En effet, dans une phase préalable dépourvue d'apport supplémentaire en sels de sélénium, la concentration en sélénium plasmatique chez le dromadaire (20,8 ± 3,2 ng/ml en moyenne) était presque de moitié inférieure à celle des bovins (33,2 ± 3,9). Pendant la période de supplémentation qui a duré plusieurs mois, les valeurs se sont inversées, passant à 51,1 ± 5,6 ng/100 ml chez la vache (soit presque un doublement de la valeur) et à 129,6 ± 30,2 chez le dromadaire, soit une valeur 6 fois plus importante. Les valeurs maximales observées ont été respectivement de 64,5 ng/ml chez la vache et 200,4 ng/ml chez le dromadaire. Autrement dit, alors que l'augmentation chez les bovins a été multipliée par 2, chez le dromadaire, la sélénémie a été multipliée par un facteur 10 pour une supplémentation orale identique. Après un arrêt d'un mois de cette supplémentation, le taux de sélénium plasmatique est redevenu « normal » chez le dromadaire, soit un niveau inférieur à celui de la vache.

Le taux initial observé dans cette expérimentation chez le dromadaire apparaît plutôt plus faible que dans les résultats de la littérature, bien que le nombre très restreint de références rend toute comparaison difficile [28]. L'extraordinaire augmentation du taux de sélénium circulant dans cette espèce lors de supplémentation tend à indiquer que la sélénémie plasmatique représente un indicateur extrêmement sensible de l'apport de sélénium dans la ration. Le métabolisme de cet élément semble donc tout à fait particulier chez le dromadaire. Mais, dans l'état actuel des connaissances, on ne peut affirmer s'il s'agit d'une sensibilité particulière de cette espèce aux déficits ou à l'intoxication. Du fait d'une déplétion aussi rapide que l'augmentation quand s'arrête la supplémentation orale, ce que l'on peut dire, c'est que le dromadaire semble absorber (et excréter) le sélénium de façon plus efficace que la vache.

Généralement, le sélénium est transporté dans le sang par des protéines spécifiques (les sélénoprotéines) dont la glutathion-peroxydase est la mieux connue. De ce fait, la corrélation entre sélénium et glutathion-peroxydase est élevée. On ne sait pas, à l'heure actuelle, s'il existe une sélénoprotéine particulière au dromadaire. Dans l'essai cité plus haut, seule la glutathion-peroxydase érythrocytaire (libellée GSH-Px) a été dosée. Contrairement au sélénium, il ne semble pas y avoir de différence entre les deux espèces pendant la période d'absence de complémentation et la période de complémentation qui suit (figure 3). Il est observé, cependant, une augmentation significative de l'activité de la GSH-Px chez les deux espèces et de façon similaire pendant la phase d'apport de sels de sélénium. Pendant cette phase, la corrélation entre le taux de sélénium dans le plasma et l'activité de la GSH-Px apparaît plus élevée chez le dromadaire (coefficient de corrélation de 0,94) que chez la vache (r = 0,68) même si elle est hautement significative dans les deux cas. Comme pour les autres espèces donc, la GSH-Px est un bon indicateur du statut en sélénium du dromadaire. En revanche, dès que s'arrête la complémentation, les courbes divergent : alors que l'activité de la GSH-Px stagne chez la vache, elle continue d'augmenter chez le dromadaire atteignant en moyenne 13 172 ± 1 720 UI/100 gHb.

La poursuite d'une telle augmentation est évidemment à mettre en relation avec la forte quantité de sélénium « stockée » dans le plasma de dromadaire. En effet, la biosynthèse de GSH-Px, enzyme séléno-dépendante, est induite par le sélénium circulant. Quand l'apport supplémentaire en sélénium s'arrête, la biosynthèse perdure chez la vache par l'utilisation du sélénium stocké pendant la phase de supplémentation et du fait de la longue demi-vie de l'enzyme. Chez le dromadaire, le « stockage » étant plus important et la demi-vie de l'enzyme probablement plus longue, l'activité de la GSH-Px continue de croître. On sait en effet que la demi-vie de cet enzyme est liée à la demi-vie des hématies. Or, la durée de vie des globules rouges des dromadaires est réputée pour être plus longue que chez la plupart des autres espèces [29].

Cette apparente capacité à « stocker » (le terme est délibérément mis entre guillemets car nous ne sommes pas sûr qu'il s'agisse d'une réelle forme de stockage) le sélénium en grande quantité chez le dromadaire représente également une forme évidente d'adaptation à la sous-nutrition minérale. Cette capacité permet en effet à cette espèce de maintenir une activité enzymatique quand l'élément fait défaut à l'instar de ce qui a été observé pour les autres éléments-traces évoqués dans les chapitres précédents.

Les urines représentent généralement la voie d'excrétion privilégiée pour le sélénium. À notre connaissance, on ne dispose d'aucune mesure chez le dromadaire. Il est cependant reconnu que le rein dans cette espèce a une grande capacité à recycler l'eau, l'urée et les électrolytes. Or, le rein du dromadaire a la particularité de présenter une activité enzymatique supérieure à celle du foie, contrairement à la plupart des espèces de mammifères [30]. Par ailleurs, le rein du dromadaire présente une concentration en sélénium supérieure à celle du foie [31]. Il semble donc que le dromadaire soit capable de réguler efficacement l'excrétion urinaire de sélénium, favorisant ainsi son stockage pendant les phases favorables.

CONCLUSION

Tout se passe chez le dromadaire comme si son métabolisme était tourné vers une anticipation des périodes de sous-nutrition minérale. Il signe son adaptation à ces périodes de restriction alimentaire par divers mécanismes : augmentation des capacités d'absorption en cas de pénurie, plus grande capacité de stockage de certains éléments minéraux, plus grande tolérance à certains électrolytes, maintien des activités enzymatiques de base en dépit des situations déficitaires.

L'adaptation au désert signifie un ensemble de petits perfectionnements métaboliques qui, pris isolément, n'apportent qu'un avantage comparatif somme toute restreint mais qui, pris dans leur ensemble, donnent sens à la réputation de cette espèce, seule capable parmi les grands mammifères domestiques à survivre dans les conditions que lui imposent les milieux désertiques.

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