Anim. Res. 52 (2003) 513-530
DOI: 10.1051/animres:2003036

Ruminal fermentative parameters and blood acido-basic balance changes during the onset and recovery of induced latent acidosis in sheep

Ludovic Brossard, Cécile Martin and Brigitte Michalet-Doreau

Unité de Recherches sur les Herbivores, INRA Theix, 63122 Saint-Genès-Champanelle, France
(Received 18 April 2003; accepted 10 September 2003)

Abstract
Four ruminal cannulated Texel wethers were used to study the long-term effects of an acidotic diet on ruminal parameters and blood acid-base status. The short-term events around feeding and the recovery of the animals were followed after this nutritional disturbance. Sheep were limit-fed consecutively a control diet H (100% hay) (one week), an acidotic diet W (60% wheat + 40% hay) (2 weeks), and again the control diet (2 weeks). Mean, minimum and maximum ruminal pH were lower, and the time and area under pH 6.0 were higher ( P < 0.001) with the W diet than with the H diet. These pH parameters indicate a latent acidosis defined here as a subacute and maintained acidosis. Before feeding, the drop in ruminal pH with the W diet was correlated with an increase in the VFA buffering capacity (BC) (R ² = 0.70) and with a decrease in the BC of both carbonic acid functions (R ² = 0.52 for H ₂CO ₃ and 0.55 for HCO ₃^-). After feeding, the acidotic diet effect on ruminal pH was not explained by variations in the BC of either of these chemical species. Ruminal lactate concentration was higher with the W diet compared to the H diet ( P < 0.001) but remained low ( < 2 mmol L ^-1). Total VFA concentration ( P < 0.001), acetate ( P < 0.001) and propionate ( P < 0.01) proportions in the rumen decreased with the W diet, while the butyrate proportion increased ( P < 0.001). The number of Entodiniomorphs increased with the W diet ( P < 0.001). Most parameters showed no significant variation between the 2 weeks with the W diet ( P > 0.05). All ruminal parameters, except for ammonia, recovered to initial levels during the H diet redistribution ( P < 0.05) while blood parameters decreased (pH, P < 0.05; bicarbonates (HCO ₃^-), total CO ₂ content (TCO ₂), base excess in whole blood (Beb) and in extra cellular fluid (Beecf), P < 0.01). This decrease, initiated during the distribution of the acidotic diet, suggests a mobilization of body alkaline reserves and a longer recovery time in blood than in the rumen. We observed a non-lactic but butyric latent acidosis, linked to Entodiniomorph proliferation, suggesting an intermediate stage before the onset of acute lactic acidosis.

Résumé
Modifications des paramètres fermentaires ruminaux et de l'équilibre acido-basique sanguin durant le développement d'une acidose latente provoquée sur moutons et lors de leur rétablissement. Quatre moutons Texels castrés, équipés d'une canule ruminale, ont été utilisés pour étudier les effets à long terme d'un régime acidogène sur les paramètres ruminaux et l'équilibre acido-basique sanguin. Les effets à court terme autour du repas ainsi que le rétablissement des animaux après cette perturbation nutritionnelle ont aussi été examinés. Les moutons ont reçu successivement en quantité limitée un régime témoin H (100 % foin) (une semaine), un régime acidogène W (60 % de blé + 40 % de foin) (2 semaines), et à nouveau le régime témoin (2 semaines). Les pH moyen, minimum et maximum étaient plus faibles et le temps et l'aire sous pH 6,0 plus élevés ( P < 0,001) avec le régime W qu'avec le régime H. Les valeurs observées pour ces paramètres de pH sont caractéristiques d'une acidose latente définie ici comme une acidose subaiguë et prolongée. Avant repas, la chute du pH ruminal avec le régime W est corrélée avec une augmentation du pouvoir tampon (BC) des AGV (R ² = 0,70) et avec une diminution du BC des deux fonctions de l'acide carbonique (R ² = 0,52 pour H ₂CO ₃ et 0,55 pour HCO ₃^-). Après repas, l'effet du régime acidogène sur le pH ruminal n'est pas expliqué par les variations du BC de l'une ou l'autre de ces espèces chimiques. La concentration du lactate ruminal est plus élevée avec le régime W qu'avec le régime H ( P < 0,001) mais est restée à des valeurs faibles (< 2 mmol L ^-1). La concentration en AGV totaux ( P < 0,001), les proportions en acétate ( P < 0,001) et en propionate ( P < 0,01) dans le rumen ont diminué avec le régime W, alors que la proportion de butyrate a augmenté ( P < 0,001). Parallèlement, le nombre d'Entodiniomorphes a augmenté avec le régime W ( P < 0,001). La plupart des paramètres n'ont pas montré de variations significatives entre les 2 semaines de régime W ( P > 0,05). Tous les paramètres ruminaux, à l'exception de l'ammoniaque, sont revenus à leur niveau initial dès la redistribution du régime H ( P < 0,05), alors que les paramètres sanguins ont diminué (pH, P < 0,05 ; taux de bicarbonates (HCO ₃^-) et de CO ₂ total (TCO ₂), excès de base dans le sang (Beb) et dans le fluide extracellulaire (Beecf), P < 0,01). Cette baisse, initiée durant la distribution du régime acidogène, suggère une mobilisation des réserves alcalines corporelles et un temps de rétablissement plus long dans le sang que dans le rumen. L'acidose latente butyrique et la prolifération des Entodiniomorphes observés dans cet essai pourraient être une étape intermédiaire avant le développement d'une acidose lactique aiguë.

Key words: acidosis / rumen fermentation / protozoa / blood / acid-base status

Mots clés : acidose / fermentation ruminale / protozoaires / sang / équilibre acido-basique

Correspondence and reprints: Cécile Martin cecile@clermont.inra.fr

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)

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