Aurélien Piron Paula Soler Lallemand Animal Nutrition

Presentación del tema: "Aurélien Piron Paula Soler Lallemand Animal Nutrition"— Transcripción de la presentación:

1 Aurélien Piron Paula Soler Lallemand Animal Nutrition
La flora microbiana responsable de la degradación de la fibra y el efecto de la levadura viva sobre las poblaciones fibrolíticas y su actividad I would like to acknowledge the organisers of this meeting to give me the opportunity to present research results of studies aiming to investigate the effects and modes of action of a live yeast additive on fibre degrading microbiota in the ruminant gut. Aurélien Piron Paula Soler  Lallemand Animal Nutrition

2 Degradación de la fibra en el rumen:
Interacciones microbianas complejas Pared celular plantas: celulosa, hemicelulosa, pectinas Especies hidrolíticas Azúcares solubles Especies hidrolíticas y fermentativas Formiato Piruvato CO2 H2 CO2 Ruminants represent a key component in agricultural systems due to their ability to convert fibrous plant materials into meat, millk, wool and hides. Digestion of the plant material is mainly performed in the rumen by a complex symbiotic microbiota, composed of anaerobic bacteria, fungi and ciliate protozoa. Through a complex interactions interplay, leading to a trophic chain, rumen microorganisms provide the animal host with essential energy and nitrogen sources, in the forms respectively of volatile fatty acids and microbial proteins. Fibre degradation also occurs in the hindgut of ruminants, especially when it is limited in the forestomach. It has been shown that bacteria and fungi are present as natural hosts and are active. Lactato Succinato Archæa methanogens CO2 Acetato Butirato Propionato CH4 Fuentes de energía para el huésped Eructado

3 Características de la flora fibrolítica del rumen
Bacteria Número limitado de especies Fibrobacter succinogenes: muy activa en celulolsa cristalina y xilanos Ruminococcus albus Ruminococcus flavefaciens Butyrivibrio fibrisolvens, Prevotella ruminicola: activa en xilanos y pectinas pero no en celulosa Recientemente se han descrito nuevas especies en el rumen del yak Cellulosilyticum ruminicola Activa en celulosa, xilanos, pectinas The microorganisms responsible for plant cell wall degradation are found among the three phyla. In bacteria, the cellulolytic function is covered by a very limited number of cultivated species. F.Succ is one of the main species, it is very active on crystalline cellulose and hemicelluloses such as xylans. Ruminococci, such as R.albus and R.flavefaciens, are also active on cellulose, xylans and pectins. Other species are considered as secondary fibrolytic species such as Butyrivibrio fibrisolvens and Prevotella ruminincola, because they are not able to breakdown the cellulose polymer. However, they possess high xylan and pectin degrading activities and probably play an important role in overall fibre digestion. Recently a new species was found in the yak rumen, cellulosilyticum ruminicola, suggesting that perhaps other species not yet cultivated may be implicated in the process. Indeed, most of fibrolytic species are greatly sensitive to redox conditions and acidity of the rumen environment, and they have specific requirements for their growth. The concentration of fibrolytic bacteria is generally close to 10exp9 culturable cells/g of rumen contents. Quantitative PCR studies have reported that the abundance of the main species ranged between 1 and 5% of the total bacteria. Principalment abundancia de especies fibrolíticas: cél. ml-1 (1-5% del total de bacterias)

4 Características de la flora fibrolítica del rumen
Bacteria Diferentes estrategias de adhesión fimbria o pili epitopes carbohidrato de glicocálix bacteriano Varios genes de celulasa y xilanasa identificados en el genoma de las tres principales especies programa secuencial de genomas (FibRumBa DB)  113 genes en F. succinogenes implicados en la degradación de la fibra, 29 celulasas, 23 hemicelulasas Efficacy of fibrolytic bacteria to degrade plant cell wall components can be explained by their adhesion capacities and the production of a well adapted enzymatic equipment. Indeed, bacteria use different strategies to colonise plant material,: for example , ruminococci exhibit several structures on the cell surface, such as fimbriae , components of glycocalyx and multifunctional supramolecular complexes such as cellulosomes. Adhesion can be achieved thanks to cellulose binding domains (CBDs) of cellulolytic enzymes, such as in F.succinogenes. The enzymatic equipment of the three main cellulolytic species has been well studied since the last 20 years. The recent Whole genome Sequencing programs,complimentary to previous data confirm that a huge number of genes is involved in fibre breakdown in each bacterial cell, demonstrating great functional redondancy, which is essential for the good functionning of the ecosystem.

5 Características de la flora fibrolítica del rumen
Protozoos ciliados Entodiniomorfos: Polyplastron, Eudiplodinium, Epidinium Abundancia: g-1 del contenido del rumen Digestión de celulosa y xilano en vacuolas digestivas (modo citótico o permeativo) Ciliate protozoa also participate to fibre degradation. Although it has been for long considered that fibrolytic activity of ciliates was due to the presence of ingested cellulolytic bacterial cells, research conducted 10 years ago demonstrated the presence of active protozoal genes involved in fibre breakdown. Among protozoa, only entodiniomorphs are considered as cellulolytic. The main genera being Polyplastron, Eudiplodinium, Epidinium. Their abundance is ranging between 10exp4 and 10exp6 cells/g. Ciliates are able to engulf whole plant particles, and digest plant polymers in digestive vacuoles, following different process. These ciliates synthetise a well adapted enzymatic equipment composed of cellulases and hemicellulases. Studies have shown that defaunation can have a negative effect on fibre degradation in the rumen of animals fed a forage diet. Equipamiento enzimático muy complejo para la rotura de la pared celular: celulasas, hemicelulasas

6 Características de la flora fibrolítica del rumen
Hongo Grupo funcional muy especializado Alta actividad de celulasas y hemicelulasas Varias esterasas activas en la unión entre compuestos fenólicos y polisacáridos estructurales Debilitación y rotura de la pared celular de la planta debido a una red rhizoidal Anaerobic fungi are also involved in digestion of plant material. They are represent a very homogenous phylogenetic group and a very specialised functional group as all species are fibrolytic. They are neither proteolytic, nor lipolytic. The fungal biomass is estimated to range between 5 and 10% of the total microbial mass. During their life cycle, flagelatted zoospores altern with filamentous sporangia which are tightly attached to plant tissues, thanks to their cellulosome – like complexes. Rumen fungi are producing a very efficient set of cellulases and hemicellulases, whose specific activities are higher than that of bacteria. They also possess esterase activities which contribute to the cleavage of ester bridges which link phenolic compounds of lignin to structural carbohydrates. Moreover, thanks to the development of a rhizoidal network they are able to weaken and even disrupt plant tissue which enhances accessibility to digestible structures. Studies carried out with meroxenic lambs harbouring or not fungi confirmed their important role in fibre breakdown in the rumen.

7 Eficiencia de la degradación de la fibra depende de varios factores
Fisiología de les poblacions fibrolítiques Afinidad, preferencias de substrato, requerimientos de energía… Interacción entre microbios Sinergía (cross feeding, transferencia hidrógeno ) vs competencia (péptidos inhibitorios, predación, sitios de adhesión…) Parámetros físico-químicos del ambiente pH (acidosis), potencial redox Many abiotic or biotic factors can influence efficiency of fibre degradation. Factors linked to the animal chewing and ruminating capacity which affects particle length; structure of the fibre, as for example lignin content which acts as a physical barrier, and which is dependent upon the age of the plant, or presence of waxes or cuticle; Physico chemical parameters of the rumen environment are also of great importance. For example, when the pH is low , cellulolytic bacteria are not able to digest fibre efficiently because of they do not tolerate acidity. Redox potential also contributes to modulate fibre colonisation and degradation by rumen microorganisms. High redox potential is generally detrimental to fibre digestion because of oxygen sensitivity of the fibrolytic microbiota ; Among biotic factors, the existence of a complex set of interactions between fibrolytic microbes and the other actors of feed digestion does impact fibre degradation. For example, cross feeding interactions between cellulolytic and non cellulolytic species finally enhance growth of cellulolytic species , whereas secretion of inhibitory peptides by fungi can negatively impact growth of cellulolytic bacteria. Finally, the microbial physiology has also an essential role on overall fibre digestion. Indeed, there are great differences between species regarding their affinity for sugars, substrate preferences, energy requirements, that can shape the functionning of the ecosystem. Estructura físico-química de la fibra Contenido de lignina, ceras, cutícula Factores del animal Masticación, rumia tamaño de partículas, tiempo de retención

8 Cuestiones a investigar
¿Los aditivos microbianos (levadura viva) pueden ser una herramienta para promover o ayudar a la degradación de la fibra en el rumen? Degradación Fibra comunidades microbianas Colonización crecimiento Actividades enzimáticas Because fibre degradation is one of the main functions encountered in the ruminant and because forages are an essential component of the ruminant diet, it is of importance to try to optimise this process. Our research question was to investigate whether a feed additive, such as a live yeast strain, added daily in the ruminant diet, would be a useful tool to promote or sustain fibre degradation in the rumen. As rumen microbiota is considered as a key element of this process, our objective was to study how this additive could modulate growth, balance and activities of the different fibre microbial communities and find out the mechanisms of action underlying these effects. Equilibrio microbiano ¿Cúales son los mecanismos de acción?

9 Impacto en resultados zootécnicos, eficiencia alimentaria
¿Cómo medir el efecto y el modo de acción de la levadura viva sobre la degradación de la fibra en el rumen? Degradación de la MS / FND de las materias primas o la ración completa In vitro – Animales fistulados – Animales no fistulados Impacto en resultados zootécnicos, eficiencia alimentaria Análisis de la fibra-comunidades que actúan Estructura - Abundancia Dinámica - Actividad Modo de acción Different methods can be used for studying effects and mode of action of a live yeast on microbial fibre degradation: Effects on degradation of dry matter, and NDF fraction of raw materials or more complex mixture of ingredients can be assessed with in vitro techniques requiring mixed rumen contents , in situ (nylon bags) kinetics or rumen evacuation in rumen cannulated animals, or in non cannulated ruminants (total fecal collection). All these data can be used to demonstrate or even predict if the database is complete enough the response of the animal to the yeast additive in terms of performance, intake, or feed efficiency. The fine tuned analysis of fibre degrading communities, their structure, abundance, dynamics and activities, can be assessed using both culture dependent and culture independent methods (microbial enumeration, enzymatic activities, PCR based techniques, microarrays). These data help to better understand the yeast mode of action and potentialities.

10 Levadura viva añadida al alimento
Resumen de los resultados in vitro, in sacco, e in vivo que muestran los beneficios de la utilización de Saccharomyces cerevisiae I-1077 en la digestión de la fibra Levadura viva añadida al alimento Cepa seleccionada para promover el funcionamiento del rumen Ha demostrado eficacia limitando la acidosis Estudios recientes se centran en la mejora de la digestión de la fibra incluso en situaciones no acidógenas Using these tools, we have investigated the effects of one yeast strain , saccharomyces cerevisiae I-1077, a ruminant specific yeast, and I will try to give you a summary of the data obtained up to now from different parts of the world. This live yeast is used for a rather long time in ruminant diets. It has been chosen because of its positive effects on rumen functions, especially because it limits acidosis when high energy diets are fed; Recently, we mainly focussed on its potential to promote fibre digestion , even when acidosis fear is absent.

11 Efecto de la levadura viva, Saccharomyces cerevisiae I-1077, en la degradación de la fibra
Estudios In vitro 39°C, anaerobiosis 4 botes al mismo tiempo Vacas fistuladas Búfer anaerobia Incubaciones Daisy Analizar fibra Contenido FND Sacos con alimento +9.8 (%)FND degradada +3.2 +3.0 In vitro studies using a Daisy fermentor were performed to evaluate the SC effect on microbial fibre degradation from different raw materials, corn silage, grass silage, wheat straw, alfalfa and meadow hay. NDF analysis from 24h incubations showed an improvement of NDFdegradation in the presence of SC. +5.1 +1.8 [Walker et al., BRI Canada ]

12 Efectos de SC I-1077 en la degradación de la fibra
Estudios In situ: técnica de sacos de nylon +7.8 In situ studies were performed in different conditions. Depending on the experimental protocol, nylon bags filled with different fibre substrates …. were incubated in the rumen of cannulated cows receiving or not SC, the yeast being supplemented at the same concentration which was cfu per day per cow. The NDF content before and after incubation was determined. Although the results showed a consistent and significant improvement of NDF degradation in the presence of SC, great variations were observed according to the nature of the fibre. SC I-1077 Una mejora constante de la degradación de la FND en sacco con SC I-1077, con variaciones relacionadas con la naturaleza de la fibra Guedes et al., 2008 Anim Feed Sci Technol; Walker et al., BRI Canada ; Chaucheyras Durand et al., 2010 Proc Soc Nutr Physiol , J Anim Sci/J Dairy Sci (suppl), Meeske et al., 2010 unpubl.

13 Beneficios In vivo de SC I-1077 distribución diaria
Total tract digestibilidad Bovino engorde [Schwartz et al., 2001, Proc Soc Nutr Phys] Ensilado maíz kg concentrado (60% trigo 40% harina de soja) /día Vacas lecheras [Bitencourt et al., 2008, J Anim Sci/J Dairy Sci suppl] Ensilado maíz 43.9%, copos maíz 14.4%, Pellet pulpa cítricos 16.9%, harina de soja 21.7%, heno 2% In vivo trials have been performed with the aim to measure fibre digestibility in presence or absence of SC, fed at 1010 cfu/head /day. These examples show that NDF degradation was significantly improved in the presence of the yeast. Allen and coworkers have calculated that an increase in NDFD would lead to a substantial improvement of milk yield, through an increase in DMI. Data generated from a recent dairy cow metaanalysis of Dr de Ondarza and Sniffen show a clear higher milk yield and an improvement of feed efficiency in presence of SC but without significant intake, suggesting that perhaps the yeast could impact on feed intake regulation rather than intake per se. Según Oba y Allen (1999) 1 unidad de dFND (in vitro o in situ)= +0.17kg/d MSI = kg/d de 4%FCM

14 Modo de acción de SC I-1077 en las especies fibrolíticas
La parte de la presentación que yo continuaré es la de los mecanismos por los que las levaduras vivas pueden afectar en la degradación de la fibra a través de las comunidades microbianas ruminales.

15 Establecimiento de las especies fibrolíticas en los animales recién nacidos
Bacterias anaerobias estrictas Bacteria celulolítica Archaea methanogens Hongos fibrolíticos Protozoos ciliados Secuencia de la colonización de microorganismos después del nacimiento Edad (d) Estudios gnotobióticos: El establecimiento de las especies fibrolíticas depende mucho de la complejidad microbiota Al principio nos centramos en los jóvenes rumiantes y en el estudio de la cinética de establecimiento de las comunidades fibrolíticas en el rumen después del nacimiento. La colonización del rumen por diferentes grupos de microorganismos es secuencial. Al nacimiento, el rumen es estéril, y rápidamente es colonizado por bacterias anaeróbicas estrictas, a la 1ª semana de vida ya se detectan las bacterias celulolíticas, antes de empezar el alimento sólido. Los hongos fibrolíticos los encontramos a partir de la 2ª semana de vida y los protozoos ciliados sólo se establecen a partir de la 3ª semana de vida. Gracias a esta maduración microbiana secuencial, el rumen está listo en el momento del destete para la digestión del alimento. Estudios llevados a cabo con corderos gnotobióticos han demostrado que el establecimiento de las comunidades fibrolíticas depende en gran medida la complejidad funcional de la microbiota. En realidad, las bacterias celulolíticas no son capaces de colonizar el rumen en corderos axénicos, pero as primeras bacterias que colonizan el ambiente lo adaptan para el futuro establecimiento de las bacterias celulolíticas. No obstante se ha demostrado que la complejida de la microbiota tiene un gran impacto en el desarrollo del rumen, en el crecimiento de las papilas, en el grosor de la pared del rumen y en toda su funcionalidad digestiva.

16 Efectos de SC I-1077 Corderos gnotobióticos Colonización más rápida por bacterias celulolíticas, Aumento de la densidad de la población, Aceleración de la madurez del rumen (protozoos) Aumento de la dMS de la paja de trigo in sacco y mayor actividad enzimática Microflora simplificada 3 especies de bacteria Inoculadas como únicos organismos celulolíticos Levadura suministrada diariamente Corderos convencionales Condiciones normales Levadura suministrada diarimente En el Inra, una de nuestras bases de investigación, han utilizado animales gnotobióticos para investigar el papel de SC en la colonización microbiana del rumen. Se introducieron corderos en aisladores estériles antes del establecimiento natural de las comunidades fibrolíticas, y fueron inoculados con 3 especies de bacterias como únicos organismos celulolíticos. Uno de los grupos recibió recibió diariamente levadura viva. Otro estudio se llevó a cabo con corderos convencionales que fueron criados en condiciones normales, la mitad de los corderos también recibió levadura viva diariamente. Las muestras del contenido del rumen permitieron estudiar la cinética de la colonización del rumen por grupos funcionales. Los resultados obtenidos en el INRA demuestran que en los dos experimentos las bacterias fibrolíticas se encontraron antes y a niveles más elevados en el rumen de los corderos que recibieron SC. No obstante, en los corderos convencionales también se detectó protozoos ciliados más pronto en los corderos del grupo SC sugiriéndonos esto que la madurez del rumen fue más rápida en este grupo. En realidad, los protozoos nunca son capaces de colonizar el rumen en ausencia de diversidad bacteriana. En corderos de 4 meses se pudo medir la degradación de la paja de trigo y medir las actividades de las microflora celulolítica y hemicelulolítica. Se observó un incremento de estos dos parámetros con la presencia de levadura. [Chaucheyras Durand and Fonty, 2001 Reprod Nutr Dev; 2002 Microb Ecol Health Dis]

17 Efectos de SC I-1077 Análisis « fingerprint » del ADN para valorar la diversidad bacteriana en el rumen de los terneros 2 x 8 terneros 2 muestras rumen / ternero obtenidas en 2 periodos (L= consumo leche vs AS=introducción del alimento sólido) Extracción ADN y ampliación PCR de 16s regiones genes rADN Comparación por PCR de los perfiles de los productos 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 El ADN, la huella dactilar, también es una herramienta útil para evaluar la diversidad bacteriana en el rumen. Nuestros investigadores utilizaron la técnica basada en el PCR para comparar 2 grupos de terneros (uno control, uno SC) criados en condiciones industriales, de los que se obtuvieron muestras fluidos ruminales durante la fase de lactación y después de introducir alimento sólido. Se compararon patrones de bandas, analizándose el número y la diversidad. En este estudio, sólo se pudieron analizar 8 terneros por grupo por lo que no se obtuvo una diferencia significativa entre grupos. No obstante, la gráfica presentada en esta diapositiva nos indica que el número de bandas por muestra y en el índice de diversidad Shannon aumenta con el alimento sólido y que la suplementación con levadura viva tiene un positivo impacto en la diversidad, lo que confirma que podría tener un efecto positivo en la madurez del rumen. M=sólo leche SF=int. alimento sólido Confirma observaciones previas: efecto positivo de SC- I 1077 en la madurez del rumen [Chaucheyras Durand et al., 2011 unpubl.]

18 Efectos sobre las bacteria fibrolíticas
Sacos de nylon con heno de alfalfa, salvado de trigo, cascarilla de soja o silo de trigo Incubación durante 2, 6, 12, y 24h en el rumen de vacas fistuladas alimentadas con 0 o 1010 UFC/d de SC I-1077 (ración base: heno y ensilado de hierba) Cuantificación de las poblaciones adheridas por qPCR Fibrobacter succinogenes Aumenta el tamaño de la población en la cascarilla de soja (P<0.05) y en el salvado de trigo (P<0.0001) No hay efecto de SC en heno de alfalfa y silo de trigo Ruminococcus flavefaciens Aumenta el tamaño de la población en el heno de alfalfa y el silo de trigo (P<0.05) No hay efecto en cascarilla de soja y salvado de trigo Butyrivibrio fibrisolvens Aumenta el tamaño de la población en todas las fuentes de fibras en presencia de SC-I 1077 (P<0.001) También se ha utilizado la técnica PCR para estudiar la acción de SC en la colonización de material vegetal por las bacterias fibrolíticas en el rumen de vacas canuladas. Se incubaron bolsas de nylon en el rumen que contenían diferentes fuentes de fibra, durante 2, 6, 12 y 24 horas. Se utilizaron 3 vacas por substrato. Se hizo el seguimiento durante un primer periodo, y después se suplementó con SC (10^10 UFC/cabeza/día) durante un segundo periodo. Se hizo la cuantificación de las poblaciones adherentes con la técnica qPCR, teniendo como objetivo 3 especies de bacterias responsables de romper la pared celular de la planta Fibro succ, Rumino flavef, Buturi fibris. Los resultados demostraron que Fib suc fue la especie dominante en cualquiera de los sustratos, seguida por Rumin flf y Buti fibri. Se observaron diferencias en los efectos de SC, dependiendo de la naturaleza del sustrato, y de las especies de bacterias. SC aumentó el número de Fibrobacter en la cascarilla de soja y paja de trigo, pero no en el heno de alfalfa y el silo de trigo y en cambio la población de Rumin se vio incrementada en el heno de alfalfa y en el silo de trigo pero no en los otros sustratos. Butyri se vio estimulada en cualquiera de los sustratos. Estas especies tienen un gran actividad xinalolítica, pero también están implicadas en la producción de butirato y biohidrogenación de ácidos grasos. SC I-1077 promueve la colonización de la fibra por las bacterias del rumen Los efectos dependen de la naturaleza del sustrato y de la especies de las bacterias [Chaucheyras Durand et al Proc Soc Nutr Physiol; J Anim Sci/J Dairy Sci suppl]

19 Degradación de la celulosa por Neocallimastix frontalis in vitro
Efecto sobre los hongos del rumen SC también promueve germinación zoospora Degradación de la celulosa por Neocallimastix frontalis in vitro Crecimiento N.frontalis en celulosa de papel de filtro (6 d; 39°C) Cuantificación total hongos in vivo por qPCR SC I-1077 estimula la colonización de hongos en paja de trigo (P<0.05) Aumenta numéricamente la población de hongos en la cascarilla de soja, salvado de trigo y heno alfalfa También en nuestras líneas de investigación se han estudiado los efectos de SC en el rumen. En cultivos in Vitro se ha demostrado que la presencia de SC promueve la degradación de la celulosa por le especie de hongos más numerosa Neocallimastix frontalis. También demuestra que SC puede promover la germinación por zoospora en partículas sólidas. Este beneficio fue confirmado tanto en in Vitro como in vivo donde la colonización por hongos de material vegetal fue cuantificado por qPCR. En el mismo estudio que el presentado en la diapositiva anterior, se he demostrado un aumento significativo de la abundancia de hongos en silo de trigo, y un incremento numérico en los otros substratos. [Chaucheyras et al .,1995; Chaucheyras Durand et al. ,2010 Proc Soc Nutr Physiol; J Anim Sci/J Dairy Sci suppl]

20 Los efectos de SC-1077 sobre la degradación de los tejidos lignosos son importantes tanto para las bacterias como los hongos SC I-1077 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 LFD HFD control + SC I-1077 Deg FND Low digestibility fibre (NDFdeg:0,2-0,3) High digestibility fibre (NDFdeg:0,35-0,45) +24% +4,3% [Guedes et al., 2008 Anim Feed Sci Technol] Estos efectos que demuestran la abundancia de las bacterias fibrolíticas y hongos apoyan los datos obtenidos in vivo. En un estudio reciente llevado a cabo por Guedes y colaboradores, se estudiaron los efectos de SC en la degradación de la FND de diferentes muestras de ensilado de maíz. Se observó que SC estimulaba la degradación de la FND, pero que la amplitud de la respuesta variaba según la calidad del ensilado de maíz. De hecho, el efecto de SC fue más pronunciado en las muestras de silo de maíz de más baja digestibilidad. La hipótesis para poder explicar esto se basa en los diferentes efectos de SC en las bacterias y los hongos dependiendo de la naturaleza del substrato. De heco, el material lignocelulósico es normalmente colonizado por hongos, que ejercen tanto una acción física como enzimática en la rotura de la pared celular de la planta. La estimulación de estos hongos gracias al SC puede mejorar la acción de la rotura, y de esta forma promover la accesibilidad a ellos mismos y otras bacterias fibrolíticas para digerir los polímeros. Esta cooperación microbiana da lugar a una mejor digestión. Ensilado con baja degradabilidad (NDFdeg:0,2-0,3) Ensilado con alta degradabilidad (NDFdeg:0,35-0,45)

21 También se observan efectos positivos sobre microorganismos fibrolíticos en condiciones de acidosis
Ovejas canuladas [Michalet Doreau et al., Reprod Nutr Dev] Ovejas canuladas [Mosoni et al., 2007 J Appl Microbiol] PCR Cuantitativo Ración: 50% heno 50% concentrado Control 0% cebada Control 66% cebada SC-1077 66% cebada La mayoría de los datos que hasta ahora se han presentado se obtuvieron en condiciones estables del rumen. Pero otros estudios también han destacado los beneficios de utilizar levadura viva en la degradación de la fibra bajo condiciones de acidosis. De izquierda a derecha, podemos observar los resultados obtenidos en el INRA utilizando ovejas canuladas, alimentadas con diferentes niveles de cebada en su ración (0 a 66%) y recibiendo o no SC. Se midió en el contenido ruminal la actividad de los enzimas implicados en la rotura de la pared celular de las plantas. Con niveles elevados de cebada, el pH del rumen baja hasta 5,5 y el perfil de la actividad de las enzimas es alterado. Con la misma dieta pero con SC, la actividad enzimática se mantuvo a niveles más altos que en los animales control. En la gráfica de la derecha, se cuantificaron las 3 principales bacterias fibrolíticas del rumen de ovejas que recibieron una dieta mixta compuesta por 50% de concentrado. Las muestras se obtuvieron antes y después de comer. El contenido de carbohidratos rápidamente fermentables conlleva una acidificación del contenido del rumen y, la abundancia de las 3 especies se vio reducida en el grupo control, mientras que en el grupo suplementado con SC, la abundancia se redujo menos, siendo el efecto particularmente visible para Ruminococci. Esto es porque SC puede estabilizar el pH del rumen en caso de acidosis, y de esta forma ayudar a mantener niveles altos de las poblaciones fibrolíticas y sus actividades. Actividad Enzimática SC I-1077 estabiliza pH del rumen, que ayuda a mantener el potencial fibrolítico

22 Mecanismos de acción SC I-1077 en la flora fibrolítica
Promueve el crecimiento, colonización del rumen y la fibra Mantiene el ambiente anaerobio Capacidad de consumir oxígeno de las levaduras vivas Aporte de nutrientes a los microrganismos Estimulación de las funciones hidrolíticas Estabilización del pH en caso de acidosis Interacción con productores /utilizadores de lactato y protozoos Por lo que respecta a los mecanismos de acción de la levadura SC Por una parte hay una suplementación de nutrientes, especialmente vitaminas del grupo B, a nivel de la flora microbiana, y existen interacciones con las bacterias fibrolíticas que pueden promover el crecimiento y la colonización de la fibra por parte de la microbiota fibrolítica. Las levaduras vivas pueden consumir las trazas de oxígeno del rumen, creando condiciones anaeróbicas más favorables para la colonización de los microorganismos fibrolíticos. La interacción entre las bacterias productoras y consumidoras de lactato implica una reducción de la acidosis, ayudando a que el pH sea más estable, lo cual influye positivamente en las comunidades fibrolíticas. Estas interacciones entre SC y la microflora del rumen son posibles sólo cuando las células de la levadura son metabólicamente activas, es decir cuando están vivas. Como se ha demostrado en diferentes estudios las diferentes cepas tienen diferentes efectos en el rumen, estos efectos y estos mecanismos de acción mostrados aquí nos indican el porque hemos seleccionado la cepa I-1077. … con levaduras vivas viables … y cepas selececionadas Chaucheyras-Durand, Walker and Bach, 2008, AFST

23 Levadura viva CNCM I-1077:… puede optimizar la eficiencia alimentaria
Meta-análisis del efecto de la levadura viva CNCM I-1077 en producción y componentes de la leche y eficiencia alimentaria. M.B. de Ondarza, C.J. Sniffen – ADSA 2009 14 ensayos con vacas de leche, Una dosis y Una cepa de Levadura Viva: 1010 UFC/vacas de leche/d CNCM I-1077 aumento de la producción de 1 kg de leche/d sin alterar la MSI, Mejora significativamente la eficiencia alimentaria (1.70 vs ; P< 0.01 ) Gran efecto en vacas de alta producción (:38 kg) leche/d (1.78 vs ; P<0.05). * P<0.05 * * P<0.001 * P<0. 05 * P<0. 001 Como apunte final de la acción de la levadura viva CNCM I-1077 en el rumen, una diapositiva en la que vemos como todos estos resultados estudiados más a nivel científico se ven reproducidos a nivel de terreno en algo que nos afecta directamente como es la Eficiencia alimentaria, aquí podéis observar es el resumen de un meta-análisis que es un análisis estadístico potente en el que se compilan todos los diferentes ensayos, en diferentes condiciones y se analizan los resultados. En este caso son 14 ensayos con una misma dosis para todos los ensayos, lo que vemos es que hay una mejora significativa de la eficiencia alimentaria, en todas las vacas, e incluso en vacas con niveles elevados de producción. Con lo que los resultados anteriormente vistos a nivel de rumen se pueden observar a nivel de campo.

24 INFORMACIÓN A RETENER Saccharomyces cerevisiae CNCM I-1077 utilizado como aditivo alimentario es una herramienta importante para promover y mantener la degradación de la fibra en el rumen Levaduras vivas específicas para el rumen pueden interactuar directamente sobre los microorganismos fibrolíticos e indirectamente modificando el ambiente del rumen Interacciones son complejas y dependen de la naturaleza del sustrato y de las especies de microorganismos Herramientas como los microarrays ADN deberían ayudar a comprender mejor la acción de estos aditivos dentro de un ecosistema complicado, y ayudar a seleccionar nuevas generaciones de productos La levadura viva Saccharomyces cerevisiae CNCM I-1077 demuestra una gran incidencia en la eficiencia alimentaria de las vacas de leche Por último a nivel una información a retener: Saccharomyces cerevisiae CNCM I-1077 utilizado como aditivo alimentario es una herramienta importante para promover y mantener la degradación de la fibra en el rumen Levaduras vivas específicas para el rumen pueden interactuar directamente sobre los microorganismos fibrolíticos e indirectamente modificando el ambiente del rumen Interacciones son complejas y dependen de la naturaleza del sustrato y de las especies de microorganismos Herramientas como los microarrays ADN deberían ayudar a comprender mejor la acción de estos aditivos dentro de un ecosistema complicado, y ayudar a seleccionar nuevas generaciones de productos La levadura viva Saccharomyces cerevisiae CNCM I-1077 demuestra una gran incidencia en la eficiencia alimentaria de las vacas de leche

25 Gracias por su atención!
NRC Biotechnology Research Institute Unit of Microbiology Gracias por su atención! I would like to thank all the people implicated in these different research studies in France, Canada, Portugal, Spain, South Africa, from which the data have been extracted to make this presentation. I thank you for your attention.