La bétaïne est un composé naturel largement répandu chez les plantes et les animaux. Utilisée comme additif alimentaire, elle est disponible sous forme anhydre ou chlorhydrate. Elle peut être ajoutée à l'alimentation animale à diverses fins.
Tout d'abord, ces effets pourraient être liés à la capacité très efficace de la bétaïne à donner des groupements méthyle, principalement au niveau du foie. Le transfert de ces groupements méthyle instables favorise la synthèse de divers composés tels que la méthionine, la carnitine et la créatine. Ainsi, la bétaïne influence le métabolisme des protéines, des lipides et de l'énergie, modifiant de ce fait favorablement la composition corporelle.
Deuxièmement, l'ajout de bétaïne dans l'alimentation pourrait être lié à son rôle de pénétrant organique protecteur. Dans ce rôle, la bétaïne aide les cellules de l'organisme à maintenir leur équilibre hydrique et leur activité, notamment en période de stress. Un exemple bien connu est l'effet positif de la bétaïne sur les animaux soumis à un stress thermique.
Chez les porcs, différents effets bénéfiques de la supplémentation en bétaïne ont été décrits. Cet article se concentrera sur le rôle de la bétaïne comme additif alimentaire dans la santé intestinale des porcelets sevrés.
Plusieurs études sur la bétaïne ont rapporté son effet sur la digestibilité des nutriments dans l'iléon ou l'ensemble du tube digestif des porcs. Des observations répétées d'une digestibilité iléale accrue des fibres (fibres brutes ou fibres au détergent neutre et acide) indiquent que la bétaïne stimule la fermentation par les bactéries déjà présentes dans l'intestin grêle, car les cellules intestinales ne produisent pas d'enzymes dégradant les fibres. La partie fibreuse de la plante contient des nutriments qui peuvent être libérés lors de la dégradation de ces fibres microbiennes.
Par conséquent, une meilleure digestibilité de la matière sèche et des cendres brutes a également été observée. Au niveau du tube digestif entier, il a été rapporté que les porcelets supplémentés avec 800 mg de bétaïne/kg d'aliment présentaient une meilleure digestibilité des protéines brutes (+6,4 %) et de la matière sèche (+4,2 %). De plus, une autre étude a montré qu'une supplémentation de 1 250 mg/kg de bétaïne améliorait la digestibilité totale apparente des protéines brutes (+3,7 %) et de l'extrait éthéré (+6,7 %).
L'une des raisons possibles de l'augmentation observée de la digestibilité des nutriments est l'effet de la bétaïne sur la production d'enzymes. Dans une étude in vivo récente portant sur l'ajout de bétaïne à des porcelets sevrés, l'activité des enzymes digestives (amylase, maltase, lipase, trypsine et chymotrypsine) dans le chyme a été évaluée (Figure 1). Toutes les enzymes, à l'exception de la maltase, ont présenté une activité accrue, et l'effet de la bétaïne était plus marqué à 2 500 mg de bétaïne/kg d'aliment qu'à 1 250 mg/kg. Cette augmentation d'activité pourrait résulter d'une augmentation de la production enzymatique ou d'une augmentation de l'efficacité catalytique de l'enzyme.
Figure 1 - Activité des enzymes digestives intestinales des porcelets supplémentés avec 0 mg/kg, 1 250 mg/kg ou 2 500 mg/kg de bétaïne.
Des expériences in vitro ont démontré que l'ajout de NaCl, induisant une pression osmotique élevée, inhibait l'activité de la trypsine et de l'amylase. L'ajout de différentes concentrations de bétaïne à ce test a permis de lever l'inhibition causée par le NaCl et d'augmenter l'activité enzymatique. Cependant, en l'absence de NaCl dans la solution tampon, la bétaïne n'affecte pas l'activité enzymatique à faible concentration, mais exerce un effet inhibiteur à concentration plus élevée.
L'amélioration de la digestibilité n'explique pas à elle seule l'augmentation des performances de croissance et de l'indice de conversion alimentaire observée chez les porcs supplémentés en bétaïne. L'ajout de bétaïne à leur alimentation réduit également leurs besoins énergétiques d'entretien. L'hypothèse de cet effet observé est que, lorsque la bétaïne contribue au maintien de la pression osmotique intracellulaire, la demande en pompes ioniques diminue, un processus énergivore. En cas d'apport énergétique limité, l'effet de la supplémentation en bétaïne devrait être plus marqué, en augmentant l'énergie disponible pour la croissance plutôt que pour l'entretien.
Les cellules épithéliales tapissant la paroi intestinale doivent s'adapter à des conditions osmotiques très variables, générées par le contenu luminal lors de la digestion des nutriments. Parallèlement, ces cellules intestinales doivent contrôler les échanges d'eau et de nutriments entre la lumière intestinale et le plasma. Afin de protéger les cellules de ces conditions difficiles, la bétaïne est un pénétrant organique important. La concentration de bétaïne dans les tissus intestinaux est particulièrement élevée. De plus, il a été observé que ces concentrations sont influencées par l'apport alimentaire en bétaïne. Des cellules bien équilibrées présentent une meilleure prolifération et une meilleure capacité de régénération. Ainsi, les chercheurs ont constaté qu'une augmentation du taux de bétaïne chez les porcelets accroît la hauteur des villosités duodénales et la profondeur des cryptes iléales, et que les villosités sont plus uniformes.
Dans une autre étude, une augmentation de la hauteur des villosités du duodénum, ​​du jéjunum et de l'iléon a pu être observée, mais aucun effet n'a été constaté sur la profondeur des cryptes. Comme observé chez les poulets de chair infectés par des coccidies, l'effet protecteur de la bétaïne sur la structure intestinale pourrait être encore plus important dans certaines situations de stress osmotique.
La barrière intestinale est principalement composée de cellules épithéliales, reliées entre elles par des jonctions serrées. L'intégrité de cette barrière est essentielle pour empêcher la pénétration de substances nocives et de bactéries pathogènes, susceptibles de provoquer une inflammation. Chez les porcs, l'altération de la barrière intestinale est généralement attribuée à une contamination de l'alimentation par des mycotoxines ou à un effet néfaste du stress thermique.
Afin de mesurer l'impact sur l'effet barrière, des tests in vitro sur des lignées cellulaires sont souvent utilisés pour mesurer la résistance électrique transépithéliale (TEER). L'application de bétaïne a permis d'observer une amélioration de la TEER dans de nombreuses expériences in vitro. Lorsque la batterie est exposée à une température élevée (42 °C), la TEER diminue (Figure 2). L'ajout de bétaïne au milieu de culture de ces cellules exposées à la chaleur a compensé cette diminution de la TEER, indiquant une résistance accrue à la chaleur.
Figure 2-Effets in vitro de la température élevée et de la bétaïne sur la résistance transépithéliale cellulaire (TEER).
De plus, une étude in vivo menée chez des porcelets a révélé une augmentation de l'expression des protéines des jonctions serrées (occludine, claudine-1 et zonula occludens-1) dans le tissu jéjunal des animaux ayant reçu 1 250 mg/kg de bétaïne, comparativement au groupe témoin. Par ailleurs, l'activité de la diamine oxydase plasmatique de ces porcelets, marqueur de lésions de la muqueuse intestinale, était significativement réduite, indiquant une barrière intestinale renforcée. Enfin, l'ajout de bétaïne à l'alimentation de porcs en croissance-finition a entraîné une augmentation de la résistance à la traction intestinale, mesurée à l'abattage.
Récemment, plusieurs études ont établi un lien entre la bétaïne et le système antioxydant et ont décrit une réduction des radicaux libres, une réduction des niveaux de malondialdéhyde (MDA) et une amélioration de l'activité de la glutathion peroxydase (GSH-Px).
La bétaïne agit non seulement comme osmoprotecteur chez les animaux, mais elle est également capable d'être accumulée par de nombreuses bactéries, soit par synthèse de novo, soit par apport depuis l'environnement. Des études suggèrent que la bétaïne pourrait avoir un effet positif sur la flore intestinale des porcelets sevrés. Le nombre total de bactéries iléales, notamment de bifidobactéries et de lactobacilles, a augmenté. De plus, la quantité d'Enterobacter dans les fèces a diminué.
Enfin, il a été observé que l'effet de la bétaïne sur la santé intestinale des porcelets sevrés se traduit par une réduction de la fréquence des diarrhées. Cet effet pourrait être dose-dépendant : la supplémentation alimentaire à 2 500 mg/kg de bétaïne est plus efficace qu'à 1 250 mg/kg pour réduire la fréquence des diarrhées. Cependant, les performances des porcelets sevrés étaient similaires aux deux doses de supplémentation. D'autres études ont montré qu'un ajout de 800 mg/kg de bétaïne permettait de réduire la fréquence et l'incidence des diarrhées chez les porcelets sevrés.
La bétaïne a une faible valeur de pKa d'environ 1,8, ce qui entraîne la dissociation du chlorhydrate de bétaïne après ingestion, provoquant une acidification gastrique.
L'intérêt réside dans l'acidification potentielle du chlorhydrate de bétaïne, utilisé comme source de bétaïne. En médecine humaine, les suppléments de chlorhydrate de bétaïne sont souvent associés à la pepsine pour soulager les troubles gastriques et digestifs. Dans ce cas, le chlorhydrate de bétaïne peut servir de source sûre d'acide chlorhydrique. Bien que l'on ne dispose d'aucune information sur cette propriété lorsque le chlorhydrate de bétaïne est présent dans l'alimentation des porcelets, elle pourrait s'avérer très importante.
Il est bien connu que le pH du suc gastrique des porcelets sevrés peut être relativement élevé (pH > 4), ce qui influence l'activation du précurseur de la pepsine en son précurseur, le pepsinogène. Une digestion optimale des protéines est essentielle non seulement pour assurer une bonne biodisponibilité de ce nutriment chez les animaux, mais aussi parce qu'une mauvaise digestion des protéines peut favoriser la prolifération de pathogènes opportunistes et aggraver les diarrhées post-sevrage. La bétaïne, dont le pKa est faible (environ 1,8), se dissocie en chlorhydrate de bétaïne après ingestion, entraînant une acidification gastrique.
Cette réacidification à court terme a été observée lors d'une étude préliminaire chez l'homme et lors d'études chez le chien. Après une dose unique de 750 mg ou 1 500 mg de chlorhydrate de bétaïne, le pH de l'estomac de chiens préalablement traités avec des agents réducteurs d'acide gastrique a chuté brutalement, passant d'environ 7 à 2. En revanche, chez les chiens témoins non traités, le pH de l'estomac était d'environ 2, ce qui n'était pas lié à la supplémentation en chlorhydrate de bétaïne.
La bétaïne a un effet positif sur la santé intestinale des porcelets sevrés. Cette revue de la littérature met en lumière différentes possibilités offertes par la bétaïne pour favoriser la digestion et l'absorption des nutriments, améliorer les barrières protectrices physiques, influencer le microbiote et renforcer les défenses immunitaires des porcelets.