Quels animaux peuvent digérer la cellulose grâce à des bactéries symbiotiques dans leur système digestif ?

La cellulose est un constituant majeur des parois des cellules végétales. Elle est abondante dans l’herbe, les feuilles et le bois, mais la plupart des animaux ne possèdent pas eux-mêmes les enzymes nécessaires pour la décomposer. Certains ont donc établi une relation de symbiose avec des microorganismes de leur système digestif, notamment des bactéries capables de produire des cellulases. Les ruminants, comme la vache, en sont l’exemple le plus connu, mais ils ne sont pas les seuls animaux à tirer profit de ce mécanisme.

Les ruminants et la fermentation dans la panse

La vache, le mouton, la chèvre, le cerf, la girafe et de nombreuses antilopes sont des ruminants. Leur appareil digestif comporte quatre compartiments : la panse, ou rumen, le réseau, le feuillet et la caillette. La panse constitue une vaste cuve de fermentation où vivent des communautés très denses de bactéries, mais aussi d’autres microorganismes, comme des protozoaires et des champignons microscopiques. Ces symbiotes dégradent la cellulose et d’autres fibres végétales grâce à leurs enzymes. La fermentation produit notamment des acides gras volatils, que l’animal absorbe et utilise comme source d’énergie. La rumination, qui consiste à régurgiter puis à remâcher une partie du contenu avalé, réduit également la taille des particules et facilite l’action du microbiote.

Des herbivores sans panse

D’autres herbivores digèrent eux aussi la cellulose grâce à des bactéries symbiotiques, mais la fermentation ne se déroule pas dans un estomac compartimenté. Chez le cheval, l’âne, le rhinocéros ou l’éléphant, elle a principalement lieu dans le cæcum et le côlon, qui forment une partie importante du gros intestin. Ces animaux sont souvent appelés des fermentateurs de l’intestin postérieur. Les lapins et certains rongeurs, comme les cobayes, utilisent également une fermentation microbienne dans le cæcum. Le lapin pratique en outre la cæcotrophie : il réingère certains excréments mous afin de récupérer des nutriments issus de l’activité des microorganismes, notamment des vitamines et des protéines microbiennes. Ces animaux n’ont donc pas besoin d’être des ruminants pour exploiter les fibres végétales.

Le rôle précis des microorganismes

La cellulose est formée de longues chaînes de molécules de glucose liées entre elles. Les enzymes digestives produites par l’animal ne suffisent généralement pas à rompre efficacement ces liaisons. Les bactéries et les autres microorganismes du microbiote réalisent cette étape, puis fermentent les produits obtenus. En échange de cette activité, ils trouvent dans le tube digestif un milieu humide, relativement stable et riche en aliments. L’animal bénéficie des molécules produites par la fermentation et, chez les ruminants, de la digestion ultérieure d’une partie de la biomasse microbienne. Le méthane parfois associé à cette fermentation est principalement produit par des archées méthanogènes, qui appartiennent au microbiote mais ne sont pas des bactéries au sens strict.

Le cas des animaux mangeurs de bois

La symbiose digestive permet aussi à certains animaux de consommer des matières végétales particulièrement riches en cellulose, comme le bois. Les termites hébergent dans leur intestin des communautés de symbiotes qui peuvent comprendre des bactéries et, selon les groupes, des protistes capables de participer à la dégradation du bois. La digestion de la cellulose n’est donc pas une particularité de la vache : elle repose sur plusieurs organisations digestives apparues chez des herbivores et des animaux xylophages. Dans tous les cas, l’énergie tirée de la cellulose provient du travail collectif du microbiote et de l’animal qui l’abrite.