Propriétés antimicrobiennes des litières de bois en productions animales

La litière est un élément incontournable et primordial pour les productions animales modernes. Il s’agit du matériau ou substrat répandu sur le sol des bâtiments d’élevage pour le repos de l’animal et l’élimination de ses fèces. La litière doit absorber au mieux l’humidité des déjections, être compatible avec le bien-être et le maintien d’un bon état sanitaire des animaux, tout en ayant le moins d’impact possible sur l’environnement. De plus, le matériau utilisé doit être disponible en permanence à un coût raisonnable, tout en s’inscrivant, si possible, dans une démarche de développement durable. Même si de très nombreux substrats sont disponibles aujourd’hui pour les éleveurs, aucun ne rassemble vraiment, et de manière unique, toutes ces propriétés et qualités. Le bois fait depuis longtemps partie des matériaux utilisés, pour les principales espèces productrices, à des degrés divers bien entendu. Sa disponibilité lorsque la ressource est gérée convenablement, son pouvoir d’absorption et son acceptabilité par les différentes espèces animales en ont fait l’un des substrats les plus usités [¹⁴]. Son caractère hygiénique est souvent mis en exergue, améliorant globalement le “microbisme” ambiant lorsqu’il est utilisé conformément aux bonnes pratiques. Ce matériau présente naturellement des propriétés antimicrobiennes génériques, mais également spécifiques, liées à des essences particulières. Cet article se propose de faire un bref résumé de quelques travaux et revues sur le sujet.

PROPRIÉTÉS ANTIMICROBIENNES DU BOIS

Le bois est un matériau renouvelable qui a accompagné de tout temps les activités humaines. Ses utilisations sont multiples et vont, par exemple, de la construction d’habitations aux emballages alimentaires [²]. Ce matériau est connu pour ses propriétés antimicrobiennes dues à la présence de composés chimiques dans ses tissus (nommés “extractibles”), sa nature hygroscopique et sa structure physique complexe et poreuse qui empêche de nombreux types de micro-organismes non lignotrophes de s’y propager librement, voire d’y survivre (^{figure 1}) [¹⁰].

Ce potentiel antimicrobien chimique et physique du bois dépend de multiples facteurs, dont les principaux sont :

- le type d’essence et son profil biochimique ;

- la partie de la grume utilisée, ainsi que le sens dans lequel elle est coupée (^{figures 2} et ³) ;

- le taux d’humidité.

La plupart des travaux consacrés aux propriétés antimicrobiennes du bois portent sur la partie centrale de la grume, appelée duramen (heartwood), puis sur l’écorce, l’aubier étant finalement peu étudié.

Il est bien établi que les extractibles présents dans les différentes essences de bois ont des propriétés antimicrobiennes. Ces produits chimiques ont d’ailleurs été isolés pour être utilisés contre différents micro-organismes. Par exemple, les huiles essentielles du sapin de Douglas (Pseudotsuga menziesii), du genévrier de l’Ouest (Juniperus occidentalis) et du cèdre de l’Alaska (Chamaecyparis nootkatensis), ainsi que les extractibles (solvant alcoolique : méthanol) du pin ponderosa (Pinus ponderosa) et du thuya géant (Thuja plicata) ont des activités antimicrobiennes contre Fusobacterium necrophorum, Clostridium perfringens, Actinomyces bovis et Candida albicans, responsables du piétin et d’autres maladies chez les animaux de rente [¹⁰].

L’activité antimicrobienne n’est pas seulement limitée aux extractibles purifiés, mais influence également la survie microbienne sur les substrats de bois massif non traités. Ainsi, Milling et ses collaborateurs signalent que, dans un mélange de fumier contenant des agents pathogènes avec différents matériaux en litières, la survie desdits agents est moindre sur la sciure de bois par rapport aux copeaux de plastique [⁹]. Une autre étude, portant sur la détermination des propriétés des disques de bois massif (de la taille des copeaux de bois), constate que le bois de chêne présente une activité antimicrobienne contre un large éventail d’isolats de Staphylococcus aureus, connu comme l’une des causes les plus courantes de mammites chez les bovins à l’échelle mondiale [⁷, ¹²]. Dans une étude postérieure, les mêmes auteurs observent que S. aureus est le micro-organisme le plus sensible à l’activité antimicrobienne de différentes essences de bois (encadré) [¹¹].

La structure physique du bois, ou “anatomie”, joue un rôle important pour contrer la croissance et la survie de certains micro-organismes. En effet, ces derniers ne peuvent se déplacer librement dans la structure poreuse du bois, y restant littéralement enchâssés [³]. Cette propriété est très importante lorsque des plaquettes ou de gros copeaux sont utilisés dans les fermes. Les études montrent que les micro-organismes sont absorbés profondément à l’intérieur des pores du bois, atteignant la profondeur de 3 mm, voire davantage, et rendant quasiment impossible leur isolement ou leur transfert [⁵]. Cette propriété est d’autant plus marquée que le bois est coupé transversalement plutôt que tangentiellement [⁶].

Une autre propriété physique antimicrobienne du bois est sa capacité d’absorption de l’humidité par capillarité, qui soumet les micro-organismes présents à l’action de la dessiccation [¹]. Les litières à base de bois absorbent différents niveaux d’humidité, selon la teneur en humidité initiale, la surface d’échange et l’essence concernée, et sont donc censées être à l’origine de différents niveaux de survie microbienne. Par exemple, Matlova et ses collaborateurs obtiennent, pour une même essence, une meilleure survie de micro-organismes pathogènes dans la sciure, comparativement à des copeaux [⁸].

La plupart des essences de bois sont acides, et le faible pH du bois joue également un rôle dans la survie des microorganismes. Par exemple, le chêne a un pH très acide (3,5) et présente une forte activité antimicrobienne contre de nombreux microbes, comme vu plus haut [¹¹]. Une étude de 2008 s’est intéressée à la survie de différents micro-organismes sur des matériaux de litière organiques et inorganiques au sein de 49 fermes laitières [¹⁰]. Les résultats montrent que les copeaux de bois ont le pH le plus bas (4,3), alors que d’autres matériaux de litière ont un pH basique de 8,2, 8,3 et 8,9 pour le sable propre, le sable usagé et les digestats de solides de fumier compostés, respectivement. Le sable propre et le sable usagé ralentissent le mieux la croissance d’Enterococcus faecium et de Klebsiella pneumonia. De plus, il faut tenir compte du fait qu’avec le temps, le pH de la litière à base de bois peut augmenter. Ainsi, dans une autre étude de 2014, menée chez des agneaux, le pH initial de la litière de sciure (4,9) est inférieur à celui de la paille (6,5), de la cellulose (7,5) et de la balle de riz (6,6), mais le pH final (8,75) est le même dans tous les types de litière [¹⁰].

LES LITIÈRES DE BOIS

1. Copeaux de bois

Les copeaux, produits par le rabotage (wood shaving), sont le type de litière de bois le plus largement utilisé (^{photo 1}). Le séchage du bois peut être réalisé avant le rabotage, sur le bois d’œuvre à 60 °C pendant deux semaines, ou après le rabotage, à une température plus élevée (100 °C) mais pendant une durée bien plus courte. Les copeaux sont connus pour fournir un environnement chaleureux et sain aux animaux, offrant un confort et un pouvoir absorbant important qui peut largement dépasser celui de la paille. Cependant, le pouvoir absorbant des copeaux varie selon l’essence utilisée. Par exemple, Smith et ses collaborateurs rapportent que lorsqu’il est séché à 10 % et à 30 % d’humidité, la pruche du Canada (Tsuga canadensis) absorbe 281 % et 176 % de son poids en eau, alors que le pin blanc (Pinus strobus) en absorbe 361 % et 243 % [¹⁷]. Pour différents auteurs, malgré la diminution de la taille des copeaux au cours du temps, ce type de litière constitue une meilleure alternative à la paille de culture pour les animaux qui présentent des problèmes d’allergie à la poussière. Cet avantage est particulièrement connu dans la filière équine, où des études comparatives montrent qu’une litière en copeaux occasionne une moindre concentration de poussière, de micro-organismes et d’allergènes en suspension dans l’air, par rapport aux stalles conventionnelles avec une litière de paille [¹⁰].

Le comportement et le rendement des animaux peuvent également être influencés par le type de litière. Ainsi, il est rapporté que les pourcentages d’urination et de défécation de chèvres laitières sont plus élevés sur copeaux que sur litières en grillage métallique, en lattes de plastique ou en tapis de caoutchouc. Les mêmes auteurs indiquent que les chevreaux sur copeaux ont un comportement (se coucher, courir, se prodiguer des soins personnels et interagir avec les autres chevreaux) plus favorable, ainsi qu’un gain de poids supérieur par rapport à ceux sur treillis [¹⁸]. Pour Schütz et ses collaborateurs, la propreté des bovins sur des litières de copeaux ou de béton est largement supérieure à celle des bovins sur des tapis en caoutchouc. En revanche, ils n’ont pas observé de différences significatives entre les groupes concernant le stress ou le gain de poids corporel des animaux [¹⁵].

2. Plaquettes

Les plaquettes sont généralement un mélange d’écorces et d’épluchures de grumes, avec de grosses branches d’arbres ou d’arbustes constitutifs de haies hautes (^{photo 2}). Ces pièces de bois ont une taille de 2 à 5 cm et sont produites lors de la transformation du bois d’œuvre, ou de la taille de haies, par des déchiqueteuses à couteaux. Pour les produits manufacturés, les plaquettes passent par un processus de criblage afin d’éliminer les débris de plus grande taille. Ensuite, elles sont chauffées à environ 65 °C pendant 20 minutes dans un four à air libre, ce qui permet non seulement de sécher le bois, mais aussi d’assainir les plaquettes d’un point de vue microbiologique. En cas de fabrication à la ferme, le séchage au four peut être remplacé par un stockage prolongé d’au moins trois mois dans un endroit abrité et ventilé. Les plaquettes sont utilisées en couches épaisses ou en souscouches recouvertes de paille dans les filières bovines et ovines. Ce matériau offre un niveau de bien-être et de propreté des animaux aussi élevé que celui des litières de paille conventionnelles. Le plus souvent, aucun changement de comportement ou de performance n’est en outre observé chez les animaux étudiés. Dans l’ensemble, des plaquettes bien sèches gardent l’environnement et les animaux plus propres, en générant moins de poussière que la paille ou les copeaux de bois [¹⁰]. Les plaquettes de bois provenant de l’entretien des haies, lorsqu’elles ne sont pas utilisées en litière, peuvent aussi être valorisées dans la filière bois énergie, constituant ainsi une autre source de revenus.

3. Sciure de bois

Il s’agit généralement d’un coproduit de la coupe et du sciage mécanique du bois. La taille des particules obtenues est variable, les plus petites étant comprises entre 0,5 et 2 mm (^{photo 3}). La surface d’échange avec le milieu extérieur est très importante, favorisant les capacités d’absorption de ce substrat qui se situent aux environs de 200 à 444 % de sa masse, ce qui en fait un bon candidat comme matériau de litière pour les animaux, y compris dans les véhicules de transport. De plus, sur ce matériau, les souillures animales ont tendance à s’agglutiner, ce qui rend leur élimination plus aisée [¹³]. Les sciures peuvent en outre être agglomérées mécaniquement et thermiquement, et les granulés obtenus sont alors utilisés en litière [⁴]. Le surcoût de ces produits est toutefois élevé.

Teixeira et ses collaborateurs ont analysé l’effet de l’utilisation d’une litière de sciure, de cellulose, de paille et de balle de riz sur le bien-être, les performances et la qualité de la viande des agneaux pendant la phase de finition d’engraissement. Aucune différence significative n’a pu être mise en évidence entre les litières pour ce qui concerne les performances et la qualité de la viande. Seule une prolongation significative du couchage et du repos des agneaux sur la litière de sciure est notée comparativement aux autres substrats [¹⁹]. Dans la même étude, la propreté globale des agneaux est également jugée supérieure par rapport aux autres litières, alors que la sciure a pourtant la réputation de coller aux poils et à la laine des bêtes. Les problèmes d’inhalation des particules trop fines de la sciure nécessitent des précautions dans sa manipulation, ainsi qu’une bonne ventilation des bâtiments. Nonobstant, la sciure ne semble pas adaptée à l’utilisation dans la filière équine. Plusieurs auteurs rapportent que la position couchée latérale est ainsi moins fréquemment observée chez les chevaux sur une litière de sciure. Ils concluent que l’utilisation de cette litière diminue le bien-être des chevaux en écurie [¹⁰]. Pour Smith et ses collaborateurs, en élevage de bovins laitiers, le niveau élevé des dénombrements microbiens dans la litière de sciure serait à l’origine de numérations en cellules somatiques supérieures dans les fermes utilisatrices, par comparaison avec les exploitations ayant opté pour d’autres types de litière [¹⁶].

Conclusion

Dans un contexte en évolution permanente, où la prise de conscience environnementale se fait de plus en plus aiguë, le bois brut, ressource naturelle renouvelable à une échelle de temps humain et matériau durable, doit retrouver une place importante dans plusieurs secteurs d’activité. La grande diversité des essences et ses propriétés intrinsèques, qu’elles soient mécaniques ou hygiéniques, sont de mieux en mieux connues et expliquées. Dans la filière du bois, les innovations sont nombreuses et les acteurs restent attentifs à toutes les approches, notamment de type “One health”, ouvrant un vaste champ d’expérimentations en matière de productions animales.

Références

• 1. Aviat F, Gerhards C, Rodriguez-Jerez J et coll. Microbial safety of wood in contact with food : a review. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2016;15:491-505.
• 2. Brunet C, Aviat F, Federighi M et coll. Contexte de la filière bois et emballages. Dans : Bois et industries agroalimentaires, Paris, Lavoisier Tec&Doc. 2019:3-11.
• 3. Carpentier B. Sanitary quality of meat chopping board surfaces : a bibliographical study. Food Microbiol. 1997;14:31-37.
• 4. Dezat E, Denery G. Économies de litières en aviculture. Chambre régionale d’agriculture des Pays de-la-Loire et de Bretagne. 2011:4p.
• 5. Ismaïl R, Aviat F, Gay-Perret P et coll. An assessment of L. monocytogenes transfer from wooden ripening shelves to cheeses : comparison with glass and plastic surfaces. Food Control. 2017;73:273-280.
• 6. Ismaïl R, Aviat F, Michel V et coll. Methods for recovering microorganisms from solid surfaces used in the food industry : a review of the literature. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2013;10:6169-6183.
• 7. Leuenberger A, Sartori C, Boss R et coll. Genotypes of Staphylococcus aureus : on-farm epidemiology and the consequences for prevention of intramammary infections. J. Dairy Sci. 2019;102:3295-3309.
• 8. Matlova L, Dvorska L, Palecek K et coll. Impact of sawdust and wood shavings in bedding on pig tuberculous lesions in lymph nodes, and IS1245 RFLP analysis of Mycobacterium avium subsp. hominissuis of serotypes 6 and 8 isolated from pigs and environment. Vet. Microbiol. 2004;102:227-236.
• 9. Milling AR, Kehr A, Wulf R et coll. Survival of bacteria on wood and plastic particles : dependence on wood species and environmental conditions. Holzforschung. 2005;59:72-81.
• 10. Munir T, Belloncle C, Irle M. et coll. Wood-based bedding material in animal production : a minireview. Appro. Poult. Dairy Vet. Sci. 2019;6(4):582-588.
• 11. Munir T, Aviat F, Pailhoriès H et coll. Direct screening method to assess antimicrobial behavior of untreated wood. Eur. J. Wood & Wood Prod. 2019;77:319-322.
• 12. Pailhoriès H, Munir T, Aviat F et coll. Oak in hospitals, the worst enemy of Staphylococcus aureus ? Infect. Control Hosp. Epidemiol. 2017;38:382-384.
• 13. Rahman M, Bora JR, Sarma AK et coll. Effect of deep litter housing and fermented feed on carcass characteristics and meat quality of crossbred Hampshire pigs. Vet. World. 2015 ;8 :881-887.
• 14. Rousset N, Denery G, Dezat E. Avicultures : recueil de témoignages sur l’utilisation de litières alternatives. Itavi, chambre régionale d’agriculture des Pays-de-la-Loire et de Bretagne. 2012 :8p.
• 15. Schütz KE, Cave VM, Cox NR et coll. Effects of 3 surface types on dairy cattle behavior, preference, and hygiene. J. Dairy Sci. 2019 ;102 :1530-1541.
• 16. Smith MM, Simms CL, Aber JD. Case study - Animal bedding cost and somatic cell count across New England dairy farms : relationship with bedding material, housing type, herd size, and management system. Prof. Anim. Sci. 2017;33:616-626.
• 17. Smith MM, Park CJ, Andam CP et coll. Utilization of low grade wood for use as animal bedding : a case study of eastern hemlock. J. For. 2018;116:520-528.
• 18. Sutherland MA, Lowe GL, Cox NR et coll. Effects of flooring surface and a supplemental heat source on location preference, behaviour and growth rates of dairy goat kids. Appl. Anim. Behav. Sci. 2019 ;217 :36-42.
• 19. Teixeira DL, Miranda-de-Lama G, Villarroel M et coll. Effects of alternative bedding substrates on lamb welfare, productive performance, and meat quality during the finishing phase of fattening. J. Vet. Behav. 2015;10:171-178.