Comprendre la formation de la coquille de l'oeuf. Améliorer l'efficacité de ce système de protection naturel.

850 milliards d'œufs sont produits dans le monde chaque année. En France on consomme environ 250 oeufs par habitant ,par an.

L'oeuf a une grande valeur nutritive, ce qui n'est pas étonnant puisqu'il sert à reproduire la vie. Il n'existe aucune différence de valeur nutritive entre l'oeuf à coquille blanche et l'oeuf à coquille brune.

La quantité totale des éléments nutritifs varie selon la taille du jaune et de l'oeuf. Les protéines contenues dans l'oeuf sont dites complètes car elles renferment les huit acides aminés essentiels.

Ceux-ci sont essentiels à l'organisme puisqu'il ne peut les fabriquer lui-même, ils doivent donc être fournis par l'alimentation.

Puisque l'oeuf contient les huit acides aminés essentiels et dans des proportions équilibrées, l'oeuf est utilisé comme référence pour évaluer la teneur en protéines des autres aliments et la qualité de ces protéines.

L'oeuf est considéré comme une excellente source de protéines de haute qualité. Les matières grasses sont composées de 32% d'acides gras saturés, 38% d'acides gras monoinsaturés et 14% d'acides gras polyinsaturés, et on retrouve environ 5% de cholestérol, soit 213 mg dans un gros oeuf.

L'oeuf contient plusieurs vitamines et minéraux. Un oeuf de 50 g est riche en vitamine B12. C'est une bonne source de riboflavine, et il contient de la vitamine D, de l'acide folique, de l'acide pantothénique, du phosphore, du zinc, du fer et du potassium

Les éléments nutritifs de l'oeuf se répartissent inégalement entre le blanc et le jaune.

Le blanc fournit un peu plus de la moitié des protéines et la plus grande partie du potassium et de la riboflavine.

Le jaune contient les vitamines A et D, la plupart des autres vitamines et minéraux, les trois quarts des calories et la totalité des matières grasses.

Le blanc d'oeuf peut parfois causer des allergies alimentaires, c'est pourquoi on ne recommande pas d'introduire le blanc d'oeuf dans l'alimentation de l'enfant de moins d'un an.

Cru, le blanc d'oeuf contient de l'avidine, une protéine qui se lie à la biotine, vitamine dont elle bloque l'absorption. Il est cependant peu probable que cela cause une carence en biotine, car cette dernière est disponible dans plusieurs autres aliments, et une alimentation très riche en blanc d'oeuf est plutôt inusitée.

De plus, l'avidine est inactivée par la chaleur. Le blanc d'oeuf renferme aussi des protéines qui inhibent la trypsine, un enzyme gastrique sécrété par le pancréas. Cette inhibition de la trypsine n'a lieu que s'il y a une grande consommation de blanc d'oeuf cru, ce qui est inusité, et comme pour l'avidine, la trypsine est inactivée par la chaleur.

En France, 55 millions de poules pondeuses produisent chaque année 16 milliards d'œufs et répondent à la demande de consommation moyenne de 260 œufs par habitant et par an. C'est donc un élément de base de l'alimentation quotidienne.

Le premier rôle de l'œuf est de contenir l'ensemble des réserves nutritives qui assureront le développement du poussin. Ceci explique l'exceptionnelle qualité nutritive de cet œuf.

C'est un aliment peu énergétique, riche en protéines parfaitement équilibré. D'ailleurs, la valeur biologique des protéines de l'œuf est légèrement supérieure à celle du lait de femme pour l'enfant et a été choisie comme référence par l'organisation mondiale de la santé (OMS).

Bien que la coquille soit la seule partie non consommable de l'œuf, son intégrité est déterminante pour maintenir la qualité de l'oeuf et justifie les efforts de recherches pour élucider ses mécanismes de minéralisation.

La coquille représente une barrière physique qui empêche toutes pénétrations microbiennes. Elle assure,en contrôlant les échanges gazeux avec l'environnement, le développement normal du futur poussin.

Par ailleurs,elle préserve les qualités internes de l'oeuf de consommation au cours du stockage. La présence de microfêlures permet la pénétration de bactéries et par conséquent augmente le risque de toxi-infection pour le consommateur d'œufs crus ou de préparations culinaires à base d'œufs.

Sur les 16 milliards d'œufs produit chaque année en France, 1 milliard est déclassé pour un défaut de coquille, ce qui représente une perte économique pour le producteur.

L'étude de la coquille est donc d'un grand intérêt économique, sanitaire et biologique. Coupe transversale d'une coquille d'oeuf observée en microscopie électronique à balayage

La coquille est constituée à 95 % de minéraux, essentiellement du carbonate de calcium sous forme de cristaux de calcite imbriqués dans une matrice organique.

Cette calcification biologique est une des plus rapides monde vivant puisque 6 g de coquille sont formés en 20 heures. Elle est intense car une poule de 1,8 Kg expose chaque année l'équivalent de son poids en coquille.

La poule est donc un excellent modèle expérimental d'étude
du métabolisme calcique. Par ailleurs, la coquille d'œuf est une céramique formée à basse température qui possède
des propriétés mécaniques remarquables.

En effet l'œuf de poule résiste à 3 kg en pression statique pour une épaisseur de coquille de 0.33 mm, celui d'autruche à 70 kg pour une épaisseur de 3 mm.

Depuis de nombreuses années, des approches nutritionnelles, génétiques et d'élevage ont été proposées pour
améliorer la solidité de la coquille et par conséquent, limiter le risque de toxi-infection alimentaire et la perte
économique associés à la casse des œufs.

Ces travaux ont évité toute dérive de la qualité de la coquille au fil des années, malgré une augmentation considérable de la production d'œufs de poule.

Toutefois l'incidence globale du nombre d'œufs déclassés reste important 8%. Aussi à Nouzilly, au sein de l'équipe qualité des produits avicoles de la station de recherches avicoles, ont mis en place depuis une dizaine d'années, un programme d'étude :

Les mécanismes de formation de la coquille afin de tester l'hypothèse d'un rôle de la matrice organique dans la fabrication de la coquille. Bien que mineure en quantité, cette matrice semble prépondérante dans le contrôle du processus de calcification de la coquille.

L'objectif est donc d'établir le rôle de ces constituants organiques dans la fabrication de la coquille et dans le contrôle de ses propriétés cristallographiques et mécaniques.

Principaux résultats :
La première étape a été l'identification et la caractérisation biochimique des constituants
organiques de la coquille.

Par les méthodes classiques d'études des protéines électrophorèse, immunoblot, séquençage partiel de protéines,production d'anticorps, criblage d'une banque d'expression de l'utérus, séquençage d'ADN…, des protéines présentes à la fois dans la coquille et le milieu de formation, fluide utérin ont été identifiées :

- des protéines du blanc d'œufs, lysozyme, ovotransferrine,
ovalbumine
- une protéine de la matrice osseuse, l'ostéopontine
- une protéine sérique, l'albumine
- des protéines spécifiques de la coquille que nous avons nommées ovocléidines et ovocalyxines. Séparation électrophorétique des protéines de la coquille de l'oeuf

En collaboration avec M. HINCKE Ottawa, Canada, nous avons caractérisé le premier gène de la matrice de la coquille qui code pour l'ovocléidine-116.

Nous poursuivons actuellement cette démarche pour d'autres protéines : les ovocalyxines.

La deuxième étape a été de démontrer l'implication fonctionnelle des protéines de la matrice sur la cristallographie et la solidité de la coquille.

Cristaux de carbonate de calcium observés en microscope électronique à balayage.

Avec J.M. Garcia-Ruiz (Granada - Espagne), nous avons montré que les protéines de la coquille interfèrent avec la croissance des cristaux de calcite, modifient leur orientation, leur taille, et in vitro leur morphologie.

Par ailleurs, M. Panhéleux au cours de sa thèse a développé une quantification de ces protéines pour analyser leur variabilité dans diverses situations physiologiques associées à une forte détérioration de la solidité de la coquille.