Le rumen est une structure semblable à l’estomac du système digestif de certains animaux qui se caractérise comme une chambre pré-digestive dans laquelle vivent des micro-organismes symbiotiques critiques pour initier la dégradation du régime alimentaire spécifique de l’animal. Communément appelés panse, les animaux possédant cette anatomie sont appelés ruminants, et la plupart sont des herbivores dont les besoins alimentaires en glucides sont fournis par des plantes difficiles à digérer. On sait beaucoup de choses sur les divers organismes qui résident dans un rumen et leurs rôles chimiques dans le processus digestif, en partie parce que de nombreux ruminants, comme les vaches et les moutons, sont des animaux d’élevage commerciaux importants dans de nombreuses régions du monde.
Le « réticulorumen » est le terme donné au premier organe interne du tube digestif d’un ruminant. Il est généralement très grand – le rumen d’une vache peut avoir une capacité de plus de 25 gallons (94.6 litres) – et sa chambre de réticulum contiguë est environ un dixième de sa taille. Bien que la paroi interne des deux diffère, elles ont une fonction singulière : stocker la matière végétale mâchée tandis que des milliards de bactéries, de protozoaires unicellulaires et d’autres microbes la décomposent, à la fois pour leur propre consommation et pour l’hôte.
Lorsque l’herbe et d’autres plantes sont partiellement mâchées avec de la salive et avalées dans le tube de la gorge de l’œsophage, les contractions musculaires du rumen poussent la matière plus loin dans le réticulorumen, qui continue de se contracter rythmiquement et ainsi de baratter la nourriture. Avec un intestin plein, l’animal se repose généralement, régurgite, mâche à nouveau et avale à nouveau la matière ingérée dans un processus appelé rumination, communément appelé « mâcher le ruminant ». Ceci est répété longuement, certains bovins passant jusqu’à six heures par jour à mâcher en continu. Lorsqu’elle est suffisamment décomposée, la nourriture est transmise à une chambre appelée omasum, qui la pompe vers le véritable estomac de l’animal, une petite chambre appelée la caillette.
Le rumen fonctionne d’une manière tout à fait analogue au bac à compost d’un jardinier. À l’intérieur se trouve un tapis de chutes de plantes fibreuses composé d’une grande quantité de cellulose, une longue chaîne de molécules de sucre qui est brisée par une enzyme appelée cellulase, qui est sécrétée par des bactéries. Certains d’entre eux sont consommés par les bactéries, et d’autres bactéries utilisent les sucres simples pour initier la fermentation, décomposant les protéines végétales en acides gras, tels que le lactate d’acides aminés nécessaire à la production de lait de l’animal hôte. Certains de ces nutriments essentiels sont absorbés par la paroi capillaire du réticulorumen directement dans la circulation sanguine.
Plusieurs espèces de bactéries sont impliquées, classées comme fibrolytiques, amylolytiques et protéolytiques, en fonction de leur digestion des glucides complexes, des sucres simples et des protéines, respectivement. Les protozoaires unicellulaires digèrent les trois, principalement en consommant des bactéries. Les champignons sont moins nombreux mais sont importants pour rompre les liaisons chimiques entre la cellulose et les substrats non glucidiques des plantes. Environ 3 pour cent de la masse microbienne sont des archées, un type de bactérie anaérobie qui métabolise les déchets d’hydrogène et de dioxyde de carbone des autres organismes en méthane. En plus de la matière végétale éventuellement liquéfiée, bon nombre de ces micro-organismes sont également inévitablement digérés par le ruminant hôte pour leurs vitamines, minéraux et autres éléments nutritifs.
Le métabolisme du rumen est un moyen efficace d’extraire l’énergie du sucre dans les glucides d’un régime cellulosique. Les animaux ruminants abritent des microbes gastriques symbiotiques qui produisent les enzymes nécessaires et reçoivent les nutriments et l’environnement nécessaires à leur croissance et à leur multiplication. Cependant, la respiration anaérobie microbienne et la fermentation du régime alimentaire ont un sous-produit indésirable. On estime qu’une seule vache expire chaque jour 74 gallons (280 litres) de méthane, un gaz à effet de serre, par le biais d’un processus appelé éructation, également connu sous le nom de rot.