Gestion de la reproduction des vaches laitières – l’avenir

La gestion de la santé des troupeaux laitiers traverse une période de changement radical dans le monde entier. Les moteurs de ce changement sont nombreux et comprennent l’augmentation massive des technologies d’aide à la gestion de la reproduction des vaches laitières, la suppression des quotas (en Europe) et l’augmentation significative de la taille des troupeaux / exploitations. Suite à la suppression des quotas en Europe, de nombreux pays développent la production laitière. Par exemple, l’Irlande a des plans ambitieux pour augmenter la production laitière de 50 %, ce qui doit être réalisé en combinant l’augmentation de la taille des troupeaux et l’augmentation de la production de lait par vache. Le présent document vise à identifier certains des changements qui faciliteront l’augmentation de la production, l’amélioration de la santé des vaches laitières et la gestion de la reproduction.

En Europe, la taille et le nombre des troupeaux laitiers ont été largement statiques de 1984 à 2015. À partir d’avril 2015, les quotas ont été supprimés, ce qui a donné l’occasion d’une expansion, qui est susceptible de prendre la forme à la fois d’une augmentation du rendement des vaches et d’une augmentation de leur nombre. En Irlande, le rapport Food Harvest 2020 (étayé par le rapport Foodwise 2025) prévoit une augmentation de la production laitière de 50 % entre 2015 et 2020. Une expansion similaire se produit aux Pays-Bas, bien que les limites de phosphate total posent un défi à l’expansion du nombre de vaches dans ce pays. Cette revue se concentrera sur les développements dans les domaines de la gestion des données, des stratégies nutritionnelles, des stratégies génétiques, du contrôle des maladies, de l’élevage de précision (traitements hormonaux et technologies des capteurs) et de la fertilité masculine qui auront un impact potentiel sur l’augmentation de la production laitière, la santé des vaches et leur fertilité.

Stratégies génétiques pour améliorer la reproduction

Jusqu’au début des années 2000, les programmes de sélection génétique laitière dans les pays producteurs de lait sélectionnaient traditionnellement principalement pour le rendement laitier, souvent au détriment d’autres traits pertinents pour la production laitière, y compris la fertilité et la santé . Au début de ce siècle, les programmes d’élevage ont commencé à inclure la fertilité (par exemple, en incluant des traits tels que la longévité et les intervalles de vêlage) et la santé dans les traits de sélection. L’inclusion de ces caractéristiques a permis d’inverser certaines des tendances antérieures qui ont donné lieu à une baisse de la fertilité. Au cours des 15 dernières années, il est désormais reconnu que les tendances en matière de longévité (accrue) et d’intervalles de vêlage (réduits) se sont améliorées. Un défi majeur pour les programmes de sélection en termes d’incorporation des traits de fertilité a été de développer des phénotypes ayant une héritabilité raisonnable. Par exemple, de nombreux traits de fertilité n’ont généralement que de faibles estimations d’héritabilité (par exemple, 0,1, par rapport à de nombreux traits de croissance et de carcasse dont l’héritabilité est de 0,25-0,5). Un deuxième problème majeur pour de nombreux traits de fertilité est de disposer de traits phénotypiques facilement mesurés ou de marqueurs génomiques (polymorphismes mononucléotidiques ; SNP) qui sont en corrélation avec les traits de fertilité appropriés.

Des opportunités peuvent maintenant se présenter pour la sélection de nouveaux traits qui pourraient être intégrés dans les programmes de sélection. Un projet financé par l’UE « Génotype plus Environnement » (GplusE) a parmi ses nombreux objectifs l’identification de nouveaux phénotypes basés sur le lait qui peuvent être utilisés comme prédicteurs pour les traits traditionnels, mais aussi pour les traits difficiles à mesurer, enregistrer et sélectionner tels que les taux de conception et la santé utérine (www.gpluse.eu). Ce projet vise à développer, entre autres, de nouveaux phénotypes basés sur le lait qui permettent de corréler et de prédire les caractéristiques de santé et de fertilité des vaches laitières. Les stratégies utilisées comprennent la mesure du spectre infrarouge moyen (MIR) dans le lait, des métabolites dans le lait et des glycanes sur la fraction immuno-gamma-globuline (IgG) du lait. Le projet établit un lien entre ces nouvelles caractéristiques mesurables et les caractéristiques de fertilité et de santé, puis entre les caractéristiques nouvelles et traditionnelles et les nouveaux marqueurs génomiques (SNP), ce qui facilitera à l’avenir l’élaboration de stratégies de sélection améliorées. Ce projet et le travail d’autres laboratoires devraient aboutir à d’autres SNP de fertilité qui pourraient améliorer la sélection génétique pour des améliorations supplémentaires de la fertilité.

Nouveaux outils et applications à de nouveaux phénotypes qui peuvent être utilisés dans le secteur laitier

Un travail récent à l’University College Dublin a conduit au développement de marqueurs de glycanes pour la santé utérine. Cela a été développé dans une demande de brevet (PCT/EP2014/068734 : « Méthodes pour prédire, diagnostiquer ou surveiller des infections ou des conditions »). En effet, des marqueurs de glycanes à base de lait ont également été développés pour identifier de manière prédictive les vaches ayant des membranes placentaires retenues. De tels biomarqueurs facilement mesurés dans le lait permettraient aux éleveurs de sélectionner les vaches ayant une propension à une meilleure santé utérine et donc de s’orienter vers des vaches qui auraient une fertilité accrue.

Bien que la fécondation in vitro (FIV) et le transfert d’embryons soient désormais des outils importants pour augmenter la sélection génétique du côté femelle avec les bovins Bos indicus , actuellement l’ovulation multiple et le transfert d’embryons restent la méthode la plus rentable pour les bovins Bos Taurus (y compris toutes les races laitières importantes : Holstein-Friesian, Brown Swiss, Jersey, etc.) au niveau de la population. Cela est dû au fait que les races Bos Taurus ne produisent que 5 à 20 follicules par événement d’émergence de vague folliculaire , ce qui est un nombre insuffisant pour permettre un nombre adéquat d’ovules pour une culture efficace pour la FIV.

Stratégies nutritionnelles pour améliorer la reproduction

Les vaches laitières modernes ont été principalement sélectionnées pour un rendement laitier élevé en début de lactation qui est associé à une très grande capacité à mobiliser les réserves corporelles pendant cette période. Dans une étude de Tamminga et al. portant sur 5 essais de production avec 295 vaches, les calculs ont montré que les vaches peuvent produire entre 120 et 550 kg de lait à partir des réserves corporelles sur la base de l’énergie (moyenne 324 kg). La mobilisation maximale en 8 semaines s’élève à 41,6 kg de poids corporel vide, 30,9 kg de graisse et 4,6 kg de protéines . La plupart des vaches peuvent supporter cette charge métabolique qui est définie comme suit : la charge énergétique totale imposée par la synthèse et la sécrétion du lait, qui peut être satisfaite par la mobilisation des réserves corporelles » . Le stress métabolique, quant à lui, est défini comme « la quantité de charge métabolique qui ne peut être maintenue par cette mobilisation, entraînant la régulation négative de certains processus énergétiques, y compris ceux qui maintiennent la santé générale ». Par conséquent, la mobilisation excessive des réserves corporelles pendant la période de la NEB est un facteur clé de la susceptibilité aux maladies chez les bovins laitiers modernes. En outre, en plus de l’équilibre énergétique après le vêlage, la perte d’état corporel avant le vêlage a également des conséquences importantes sur le statut métabolique, la composition du lait et la santé ultérieure et doit être reconnue.

La mobilisation corporelle d’origine génétique et hormonale est encore aggravée par une grave inadéquation entre le besoin énergétique et la capacité de la vache à absorber de l’énergie . Cette dernière est souvent affectée de manière encore plus négative par une adaptation inadéquate du tractus gastro-intestinal et du métabolisme intermédiaire global, ainsi que par une incidence élevée de maladies dans la période suivant le vêlage. La consommation maximale d’aliments se produit généralement à 6 ou 8 semaines de lactation, ce qui est beaucoup plus tard que le pic de production, ce qui fait que les vaches sont généralement en équilibre énergétique négatif pendant 5 à 7 semaines après la mise bas.

Les composantes de la fertilité réduite chez les vaches laitières modernes comprennent une reprise retardée de la cyclicité ovarienne normale, la santé utérine, une expression plus faible des symptômes de chaleur et des taux de gestation plus faibles à la première insémination et aux inséminations suivantes. Ce dernier point est principalement dû à une incidence accrue de la mort embryonnaire et fœtale. Des articles de synthèse pertinents ont été publiés sur les fondements mécanistes de la relation entre le stress métabolique et l’altération de la fertilité chez les vaches laitières post-partum modernes.

Les stratégies de gestion des vaches en transition visent principalement à aider les vaches à faire face à la charge métabolique en optimisant la santé, en minimisant le stress (par exemple, en minimisant les changements de groupe ou de ration), en stimulant la consommation de matière sèche et la fonction immunitaire. Pour ce faire, le vétérinaire praticien a de grandes possibilités de surveiller régulièrement et d’adapter la gestion du troupeau. LeBlanc et Mulligan et al. ont identifié les questions clés qui devraient être couvertes par le praticien pour guider de manière optimale les clients agriculteurs afin d’optimiser leur gestion des vaches de transition.

En outre, l’application de régimes alimentaires spécifiquement conçus pour améliorer la fertilité en contrecarrant les mécanismes liés à la balance énergétique négative (NEB) ou en soutenant une voie spécifique qui est nécessaire pour une fertilité réussie, a toujours été un moyen très attrayant pour contourner l’altération de la reproduction pendant le début de la lactation . Bien que l’on sache que le système reproducteur est influencé par de nombreuses hormones qui sont également impliquées dans l’adaptation à une production laitière élevée (par exemple, l’hormone de croissance ; GH, le facteur de croissance analogue à l’insuline I ; IGF-I et la leptine), seule l’insuline est connue pour être relativement réactive aux changements dans la composition de la ration . Les follicules ovariens contiennent des récepteurs d’insuline et les vaches ayant des niveaux d’insuline périphériques plus faibles dans la période post-partum immédiate souffrent d’un retard dans la reprise ovarienne post-partum et d’une cyclicité normale, entre autres par un risque plus élevé de souffrir de maladie ovarienne kystique. Par conséquent, les régimes glucogéniques ont été préconisés dans le post-partum immédiat afin d’augmenter les concentrations périphériques d’insuline et de favoriser la reprise normale du cycle ovarien. Cependant, il a été démontré que l’insuline a des effets néfastes sur la compétence ovocytaire et embryonnaire et qu’elle stimule le catabolisme enzymatique de la progestérone (P4) dans le foie. Ce dernier point suggère que les régimes glucogènes ne sont avantageux que lorsqu’ils sont proposés dans la période post-partum immédiate, tandis qu’ils devraient être évités lorsque les vaches sont inséminées.

Les rations conduisant à des niveaux élevés d’urée périphérique sont généralement mentionnées comme étant associées à des taux de gestation plus faibles en raison de ses effets néfastes sur l’embryon . Cependant, les voies mécanistiques par lesquelles cet effet néfaste peut être causé et le seuil des concentrations d’urée périphérique, sont tous deux encore des sujets de débat. À cet égard, il convient d’accorder une attention particulière à la supplémentation en farine de soja comme principale source de protéines dans la ration. Une étude récente a démontré que la farine de soja disponible dans le commerce contient des isoflavones à des concentrations capables d’induire des augmentations de la concentration sanguine de métabolites d’isoflavones à activité œstrogénique (équol, O-desméthylangolensine, dihydrodaidzéine) chez des vaches laitières à haut rendement en post-partum, même lorsqu’elles sont supplémentées en quantités relativement faibles (1,72 kg par jour en moyenne). Par rapport au tourteau de colza, la supplémentation en soja était en outre associée à une diminution de l’angio- et de la stéroïdogénèse au niveau du corps jaune (CL) sur la base d’un prélèvement biopsique au jour 9 du cycle œstral. Cependant, il n’a pas été possible de démontrer un quelconque effet sur la concentration périphérique de progestérone au cours des 3 premiers cycles œstraux après le vêlage . Par conséquent, bien que les résultats de cette étude suggèrent des effets négatifs de l’alimentation au soja sur la fonction du CL chez les vaches laitières récemment vêlées, la contribution de cet effet sur la concentration périphérique de progestérone et par conséquent sur la fertilité globale des vaches supplémentées justifie des recherches supplémentaires .

L’ajout de graisses est une autre stratégie qui a été largement testée pour réduire la capacité de reproduction altérée des vaches laitières. Une étude visant à minimiser le bilan énergétique négatif en diminuant la synthèse des graisses du lait et donc en limitant la production d’énergie via le lait en complétant la ration avec des graisses exogènes, n’a pas été couronnée de succès puisque les vaches ont simplement produit plus de lait en réduisant le BNE . On pense que les acides gras oméga-6 ont des propriétés pro-inflammatoires et donc stimulant la prostaglandine F2alpha (PGF), ce qui leur confère une valeur supplémentaire au début du post-partum, tandis que les acides gras oméga-3 peuvent affaiblir ce pouvoir inflammatoire, ce qui augmente les chances de survie de l’embryon lorsqu’ils sont supplémentés pendant la période périconceptuelle. Malheureusement, les résultats des recherches permettent rarement de dégager un consensus sur ce sujet. Les conséquences de ces stratégies d’alimentation en graisses sur la qualité des ovocytes et des embryons restent une question intrigante à débattre. L’alimentation grasse peut altérer le microenvironnement de l’ovocyte en croissance et en maturation de l’embryon précoce et plus âgé et peut donc affecter les résultats de la reproduction . La recherche a montré que les conditions hyperlipidémiques induites par l’alimentation peuvent être nuisibles au développement et au métabolisme de l’embryon . Cependant, à ce jour, les résultats des recherches restent quelque peu contradictoires, probablement en raison des différences dans les sources de graisses utilisées, dans le régime alimentaire et la durée de la supplémentation, ainsi que dans le montage expérimental en général . En outre, le sang périphérique des vaches laitières en lactation contient un mélange d’acides gras d’origine alimentaire et d’acides gras provenant de la dégradation des tissus corporels, ces derniers étant largement abondants dans la période post-partum immédiate et contenant une proportion élevée d’acides gras saturés . Il a été démontré que ces derniers, en particulier, ont un effet néfaste significatif sur la qualité des ovocytes et des embryons.

L’ajout de vitamines et de minéraux supplémentaires au régime alimentaire a souvent été suggéré comme une solution miracle pour réduire le déclin de la fertilité des vaches par divers intérêts commerciaux, alors que les exigences pour une efficacité optimale de la reproduction chez les vaches laitières modernes méritent une réévaluation minutieuse basée sur des recherches scientifiques bien conçues . En général, les agriculteurs adoptent volontiers ces « solutions de supplémentation proposées » car elles n’impliquent pas de travail supplémentaire, ce qui est souvent leur principale contrainte. Il est souvent très difficile pour le praticien de déterminer si la quantité de ces composés est suffisante dans la ration, car il est généralement impossible d’estimer la teneur de ces substances présentes dans la ration de fourrage de base. Dans les troupeaux où les vaches reçoivent de grandes quantités de concentrés pour maintenir un rendement maximal pendant la période post-partum immédiate, le risque de souffrir de carences spécifiques est plus faible, car les concentrés sont généralement fortement supplémentés en vitamines et minéraux. En ce qui concerne leur effet sur la réponse immunitaire et la qualité de l’embryon, une attention particulière doit être accordée à la vitamine E et au sélénium. Ce dernier point a été corroboré par la découverte récente que, dans les troupeaux qui présentaient une carence en tocophérol pendant la période de tarissement, un traitement à la vitamine E injectable de 1 000 UI chaque semaine pendant les trois dernières semaines de la gestation a non seulement réduit l’incidence de la rétention placentaire et de la mortinatalité, mais a également diminué de manière significative les pertes de gestation (20,5 % contre 12,5 % ; P < 0,01).

Contrôle des maladies infectieuses

Les vétérinaires qui gèrent la fertilité dans les troupeaux laitiers devraient régulièrement évaluer l’état de santé du troupeau pour les agents pathogènes connus pour compromettre l’efficacité de la reproduction. Les infections par des agents pathogènes comme Leptospira hardjo, la diarrhée virale bovine ou les virus de l’herpès sont connus pour réduire les taux de conception, tandis que les infections par Neospora caninum et les virus émergents comme le virus de la fièvre catarrhale ovine peuvent provoquer des pertes fœtales et des avortements. L’herpèsvirus bovin 4 aurait un tropisme pour les cellules endométriales et devrait donc faire l’objet d’une surveillance et d’un contrôle spécifiques dans les troupeaux souffrant de maladies utérines, en particulier lorsque les autres facteurs de risque sont contrôlés ou exclus. En plus d’une surveillance attentive continue et de plans de biosécurité appropriés, l’inclusion de protocoles de vaccination appropriés peut être nécessaire pour empêcher l’introduction de nouveaux agents dans le troupeau et pour empêcher la propagation au sein du troupeau .

Parmi les maladies bactériennes, la minimisation des maladies utérines présente un intérêt particulier. Chez les bovins, la contamination bactérienne de l’utérus est omniprésente au moment de la parturition. Cependant, cela n’implique pas automatiquement l’établissement d’une maladie utérine et les problèmes de fertilité qui en découlent. C’est généralement une suppression de la fonction immunitaire utérine, en plus de la présence de pathogènes, qui permet un déplacement des populations bactériennes et l’établissement de la maladie chez jusqu’à 20 % des animaux. Bien que plusieurs articles aient été publiés dans le but de parvenir à un accord général sur les définitions des maladies utérines du post-partum basées principalement sur les symptômes cliniques, il existe encore une grande confusion sur ces définitions parmi les praticiens. Cette confusion dans les définitions donne lieu à une grande variété de protocoles de traitement préventifs et curatifs appliqués sur le terrain, dont l’efficacité n’a pas été scientifiquement prouvée. La littérature récente souligne l’incidence élevée de l’endométrite, en particulier subclinique, dans les troupeaux à haut rendement. Le diagnostic de cette affection repose sur un prélèvement intra-utérin pour la cytologie, qui n’est pas effectué de manière systématique à l’heure actuelle. C’est pourquoi les travaux de Pascottini et al. ont signalé l’utilisation de la bande cytologique qui permet de prélever des échantillons au début du post-partum et pendant l’insémination, et facilite l’établissement du profil de la cytologie utérine chez les vaches reproductrices. La nécessité généralement admise de minimiser l’utilisation des antibiotiques chez les vaches devrait être étendue au traitement des infections utérines. Il est important de déterminer les facteurs de risque pour les différentes maladies utérines, et de concevoir des programmes de prévention et de contrôle pour réduire l’incidence de la maladie.

Utilisation de l’élevage de précision

Détection des œstres

Les approches traditionnelles de la gestion de la reproduction et de l’utilisation de l’insémination artificielle ont inclus soit l’observation visuelle du comportement œstral, soit l’utilisation de protocoles d’insémination à temps fixe (par ex, OVSYNC ).

Pour atteindre des taux élevés de soumission à l’insémination artificielle (IA), qui sont essentiels pour obtenir un intervalle de vêlage de 365 jours dans les troupeaux à vêlage saisonnier, il faut un moyen efficace et pratique d’identifier chaque vache en œstrus. Le fait de se tenir debout pour être montée est considéré comme le principal signe comportemental identifiant une période œstrale et est utilisé pour déterminer le bon moment pour inséminer. L’activité physique et l’activité de monte induites par l’augmentation de la production d’œstradiol pendant la phase folliculaire préovulatoire peuvent être contrôlées de différentes manières. Les taux de détection des chaleurs (taux de soumission) varient d’un troupeau à l’autre, entre 30 et 70 % des vaches présentant un comportement œstral étant généralement détectées en œstrus. Une observation visuelle optimale de l’activité de monte pendant 20 minutes, 5 fois par jour, permet d’atteindre des taux de détection des chaleurs de 90 à 95 %, mais elle est considérée comme laborieuse et longue. Avec une fréquence d’observation plus faible, des taux plus faibles de détection de l’œstrus sont atteints, en particulier avec les vaches à haut rendement (par exemple, seulement 70 % des vaches détectées en œstrus avec deux ou trois périodes d’observation de 30 min ).

En outre, chez les vaches laitières Holstein-Friesian à haut rendement, le pourcentage de vaches qui montrent qu’elles se tiennent debout pour être montées par d’autres vaches a diminué, ce qui rend plus difficile la détection de l’œstrus . Roelofs et al. ont constaté que seulement 58% des vaches étaient observées en œstrus debout. Ceci, à son tour, diminue le taux de soumission à l’IA et contribue ainsi de manière significative à la réduction de l’efficacité de la reproduction .

La réussite de la reproduction basée sur la détection du comportement œstral nécessite la nécessité de détecter avec précision le début de l’œstrus chez la majorité des vaches, puis d’inséminer 4 à 16 heures plus tard . C’est ainsi qu’est née la pratique courante de l’élevage des vaches selon la règle am-pm qui veut que l’on observe les vaches en œstrus cinq fois par jour, que celles qui commencent à être en œstrus le matin soient inséminées le soir même et que celles qui commencent à être en œstrus après 12.00 midi sont inséminées le lendemain matin (le début de l’œstrus étant défini comme la première période d’observation où l’on observe que la vache se tient debout pour être montée par d’autres compagnons du troupeau ou un taureau aguicheur).

L’approche de l’observation des œstrus a bien servi les troupeaux prêts à investir du temps et des efforts dans une détection bonne et précise des œstrus. Cependant, elle nécessite un engagement important de main-d’œuvre, une bonne identification des vaches et un personnel formé à la détection des œstres chez les vaches.

Capteurs pour la détection des œstres

Au cours des deux dernières décennies, divers systèmes d’automatisation de la détection des œstres ont été développés avec plus ou moins de succès.

Capteurs de pression

Le comportement œstral caractéristique de la station debout à monter peut être surveillé par l’utilisation de systèmes tels que, cartes à gratter (par ex, Estrotect ; Rockway Inc., Spring Valley, WI), des ampoules de couleur (Kamar Products Inc., Zionsville, IN), des taureaux vasectomisés équipés d’un marqueur de boule au menton, l’utilisation de méthodes de peinture de la queue ou le dispositif électronique HeatWatch .

Moniteurs d’activité

Une technologie d’économie de main-d’œuvre à la disposition des agriculteurs pour aider à augmenter le taux de soumission et à diminuer les besoins en main-d’œuvre pour la détection des œstres est l’utilisation d’un moniteur d’activité physique. Le podomètre, attaché à une jambe, détecte une augmentation du nombre de pas effectués par heure pendant l’œstrus (par exemple, S.A.E. Afikim, Kibbutz Afikim, Israël) , tandis que l’utilisation d’un collier de cou (par exemple, Alpro ; DeLaval International AB, Tumba, Suède ; Heatime, SCR, Netanya, Israël ; MooMonitor ; Dairy Master, Irlande) identifie une activité physique accrue (marcher, monter, se lever et se coucher) exprimée sous la forme d’un groupe d’activités (GA) et avertit l’éleveur du moment où le GA a commencé (lorsque les vaches entrent ensuite dans la salle de traite). Il peut donc identifier pour l’éleveur le moment optimal de l’IA, qui se situe dans une fenêtre de 12 à 18 heures avant le moment prévu de l’ovulation. Une étude récente, utilisant le moniteur d’activité Heatime (SCR Engineers Ltd., Netanya, Israël), a identifié que les chances qu’un CA soit en phase folliculaire pré-ovulatoire plutôt qu’en phase lutéale s’amélioraient de 29% pour chaque augmentation d’une unité de l’activité maximale et de 91% pour chaque augmentation de 2 heures de la durée d’un CA (Fig. 1, Fig. 2). En utilisant un tel moniteur d’activité (Heatime), le moment optimal pour inséminer se situait entre 9 et 15 h après le déclenchement du cluster d’activité .

Profilage endocrinien

Un système commercial de mesure en ligne pour le profilage endocrinien a été récemment développé (Herd Navigator, Delaval) pour détecter les métabolites et la concentration de P4 dans le lait . En utilisant des algorithmes, les profils P4 peuvent être utilisés pour prédire les événements œstraux et potentiellement le statut de gestation. Cependant, à ce jour, cette technologie est encore relativement coûteuse, ce qui limite son adoption. En outre, il existe des limites à son utilité technique.

i) le système a été initialement développé en supposant une mesure quotidienne de P4 dans le lait, cependant dans le format commercialisé, il est souvent considéré comme trop coûteux pour être utilisé pour des mesures quotidiennes et n’est généralement utilisé que deux ou une fois par semaine dans les troupeaux équipés de cette technologie .

ii) La phase folliculaire chez les bovins peut varier de 3 à 7 jours et est très variable, même avec des mesures quotidiennes, la transition vers la phase folliculaire (c’est-à-dire, un P4 élevé à un P4 bas est marqué par la chute du P4) n’est pas un bon prédicteur de l’ovulation ou du début de l’œstrus et n’est donc pas assez spécifique pour le moment des inséminations dans la pratique. Il permet cependant d’identifier les vaches en phase folliculaire qui doivent ensuite être observées spécifiquement pour détecter les signes de comportement œstral (par d’autres moyens) afin de permettre le choix du moment de l’insémination. Lorsque la mesure n’est effectuée qu’une ou deux fois par semaine, cela devient beaucoup moins utile et, à des intervalles hebdomadaires, la phase folliculaire peut être entièrement manquée par inadvertance.

iii) En tant que méthode pour déterminer le statut de grossesse, la P4 est plus fiable comme test de non-gestation que pour confirmer les vaches positives gestantes. En effet, une chute de la P4 18-24 jours après une insémination à temps correct signifie une non-gestation. Cependant, un P4 élevé 18-24 jours après une insémination peut être dû à une grossesse ; ou à une insémination initiale mal programmée (ce qui signifie que la vache se trouve maintenant dans une phase lutéale non gravide) ; ou à une CL persistante qui apparaît comme un profil de début de grossesse, en l’absence de grossesse (souvent associée à une infection utérine) ; ou à une grossesse initiale suivie d’une perte d’embryon qui se traduira par une progestérone élevée, toujours en l’absence de grossesse. Dans tous ces cas, une fréquence de mesure plus élevée (c’est-à-dire quotidienne) aidera à réduire ces problèmes, mais ne permettent pas de surmonter complètement les limites de l’utilisation de la P4 comme indicateur de l’état de grossesse.

Synchronisation œstrale et synchronisation de l’ovulation

Les méthodes traditionnelles de synchronisation œstrale (c’est-à-dire les programmes à base de prostaglandine uniquement et les programmes à base de progestérone sur 12 jours) ont été conçues pour synchroniser l’œstrus, mais nécessitent généralement toujours l’observation de l’œstrus pour optimiser le moment de l’accouplement et les taux de grossesse. A titre d’exception, deux injections de prostaglandine à 11 jours d’intervalle chez les génisses vierges peuvent fonctionner avec une insémination à temps fixe (FTAI) à 72 et 96 heures ou alternativement à 72 heures, puis une observation intensive de l’œstrus pendant 3-4 jours supplémentaires et l’insémination de celles qui sont en retard dans l’œstrus, en réponse à l’œstrus debout (en utilisant la règle am-pm). Chez les vaches, ce protocole exigeait l’observation de l’œstrus après la deuxième injection de prostaglandine.

Les programmes de synchronisation de l’ovulation ont été conçus pour faciliter l’utilisation du FTAI dans les troupeaux sans investissement important de temps et de travail dans la détection de l’œstrus. Ils ont été développés à partir du début des années 1990 . Ils sont plus appropriés pour les grands troupeaux non saisonniers où les intervalles entre les vêlages sont un peu moins importants pour les performances économiques du troupeau et où les intervalles entre les vêlages peuvent souvent s’étendre au-delà de 400-420 jours. Les principaux problèmes d’un programme de synchronisation de l’ovulation de base (OVSYNCH) sont que les taux de conception d’un seul cycle d’OVSYNCH ne sont que de 30% environ ; et dans un contexte européen, ils sont relativement coûteux. Des stratégies visant à améliorer les taux de gestation ont été mises au point (par exemple, le double OVSYNCH et la présynchronisation de l’ovulation (PRESYNCH-OVSNCH) qui sont acceptables dans de nombreux troupeaux américains (taux de conception de 46 et 41 %, respectivement), mais qui entraînent des coûts substantiels en termes de temps, de médicaments, de conformité et de perception du public (concernant l’utilisation systématique d’hormones dans la production bovine), ce qui rend leur utilisation discutable dans les troupeaux laitiers européens. Pour les troupeaux saisonniers, la durée de traitement requise pour les protocoles OVSYNCH, PRESYNCH-OVSYNCH et Double OVSYNCH est trop longue par rapport aux taux de conception qui peuvent être obtenus. Les programmes à base de progestérone (par ex, protocole de 7 ou 8 jours) utilisant un dispositif intravaginal incorporant la GnRH au début et le PGF à la fin (Jour 7) donne de meilleurs résultats en termes de synchronisation et de taux de gestation chez les vaches en bonne santé .

Détection de la gestation

Méthodes directes de détection de la gestation

Diverses méthodes sont disponibles pour déterminer le statut de gestation, celles-ci comprennent le retour à l’œstrus , la palpation rectale de l’appareil reproducteur et l’échographie pour observer l’appareil reproducteur . Dans la pratique, le retour à l’œstrus est rendu difficile par les difficultés associées à l’observation de l’œstrus, de sorte qu’actuellement la plupart des détections de gestation chez les vaches sont effectuées par échographie de l’appareil reproducteur pour détecter la présence ou l’absence de l’embryon précoce et du liquide fœtal. Grâce à cette méthode, le statut de gestation est généralement déterminé à partir du 28e jour de gestation. Cette méthode, bien qu’elle soit couramment utilisée, est trop tardive pour permettre une nouvelle reproduction au moment optimal (c’est-à-dire, 18 à 24 jours après l’IA initiale) pour les vaches non gestantes car le cycle œstral normal est de 18 à 24 jours .

Idéalement, un test de grossesse précoce permettrait :

• Avoir une sensibilité élevée (c’est-à-dire identifier correctement les vaches gravides)

• Avoir une spécificité élevée (c’est-à-dire identifier correctement les vaches nonenceintes)

• Etre peu coûteux à réaliser

• Etre un test simple côté vache (c’est-à-dire utilisable sur le terrain)

• Déterminer l’état de gestation en temps utile (idéalement au moment de la réalisation du test) ; (liste modifiée à partir de Fricke et al. ).

Méthodes indirectes de détection de la gestation chez les vaches laitières

Les méthodes indirectes de diagnostic précoce de la gestation utilisent des mesures qualitatives ou quantitatives d’hormones ou de substances spécifiques du conceptus dans les fluides corporels maternels comme indicateurs indirects de la présence d’une gestation viable . Les méthodes indirectes disponibles dans le commerce pour le diagnostic de la gestation chez les vaches laitières comprennent les tests de progestérone dans le lait et les tests de glycoprotéines associées à la gestation (PAG) dans le sang ou le lait .

Les tests de progestérone sont plus utiles en tant que test de non-gestation au jour 21 . Cependant, il est inexact en tant que test de gestation car la réversion à une faible P4 chez les vaches non gestantes est très variable en raison des pertes embryonnaires précoces. Il a été essayé commercialement, mais n’a pas survécu en raison de ces problèmes. Le test P4 en ligne (comme mentionné précédemment) a un potentiel si les coûts des analyses répétées peuvent devenir compétitifs.

La mesure du PAG est une méthode viable de détermination du statut de gestation chez les vaches laitières , cependant, la précision de la détection du PAG n’est bonne qu’après le jour 35 à 40. Une interférence peut également se produire à partir du report de PAG de la grossesse précédente pendant 40 à 50 jours, donnant lieu à un risque de faux positifs. Il peut également donner des résultats faussement positifs après la perte d’un embryon.

Le travail décrit dans la demande de brevet britannique n°1520248.4 a conduit au développement d’un test basé sur le diagnostic des glycanes utilisant la fraction IgG dans le lait. Cette technologie peut détecter l’état de grossesse dès le 16e jour et a donné lieu à un dépôt de brevet prioritaire (déposé le 17 novembre 2015 ; demande de brevet britannique n°1520248.4). Il est important de noter que la détection précoce de l’état de grossesse permettrait d’adopter une stratégie pour resynchroniser et réensemencer les vaches dès le 21e jour après l’insémination initiale infructueuse (Fig. 3).

Le côté masculin de l’histoire

Bien que la plupart des preuves suggèrent que la pression sur l’efficacité de la reproduction dans les troupeaux laitiers modernes est principalement liée aux femelles à forte production, il est évident que le rôle du mâle ne doit pas être oublié. Alors que les vétérinaires négligent souvent l’importance de ce côté de la médaille, les éleveurs accusent souvent des problèmes tels que la qualité du sperme et l’expertise du technicien d’IA, principalement parce que la nature humaine préfère blâmer quelqu’un d’autre plutôt que de critiquer ses propres défauts. Dans une étude portant sur les résultats de 5883 inséminations, un des 35 taureaux ayant fourni du sperme a été associé à une augmentation de 2 à 2,5 fois des taux de gestation. Dans une autre étude du même groupe, dans laquelle les résultats de grossesse de 10 965 inséminations ont été examinés de près, on a observé non seulement une différence entre les taureaux, mais aussi des différences spectaculaires entre les inséminateurs. La probabilité d’une grossesse était presque 4 fois plus faible lorsqu’une vache était inséminée par le plus mauvais inséminateur par rapport au meilleur.

Le succès d’une insémination dépend entre autres facteurs du dépôt d’un nombre approprié de spermatozoïdes avec une bonne capacité de fertilisation au site approprié dans l’appareil reproducteur au moment approprié par rapport à l’ovulation. Le potentiel de fertilité d’une dose d’insémination artificielle est fonction de la quantité, de la qualité et de l’état de santé du sperme qu’elle contient. Il incombe à l’industrie de l’insémination artificielle de continuer à mettre en œuvre des programmes de contrôle de qualité intensifs afin de s’assurer que les doses de sperme cryopréservé mises en vente sont exemptes de maladies et répondent aux critères susmentionnés. Une vaste enquête sur les pratiques de traitement du sperme dans les entreprises d’insémination artificielle de plusieurs pays a révélé que la dose moyenne de sperme cryoconservé contient environ 20 × 106 spermatozoïdes au total. Ce chiffre a été estimé comme étant en moyenne 2 à 20 fois supérieur aux estimations du nombre minimum requis pour garantir des taux de fécondation normaux. Il est remarquable que les taureaux connus pour produire un sperme de qualité marginale atteignent souvent une fertilité inférieure à la moyenne malgré des augmentations compensatoires du nombre de spermatozoïdes par dose et vice versa .

En 2003, Pace a passé en revue les avancées technologiques qui ont été adoptées par l’industrie de l’IA depuis sa création à la fin des années 1930 et a conclu que  » d’un point de vue technologique, l’industrie laitière reçoit le sperme de la plus haute qualité jamais produite « . Les progrès technologiques dans le traitement du sperme se reflètent dans les taux de fécondation utilisant du sperme cryoconservé à la fin des années 1990 et au début des années 2000, comparables à ceux rapportés pour le sperme non congelé dans les années 1950. Les techniques innovantes récemment testées dans l’industrie de l’IA sont des techniques de cryoconservation qui améliorent la survie des spermatozoïdes après décongélation et réduisent ainsi la sensibilité au moment optimal de l’insémination. À cet égard, la microencapsulation des spermatozoïdes pour une libération prolongée dans le temps ou des techniques conçues pour réduire l’ampleur de la capacitation induite par la cryoconservation ont été testées.

L’utilisation de sperme provenant de taureaux dont la haute fertilité est prouvée est probablement la recommandation la plus évidente et la plus simple. Cependant, lorsqu’on commence à utiliser des taureaux de super fertilité de manière généralisée sur des vaches souffrant de problèmes de fertilité, la question se pose de savoir dans quel sens ces derniers peuvent affecter les données de fertilité rapportées pour ces taureaux. L’utilisation de sperme provenant d’autres races dans lesquelles le déclin de la fertilité n’est pas un problème aussi grave que dans la race Holstein, peut également être considérée comme une alternative pour améliorer la fertilité du troupeau, en particulier si le sperme est utilisé à partir de taureaux provenant de races ayant des niveaux de production comparables et ayant subi des tests de descendance appropriés. Cependant, nous devons garder à l’esprit que le croisement n’est pas en soi une amélioration génétique et que la sélection génétique est toujours fortement recommandée au sein des races utilisées.

Récemment, des rapports ont été publiés montrant que certains taureaux sont plus performants que d’autres dans les scénarios d’IA temporisée . Ces derniers devraient inciter les gestionnaires et les vétérinaires à analyser les données de fertilité de leur troupeau par rapport à l’utilisation de taureaux spécifiques. D’autre part, on ne sait toujours pas si, de cette manière, nous stimulons la sélection vers des animaux qui sont plus aptes à faire face à des protocoles spécifiques à temps fixe au lieu de stimuler la sélection vers une fertilité accrue.

Un autre facteur contributif est le site de dépôt du sperme. Bien que le corps utérin soit généralement accepté comme le site approprié pour le dépôt de sperme, dans une expérience utilisant la radiographie de contraste pour évaluer la précision des inséminateurs professionnels, le dépôt de sperme dans le corps utérin n’a été réussi que dans 39% des tentatives, tandis que dans 25% des cas, le sperme a été déposé dans le col de l’utérus . Alors que plusieurs études ont observé une amélioration de la fertilité en réponse à l’accouplement des cornes (insémination bicornue profonde dans laquelle la dose totale d’insémination est divisée entre les deux cornes utérines ou insémination unicornue profonde après un examen échographique préalable pour détecter le site du follicule ovulatoire afin de permettre une insémination ipsilatérale), la plupart des études comparatives n’ont indiqué aucune différence . Récemment, un nouveau dispositif facilitant considérablement l’insémination intra-utérine profonde a été mis au point, bien que les auteurs n’aient pas été en mesure de démontrer une amélioration des résultats de grossesse en utilisant ce dispositif par rapport à l’insémination conventionnelle dans le corps utérin. L’insémination intra-utérine profonde a été testée pour l’insémination de doses à faible nombre de cellules de spermatozoïdes triés par sexe. Bien qu’il ait été démontré que la cytométrie de flux/tri de cellules est une procédure fiable pour différencier les spermatozoïdes porteurs de chromosomes X et Y, l’utilisation de sperme sexé est souvent recommandée uniquement pour les génisses nullipares en raison des résultats de fertilité décevants chez les multipares. En conclusion, DeJarnette et al. ont passé en revue les articles disponibles et ont mentionné que la principale préoccupation est de s’assurer que le dépôt de sperme a lieu cranialement par rapport à l’orifice cervical interne. Remarquable dans ce contexte est l’article de López-Gatius et Hunter dans lequel les auteurs rapportent la réussite d’une insémination intrafolliculaire chez des vaches reproductrices sous stress thermique. Cette dernière étude doit cependant être confirmée par des études supplémentaires.

Utilisation et disponibilité des « big data »

Pratique courante en science laitière

Avant l’ère des « Big Data », les chercheurs laitiers ont exploité avec succès les données des essais contrôlés randomisés pour explorer la relation complexe entre la production et la reproduction chez les bovins laitiers . De multiples études observationnelles ont été conçues pour identifier les facteurs de risque (métaboliques) qui influencent cette relation chez les bovins laitiers . De nombreuses études ont été menées dans ce domaine et ont été publiées avec succès dans des revues scientifiques de grande valeur . Cependant, comme le décrit Leblanc, les associations temporelles qui ont été identifiées n’impliquent pas de lien de causalité. De nombreux autres aspects de l’industrie laitière ont changé au cours des dernières décennies, ce qui a brouillé la relation. La randomisation n’exclut pas les facteurs de confusion. Il est toujours possible que d’autres variables que le traitement soient indépendamment associées à l’intervention et même au résultat. Bien que les essais cliniques contrôlés randomisés bien conçus restent l’étalon-or de l’évaluation des traitements expérimentaux, le potentiel du Big Data dans la science laitière réside dans la combinaison des données collectées traditionnellement avec ces nouvelles formes de données, tant au niveau de l’animal qu’au niveau de la population. En médecine humaine, ce type de données a été décrit comme des preuves du monde réel . L’abondance susmentionnée de données du monde réel chez les animaux pourrait potentiellement aider à démêler des relations complexes telles que l’antagonisme production-reproduction souvent décrit chez les vaches laitières. Une enquête récente de Rutten et al. documente exactement le manque d’informations intégrées et d’outils d’aide à la décision pour la technologie actuelle dans la recherche laitière. Aucune publication scientifique n’a été signalée jusqu’en 2013 dans les domaines du métabolisme et de la reproduction utilisant le « Big Data ». L’enquête confirme les défis méthodologiques scientifiques observés dans l’analyse des Big Data.

Les techniques utilisées pour l’analyse et la visualisation des données laitières traditionnelles ne sont pas adaptées aux Big Data. Le volume, la vélocité, la variété, le caractère distribué et la nature incrémentale de ces données imposent des défis aux méthodes traditionnelles d’analyse des données.

Fertilité des cerfs et stratégies de gestion des données

Historiquement, l’accent en médecine vétérinaire a été mis sur la vache individuelle affectée par une maladie clinique. Cependant, il y a environ 30 ans, il a été reconnu que les maladies subcliniques étaient la principale cause de pertes économiques dans les troupeaux laitiers et les vétérinaires ont commencé à étudier la nature multifactorielle de ces maladies subcliniques . Cette approche s’est avérée efficace pour améliorer l’état de santé général du troupeau, et donc sa rentabilité. Cette approche, appelée gestion de la santé du troupeau, a été mise en œuvre dans l’enseignement vétérinaire pendant au moins trois décennies. Au cours de la même période, les technologies de l’Internet et de la communication ont fait leur apparition et ont été intégrées dans la gestion de la santé des troupeaux afin de tirer parti de la compréhension des registres des vaches. La génération et l’utilisation des données relatives aux vaches ont lieu depuis plus de 100 ans. Le premier rapport sur l’enregistrement et la collecte de données sur la production de lait provient d’une union de producteurs laitiers au Danemark en 1895. En 1906, la première association américaine de contrôle laitier a été fondée. Depuis les années 1950, les ordinateurs sont utilisés comme outil de gestion dans l’élevage laitier . Au cours des décennies suivantes, les logiciels de gestion des troupeaux laitiers ont évolué rapidement et l’ordinateur personnel est devenu un outil de gestion important pour surveiller la production, la reproduction et la santé . Les technologies de collecte et de stockage des données ont évolué à un rythme plus rapide que celui de la découverte de nouvelles connaissances en science laitière. L’augmentation exponentielle du volume et de la vitesse de création des données, communément appelée « Big Data », a fait naître de nouveaux défis pour la recherche en science laitière. La façon dont les chercheurs doivent tirer parti de la puissance du Big Data est au centre de l’attention depuis la tendance à la publication qui a débuté vers 2009. La façon de relever ces défis sera le principal champ d’application des recherches futures.

Données disponibles pour les praticiens du lait

1. Les organismes officiels de contrôle laitier collectent 4 à 8 échantillons de lait hebdomadaires pour détecter les composants du lait. De nouvelles méthodes analytiques permettent de détecter davantage de métabolites pour évaluer les performances de (re)production dans le lait. Par exemple, l’ensemble du spectre infrarouge moyen (MIR) du lait a été proposé comme indicateur de maladie chez les vaches laitières. Les prédictions MIR sont maintenant facilement disponibles pour les traits de composition du lait tels que la matière grasse, les protéines et les acides gras ; des équations de prédiction supplémentaires sont en cours de développement pour permettre la prédiction des gaz à effet de serre et de nouveaux traits de performance et de santé. Les services de diagnostic analysent régulièrement une multitude de paramètres dans les échantillons de sang, de lait et de matières fécales des vaches laitières. Récemment, les informations génomiques sont devenues commercialement disponibles pour les animaux mâles et femelles, créant ainsi un nouvel ensemble de données. Ces centres de données hors exploitation dits secondaires, contenant principalement des données de contrôle laitier, des informations génomiques et diagnostiques, ont été élevés dans différents pays, chacun contenant un sous-ensemble de données représentant le monde réel des vaches laitières .

2. A la ferme, les systèmes de traite conventionnels et robotisés sont équipés de capteurs plus nombreux et plus performants qui collectent des informations en plus de la quantité de lait produite. Les capteurs en ligne détectent la composition du lait, le nombre de cellules somatiques, la température et la couleur . Les biocapteurs recueillent de nouveaux biomarqueurs tels que la progestérone (reproduction), la L-lactate déshydrogénase (santé de la mamelle), l’urée et le bêta-hydroxy-butyrate (santé métabolique). Les balances et les caméras tridimensionnelles capturent le poids corporel et la note d’état corporel de l’animal pendant la traite. Depuis le début de la technologie des capteurs, les vaches sont équipées de podomètres et d’accéléromètres qui captent les mouvements de l’animal afin de prédire des comportements spécifiques tels que l’œstrus et les maladies chez les vaches laitières. Parmi les premières innovations appliquées aux vaches laitières, citons les bolus de température et de pH du rumen, les capteurs de température intravaginale et les mesures de la fréquence cardiaque. Le volume ou le format des données ne représente plus une contrainte majeure, par conséquent le volume total de données liées aux vaches qui sont collectées par jour a augmenté rapidement .

Nouvelles sources de données dans l’industrie laitière

1. L’importance des facteurs environnementaux tels que la température et l’humidité dans la reproduction laitière est indéniable . Les données basées sur la localisation sont devenues publiquement disponibles au cours des dernières décennies, créant la possibilité de superposer des cartes physiques et des aperçus basés sur la localisation à d’autres données disponibles. L’approche consistant à combiner les dispositifs de l’Internet des objets (IoT) en temps réel avec l’analyse des données historiques est inexploitée dans la science laitière. Ainsi, les données diffusées par des enregistreurs de données automatisés pour les facteurs environnementaux offrent de nouvelles applications en termes de collecte et d’utilisation de big data pour modifier la prise de décision et la gestion .

2. La vitesse et la capacité du matériel informatique ont augmenté, tandis que les coûts ont diminué . Cela a conduit à un enregistrement plus facile des données grâce à des appareils mobiles bon marché et à des centres de données en nuage à haute disponibilité qui permettent une saisie plus cohérente et plus précise des événements de reproduction, de maladie et de traitement saisis manuellement au niveau de la vache. L’utilisation de ces données pour construire des modèles prédictifs permettant d’anticiper les résultats des maladies à partir des plans de traitement actuels et d’affiner ces modèles en temps réel améliorera les connaissances scientifiques autour de l’efficacité des traitements qui se limitent pour l’instant à des études d’observation .

3. De plus, les données anecdotiques et non structurées capturées sur mobile par les éleveurs, les notes des vétérinaires et d’autres sources constituent une frontière géante de connaissances inexploitées. De nos jours, les chercheurs ont reconnu que 85 % des informations dans le monde sont non structurées, composées de textes libres, d’audio et de vidéo, plutôt que de champs reconnaissables soigneusement organisés. Bien que la nécessité d’une saisie normalisée des données sur les maladies soit reconnue depuis longtemps, les logiciels actuels ne sont pas suffisamment efficaces. Le traitement du langage naturel consiste en de multiples techniques informatiques permettant de traiter le langage de manière humaine à partir de textes non structurés lisibles par machine. Cette technique a été appliquée avec succès en médecine humaine, mais pas encore en science laitière à notre connaissance. La capture et l’exploitation de ces données enrichira énormément l’analyse et les connaissances.