Modélisation des chutes d’ingestion dues à de l’acidose sub-clinique chez des ruminants laitiers en élevage intensif, application aux chèvres

Des périodes d’« Off-feed », ou « chute d’ingestion », sont observées depuis longtemps dans les élevages intensifs de ruminants, mais elles apparaissent de manière ponctuelle et imprévisible. Or, les études sur l’acidose ont généralement été réalisées pendant des acidoses induites artificiellement par un apport rapide et important de glucides rapidement fermentescibles dans le rumen. Ce type d’approche ne semble cependant pas pouvoir reproduire les effets de crises d’acidoses spontanées et ponctuelles.

Objectifs

Etudier l’influence de crises d’acidose spontanées sur la composition du lait et quelques paramètres ruminaux et sanguins représentatifs de modifications métaboliques et physiologiques.

Modéliser l’évolution, d’un jour à l’autre, du pH ruminal, de l’ingestion et de la production pendant les 20 jours suivant le déclenchement d’une crise spontanée d’acidose.

Matériels et méthodes

Dix-huit chèvres en milieu de lactation ont reçu un régime riche en concentré (50 %) pendant 11 semaines. La ration était distribuée deux fois par jour, dans les proportions d’un tiers après la traite du matin et deux tiers après celle de l’après midi, conformément à l’intervalle de temps entre les traites.

Les quantités ingérées ont été mesurées quotidiennement, la production laitière cinq jours par semaine, la composition du lait et le poids vif une fois par semaine. Le pH ruminal a été mesuré toutes les minutes par une sonde ruminale et les cinétiques obtenues ont été moyennées sur la journée. Des mesures de paramètres ruminaux et sanguins ont été réalisées toutes les trois à quatre semaines en cinétiques postprandiales.

Vingt-cinq épisodes d’acidose ont été déterminés sur la base des variations journalières de matière sèche ingérée, de production laitière et/ou de pH ruminal. Le jour de déclenchement a été calé par rapport à la chute initiale de pH ou de matière sèche ingérée. La modélisation a porté sur 25 jours : de cinq jours avant le début de l’épisode à 20 jours après.

Résultats

Les taux butyreux et protéiques ont été négativement corrélés aux quantités ingérées lors des crises d’acidose, tandis que l’inverse a été observé pour la production de lactose. Des valeurs faibles d’ingestion pendant les crises ont été corrélées à des valeurs faibles de pH et de bicarbonates sanguins, d’acides gras volatils ruminaux, et à des valeurs élevées d’acides gras non estérifiés plasmatiques.

Les crises d’acidose ont été initiées par une chute très rapide et importante du pH ruminal, qui a atteint, dès le jour suivant, des valeurs supérieures à celles mesurées avant la crise. La chute de pH a été suivie d’une chute d’ingestion et d’une chute de production atteignant leurs minima respectivement deux et trois jours après le début de l’acidose. Les niveaux d’ingestion et de production ont atteint leurs valeurs d’avant la crise environ 20 jours après son déclenchement. Le bilan énergétique cumulé depuis le début de l’épisode est resté négatif pendant plus de 10 jours.

Discussion et conclusion

• Les paramètres ruminaux et sanguins montrent que les fermentations ruminales ont été réduites pendant les épisodes d’acidose, tandis que les réserves corporelles ont été mobilisées.

• L’augmentation des taux butyreux et protéiques proviendrait d’une concentration du lait en matière grasse et en protéines suite à la chute de volume de lait produit. L’augmentation proportionnellement supérieure du taux butyreux par rapport au taux protéique semble être due à la mobilisation des réserves corporelles.

• L’augmentation du pH ruminal, jusqu’à des valeurs supérieures à 6,5, après une chute brutale, est principalement due à la chute d’ingestion, et à une augmentation de la durée de mastication par gramme de matière sèche ingérée, ce qui a augmenté la quantité de salive (et donc, de substances tampons) entrant dans le rumen.

• Les dynamiques présentées ici sont très différentes des dynamiques observées lors d’induction artificielle d’acidose, et montrent que les épisodes spontanés d’acidose peuvent influencer la production de l’animal pendant plus de 20 jours.

• Ce modèle constitue une première approche vers un modèle plus mécaniste de l’acidose sub-clinique.

Modeling of off-feed periods due to subacute acidosis in intensive lactating

ruminants, application to goats

M. Desnoyers*1, S. Giger-Reverdin*, C. Duvaux-Ponter* and D. Sauvant*.

*UMR INRA-AgroParisTech Physiologie de la Nutrition et Alimentation 16 rue Claude Bernard, 75005 Paris, France

1

Corresponding author: Marion Desnoyers, UMR INRA-AgroParisTech Physiologie de la Nutrition et Alimentation, 16 rue Claude Bernard, 75005 Paris, France

Tel +33 (0)1 30 81 52 12, fax +33 (0)1 30 81 52 17, email: marion.desnoyers@agroparistech.fr

Interpretive Summary

Modeling off-feed periods due to acidosis. Desnoyers. Subacute rumen acidosis often leads to off-feed periods in intensive ruminant production. Evolution of day-to-day variations in rumen pH, feed intake and milk production during spontaneous off-feed periods was modeled in dairy goats using a simple compartmental model. Bouts of acidosis started by an abrupt pH drop, followed by delayed feed intake and milk yield drops. The pH drop was followed by several days of high rumen pH. The evolution of milk composition and of some rumen and blood parameters showed that rumen fermentations were reduced and that body reserves were mobilized during these spontaneous bouts of acidosis.

ABSTRACT

Off-feed periods due to subacute rumen acidosis are often observed in intensive ruminant production but appear in a fairly unpredictable manner. The objectives of this paper were firstly, to study the influence of spontaneous off-feed periods due to bouts of acidosis on milk composition and on some rumen and blood parameters showing metabolic or physiological modifications, and secondly, to model the day-to-day variations in rumen pH, dry matter intake (DMI) and milk production during these bouts of acidosis. Twenty-five spontaneous off-feed periods were detected in an experiment performed in 18 mid-lactating goats fed a high concentrate diet during 11 wk. Milk composition and rumen and blood parameters were not measured daily and therefore could not been used in the modeling process. However, during off-feed periods, milk fat and protein contents were negatively correlated with DMI, while milk lactose content was positively correlated with DMI. A low DMI was also linked to low blood pH and bicarbonates and low rumen volatile fatty acids but high levels of plasma non-esterified fatty acids. This indicates that rumen fermentations were reduced and body reserves mobilized during bouts of acidosis. DMI, milk production and rumen pH were measured daily during the experiment which allowed to model the day-to-day evolution of these 3 parameters during spontaneous bouts of acidosis. Bouts started with a very quick pH drop (1 d) followed by several days of relatively high rumen pH (greater than 6.5) before recovery of pre-acidosis value. The pH drop was followed by a DMI drop reaching a nadir around 2 d after the start of the episode, and a raw milk yield drop reaching a nadir 3 d after the beginning of the episode. The high rumen pH was mainly due to the relatively low decrease in daily chewing time during the DMI drop. Therefore, chewing time per unit of DMI increased, which probably increased the buffer supply per unit of DMI. DMI and milk yield needed around 20 d to recover the pre-acidosis values. Energy balance also showed a drop during DMI and milk yield drops but was recovered more rapidly than DMI and milk yield. However, energy balance cumulated from the start of the bouts of acidosis remained negative during more than 10 d. This analysis showed that spontaneous bouts of acidosis in intensive dairy ruminants can have a great influence on animal production and health during at least 3 wk, and can thus represent an important economic loss.

INTRODUCTION

Off-feed periods due to subacute rumen acidosis (SARA) are often detected in intensive ruminant production (Uhart and Carroll, 1967, Tremere et al., 1968) and appear in a fairly unpredictable manner. They represent an important economic loss for the farmers and can heavily alter the future production and health of the animals. Acidosis is usually defined by mean rumen pH but this parameter cannot be considered as a full descriptor of rumen acidosis (Dragomir et al., 2008). The causing role of diets highly digestible and poor in fiber has been recognized a long time ago (Uhart and Carroll, 1967, Tremere et al., 1968). However, experimental study of spontaneous SARA is difficult because bouts of acidosis cannot be scheduled and studied through a balanced design. Therefore, acidosis has been frequently experimentally induced by a sudden ruminal supply of easily fermentable carbohydrates in steers (Brown et al., 2000), sheep (Krehbiel et al., 1995), cows (Keunen et al., 2002, Krause and Oetzel, 2005) or goats (Cao et al., 1987). However, the global syndrome could be only partially studied by this approach. Although erratic DMI was evoked in some sub acidotic situations (Nocek, 1997), the evolution of mean daily DMI and milk yield, during episodes of SARA, was seldom mentioned (Keunen et al., 2002, Krause and Oetzel, 2005) and never precisely described. Only Schwartzkopf-Genswein et al. (2003) described rumen pH and daily DMI patterns during acute and subacute acidosis but only in 1 beef steer. Several mechanistic models of either rumen biochemistry (Lescoat et al., 1996) or intake regulation in ruminants (Mertens, 1996) have already been published. However, none of them actually considered the issue of modeling the SARA process. To progress in modeling the dynamic aspects of off- feed periods due to spontaneous SARA, it was decided to focus on the spontaneous off-feed periods which were observed during an experiment aimed at studying the influence of an acidogenic diet on feeding behavior and rumen digestion in lactating goats.