Etude de la variabilité de l'utilisation digestive des fourrages tropicaux par les bovins créoles

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fourrages tropicaux par les bovins créoles

Marine Leprince

To cite this version:

Marine Leprince. Etude de la variabilité de l’utilisation digestive des fourrages tropicaux par les bovins créoles. [Stage] France. Institut Polytechnique LaSalle Beauvais (UniLaSalle), FRA. 2015, 32 p. �hal-02797083�

11/10/2015

Référent de Stage : Mr BERNARD Vincent

Maître de Stage : Mr NAVES Michel

Responsable du secteur bovin : Mr FARANT Alain

LEPRINCE Marine Promotion 156

INRA

I

NSTITUT

NATIONALE

DE LA

RECHERCHE

ANIMALE

RAPPORT

DE

STAGE

ETUDE DE LA VARIABILITE DE L

’

UTILISATION

DIGESTIVE DES FOURRAGES TROPICAUX PAR LES

BOVINS CREOLES

Je souhaite tout d’abord remercier Mr DUCOS Alain, sans qui je n’aurais pu obtenir les coordonnées m’ayant permise de trouver ce stage. Il m’a ainsi aiguillé vers un stage correspondant à mes exigences et à mes capacités.

Suite aux recommandations de Mr DUCOS, j’ai pu prendre contact avec Mr FLEURY Jérôme, Directeur de la Plateforme Tropicale d’Expérimentation sur l’Animal (PTEA) de l’INRA (Le Moule – Grande Terre) en Guadeloupe. Après des échanges téléphoniques et par mail, il a pu me proposer un sujet de stage. L’intitulé du stage fut alors donné par mon maître de stage Mr NAVES Michel, celui-ci travaillant sur le pôle de recherches situé à Petit Bourg (Basse Terre). Mr Naves a pris le temps de m’expliquer le contexte et les enjeux de mon projet avant et pendant le stage.

Enfin je souhaite tout particulièrement remercier Mr FARANT Alain, qui m’a encadré tout au long de ce stage, il m’a permis de découvrir toute la complexité de l’élevage des bovins tropicaux. J’ai pu aussi le suivre sur les études sur la fertilité et insémination artificielle. Il m’a alors rapproché de mes objectifs professionnels futurs.

L’ensemble de l’équipe de la plateforme m’a très bien accueillie et encadrée, Merci à Angebert, Jacky, Xavier, Fritz, et l’ensemble des agents de Gardel.

Mr BERNARD Vincent a su rester à ma disposition tout au long de mon stage, malgré la distance.

Les résultats présentés dans cette étude ont été acquis grâce au soutien financier de l'Europe (FEDER, FSE), de la France et de la Région Guadeloupe dans le cadre du projet AGROECOTROP.

TABLE DES ILLUSTRATIONS ET ANNEXES ... 1

INTRODUCTION ... 2

1. L’INRA, ET LE POLE ANTILLES-GUYANE ... 4

1.1 HISTOIRE ET ORGANISATION DE L’INRA A L’ECHELLE FRANCE METROPOLITAINE ET DOMTOM ... 4

1.2 PRESENTATION DU CENTRE ANTILLES-GUYANE ... 4

1.2.1 Contexte et enjeux du site de la Guadeloupe ... 5

1.2.2 Le centre Antilles-Guyane ... 5

1.3 L’UNITE DE RECHERCHE ZOOTECHNIQUE (URZ) DE GUADELOUPE ... 5

1.3.1 Modélisation des enjeux de URZ sous forme d’une Matrice SWOT ... 6

1.3.3 Les implantations ... 7

1.3.3.1 Basse terre : site de Duclos ... 7

1.3.3.2 Grande Terre : Site de Gardel ... 7

1.4 PROBLEMATIQUES ET CONTEXTE ACTUEL DE LA CONDUITE D’ELEVAGE EN MILIEU TROPICAL ... 8

1.5 OBJECTIFS DE L’EXPERIMENTATION ... 9

2. ANALYSE DE LA MISSION ET DISCUSSION DES RESULTATS OBTENUS ... 10

2.1 MATERIELS ET METHODES ... 10

2.1.1 Déroulement de l’expérimentation ... 10

2.1.2 Remaniements et amélioration du protocole ... 11

2.1.2.1 Fin de la première période : semaine d’adaptation ... 11

2.1.2.2 Période 2 ... 12 2.1.2.3 Période 5 ... 12 2.1.2.4 Période 6 à 8 ... 12 2.1.2.5 Période 7 à 9 ... 13 2.1.3 Echantillonnage ... 13 2.1.3.1 Les fourrages ... 13 2.1.3.2 Les fèces ... 14

2.1.3.3 Bilan des Echantillons ... 14

2.1.4 Analyses de Laboratoires ... 15

2.1.4.1 Les matières sèches et les matières minérales ... 15

2.1.4.2 Calcul de la digestibilité apparente ... 16

2.1.4.3 Le SPIR : spectroscopie dans le proche infrarouge ... 16

2.1.4.3.1 Principe de base de la SPIR ... 16

2.1.4.3.2 L’application de la SPIR aux fèces ... 17

2.2 INTERPRETATION ET DISCUSSIONS DES RESULTATS DE L’EXPERIMENTATION ... 18

2.2.1 Illustrations et commentaires des enjeux principaux du protocole expérimental ... 18

2.2.2 Estimation de la digestibilité sur les prélèvements individuels par SPIR ... 19

2.2.3 Mise en évidence de la relation entre la dMO prédite des échantillons journaliers et le dMO moyenne mesurée ... 20

2.2.3 Corrélation entre la digestibilité prédite et le moment de la mesure ... 21

3. BILAN PERSONNEL DE L’EXPERIENCE PROFESSIONNELLE ... 22

3.1 BILAN SUR L’ENSEMBLE DE L’ENTREPRISE ... 22

3.2 POINTS POSITIFS ET AXES D’AMELIORATION DE LA MISSION CONFIEE ... 22

3.2.1 Participation au protocole et enjeux ... 22

CONCLUSIONS ... 26 LISTE DES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ... 27 ANNEXES ... 28

TABLE DES ILLUSTRATIONS ET ANNEXES

Tableaux

TABLEAU 1:MATRICE SWOT DE L’URZ-PTEA DU CENTRE DE L’INRAGUADELOUPE ... 6

TABLEAU 2:PERIODE ET ALIMENTATION DES TAURILLONS ... 11

TABLEAU 3:BILANS DES ECHANTILLONS ... 15

TABLEAU 4:"MEAN,STANDARD DEVIATION, RANGE, CALIBRATION AND VALIDATION PARAMETERS FROM FEACAL SPECTRA OF CHIMICAL COMPONENTS OF THE DIET (CPI,NDFI,ADFI),OMD AND OMI OF TROPICAL FRESH GRASS, ESTIMATED FOR STALL -FEEDING CREOLE STEERS (SOURCE:BOVAL 2003FAECAL NIRS TO ASSESS CHEMICAL COMPOSITON, DIGESTIBILITY AND INTAKE TROPICAL AND SUBTROPICAL AGROSYSTEMS_3_453) ... 17

TABLEAU 5:CODE D’EVALUATION PERSONNEL ... 23

TABLEAU 6:BILAN DES COMPETENCES ACQUISES ET AMELIOREES LORS DU STAGE ... 25

Equations ÉQUATION 1:FORMULE DE LA DIGESTIBILITE APPARENTE OU DIGESTIBILITE VRAIE ... 9

ÉQUATION 2:FORMULE DE DETERMINATION DE LA MATIERE ORGANIQUE ... 16

Figures FIGURE 1:BANDE D’ABSORPTION DANS LE PROCHE INFRAROUGE.NB: LES LIAISONS C-H SONT A L’ORIGINE DE BANDES D’ABSORPTION DANS TOUTE CETTE REGION SPECTRALE (SOURCE :INRAPROD.ANIM.,2002,15(3),209-219)) ... 17

FIGURE 2:EVOLUTION DES QUANTITES DE MATIERE ORGANIQUE INGEREE (MOI, KG) AVEC L’AGE DU FOURRAGE ... 18

FIGURE 3:EVOLUTION DE LA DIGESTIBILITE DE LA MATIERE ORGANIQUE (DMO,%), AVEC L’AGE DU FOURRAGE ... 18

FIGURE 4:EVOLUTION DES QUANTITES DE MATIERE ORGANIQUE DIGESTIBLE INGEREE (MODI, KG) AVEC L’AGE DU FOURRAGE ... 19

FIGURE 5:EVOLUTION ET CORRELATION DE LA DMO PREDITE PAR LE NIRS EN FONCTION DE LA DMO MESUREE ... 20

FIGURE 6:CORRELATION ENTRE DMO PREDITE SUR ECHANTILLON 2(BOUSE 2+RECTUM) ET CELLE DE L'ECHANTILLON 1(BOUSE 1) 21 Annexes ANNEXE 1:ORGANIGRAMME DE L’URZ-DUCLOS ... 28

ANNEXE 2:PLAN DU SITE DE GARDEL ... 29

ANNEXE 3:ORGANIGRAMME DU SITE DE GARDEL ... 30

ANNEXE 4:CALENDRIER DES PRELEVEMENTS ... 31

ANNEXE 5:VARIATIONS INDIVIDUELLES DE LA DMO MESUREE ... 31

ANNEXE 6:CORRELATION ENTRE DMO PREDITE (BOUSE1) ET DMO MESUREE ... 32

INTRODUCTION

Un enjeu important pour l’agriculture dans le futur sera de pouvoir nourrir plus de 9 Milliards de personnes en 2050. Pour réussir ce challenge, la tendance actuelle est d’augmenter la production. Certains experts internationaux recommandent également de limiter voire de réduire la consommation des produits animaux et de rééquilibrer notre alimentation en protéines, végétales et animales. En effet l’élevage a un fort impact sur l’environnement, en particulier l’élevage bovin. Cette production est très consommatrice en ressources végétales : en effet en moyenne, il faut 5kg de fourrage afin de produire un seul kilo de viande. Par ailleurs, les effluents générés y sont nombreux, et les bovins sont une des plus grandes sources de production des gaz à effet de serre (GES), principalement le méthane. 90% du méthane émis dans le secteur de l’agriculture provient de la digestion des bovins et des ovins. La méthanisation des effluents est déjà une alternative au relargage du méthane dans l’atmosphère dû aux effluents organiques de l’agriculture. Pour de nombreux chercheurs, la solution efficace pour réduire cette émission de gaz à effet de serre réside aussi dans le changement du régime alimentaire des bovins.

Le contexte actuel a jusqu’à présent favorisé une alimentation de la croissance chez les bovins allaitants, mesurée par le GMQ (gain moyen quotidien). La capacité d’ingestion des ruminants joue un rôle majeur sur la prise de poids et ainsi sur la croissance et l’engraissement. En effet, le GMQ (gain moyen quotidien) dépend de l’efficacité digestive. Celle-ci se caractérise par deux composantes : une digestive et une métabolique. Maintenir un bon équilibre au sein des rations alimentaires est également fondamental pour le bon développement des animaux. La conduite de l’alimentation a ainsi des conséquences importantes sur le résultat économique de l’exploitation : plus un animal s’engraisse vite, plus le temps de maintien en exploitation est court, ce qui permet de diminuer les coûts de production. Cela permet également de mieux contrôler les effluents et de diminuer ainsi les impacts environnementaux.

Les bovins ont des capacités digestives particulières dues à leur estomac multiple. En règle générale, les bovins sont une espèce sensible à la chaleur ; leur digestion étant déjà une grande source de chaleur, la régulation de la température est un des facteurs primordial afin que le ruminant digère de la meilleure manière possible. Cependant malgré la localisation géographique, l’élevage bovin est de mise en Guadeloupe, et repose en majeure partie sur l’utilisation des fourrages tropicaux par des animaux maintenus aux pâturages. Cette ile a pour caractéristique sa race de bovins créoles, qui laisse entrevoir des dispositions digestives particulièrement efficaces malgré le climat et la qualité fourragère médiocre. Les fourrages tropicaux sont des fourrages de médiocre qualité, que les bovins créoles valorisent bien lors de leurs digestions.

Nous nous concentrerons lors de cette étude que sur la composante digestive de l’efficacité alimentaire. Elle peut être étudiée à l’aide de la mesure de la digestibilité, qui est généralement un paramètre décrivant la qualité des fourrages ou des rations. Mais des variations de la digestibilité sont aussi observées suivant les individus. Dès lors se pose la question : Peut-on mettre en évidence des différences individuelles de l’efficacité digestive des fourrages tropicaux par les bovins créoles ?

La démarche scientifique et le protocole expérimental permettant d’aborder cette question ont été définis par Michel Naves. Il s’inspire des expérimentations réalisées en 1996 et 2004 par Maryline

Boval, et en 2013 par Aurélie Agastin, qui ont étudié l’utilisation par les bovins des fourrages tropicaux exploités au pâturage ou à l’auge. Cependant l’objectif de cette étude est de s’intéresser à la variabilité individuelle de l’efficacité digestive et à sa mesure.

Cette problématique fut étudiée sur le site de l’INRA du Moule en Guadeloupe ; tout au long de mon stage de 3 mois j’ai pu suivre de manière complète le déroulement du protocole ainsi que les analyses et l’interprétation des résultats.

Dans un premier temps nous aborderons une présentation de l’entreprise, l’INRA à l’échelle nationale ainsi qu’en Guadeloupe. Par la suite, la mise en place et le contexte du protocole expérimental vous sera exposé ainsi que l’analyse, interprétation et la discussion des résultats afin de répondre au mieux à la problématique donnée. Nous finirons sur mes appréciations personnelles du stage et de la mission qui m’a été confiée.

1. L’INRA, et le Pô le Antilles-Guyane

1.1

Histoire et organisation de l’INRA à l’échelle France

Métropolitaine et DOM TOM

La création de l’Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) date de 1946. L’INRA vise alors à résoudre la pénurie alimentaire à laquelle doit faire face la France au lendemain de la seconde guerre mondiale. Les objectifs de l’INRA doivent al répondre aux problématiques de production, afin de permettre à l’agriculture française de subvenir aux besoins alimentaires de sa population. A cette période la France est en retard d’un point de vue développement agricole par rapport à ses voisins européens.

Ce n’est qu’à partir des années 70 que la France pourra répondre à la totalité de sa demande alimentaire, et parvient même à une surproduction. La France exporte alors afin de limiter le gaspillage. L’INRA doit alors réorienter ses objectifs et développe alors les problématiques de qualité des produits et de valeur ajoutée dans l’alimentation humaine. Elle prône une meilleure exploitation des matières premières agricoles, par la mise au point de procédés et contrôles microbiologiques. La crise énergétique de 1973 et l’émergence des préoccupations environnementales touchent également l’INRA de très près. L’INRA se met alors à chercher des alternatives environnementales afin d’obtenir une agriculture autonome et économe. L’INRA est le premier institut de recherche en Europe et le deuxième en nombre de publications scientifiques dans le monde à l’heure actuelle. Il mène des recherches sur les enjeux et problématiques majeurs pour un meilleur avenir pour l’humanité que ce soit dans le domaine de l’Alimentation, ou de l’Environnement.

L’INRA possède à son actif 4069 publications, 67 nouveaux brevets, 14 nouvelles variétés et aussi de nombreux logiciels et base de données. Sa polyvalence lui permet de s’imposer en termes d’innovations et de découverte scientifique et par les investissements de grande ampleur qu’il réalise. Sa stratégie se met en œuvre au sein des 13 départements de recherches, dans plus de 200 unités de recherches et 50 unités expérimentales, réparties dans 17 centres de recherches régionaux. Deux d’entre elles sont situées en Guadeloupe au sein du Centre Antilles-Guyane.

Tout au long de ce dossier nous nous intéresserons aux thématiques de la physiologie animale et systèmes d’élevage, de génétique animale et de santé animale. Ces thématiques sont étudiées au sein de l’URZ (Unité de Recherches Zootechniques) et de la Plateforme Tropicale de l’Expérimentation sur l’Animal (PTEA) du centre Antilles-Guyane, pour les différentes espèces animales utilisées en agriculture.

1.2 Présentation du Centre Antilles-Guyane

Le centre inter-régional Antilles-Guyane est le seul centre de recherche de l’INRA réalisant ses activités « in situ » en milieu tropical. Il compte deux sites : un en Guadeloupe (localisation du siège) et un en Guyane. Les recherches menées en Guadeloupe concernent « la conception et évolution de systèmes agricoles innovants plus productifs et de hautes performances économique et environnementale », alors que celles de la Guyane portent sur « l’écologie des forêts tropicales ».

1.2.1 Contexte et enjeux du site de la Guadeloupe

Depuis la dernière décennie, les crises structurelles mondiales (alimentaire, environnementale climatique et énergétique, économique et financière) ont eu un impact important sur le monde de la recherche. Elles ont provoqué une prise de conscience collective sur le besoin de viser un développement endogène.

L’enjeu majeur pour les régions tropicales est le développement d’une production agricole productive et autonome et écologique pour approvisionner les marchés territoriaux et locaux. Il faut donc développer les recherches permettant d’accroitre la production agricole locale tout en garantissant la qualité des produits, en respectant l’environnement et en préservant les ressources. La finalité serait d’obtenir pour un grand nombre des pays du sud une autonomie alimentaire, limitant l’importation et en diminuant ainsi le coût pour la population. Grâce à leur diversité naturelle, les Antilles et la Guyane, sont très représentatives des différents milieux que l’on rencontre dans les pays du Sud. Les recherches entreprises sur le centre Antilles Guyane peuvent permettre de trouver de nombreuses solutions applicables en dehors de ces trois régions.

1.2.2 Le centre Antilles-Guyane

Ce centre s’impose grâce à son unicité ; c’est la seule plateforme de recherches agronomiques en milieu chaud et tropical disponible pour « l’Europe ». Elle se situe donc à la croisée des régions du Nord et du Sud. L’une de ses grandes forces est la production et la diffusion des connaissances scientifiques, et une valorisation pédagogique de ces connaissances à travers les missions d’enseignement supérieur et de formation continue. Ses objectifs sont de contribuer au front des recherches agronomiques en partenariat afin d’accroitre leur visibilité et leur reconnaissance régionale, nationale et internationale. Le centre souhaite atteindre l’excellence scientifique dans le domaine des agrosystèmes et écosystèmes tropicaux tout en maintenant un développement des innovations nécessaires aux producteurs locaux. Il s’articule sous deux axes :

o « Agro écologie intégrée des écosystèmes tropicaux humides : contribution à l’innovation alimentaire et la santé publique » (en Guadeloupe et en Martinique)

o « Ecologie intégrée des écosystèmes forestiers tropicaux humides : contribution à la compréhension des écosystèmes complexes et à l’adaptation aux changements » (en Guyane)

Nous nous intéresserons uniquement aux travaux menés en Guadeloupe, et plus particulièrement ceux sur les productions animales conduits par l’Unité de Recherches Zootechniques (URZ) et la Plateforme Tropicale d’Expérimentation sur l’Animal (PTEA), lieux de réalisation de la mission qui m’a été confié tout au long de mon stage.

1.3

L’Unité de Recherche Zootechnique (URZ) de Guadeloupe

Les travaux de l’URZ portent principalement sur l’élaboration de nouvelles alternatives de systèmes d’élevage agro écologiques en milieu tropical humide. Trois thématiques de recherche y sont étudiées :

o Thème ANIMAL : Adaptation des animaux aux contraintes d’élevage tropicales

o Thème SYSTEME D’ELEVAGE : Performances et fonction des systèmes d’élevage tropicaux

La stratégie poursuivie dans les travaux de l’URZ relève de l’intensification raisonnée des productions animales, dans le cadre des départements d’Outremer. Elle peut être généralisée à de nombreux systèmes d’élevage en milieu tropical, aux espaces agricoles exigus, insulaires, et soumis à une concurrence extérieure … Le positionnement stratégique de l’URZ est confronté par la pluridisciplinarité de l’équipe de recherche qui possède des compétences en Alimentation et Nutrition, Génétique Animale, Parasitisme, Physiologie, Chimie analytique ou Zootechnie.

Selon les espèces, les recherches portent sur des thématiques bien différentes. Des travaux sont menés sur le porc et sa résistance à la chaleur, que ce soit chez les porcs Large White, productifs mais sensibles au climat, ou chez les porcs Créoles mieux adaptés mais moins productifs. Les caprins sont une source de viande très répandue aux Antilles ; cependant de nombreux problèmes de parasitisme interne influent sur la productivité de l’élevage. L’URZ mène donc des travaux sur les méthodes de lutte intégrée permettant de contrôler le parasitisme interne. Et enfin sur les bovins, les recherches portent principalement sur l’adaptation au milieu tropical et la productivité des troupeaux allaitants. Comme nous le savons les bovins sont des ruminants qui supportent mal la chaleur. Cependant la race utilisée est une race locale, le bovin Créole. Cette race montre une très bonne résistance aux effets directs du climat ou ses effets indirects (sur les variations saisonnières des disponibilités alimentaires, ou sur le parasitisme interne et les maladies associées).

Ces recherches sont menées en étroites relations avec une unité expérimentale, la Plateforme Tropicale d’Expérimentation sur l’Animal (PTEA) qui accueille l’essentiel des protocoles expérimentaux de l’URZ. Cette unité de recherche est rattachée au département de génétique. De ce fait, une préoccupation importante des travaux menés par l’URZ, est l’étude de la variabilité génétique des populations et des caractères zootechniques.

1.3.1 Modélisation des enjeux de URZ sous forme d’une Matrice SWOT

FORCES

FAIBLESSES

Pluridisplinaires

Approche Globale et connaissance du milieu Capitalisation de connaissances Ressources génétiques originales

Importance des structures faibles Dispersion

Communication et animation en retrait Faible coordination entre les différents secteurs Trop peu reconnu par les organismes de recherches

OPPORTUNITES

MENACES

Originalité des ressources Milieu Tropical varié

Développement des systèmes de production agro écologiques

Financements extérieurs sur ces thèmes

Milieu professionnel peu organisé Difficulté dûe à la géographie, difficile d’accès

1.3.3 Les implantations

La Guadeloupe est constituée de deux îles distinctes, et les caractéristiques du climat et des sols sont bien différentes entre ces deux zones géographique. Les locaux de l’INRA sont répartis sur 3 sites : le siège du centre Antilles Guyane, situé en Basse Terre (Duclos, Petit Bourg), et deux sites en Grande Terre : le domaine de Gardel, au Moule (en production animale) et le site de Godet, à Petit Canal (en productions végétales). Nous nous concentrerons sur les sites de Duclos et de Gardel.

1.3.3.1 Basse terre : site de Duclos

Le site de Duclos se trouve dans la ville de Petit Bourg. Les sols sont ferralitiques, issus de la chaine volcanique. La pluviométrie y est plus importante qu’en Grande Terre, de 2500 à 3500 mm d’eau/an. Les problèmes liés à la période de sécheresse sont faibles. Différents pôles sont représentés, comme le siège du centre Antilles Guyane, les unités de recherches de l’URZ et ASTRO (Agro Système Tropicaux), ainsi que des installations expérimentales en production animales (PTEA) et en production végétales.

C’est à cet endroit, dans les bâtiments de l’unité PTEA, que les expérimentations sur les porcs sont conduites, ainsi que certaines sur le parasitisme interne et l’alimentation des petits ruminants. L’URZ possède aussi un laboratoire d’analyses chimiques, où ont été réalisées les analyses d’échantillons dans le cadre de mon projet.

Annexe 1 : Organigramme du site de Duclos

1.3.3.2 Grande Terre : Site de Gardel

Le site de Gardel, localisé au Moule, est principalement une ferme expérimentale d’élevage. Le type de sols varie entre un plateau calcaire et vertisols à argiles gonflantes. Ces sols sont très sensibles aux variations de pluviométrie : ils subissent des gonflements lors d’une forte pluie, et se rétractent en cas de sécheresse, laissant apparaitre des fentes de retrait qui délimitent un réseau de plaques (polygones de dessiccation) sur le terrain. La pluviométrie est de 800 à 1200 mm d’eau/an. Cependant la période de sécheresse y est très intense et dure généralement de janvier à juin. Elle peut même s’étendre au-delà (comme cela a été le cas cette année, ce qui a posé des problèmes quant à la réalisation du protocole expérimentale que j’ai suivi).

Le personnel du site de Gardel de PTEA est de 15 agents permanents. Les infrastructures se répartissent sur 3000m² (1stabulation libre bovins et 3 bâtiments petits ruminants).

Le site s’étend sur plus de 50ha, et rassemble 3 cheptels de 3 espèces de ruminants différents : vaches Créole, chèvres Créole et des brebis de Martinik. Dans ce dossier nous ne nous intéresserons qu’au cheptel de vaches Créole. C’est sur ce site que l’expérimentation fut réalisée.

Le troupeau de vache Créole est réparti en 4 ensembles de parcelles (2 irriguées et 2 non irriguées). Chacun de ces ensembles est alors divisé en 5 parcelles ; les vaches sont changées de parcelle toutes les semaines, et exploitent les pâturages de manière rotatoire, ce qui leur permet d’obtenir une alimentation en fourrage de même âge (environ 28 jours). Cela permet d’obtenir une valeur fourragère constante et hypothétiquement de même qualité. Ces troupeaux sont conduits suivant un mode allaitant, pour la production de veaux sevrés. La reproduction a lieu en début de saison

humide(juillet à octobre, pour des mises bas en fin de saison sèche (avril à juillet), et un sevrage avant le début de la nouvelle saison sèche (décembre ou janvier).

Les jeunes bovins en croissance après sevrage sont répartis en deux lots, par sexe : une partie est élevée à l’auge, avec une rotation à base de fourrage de fauche (d’un âge de 45-50 jours environ) et du concentré (en moyenne 3Kg par animal et par jour). L’autre partie est élevé au pâturage sur des parcelles irriguées à Gardel ou à Duclos, et qui sont exploitées à un âge de 28-30 jours environ. Annexe 2 : Plan du site de Gardel

Annexe 3 : Organigramme du site de Gardel

1.4

Problématiques et contexte actuel de la conduite d’élevage en

milieu tropical

Les conduites d’élevage actuelles restent au sein des esprits et sont l’une des alternatives les plus favorables à la résolution des problématiques de production. En zone tropicale, l’alimentation au pâturage est la plus répandue car elle permet de valoriser les surfaces de manière relativement extensive, et demande peu d’intrants et d’investissements. Mais elle est moins productive que des formes d’alimentation plus intensive, et peut avoir des effets néfastes sur l’environnement (déforestation, surpâturage, piétinement, GES, pollution des points d’eaux). La problématique de la conduite d’élevage en milieu tropical est donc d’améliorer les modes de conduite aux pâturages afin de les rendre plus productifs, et ainsi de répondre aux besoins en protéines animales, et de réduire les impacts environnementaux.

De par sa multifonctionnalité il revêt donc une importance majeure, mais des règles de gestion plus efficientes et rationnelles sont essentielles pour mieux valoriser ces espaces pâturés. En effet, le pâturage représente environ 26 % de la superficie totale des terres ; il est fondamental à l’alimentation des ruminants dans ces zones tropicales, mais la productivité animale y est encore trop faible (Steinfeld et al, 2010). En effet la conduite d’élevage est bien différente de celle utilisée en métropole, elle est en majeure partie représenté par la pratique au piquet, laissant à l’animal un espace alimentaire réduit mais variés suite au déplacement des bêtes tous les jours (Naves et Boval,

2012). Il faut cependant retenir que la conduite d’élevage au piquet existe en Guadeloupe (et dans

des systèmes d’élevage familiaux) mais pas obligatoirement partout en zone tropicale. Le pâturage en zone tropicale et en zone tempérée n’est pas l’unique caractéristique différenciant leurs conduites d’élevage. En effet une pratique d’élevage au piquet bien conduite peu offrir de bons rendement, et une exploitation optimale du pâturage.

L’amélioration de l’alimentation au pâturage passe par une amélioration de la valeur nutritionnelle (valeur énergétique et protéique, …) des espèces fourragères qui la composent et de leur exploitation. De nombreux essais de sélection végétale ont étés conduits afin d’améliorer la qualité des fourrages tropicaux. Cependant, le comportement sélectif des animaux qui pâturent, fait que le fourrage ingéré peut être très différent de celui proposé (Sollenberger and Vanzant, 2011). Ainsi un fourrage ayant une faible valeur azotée moyenne peut néanmoins constituer une bonne ressource si sa partie aérienne plus riche en azote, est mieux consommée au pâturage. Il faut donc pouvoir mesurer ce qui est prélevé et digéré (les quantités ingérées et digérées étant le principal indicateur des gains de poids).

Mesurer ce qui est prélevé, ingurgité et digéré au pâturage est particulièrement compliqué, mais néanmoins incontournable si on veut vraiment identifier les leviers d’action pour aboutir à une meilleure alimentation au pâturage (Boval et al, 2004 ; Fanchone et al, 2009 ; Dixon and Coates,

2010). Les études au pâturage conduites avec des animaux au piquet, élevage traditionnel, sont

largement pratiquées et permettent une gestion intensive, souple et raisonnée de l’espace agricole. Des caractéristiques digestives individuelles propres aux animaux peuvent également être des facteurs de variation de la valorisation des fourrages ingérés.

1.5

Objectifs de l’expérimentation

L’objectif principal de l’expérimentation est d’évaluer l’importance des variations individuelles de la digestibilité, et dans quelle mesure il est possible de les quantifier de manière fiable. Pour cela, la principale caractéristique qui est étudiée est le coefficient d’utilisation digestive de la Matières Organique de la ration (dMO). On a mesuré cette digestibilité de la Matière Organique avec différents fourrages, différenciés par leur âge d’exploitation et leur mode de présentation, distribués à différents animaux.

Un fourrage est caractérisé principalement par ses valeurs nutritionnelles : valeur énergétique, valeur azotée, teneur en minéraux… L’ingestibilité du fourrage est également une caractéristique importante, qui correspond à la quantité de fourrage (matières sèches) volontairement ingéré par l’animal, lorsqu’il est proposé à volonté. Elle varie notamment en fonction de la vitesse de digestion du fourrage, qui dépend des vitesses de dégradations mécaniques et biochimiques des fourrages au sein du rumen. L’âge du fourrage constitue un des principaux facteurs de variation de ces caractéristiques.

Pour des fourrages relativement âgés, la forme de présentation, sous forme haché ou non haché, peut éventuellement jouer un rôle sur la dégradation du fourrage. D’autres facteurs de variation (par exemple la teneur en eau du fourrage, ou la présence de terre) peuvent également influencer l’ingestion et la digestion des fourrages par l’animal, rendant ainsi l’estimation de l’ingestibilité et de la digestibilité plus compliquée.

Équation 1 : Formule de la digestibilité apparente ou digestibilité vraie

L’objectif de l’étude est aussi d’évaluer si des mesures simplifiées (basée sur des analyses SPIR) réalisées sur des prélèvements individuels (de bouse ou au rectum) permettent de prédire avec une précision suffisante, le coefficient d’utilisation digestive d’un fourrage par un animal et ainsi de quantifier les variations individuelles de ce paramètre.

2. Analyse de la missiôn et discussiôn des

re sultats ôbtenus

L’objectif principal du stage est d’étudier différentes méthodes simplifiées d’évaluation de la digestibilité, qui pourraient être par la suite utilisées de manière courante sur des animaux conduits au pâturage. La mission qui m’a été confiée fut le suivi complet de l’expérimentation : de la récolte des échantillons aux analyses chimiques et à l’interprétation des résultats

2.1

Matériels et Méthodes

2.1.1 Déroulement de l’expérimentation

Les mesures et récoltes d’échantillons ont été menées sur le site de Gardel.

Huit taurillons de race Créole âgés de 15 mois (au début de l’expérimentation), ont été utilisés. Ces 8 individus ont été placés dans 2 modules de cage individuelle en vue de l’étude de la digestibilité des fourrages. L’expérimentation a été conduite sur une période de 8 semaines (5semaines de mars à juin 2015 et 3 semaines de fin juillet à mi-août 2015).

Deux facteurs de variation de la qualité des fourrages ont été appliqués. Le premier est l’âge de repousse du fourrage qui varie de 24 à 55 jours suivant la période. Le deuxième est la forme de présentation du fourrage qui a varié pour les fourrages âgés de plus de 35 jours selon la méthode de récolte (haché  récolté à la tondeuse ou non haché récolté à la moto faucheuse) ; pour le fourrage jeune (moins de 35 jours) seul le mode de récolte à la moto faucheuse a été utilisé, et le fourrage n’a donc pas été broyé. Les fourrages ont été récoltés sur une unique parcelle nommée F3A, de 1.25ha. La mise à zéro de la parcelle avait été effectuée 24 jours avant la première fauche, le 20 mars 2015, avec l’épandage de 300Kg d’engrais.

Pour des causes de sécheresse, la parcelle de fourrage n’a pas eu la pousse escomptée et l’expérimentation a dû être interrompue. L’étude s’est alors arrêtée pendant plus d’un mois.

5 périodes avaient ainsi déjà été réalisées avant mon arrivée sur le site et le début de mon stage. Une nouvelle mise à zéro de la parcelle fut effectuée le 27 juin avec un nouvel épandage de 300Kg d’engrais. Celle-ci est réalisée 24 jours avant la première fauche (réalisée le 18 juillet).

Une période correspond à une semaine de mesure. Les périodes P1 et P7 correspondent à des périodes d’adaptation des animaux à leur mise en cage individuelle à digestibilité et au fourrage proposé. Durant l’expérimentation les animaux ont été nourris 2 fois par jour. Les quantités de fourrage proposées aux taurillons ont été pesées individuellement. Une récolte d’échantillons de fourrage frais proposé à l’ensemble des animaux (suivant la forme de présentation) a également été réalisée. Le lendemain de la distribution, les quantités de fourrage refusé ont également été pesées. Un échantillon de fourrage refusé par chacun des taurillons a été prélevé. Les quantités de fèces excrétées ont enfin été mesurées le sur lendemain de la distribution, et un échantillon de fèces a également été collecté.

- PERIODES AGE MOYEN DU FOURRAGE

- P1 : S16–du 13 au 19/04/15 (adaptation) 24-27 jours - P2 : S17-du 20 au 26/04/15 31-34 jours - P3 :S18-du 27/04/15 au 03/05/15 38-41 jours - P4 :S19-du 04 au 10/05/15 45-48 jours - P5 : S20-du 11 au 17/05/15 52-55 jours - P6 : S21-du 18 au 24/05/15 21 jours - INTERRUPTION PROTOCOLE - P7 : S30-du 20 au 27/07/15 24-28 jours - P8 : S31-du 28/07/15 au 02/08/15 (adaptation) 48-52 jours + C - P9 : S32-du 03 au 08/08/15 48-52 jours + C

Tableau 2 : Période et alimentation des taurillons

Ces pesées et les analyses chimiques des échantillons prélevés ont permis de calculer les quantités de fourrage ingéré (exprimées en Matière Sèche ou en Matière Organique), ainsi que le coefficient d’utilisation digestive des fourrages (exprimée par la digestibilité de la MO, ou dMO). Ces calculs ont été réalisés pour chaque animal individuellement, et à chaque période, en fonction du fourrage distribué.

Le but de l’étude était également de vérifier s’il est possible de prédire de manière fiable la valeur de l’utilisation digestive d’un aliment par une méthode simplifiée. Nous avons donc étudié la relation entre la digestibilité évaluée de manière « standard » sur 4 jours de contrôle (lundi au jeudi), et des valeurs individuelles de dMO prédites par une méthode indirecte. Pour cela nous avons réalisé des prélèvements de fèces par fouille rectale ou bien dans une bouse individualisée (récolté par bac). Ces prélèvements ont par la suite été analysés par analyse de spectroscopie en proche infrarouge (SPIR ou NIRS en anglais), afin d’obtenir une valeur prédite de la dMO.

2.1.2 Remaniements et amélioration du protocole

Des améliorations du protocole ont été mises en place lors des premières semaines avant mon arrivée. Des points d’avancement du protocole ont été réalisés et les remarques ont été consignées sur les remaniements à effectuer.

2.1.2.1 Fin de la première période : semaine d’adaptation

Cette semaine d’adaptation fut indispensable d’un point de vue pratique et aussi pour la mise au point de la récolte des échantillons. Les huit taurillons ont également pu s’habituer à être isolés dans des cages individuelles à espace réduit, situées en hauteur et sans contact avec leurs congénères.

Différents problèmes ont été mis en évidence, les solutions furent vite trouvées et appliquées afin d’éviter tous les facteurs parasites pouvant influencer les résultats.

o Le fourrage proposé est souvent jeté hors de l’auge par les animaux ; afin de faciliter la récolte des refus individuels en limitant les pertes, des planches de contre-plaqué ont étés mises au sol.

o Pour la récolte des fèces, des bacs sont placés sous les cages individuelles, cependant l’urine s‘y écoule également et peut contaminer les échantillons récoltés. Pour y remédier des trous ont été percés afin de permettre à l’urine de s’écouler plus facilement.

o Des cordes ont étés attachées aux bacs afin de pouvoir les tirer en toute sécurité lorsqu’ils sont pleins. En effet se rapprocher pour les attraper peut exposer l’ouvrier aux coups de pieds de l’animal.

o Les prélèvements de bouses rectum des animaux posent problème. L’espace est trop réduit pour la manipulation en toute sécurité dans les loges individuelles au centre des deux modules. En conséquence seuls 4 animaux (ceux placés dans les loges périphériques) ont été prélevés, l’accès de côté facilitant la manipulation. Des plaques de contre plaqués ont été aussi disposées sur le côté des loges individuelles afin d’éviter de recevoir des coups de pieds latéraux.

o 4 taurillons des loges intérieures ont eu un deuxième prélèvement de bouse dans les bacs de récolte de fèces.

2.1.2.2 Période 2

Les résultats des modifications suite à la première période furent positifs. Les quantités ingérées se sont stabilisées, avec un refus de l’ordre de 20%en moyenne. En conséquence les résultats de cette semaine et de celle à venir seront plus fiables que la période 1.

Des problèmes sont survenus avec le fourrage haché : le fourrage récolté avec la tondeuses est beaucoup trop broyé et pâteux ; par ailleurs on a observé un bourrage de la tondeuse, et le blocage de la lame par les stolons. Afin d’obtenir un fourrage haché de meilleure qualité, le passage de la « Taarup » semble plus adapté, et plus facile à mettre en œuvre car il nécessite un seul passage. On limite la perte de temps et l’alimentation à l’auge se fait de manière plus simple.

Afin d’obtenir une quantité suffisante d’échantillons pour les analyses, le poids minimum par bouse récoltée (au rectum ou dans le bac) a été fixée à 300g.

2.1.2.3 Période 5

Les mesures se sont déroulées normalement. On observe une diminution des quantités ingérées avec l’avancée de l’âge du fourrage. De plus les quantités ingérées de fourrage haché semblent meilleures que celles obtenues avec du fourrage non haché. Cependant chacun des taurillons ingère des quantités différentes pour un même lot.

Suite à une blessure au pied, un des taurillons fut retiré de l’expérience, ce qui a diminué au final le nombre de mesures et d’échantillons à analyser.

2.1.2.4 Périodes 6 à 8

Cette période devait permettre de répéter les mesures sur du fourrage jeune (21 jours) étant donné que la période 1 avait surtout été une période d’adaptation et de mise au point du protocole.

Cependant la sévérité de la sécheresse cette année a limité les quantités de fourrage disponible, qui n’étaient plus suffisant pour nourrir tous nos animaux. En conséquence l’expérimentation fut arrêtée en attente d’une pluviométrie suffisante afin que les quantités de fourrage proposé soient bien maitrisées. Les animaux sont restés dans les cages individuelles, et ont été nourris avec du fourrage « standard », de 45-50 jours fauché à la Taarup.

2.1.2.5 Période 7 à 9

La reprise de l’expérimentation fut tardive, car nous n’avons pu reprendre l’expérimentation que le 20 juillet 2015, soit après 9 semaines d’interruption. La première semaine a permis de répéter l’expérimentation avec des fourrages jeunes, car les mesures avaient été biaisées en période 1 (semaine d’adaptation) et en période 6 (sécheresse très évère). Les fourrages étant en quantité suffisante, les taurillons ont montré une forte augmentation de leur ingestion avec du fourrage jeune, les refusés étaient faibles.

La période 8 est de nouveau une semaine d’adaptation, durant laquelle aucun échantillon ne fut prélevé. En effet, il était nécessaire d’adapter les animaux à la distribution d’un fourrage âgé (50 jours environ) et à l’ajout de 2Kg de concentré dans la ration. L’ajout de concentré influe sur la capacité d’ingestion et la digestion. Les taurillons n’avaient pas eu dans leurs rations de concentré depuis le début de l’expérimentation. Les échantillons prélevés sur ce type de régime appartiennent à la dernière période du protocole.

2.1.3 Echantillonnage

L’échantillonnage s’est fait en deux temps, tout d’abord les fourrages puis les fèces. Annexe 4 : Calendrier des prélèvements

2.1.3.1 Les fourrages

Sur une période, la récolte des échantillons de fourrage a été réalisée du lundi au vendredi, et l’on a différencié deux types de fourrage : les proposés (appliqués aux huit individus) et les refusés (récolté de manière individuelle à chacun des bovins).

Les fourrages proposés ont été pesés et distribués aux différents taurillons du lundi au jeudi, en quantité suffisante afin d’obtenir un refus inférieur à 20%. Un seul échantillon de 150g du fourrage proposé, pour chaque mode de présentation a été prélevé chaque jour de pesée. Les quantités du fourrage refusé ont eux été pris en compte le lendemain, c’est-à-dire du mardi au vendredi (les refusés du mardi correspondent aux proposés du lundi,…).

Les refusés ont été récoltés entièrement et pesés de manière individuelle afin de déterminer au plus juste les quantités ingérées par chaque animal, et pouvoir réadapter sa ration au mieux afin d’éviter les pertes. Nous avons aussi récolté pour chacun des taurillons un échantillon de 150g de fourrage refusé chaque jour.

Sur une période nous obtenons alors 4 échantillons de proposés et 32 échantillons de refusés (soit 4 par animal).

Les échantillons de fourrage (proposés et refusés) prélevés ont été mis en sachet de 150g, puis mis à l’étuve pendant 48h à 60°C. Une pesée à sec (en sortant de l’étuve) a été réalisée afin d’obtenir le taux de matière sèche relative de l’échantillon.

2.1.3.2 Les fèces

Les prélèvements de fèces sont planifiés en tenant compte de la durée de transit estimée à 48h ; c’est-à-dire que les pesées et prélèvements d’échantillons ont été réalisés du mercredi au samedi pour une même période. En conséquence les fèces obtenu le mercredi correspondent aux refusés du mardi et au proposés du lundi.

Un prélèvement de bouse dans le bac de récolte a été réalisé chaque jour sur tous les taurillons. Un second prélèvement a été réalisé, mais de nature différente. Comme expliqué dans la partie 2.1.2 seuls les animaux aux extrémités des deux modules de cage à digestibilité (soit 4 individus) ont eu un prélèvement de bouse par fouille rectale. Les 4 autres ont eu un deuxième prélèvement de bouse. Les échantillons individuels de fèces qui ont été collectés sont donc de trois types :

o 1er

prélèvement de bouse (« Bouse 1 ») o 2ème

prélèvement de bouse (« Bouse 2 ») o Prélèvement rectal (« Rectum »)

De plus les bacs sous les cages permettent d’obtenir la totalité des fèces d’un animal sur 24h. De cette manière, nous avons pu réaliser une pesée des fèces totales (en tenant compte des prélèvements individuels expliqués ci-dessus). On a ensuite réalisé un prélèvement de 5% de fèces totales par jour ; les prélèvements journaliers d’un même animal ont été mélangés à la fin de la période pour donner un échantillon moyen représentatif des fèces de la période utilisés pour l’estimation de la digestibilité moyenne sur l’ensemble de la période (échantillon dit « Digesto »).

Ces différents échantillons ont été pesés après le prélèvement puis mis à l’étuve pendant 72h. Ils ont été de nouveau pesés à sec, toujours afin d’obtenir le taux de matière sèche relative de l’échantillon.

Donc nous obtenons pour chaque jour de récolte de fèces : 16 échantillons de bouse individualisée (2*8 taurillons), plus la mise de côté de 5% des fèces totales du jour. Pour une période nous obtenons donc 8 échantillons moyens fèces « Digesto » (un par taurillon) et 16 échantillons de bouse par jour *4 jours = 64 échantillons de fèces individuels.

2.1.3.3 Bilan des Echantillons

Une fois tous les échantillons (fourrages proposés, fourrages refusés, bouses individualisées, fèces « Digesto ») secs et pesés, ils ont été broyés et mis en pots pour l’envoi au laboratoire en vue des analyses. Le broyage et la présentation des échantillons se sont déroulés au domaine de Gardel (site de manipulation). Le diamètre de la grille de broyage pour les fourrages est de 0.75 mm et pour les fèces de 1 mm.

Nous obtenons sur toute l’expérimentation un nombre total d’échantillons de 846 dont 314 fourrages (dont 1concentré) et 532 fèces. Pour différentes raisons, (animal blessé retiré en cours d’expérimentation, quantités de refus trop faibles, prélèvements rectaux infructueux) 19 échantillons n’ont pas été prélevés, dont 11 fourrages et 8 fèces.

Les analyses de matières sèches (MS) et matières minérales (MM), ont ensuite été réalisées sur tous les échantillons. Elles ont été suivies d’analyses SPIR pour la prédiction de la digestibilité sur tous les échantillons de fèces (soit 524 échantillons). De plus les 62 échantillons de fèces « Digesto » ont été utilisés comme référence à la calibration des analyses SPIR.

ECHANTILLONS NOMBRE ABSENT Totaux Fourrage Proposé 74 0 313 Fourrage Refusé 240 11 Fèces Rectum 120 8 532 Fèces bouse 1 240 0 Fèces bouse 2 120 Fèces Digesto 56 Concentré 1 0 1

Tableau 3 : Bilans des échantillons

2.1.4 Analyses de Laboratoire

Les analyses ont été réalisées au laboratoire d’analyses chimiques de l’URZ à Duclos (à Petit-Bourg en Basse Terre). A de nombreuses reprises, je me suis déplacée sur le site afin de participer aux analyses et de suivre l’obtention des résultats.

2.1.4.1 Les matières sèches et les matières minérales

Obtenir la matière sèche de l’échantillon en laboratoire est complémentaire à celle obtenue lors de la pesée des échantillons à la sortie de l’étuve à Gardel, qui correspond à la teneur en matière sèche réelle des échantillons bruts. L’humidité relative de l’air est très élevée en Guadeloupe. Par conséquent lorsque les échantillons secs sont préparés, broyés, puis mis en pot, et avant leur arrivée au laboratoire leur humidité relative augmente. Afin d’exprimer les teneurs mesurées lors des analyses des échantillons à leur matière sèche réelle, une mesure de la matière sèche résiduelle de l’échantillon analysé est nécessaire.

Une petite quantité d’échantillon est mis dans une capsule de porcelaine (afin que le contenant puisse résister à la très forte température imposée pour obtenir les matières minérales). C’est le même échantillon qui va être utilisé pour la détermination de la MS puis de la MM. Pour la MS les échantillons restent 24h dans une étuve à 103°C puis sont pesés.

Une fois la pesée de l’échantillon sec réalisée, nous mettons les échantillons dans un four, qui au bout de 6h à 520°C nous permet d’obtenir la matière minérale de l’échantillon. Toutes les manipulations se réalisent avec l’utilisation d’un dessiccateur, afin que l’échantillon soit maintenu le plus au sec possible.

Les pesées de MS résiduelles et MM nous permettent d’obtenir la teneur en matière organique (MO en % de MS) grâce à la formule suivante :

Équation 2 : Formule de détermination de la matière organique

Grâce aux différentes valeurs relevées lors de la manipulation comme la masse fourragère ingérée, celle refusée, les fèces totales ; nous pouvons alors obtenir une indication sur la digestibilité apparente proche de la réalité et la comparer aux résultats obtenus par les matières sèches et minérales.

2.1.4.2 Calcul de la digestibilité apparente

Les teneurs en MS et MO des différents prélèvements réalisés (fourrage proposé, fourrage refusé, fèces excrétées totales), appliquées aux poids de ces différentes composantes nous permettent de calculer la digestibilité apparente de la MO (dMO).

Matière Organique du fourrage proposé : MO (fp)=FP*tMS (fp)*tMO (fp) Matière Organique du fourrage refusé : MO (fr)=FR*tMS (fr)*tMO (fr)

Où FP et FR représentent le poids de fourrage proposé et de fourrage refusé respectivement et tMS (fp) et tMO (fp), tMS (fr) et tMO (fr) représentent les teneurs en MS et en MO de ces mêmes composantes.

Ces deux composantes nous donnent la Matière Organique ingérée : MOI=MO (fp)-MO (fr) Matière Organique des fèces excrétées : MO (fe)=FE*tMS (fe)*tMOI (fe)

Où FE, tMS (fe) et tMOI (fe) représentent le poids, la teneur en MS et en MO des fèces excrétées.

D’où dMO=((MOI-MOI (fe))/MOI)*100

2.1.4.3 Le SPIR : spectroscopie dans le proche infrarouge

La première application analytique de la SPIR a été développée en 1962 par Karl Norris. Dans cette première étude, les auteurs décrivaient une méthode pouvant mesurer la teneur en eau d’échantillons de céréales. Ce n’est qu’en 1976 que la SPIR a été utilisée pour estimer la qualité et la digestibilité de fourrages destinés à l’alimentation de ruminants (Norris, Barnes, Moore et Shenk

1976). A l’heure actuelle de nombreux types de spectromètres existent : à filtre, à monochromateur,

à transformée de Fourrier…

La spectroscopie proche infrarouge (SPIR), est une technique permettant de connaître la composition chimique et des matières premières (teneur en azote,…) très utilisées dans les industries agroalimentaires. Cette méthode est bien plus économique que les méthodes de références par dosages chimiques, qui sont généralement longues à mettre en œuvre et qui nécessitent l’emploi de réactifs coûteux et polluants. Les développements actuels de la technique par SPIR s’orientent vers des prédictions directes de la valeur nutritionnelles des aliments.

2.1.4.3.1 Principe de base de la SPIR

La spectroscopie peut se définir comme l’étude de l’interaction de la lumière avec la matière. La région du proche infrarouge couvre la plage des longueurs d’ondes de la lumière comprise entre les longueurs d’onde de 800 et 2500 nm, on parle alors de la partie de la spectroscopie

vibrationnelle. Elle permet de mettre en évidence les vibrations libérées par l’énergie des liaisons atomiques. Celles-ci diffèrent selon le couple d’atome mis en jeu, et ainsi chacune d’elles est différente. L’énergie du rayon lumineux incident est alors absorbée lorsque la fréquence de la lumière est la même que la fréquence propre de la liaison atomique traversée. Les spectres sont le résultat de cette absorption et s’enregistrent en représentant l’intensité lumineuse absorbée en fonction de la fréquence ou longueur d’onde de la lumière incidente.

Figure 1 : Bande d’absorption dans le proche infrarouge. NB : les liaisons C-H sont à l’origine de bandes d’absorption dans toute cette région spectrale (Source : INRA Prod. Anim., 2002, 15 (3), 209-219))

Les spectromètres sont étalonnés et comparent les spectres de l’échantillon à des spectres dits de références, afin de déterminer au plus juste sa composition chimique.

2.1.4.3.2 L’application de la SPIR aux fèces

L’application de la SPIR aux fourrages tropicaux est réalisée depuis plusieurs années à l’URZ, dans les recherches menées par Maryline Boval sur deux types de fourrages caractéristiques de ceux exploités en Guadeloupe : Dichantium et Digitaria (Boval et al., 2003, 2004, 2007). Ces travaux ont montré qu’il était possible, à partir de l’analyse SPIR des fèces excrétées par des bovins ingérant ces fourrages, d’apprécier la digestibilité de ces fourrages.

Tableau 4 : "Mean, Standard deviation, range, calibration and validation parameters from feacal spectra of chimical components of the diet (CPi, NDFi, ADFi), OMD and OMI of tropical fresh grass, estimated for stall-feeding creole steers (Source: Boval 2003 Faecal NIRS to assess chemical compositon, digestibility and intake Tropical and Subtropical Agrosystems_3_453)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 M OI ( kg) Age MOI moy (kg) S16 - adapt S21 - coupure 9039 + concentré y = -0.5228x + 91.313 R² = 0.7271 50 55 60 65 70 75 80 85 10 20 30 40 50 60 dMO Age dMO S16 - adapt S21 - coupure 9039 + concentré

obtenir, sur ces prélèvements individuels une estimation de la dMO. Ces valeurs de dMO prédites à partir de l’analyse SPIR, ont été comparées à la valeur mesurée dans les conditions habituelles de mesures de la digestibilité apparente (décrites précédemment dans le 2.1.3 et le 2.1.4.2).

2.2 Interprétation et discussions des résultats de l’expérimentation

2.2.1 Illustrations et commentaires des enjeux principaux du protocole expérimental

Le but principal de l’expérimentation était d’étudier le lien entre la digestibilité apparente des fourrages tropicaux (ou de la ration complémentée lors de la dernière période) mesurée dans des conditions « standard » et les prédictions que l’on peut faire sur des prélèvements individuels. les graphiques suivants permettent d’illustrer la problématique abordée durant l’expérimentation : l’évolution des quantités de Matière Organique Ingérée (MOI en Kg), de la digestibilité de la Matière Organique (dMO en %) et des quantités de Matière Organique Digestible Ingérée (MODI en Kg) en fonction de l’âge du fourrage.

Figure 2 : Evolution des quantités de Matière Organique Ingérée (MOI, kg) avec l’âge du fourrage

Figure 3 : Evolution de la digestibilité de la Matière Organique (dMO, %), avec l’âge du fourrage

0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 20 30 40 50 60 M OD I (k g) Age MODI (kg) S16 - adapt S21 - coupure 9039 + concentré

Figure 4 : Evolution des quantités de Matière Organique Digestible Ingérée (MODI, kg) avec l’âge du fourrage

Dans un premier temps nous pouvons constater que l’âge du fourrage est bien un facteur important de variation. En effet il influence aussi bien l’ingestibilité que la digestibilité des fourrages. Plus le fourrage est âgé, plus il possède de la lignine, créant des fibres difficiles à digérer même pour des bovins (dont la capacité de valorisation des fourrages est supérieure à celle des monogastriques). Les figures 2 et 3 prouvent que l’âge du fourrage entraine une diminution de la MOI (matière organique ingérée) et dMO (digestibilité de la matière organique), et ainsi influence dans le même sens la MODI (quantité des nutriments absorbés par l’animal lors de la digestion) (figure 4).

En termes de ration, on peut constater que la complémentation (ajout de complément – 2Kg/animal/jour) s’est traduite par une augmentation de la MOI et dMO, malgré un fourrage âgé (48-50j).

Pour la suite des interprétations des résultats, nous avons dû tenir compte des difficultés intervenues durant la mise en œuvre du protocole expérimental. Ainsi, nous ne prendrons pas en compte les semaines 16 (Période d’adaptation), et 21 (interruption du protocole pour cause de sécheresse), ni les données du taurillon n°9039 qui s’est blessé lors de l’expérimentation. En effet, ces aléas ont biaisés les résultats correspondants. Les deux rations étudiées ont permises de couvrir une large gamme de dMO apparente entre 61.6 et 81.3%, selon la ration appliquée et l’individu choisi.

Annexe 5 : Variations individuelles de la dMO mesurée

2.2.2 Estimation de la digestibilité sur les prélèvements individuels par SPIR

Comme expliqué précédemment, la SPIR est une méthode de mesure plus économe en temps, en manipulation et ne demande aucune utilisation de produits toxiques. Au préalable il faut toutefois avoir des spectres de références, obtenus sur des échantillons pour lesquels on possède les valeurs des paramètres que l’on souhaite prédire, mesurée à l’aide des méthodes standards. Ces échantillons, dits de « calibration », permettent d’établir une équation de prédiction, qui est utilisée pour calculer les paramètres sur les échantillons à étudier. Ainsi, nous avons dû au préalable choisir

y = 0.4622x + 37.72 R² = 0.6602 60 65 70 75 80 60 65 70 75 80 85 d M O N IRS (e q M B +A A ) dMO mesurée

Dans un premier temps, nous avons utilisé une équation de prédiction établie lors de la calibration antérieure du SPIR, à partir des données de Boval et al (2004) et Agastin (2012). Nous avons ensuite étudié la relation entre les valeurs de la dMO apparente (mesurée lors de l’expérimentation) et celles de la dMO prédite par la spectroscopie sur les échantillons moyens de fèces récoltés durant chaque période (fèces « Digesto »). Nous avons alors obtenu une corrélation faible entre ce deux valeurs (r²=0.666) (voir figure 5).

Figure 5 : Evolution et corrélation de la dMO prédite par le NIRS en fonction de la dMO mesurée

Cela peut s’expliquer par des conditions expérimentales (fourrage, mode de fauche, animaux) différentes entre notre expérimentation et celles ayant servi à établir la calibration, ou encore par une « dérive » du spectroscope (un changement de LED fut récemment effectué et un étalonnage de la machine est probablement nécessaire). Il a donc été décidé de procéder à une nouvelle calibration (ainsi une nouvelle équation de prédiction), en utilisant les échantillons moyens de fèces prélevés (les fèces dits « Digesto ») pendant les périodes de mesure comme échantillons de référence, pour prédire la dMO. La nouvelle équation de prédiction issue de cette calibration a été utilisée ensuite pour prédire les valeurs de dMO à partir de l’analyse NIRS des échantillons de fèces individuels collectés chaque jour.

2.2.3 Mise en évidence de la relation entre la dMO prédite des échantillons journaliers et le dMO moyenne mesurée

Chaque jour d’une période, nous réalisions le prélèvement de deux échantillons fèces par animal, soit d’une ou deux bouses individualisées, soit d’un prélèvement rectal. Ces échantillons ont été analysés par la méthode SPIR, afin d’obtenir des valeurs prédites de dMO, à l’aide de l’équation de calibration obtenue avec les échantillons de fèces moyens. Nous avons pu ainsi étudier la relation entre la prédiction des dMO sur ces échantillons journaliers et les dMO apparente mesurées sur la semaine, et calculées selon la formule présentée au 2.1.4.2.

Annexe 6 : Corrélation entre dMO prédite (bouse1) et dMO mesurée

Annexe 7 : Corrélation entre dMO prédite (bouse2 et Rectum) et dMO mesurée

Les valeurs de dMO prédites à partir de chaque échantillon journalier apparaissent très bien corrélées avec les mesures de dMO apparente réalisée sur la semaine, avec des r² de 0.717 et 0.726, pour les premiers et les deuxièmes prélèvements journaliers respectivement.

y = 0.9742x + 1.5526 R² = 0.9138 y = 0.9856x + 0.7209 R² = 0.9208 y = 0.9613x + 2.5084 R² = 0.9058 55 60 65 70 75 80 85 90 55 60 65 70 75 80 85 90 d M O p réd ite sur éc h ant ill on 2

dMO prédite sur échantillon 1 (bouse)

Bouse Rectum 0.8747 (276) 0.8489 (248) 0.8238 (196) 0.7673 (161) 0.7314 (124) 0.6492 (80) 0.6634 (44) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 2 4 6 8 Figure 6 : Corrélation entre dMO prédite sur échantillon 2 (bouse 2 + Rectum) et celle de l'échantillon 1 (bouse 1)

Par ailleurs, les dMO prédites sur les deux échantillons collectées chaque jour sont très corrélées (r² = 0.914). Le mode de prélèvement (bouse ou rectum) n’influence ni la relation entre dMO prédites et dMO mesurée, ni celle entre dMO prédites sur les deux échantillons.

On peut conclure qu’il y a une relation forte entre les différentes prédictions faites sur les échantillons individuels, et entre ces mesures et la digestibilité mesurée.

2.2.3 Corrélation entre la digestibilité prédite et le moment de la mesure Deux prélèvements étant réalisés chaque jour, on a également regardé la relation entre les dMO prédites sur les échantillons successifs, suivant l’intervalle entre prélèvement (au-dessus de chaque point figure la valeur du r² ; entre parenthèse : nombre de valeurs concernées)

Figure 7 : Graphique représentant la corrélation des dMO prédites en fonction de l'espacement des prélèvements

d'échantillon de fèces pour un même animal

La corrélation entre les dMO d’un même animal diminue progressivement au fur et à mesure que les prélèvements sont espacés et le r² varie de 0.875 (entre 2 prélèvements successifs : 1-2, 2-3, 3-4,…) à 0.663 entre (prélèvement 1 et 8). Mais elle semble se stabiliser au-delà de 3 jours (rang 6: c'est la relation entre prélèvements 1 et 7, ou 2 et 8; rang 7: c'est la relation entre prélèvements 1 et 8).

Intervalle de prélèvement en jour

d M O p rédi te

Il semble cependant qu’elle se stabilise au bout du 4° jour. Plus l'on espace les mesures, moins la relation est forte. Il est donc important de maintenir un temps cours entre les échantillonnages afin de ne pas biaiser les résultats de la digestibilité apparente.

3.

Bilan persônnel de l’expe rience prôfessiônnelle

3.1 Bilan sur l’ensemble de l’entreprise

Etant une 3ème année en admission parallèle et issu de trois ans de classes préparatoires aux grandes écoles auparavant, mon expérience professionnelle se limitait à un stage d’un mois en exploitation agricole polyculture-élevage avant mon entrée à LaSalle Beauvais.

En arrivant pour mon stage de 3 mois à l’INRA en Guadeloupe, j’avais quelques idées préconçues sur la vie en entreprise et plus particulièrement sur le fonctionnement d’une plateforme d’expérimentation sur l’animal. Certaines se révélèrent vraies d’autres fausses. L’organisation est fondamentale au bon fonctionnement de l’entreprise, cependant j’ai réalisé aussi l’importance des facteurs extérieurs, comme les fournisseurs ou bien encore les méthodes locales et le climat. Ma compréhension de l’activité en entreprise commence tout d’abord par celle de l’entreprise Guadeloupéenne. En effet, bien que la Guadeloupe soit un département français je ne m’avance pas trop en disant que les méthodes et l’esprit de travail sont bien différents de ceux que l’on trouve en France métropolitaine. En effet, toutes les démarches sont très lentes, comme nous nous trouvons sur une île tout apport de matériels, pièces prends un temps considérable.

L’INRA, m’a vraiment très bien accueillie et m’a mis dans le bain directement. Les équipes de Gardel et de Duclos sont très agréables et m’ont aidé dès que j’en avais besoin dans le cadre de ma mission. Leur habitude d’intégration des stagiaires m’a permis d’être autonome très rapidement.

3.2 Points positifs et axes d’amélioration de la mission confiée

3.2.1 Participation au protocole et enjeux

Je me suis vue confier la fin d’une manipulation sur la variabilité individuelle de la digestibilité chez les bovins. Celle-ci avait commencé au mois de mars puis avait été suspendue pour cause de la sécheresse. J’ai donc repris l’expérimentation là où elle avait été laissée. Mettre en application mes recherches et mes cours d’alimentation animale sur un projet expérimental est très intéressant, d’une part pour mieux comprendre les enjeux de cet enseignement dans le monde de l’agriculture, et d’autre part différente de celle du calcul de ration, ainsi que son importance dans les enjeux actuels. Par conséquent j’ai pu participer de manière intégrante à l’ensemble du protocole expérimental jusqu’au analyse puis à l’interprétation de la majeure partie des résultats du laboratoire. Ce fut une expérience gratifiante dans le sens où l’on voit toutes les pièces du puzzle.

Un protocole a été fixé dès le début de l’expérimentation, il existe une grande différence entre ce que l’on souhaite réaliser et ce qu’il est possible de faire réellement. De nombreux facteurs extérieurs viennent altérer les prévisions. Il faut alors trouver des solutions afin de poursuivre ce qui a été entrepris. Prenons l’exemple des étuves du site de Gardel dans lequel nous mettions les échantillons à sécher afin d’obtenir leurs matières sèches. Il y en avait 3, avec le grand nombre d’échantillons récoltés cela nous permettait de les stocker au fur et à mesure, mais en une semaine