Effets du stress thermique sur la réussite à l insémination animale chez les bovins

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Submitted on 11 Jul 2022

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Effets du stress thermique sur la réussite à l’insémination animale chez les bovins

Mansour Sow

To cite this version:

Mansour Sow. Effets du stress thermique sur la réussite à l’insémination animale chez les bovins.

Agronomie. 2021. �dumas-03719468�

Mémoire de fin d’études

Présenté par

Mansour SOW

Pour l’obtention du diplôme d’ingénieur agronome Option : Systèmes d’élevages

Sujet :

Effets du stress thermique sur la réussite à l'insémination animale chez les bovins

Organisme d’accueil : XR REPRO (coopérative d’insémination)

Soutenu le 16/09/2021

A L’Institut Agro situé à Montpellier

Devant le Jury :

Mme Nicole HAGEN Examinatrice extérieure Mme Magalie JOUVEN Examinatrice formation M Jean-Baptiste MENASSOL Tuteur formation

M Jacky MARTIN Tuteur entreprise

1

Table des matières

Table des matières ... 1

Remerciements ... 3

Résumé ... 4

Introduction ... 5

I. Revue bibliographique ... 6

A. L’insémination animale... 6

1. Pratique de l’insémination animale ... 6

2. Technique et déroulement de l'insémination ... 7

3. Évolutions technologiques de l’insémination ... 9

4. Performances et facteurs de variation de l'insémination ... 10

B. Le stress thermique ... 12

1. Evaluation environnementale et économique du stress thermique ... 12

2. Impacts physiologiques du stress thermique ... 13

3. Mécanismes de réponses et d’adaptations... 15

C. Stress thermique et fonction de reproduction... 19

1. Observation des performances de l’IA durant les périodes chaudes ... 19

2. Moyens de lutte associés au stress thermique en élevage ... 19

II. Objectifs de l’étude ... 22

III. Matériels et méthodes ... 23

A. Matériels ... 23

1. La base de données « XR REPRO » ... 23

2. Les données climatiques de Météo France... 24

3. Base de données croisée (XR REPRO x Météo-France) ... 24

B. Méthodes ... 25

IV. Résultats ... 27

A. Résultats des données d’inséminations ... 27

B. Résultats des données climatiques ... 29

C. Résultats des interactions entre les données d’inséminations et climatiques ... 32

V. Synthèse des résultats ... 43

VI. Discussion ... 43

A. Résultats d’inséminations ... 43

B. Résultats des données climatiques ... 43

C. Résultats issus la base de données croisée ... 44

1. Variation du THI en fonction des saisons (graphe 6) ... 44

2

2. Le taux de non-retour (TNR) en fonction des races (graphe 7) ... 44

3. Taux de non-retour (TNR) en fonction des périodes (graphe 8). ... 44

4. Variation du THI en fonction des départements (graphe 9) ... 46

5. TNR en fonction des départements (graphe 10) ... 46

6. Interaction entre le THI, TNR, races et saisons (graphe 11, 12). ... 46

7. Variation du nombre des IAT, TNR et THI en fonction dans années (graphe 13 et 14) ... 47

Conclusion générale ... 48

Perspectives... 48

VII. Table des Figures ... 50

VIII. Table des Tableaux ... 50

IX. Table des Graphiques ... 50

X. Bibliographie ... 51

XI. Webographie ... 53

3

Remerciements

J’adresse mes remerciements à la coopérative XR REPRO, l’établissement SUPAGRO MONTPELLIER et à mes tuteurs Jean Baptiste MENASSOL et Jacky MARTIN pour leurs conseils et recommandations.

Je tiens à exprimer ma reconnaissance l’informaticien de XR REPRO Fabien APECILLA.

4

Résumé

Cette étude des potentiels effets du stress thermique sur les résultats des inséminations bovine a été conduite sur les résultats des campagnes d’insémination conduites par la coopérative XR REPRO entre 2008 et 2020. Cette base de données, couvrant XX départements, a été couplée à une base de données météorologique issue des archives de Météo-France afin de calculer un indicateur du stress thermique, l’indice température-humidité (THI). L’analyse de ces bases et de leur combinaison met effectivement en avant des effets du stress thermique sur les taux de non-retours après insémination. En complément de ces effets environnementaux, les résultats des performances des inséminations sont également influencés par d’autres facteurs comme la race et la saison d’insémination. Sur l’ensemble des années, l’analyse globale ne permet pas d’identifier de relation entre les taux de non-retour et le THI. Cette absence de relation globale est sans doute liée à l’amélioration technique de la pratique de l’insémination, provoquant une hausse constante des taux de non-retour malgré une augmentation sensible et croissante du THI.

5

Introduction

Depuis plusieurs années, nous subissons les conséquences du changement climatique avec une augmentation des températures. Le climat constitue une composante essentielle dans l’agriculture et l’augmentation des températures estivales a une forte influence sur l’élevage et les performances de reproduction des animaux, particulièrement chez les bovins. Les acteurs de la filière ont constaté que, la hausse des températures estivales a engendré une baisse des performances de reproduction chez les vaches avec une baisse de la réussite à l’insémination durant les périodes chaudes due à une perturbation physiologique causée par un état de stress thermique. Ce dernier est considéré comme un état où l'animal subit un déséquilibre homéostatique avec des modifications biologiques importantes affectant notamment ses systèmes nerveux et neuroendocrinien. Ces effets physiologiques ont des conséquences économiques importantes sur les performances des systèmes de production. A titre d’exemple, en été 2006, les USA ont enregistré une perte de 900 millions de dollars à cause des fortes chaleurs (Guingal, 2018). Il est ainsi estimé que le stress thermique peut engendrer une perte de 400€ par vache par an (http :// archive.ensv.dz,). L’importance croissante de la prise de conscience d’un changement climatique globalisé et d’une évolution radicale de l’environnement d’élevage, conduit l’ensemble des acteurs à chercher des solutions viables et durables face à cette problématique.

La coopérative d’insémination XR REPRO, basée dans la région Auvergne Rhône-Alpes, compte plus de 5000 éleveurs adhérents et 130 salariés. Ses missions principales s’articulent autour de l'insémination animale, l’échographie, le génotypage, la vente de minéraux et le monitoring. La coopérative se charge également d’accompagner ses adhérents pour atteindre de meilleures performances de reproduction, en accord avec des objectifs décidés de façon collective. Afin de satisfaire à cette mission, la branche R&D de la coopérative a décidé de mener une étude sur les éventuels effets du stress thermique sur les résultats des inséminations et d’évaluer l’amplitude de ces effets sur les critères associés aux performances de reproduction. C’est ainsi que la coopérative m’a confié, en plus de mes missions quotidiennes (expérimentations, suivi de reproduction, inséminations et activités commerciales), un projet exploratoire intitulé “les effets du stress thermique sur les performances de la reproduction et sur la réussite à l’insémination bovine”.

Ce mémoire a pour objectif général de présenter le contexte d’émergence de cette problématique à travers une revue bibliographique puis de présenter les moyens mis en œuvre, dans le cadre de cette étude, pour y répondre. Les résultats et interprétations associées me permettront de proposer des réponses concrètes, soulever d’éventuelles nouvelles problématiques et proposer des pistes d’évolution au service des missions de recherche et conseils de la coopérative XR REPRO.

6

I. Revue bibliographique

Ce travail de revue bibliographique vise à poser le contexte d’émergence de notre problématique d’étude. Il est centré autour du croisement entre pratiques d’élevages (l’insémination) et effets environnementaux (les fortes chaleurs estivales) et se concentre sur la description physiologique et zootechnique des effets du stress thermique sur les performances de reproduction des bovins (filières laitière et allaitante).

A. L’insémination animale

1. Pratique de l’insémination animale

Importance et enjeux associés à l’insémination animale

L’insémination animale (ou IA) est une technique qui consiste à déposer une quantité de semence sélectionnée au niveau du col du cervix ou du corps utérin, à l’aide d’une gaine plastique fixée à un « pistolet d’insémination », entre 12 et 24 heures avant l’ovulation dans le cas des bovins (www.Allice.fr).

Cette technique permet à l’éleveur d’avoir une garantie sanitaire avec une protection contre les maladies contagieuses et une traçabilité des semences. Au niveau technique, l’insémination offre à l'éleveur la possibilité de se procurer une génétique adaptée à ses objectifs de production. Cette dernière est surtout mobilisée chez le cheptel laitier.

En France, plus de 75% des vaches sont inséminées. Ce chiffre montre un niveau d’emprise majeur de cette technique au sein des pratiques de gestion de la reproduction et s’explique par un niveau de performances très élevé. En parallèle, depuis les années 1990, l'efficacité de la reproduction des vaches laitières (nombre de vaches vêlant / nombre de vaches mises à la reproduction) a diminué de façon significative en Europe et aux USA. Une des causes principales mise en avant se rapporte aux stress du stress thermique (SEEGER et al., 1994).

Cette présente revue va donc s’attarder à mettre en évidence la potentielle implication des effets du stress thermique sur une diminution des performances de la pratique de l’IA et qui pourrait expliquer la chute plus générale de l’efficacité de la reproduction des vaches laitières et allaitantes.

Histoire et évolution des pratiques de l’insémination

L’insémination bovine a été créée dans les années 1930. Cette pratique prend son essor dans les années 1950 grâce à la découverte des techniques de conservation et de conditionnement des semences. Notons qu'avant ces technologies, il s’agissait d’utiliser des semences fraîches, ce qui limitait fortement le nombre de femelles inséminées par dose, le degré possible de propagation de semences de qualité du temps de la carrière de production du mâle et empêchait toute diffusion post-mortem. Vingt ans après son essor, la France enregistre sept millions d’inséminations. La dynamique d’évolution de cette pratique n’est cependant pas constante sur cette période : la mise en place des quotas et l’épizootie de fièvre aphteuse, ayant provoqué une diminution de l’activité des centres d’insémination (www.Allice.fr).

7 Les acteurs de la filière

L’élevage en France est très diversifié. La sélection animale nationale s’est donc composée avec cette diversité. Les principaux acteurs de la filière d’insémination bovine sont les suivants :

Les entreprises de sélection appelées ES. Elles sont responsables des schémas de sélection, de la production des semences, la sélection et la gestion des futurs meilleurs reproducteurs.

Les entreprises de mise place appelées EMP. Ce sont des coopératives d’insémination qui se chargent de la mise en place de l’insémination et de suivi de reproduction dans les élevages.

Les organismes de sélection ou UPRA (Unité Nationale de sélection et de promotion de Race). Ils sont responsables de la conservation et de la sélection au sein d’une race (ex : UPRA Aubrac).

Les éleveurs. Ils constituent le noyau de la filière et les principaux clients. Ils sont responsables des élevages et des conseils d’administration des coopératives (www.Allice.fr).

2.

Figure 1 : Photo d’une collecte de semence d’un taureau laitier et schéma de l’acte d’insémination. (source : eliacoop)

Les taureaux en production sont sélectionnés en fonction de leurs potentiels génétiques et sanitaires.

Ils sont hébergés dans des entreprises de sélection génétique avec une bonne alimentation et suivi sanitaire. La collecte s’effectue dans des locaux spacieux, faciles à nettoyer, désinfectés, aérés…

La monte (récolte de semence) s’effectue sur des mâles castrés avec une fréquence de deux à trois jours par semaine.

8 Après la collecte, les semences sont directement analysées et contrôlées au laboratoire. Après avoir éliminé les éventuelles anomalies et contrôlé le pouvoir fécondant des spermatozoïdes, les semences sont diluées puis mises dans des paillettes et congelées à -196° tout en gardant l’objectif d’avoir 6 millions de spermatozoïdes pour les semences conventionnelles après la décongélation à 37° - 38°

(Gérard et Humblot, 1992)

Figure 2 : Les principales étapes de l’insémination en élevage

Au préalable à l’insémination, l’éleveur et le technicien doivent faire un accouplement génétique en fonction des objectifs de l’éleveur et faire attention à la consanguinité.

Avant d’inséminer la vache, le technicien doit s’assurer que cette dernière est cyclée (présence de corps de jaune), qu’il y ait un follicule pré-ovulatoire, bien vérifier que la vache est en chaleur (Ponsart et al,2008). L’insémination doit se faire environ 20h avant l’ovulation car cette dernière a lieu 24 à 30h après le début de chaleurs et les spermatozoïdes mettent 6 à 10 h pour atteindre l’ampoule de l’oviducte et perdent leur pouvoir fécondant après 24h (Dransfield et al., 1998). C’est ainsi que cela nécessite une bonne détection de chaleur qui dépend de l’expression de la vache durant ses périodes de chaleur (Disenhaus,2008). La manifestation des chaleurs varie en fonction des vaches et de l’environnement, mais avec la diminution des élevages et l’augmentation de la taille des troupeaux, la détection de chaleur devient de plus en plus difficile. Mais il y a des méthodes pratiques qui facilitent la détection de chaleurs comme l’utilisation des taureaux vasectomisés, les caméras, les détecteurs de vêlage, dosage hormonale avec les robots… (Opsomer et de Kruif, 2008).

A la fin de l’insémination, le technicien délivre un bulletin dans lequel il y a les informations du taureau, de la vache, de l’entreprise de mise en place et la date de vêlage prévue (Allice.fr).

Après avoir inséminé la vache, il y a une étape importante à prendre en compte, c’est le suivi repro. Elle consiste à surveiller la vache, si elle revient en chaleur dans les 21 jours ou si elle est gestante à l’aide de séances d'échographie. L’indicateur le plus fiable utilisé pour estimer la réussite des inséminations est le taux de non-retour (TNR), qui signifie le pourcentage de nombre de vaches

9 qui ont été inséminées et qui ne sont pas revenues en chaleur sur une durée de 90 jours, dont la valeur moyenne tourne autour de 60% (www.Allice.fr).

3.

L’insémination artificielle a subi l’évolution technologique, avec la création de nouvelles techniques comme :

 L’insémination profonde (Xtrem IA). Elle consiste à déposer la semence dans les cornes utérines avec un pistolet spécifique. L’insémination profonde est généralement utilisée pour les vaches qui ont des problèmes à être gestantes.

Figure 3 : Photo d’un pistolet d’insémination profonde dans une matrice (source axce-repro)

● Les semences sexées :

Le sexage des semences est une technique qui permet de pouvoir faire le choix sur le sexe du veau qui doit naître. Elle s’effectue par la cytométrie en flux. En effet, le sperme est coloré et introduit dans le cytomètre qui fonctionne avec une vitesse de 90km/h et une pression de 40 à 60 psi. A l’aide de la différence de taille des chromosomes X et Y, le cytomètre sépare les chromosomes X et Y. Mais notons qu’il y a une fiabilité de 90%. Les paillettes des semences sexées contiennent environ 2 millions de spermatozoïdes (Ismaïl Boujenane 2012).

10

Figure 4 : sexage de semence par cytométrie (source : Ismail Boujenane mars-avril 2012)

4.

L'Insémination est une activité fondamentale en élevage, particulièrement pour les troupeaux laitiers.

Entre 1990 et 2012 le nombre d’inséminations réalisées par des entreprises de mise en place est passé de 10 millions à 7 millions. Cette baisse est due à la diminution du nombre d’élevage et d’animaux, ainsi qu’au développement des IPE (l'insémination par l’éleveur). Mais en plus de cette régression quantitative, il y a une baisse des taux de réussite et cela peut être dû à plusieurs facteurs mais le plus marquant c’est le facteur environnemental (www.Allice.fr). En effet, dans les élevages, certains éleveurs ont des problèmes pour détecter les vaches en chaleur. Pour rappel, les signes de manifestation de chaleurs sont multiples :

 L’acceptation des chevauchements

 Présence de glaires

 Flairage

 Flehmen

Si l’éleveur ne surveille pas suffisamment ses vaches, il peut ne pas voir les signes de chaleur où il insémine trop tôt ou trop tard sa vache, sachant que la durée de l’expression des chaleurs est de 18-20h, l’ovulation aura lieu 12h après la fin des chaleurs et il faut 6h pour que les spermatozoïdes atteignent le tiers sup de la trompe (www.Allice.fr).

Le bâtiment : si les vaches sont dans les bâtiments, il y a plusieurs facteurs qui peuvent influencer la réussite à l’IA. Les bâtiments qui ont des sols glissants, les vaches ne vont pas faire le chevauchement et cela constitue un problème pour l’éleveur et pour l’insémination. (www.Allice.fr)

Les conditions climatiques : elles ont une forte influence sur l’élevage et le système de reproduction des animaux, particulièrement les bovins. La hausse des températures estivales a engendré une baisse des performances de reproduction chez les vaches avec une baisse de la réussite à l’insémination durant les périodes chaudes due à une perturbation physiologique causée par stress thermique, qui est considéré

11 comme un état où l'animal subit un déséquilibre homéostatique avec des modifications biologiques et organiques depuis son système nerveux et neuroendocrinien (Guingal, 2018).

12

B. Le stress thermique

Un stress est considéré comme un état où l'individu subit un déséquilibre homéostatique. Concernant le stress thermique, il peut être un déséquilibre physiologique ou environnemental et ces perturbations seront pénibles au bien-être de l’individu (Besnard,1985).

1. Evaluation environnementale et économique du stress thermique

Si on parle de stress thermique, il y n’a pas que la température qui entre en ligne de compte mais également d’autres facteurs environnementaux qui interviennent à savoir la vitesse de l’air, l’ensoleillement, l’humidité... Ce sont l’ensemble de ces éléments qui modifient la thermorégulation.

Un indicateur fiable du stress est calculé à partir de la température ambiante et l’humidité relative, l’Index Température Humidité (THI), selon la formule de Kendal & Webster (2009) :

THI = (1,8T+32) - ((0,55-0,0055 H) x (1,8 T-26)

T : température en degrés Celsius H : humidité relative en pourcentage

La valeur référence du THI est de 72, au-dessus de cette valeur, le stress a des conséquences sur le métabolisme : augmentation de la fréquence respiratoire, une recherche d’ombre, une baisse d’appétit, une diminution des performances laitières et de reproduction pouvant conduire jusqu’à la mort de l’animal par hyperthermie (Armstrong,1994).

Tableau 1 : Évaluation du stress subi par les vaches laitières en fonction du THI (source : ZIMBELMAN et al., 2009) (DASH et al., 2016).

Si un animal est en situation de stress thermique, son système nerveux active des réflexes pour établir l’équilibre en fonction de l’amplitude du stress. Parfois, il peut y avoir un stress brutal, qui conduit à

13 une situation de malaise dans ce cas, l’axe hypothalamo-hypophysaire intervient avec la libération d’ACTH (adrénocorticotrophine) puis glucocorticoïdes. (Pluton,2004).

En cas de stress thermique, l’organisme réagit par la libération d’hormones de stress. Sachant que la réponse au stress thermique est non spécifique, on peut se baser sur les substances surrénaliennes sécrétées durant les moments de stress pour quantifier ses effets (Besnard,1985).

En quantifiant ces effets, il a été constaté des dysfonctionnements physiologiques, des altérations métaboliques, l’involution thymo-lymphatique et des ulcères gastriques. Ces derniers sont induits par un stress prolongé qui peut conduire à l’épuisement et parfois même à la mort de l’animal.

Si l’animal a un THI > 72, il essaie en premier de résister, puis de s’adapter. S’il dépasse ses capacités adaptatives de thermorégulation, c’est dans ce cas qu’on parle de stress thermique et cela altère ses potentiels reproductifs et productifs. Mais aussi, d’une part, le stress permet la survie et l’adaptation de l’animal, si nous prenons l’exemple des zébus, elles vivent dans des zones avec des températures très élevées mais elles arrivent à survivre et à s’adapter (Piton, 2004).

En ce qui concerne l’alimentation et le comportement durant les fortes chaleurs, les vaches réduisent leur temps de couchage de 12h à 8h, elles recherchent les zones de courant d’air et si la ventilation n’est pas homogène, elles créent des regroupements. Ces comportements auront des répercussions sur la production avec une baisse de l’ingestion de 0.85 kg MS et 0.3 kg de lait par degré de THI à partir de 72 et une baisse du TP et TB. La consommation d’eau passe de 85 l à 120 l accompagnée des pertes de sudations, d'excrétion urinaire importante de sodium qui est un élément central du stress thermique. En plus, le stress thermique provoque une réorientation du flux sanguin pour refroidir l’animal, ce qui entraîne une malabsorption des nutriments et une augmentation de la fréquence respiratoire provoque une diminution de CO2 dans le sang et une sensibilité face à l’acidose. (Marie- Laure Ocana, Phibro).

Au niveau économique, pour un troupeau de 55 VL qui a subi un stress thermique de quatre mois a enregistré une perte de 8 200€ entre baisse de production et frais vétérinaires (PLM 05/2021).

2. Impacts physiologiques du stress thermique

Impact du stress thermique sur l’activité hormonale et sur l’expression des chaleurs

Les effets du stress thermique peuvent atteindre la sécrétion hormonale. En effet, l’activité ovarienne dépend de l’activité de l'hypothalamus et de l’hypophyse. Si l’animal subit un stress thermique il y aura une baisse de la sécrétion hormonale particulièrement de la GnRH, LH et FSH ce qui entraîne une baisse des concentrations de progestérone et d'œstrogène, ce qui induit une perturbation de la croissance folliculaire (Montmeas,2013 ; Wolfenson et al.1995 ; Badinga et al.1993 ; Roth et al.2000).

En cas de stress thermique, la sécrétion des hormones de reproduction diminue, particulièrement la sécrétion de l'œstradiol 17-B (hormone de l’œstrus). Cela entraîne une baisse de la durée, de l’intensité et de l'expression des chaleurs. En plus, s’il fait très chaud les vaches vont diminuer leurs activités

14 physiques ce qui entraînent une diminution des chevauchements qui est l’un des principaux marqueurs visuel de chaleur : leur détection devient très difficile.

Impact du stress sur l'utérus et sur le développement embryonnaire

Le stress thermique a des conséquences néfastes sur les organes internes de la reproduction. Il altère l’environnement utérin en créant une augmentation de la température de l’utérus. Ces modifications induisent une augmentation de la mortalité embryonnaire précoce et une altération du développement embryonnaire ainsi qu’une production d’embryon de moindre qualité (CORTEZ et al., 2015) (PUTNEY et al., 1988a) (PUTNEY et al., 1989b) ainsi qu’en quantité (GORDON et al., 1987) (ALFURAIJI et al., 1996) (HANSEN et al., 2001).

La fécondité est une partie de la reproduction qui regroupe la fertilité, le développement embryonnaire et fœtal, la mise bas et la survie du nouveau-né. En d’autres termes, l'aptitude d’une femelle à mener à terme une gestation dans les délais requis. Elle est considérée comme une notion économique car elle renferme un paramètre de durée (GUINGAL Alice, 2018).

La fécondité peut être évaluée par le paramètre « intervalle en jours entre le vêlage et l’insémination fécondante : l’objectif à atteindre est de 90 jours ( Derivaux et Ectors.,1986).

Si la vache est en hyperthermie, sa respiration augmente, la production d'énergie et de chaleur et les difficultés de thermorégulation augmentent et tout cela s’accompagne d’une augmentation de la température utérine. Cette dernière entraîne la mort de l’embryon d’où la mortalité embryonnaire précoce (inférieur à 45 jours) ( Maust et al., 1972 ; Berthelot et Paccard, 1990). En plus, au-delà de 35.8°C, la vache commence à emmagasiner de la chaleur et cela va augmenter la température corporelle.

Cette dernière peut entraîner la mort des spermatozoïdes, des ovocytes et embryons (Olson et al, 2006).

En plus les vaches inséminées avec une température ambiante supérieur à 39.5°C peuvent perdre leur embryon (https://www.plm-magazine.com)

Incidences sur la fertilité

La notion de fertilité est l’aptitude d’une femelle à concevoir et maintenir une gestation après avoir subi une insémination à quelques heures avant l’ovulation. Elle est peut être considérée aussi comme le nombre d’inséminations nécessaires pour obtenir une gestation.

D'après … Il a été constaté que les taux de non retours (insémination réussie) à 90 jours sont plus faibles pour les vaches qui ont connu des températures supérieures à 20° C durant leurs périodes de chaleur comparées à ceux de celles soumises à moins de 20°C. Donc le stress thermique est un facteur qui conduit à la dépression de la fertilité GUINGAL Alice (2018), Hanzen (1994), Darwash (1997).

15

3.

L’organisme de l’animal déploie plusieurs mécanismes d’adaptation pour lutter contre le stress thermique :

 Augmentation de la fréquence cardiaque et de la ventilation pulmonaire ;

 Vasoconstriction dans la peau et les viscères ;

 Vasodilatation des muscles squelettiques et le cœur ;

 Diminution du temps de coagulation ;

 Activation des processus cataboliques pour fournir de l'énergie face à des demandes accrues du système cardio-vasculaire, les muscles squelettiques et le cerveau. (Reeder et kramer, 2005).

 Si le facteur de stress est trop fort à ce stade, la mort peut en résulter en quelques heures;

mais si l’intensité du stress est faible et brève, l’organisme récupère son état initial (McEwen Wingfield 2003).

 Stade de résistance. Si l’animal a subi de façon répétitive, il peut développer un mécanisme d’adaptation face aux « stresseurs » en changeant son état physiologique avec une augmentation de la production d’hormone du cortex surrénalien qui augmente la taille de ses glandes.

 Stade d’épuisement. L’organisme de l’animal en premier lieu essaie de développer un mécanisme de résistance et d’adaptation. Mais si le facteur de stress est particulièrement fort et/ou prolongé, les mécanismes d’adaptation échouent et cela provoque : ulcération gastro-entérique, dépression, problèmes de reproduction (Mcewen et wingfield 2003).

16 La thermorégulation

Figure 5 : Mécanisme de thermorégulation permettant le maintien d’une température corporelle constante (source : FUQUAY 1981)

La reproduction et l’alimentation sont des facteurs qui peuvent être facilement affectés par la température ambiante, mais l’organisme des animaux dispose de mécanismes d'adaptation et de résistance en cas de stress en maintenant une variation de la température qui dépasse pas +/- 2°C.

L’organisme d’un mammifère produit de la chaleur quand l’individu est au repos et il perd de la chaleur quand il exerce une activité. Le fait de produire de la chaleur est appelé thermogenèse et son augmentation est proportionnelle à celle de la production. Parmi les éléments qui contribuent à l’augmentation de la thermogenèse, il y a la rumination et le repos et le fait de perdre de la chaleur est appelé thermolyse. Cette dernière s’effectue par l’évaporation d’eau du corps s’il fait chaud, la sudation et l’augmentation de la température interne. Ces phénomènes s'effectuent par trois mécanismes :

o Radiation: c’est une perte de chaleur par rayonnement électromagnétique.

o Conduction: elle exige un contact entre l’animal et le milieu (air, surface d’un bâtiment, eau) o Convection: c’est une perte d'énergie calorique par renouvellement d’air autour de l’animal

(FUQUAY 1981).

17 Zone de confort thermique chez le bovin

Dans une situation d'homéothermie, l’organisme peut maintenir la température interne par trois manières :

o Zone de la neutralité thermique, limitée par la température critique inférieure (TCI) et la température critique supérieure (TCS). La zone de neutralité est définie comme étant l'intervalle de température ambiante pour lequel la thermogenèse à son minimum et pour lequel le thermolyse est à son minimum et pour lequel la thermolyse n’est assuré que par thermolyse sensible.

o Zone de lutte contre le froid, c’est-à-dire, lorsque la température devient inférieure à la TCI, l’animal augmente sa thermogenèse à son maximum grâce à son métabolisme jusqu’à son maximum qualifié de métabolisme de sommet. Chez la vache forte productrice de lait, la thermogenèse endogène peut être doublée par rapport à une vache produisant peu de lait. Si les températures sont trop froides, la thermolyse est supérieure à la thermogenèse et la thermorégulation n’est plus maintenue conduisant à de l’hypothermie.

o Une zone de lutte contre la chaleur (température supérieure à la TCS). Cette zone est un peu complexe puisque la thermolyse est la résultante de la thermolyse sensible (radiation, conduction et convection) et insensible (sudation et augmentation de la fréquence respiratoire).

Les contributions de ces deux types de thermolyses varient avec l'augmentation de la température ambiante. Quand la température ambiante augmente, le gradient de température entre la température de la surface corporelle et la température ambiante diminue. Ainsi la thermolyse sensible (convection et conduction) diminue. Un autre mécanisme est alors nécessaire pour augmenter cette thermolyse, c’est la thermolyse sensible, c’est-à-dire l’augmentation d’évaporation d’eau, soit par sudation, soit par augmentation de la fréquence respiratoire (Berman,2005 ; Kadzere et at.,2002 ; Hansen,2009).

18

Figure 6 : Représentation schématique des relations entre thermogenèse, thermolyse et température ambiante. (Source : TCI : température critique inférieure, TCS : température critique supérieure, MS : métabolisme de sommet. Source : (DASH et al., 2016))

Figure 7:; Adaptation des bovins en fonction des températures ambiantes (source : LENSINK

and LERUSTE, 2012)

19

C. Stress thermique et fonction de reproduction

1.

Chez la vache, nous avons un cycle de 21 jours. En effet, tous les 21 jours il doit normalement avoir une ovulation et cela dépend du déroulement des trois vagues folliculaires qui durent chacune environ 7 jours et s'effectuent selon trois étapes: le recrutement, la sélection puis la dominance folliculaire.

Ces trois étapes sont modifiées par le stress thermique (Drion et al,1996):

o Lors du recrutement, le développement des follicules dépend de l’augmentation de la concentration de FSH. Le stress thermique augmente le nombre de follicules de taille supérieure à 10mm lors de la première vague folliculaire et diminue le nombre de petits follicules de 2 à 5 mm. Durant la deuxième vague ce sont les follicules de taille moyenne (6 à 9 mm) qui augmentent. Lors du cycle suivant, la première vague dure plus longtemps et la taille des follicules est de 6 à 9 mm.

o Au cours de la sélection, plusieurs follicules pré ovulatoires peuvent se développer et émerger de façon précoce lors de la deuxième vague de stress thermique.

o La sécrétion de LH est diminuée, induisant ainsi une augmentation de la durée de la phase de dominance. (Roth et al.,2000 ; De Rensis et Scaramuzzi, 2003 )

Ainsi, le stress thermique ne bloquerait pas les vagues folliculaires mais modifierait le déroulement.

Par ailleurs, il a été constaté que la croissance folliculaire est perturbée en automne, si un stress thermique estival a été subi au préalable. Compte tenu de la durée de la folliculogenèse (40 à 50 jours), le stress thermique peut avoir des répercussions des mois plus tard. Le stress thermique peut ainsi entraîner une altération de l’activité ovarienne sur plusieurs chaleurs et conduire à une baisse des taux de réussite à l’insémination. (Roth et al., 2000)

2. Moyens de lutte associés au stress thermique en élevage

Le stress thermique est une situation qui fait entrer en jeu plusieurs paramètres en élevage. Pour limiter ses effets, différentes stratégies ont été déployées dans le domaine de la génétique, alimentation, bâtiment ...

Bâtiment

L’environnement des animaux joue un rôle très important en situation de stress thermique. En effet, en cas de forte chaleur les vaches préfèrent rester aux bâtiments ou dans l’ombre pour lutter contre le stress thermique. Certains éleveurs mettent des ventilateurs et brumisateurs à l'intérieur des bâtiments. Pour les vaches qui sont dans les prairies, il y a des éleveurs qui plantent des haies qui coupent le vent chaud et servent d’ombre pour les animaux.

20 En plus des ventilateurs, il est recommandé de faire des bâtiments avec beaucoup d’aération pour permettre le renouvellement l’air afin d’éviter la saturation de l'air (www.web-agri.fr).

Alimentation

Le stress thermique peut engendrer une perte de production de 3.5 kilos de lait par jour. En effet, en cas de stress thermique l’animal va réduire sa rumination, le statut antioxydant et la production vont aussi baisser.

Pour pallier cela, il est recommandé de :

o Donner du fourrage de très bonne qualité avec une taille des fibres adéquate pour stabiliser le rumen ;

o Renforcer l’apport énergétique.

o Complémenter avec des minéraux car le stress thermique conduit à une perte de minéraux comme le sodium et potassium.

o Contrôler régulièrement le bilan des minéraux (K, NA, CL,P), si nécessaire élever le taux de NA, Cl, et Mg dans la ration : Na 4-6 g, Cl 1.5g, K, 15-17 g, Mg 3.5, BACA 300-4000 mEq o Augmenter la fréquence des repas dans la journée et distribuer un gros repas le soir.

o Distribuer des rations fraîches o Eviter les tris par les animaux

o Réduire les déficits énergétiques péripartum en maintenant l’ingestion chez les vaches taries o Augmenter la taille, le nombre et la largeur des abreuvoirs (9 m/100 vaches) avec de l’eau de

basse température et effectuer un nettoyage tous les deux jours, car la quantité d’eau consommée peut passer de 85 l à 120 l durant les canicules (www.researchgate.net).

En plus, si l'animal subit un stress thermique, les besoins énergétiques augmentent mais entraînent une baisse de l’ingestion. Dans ce genre de situation, il est préférable de ne pas augmenter le potentiel acidogène de la ration mais plutôt d’apporter de l'énergie non fermentescible pour réduire la thermogenèse dans le rumen, d’apporter des protéines intestinales (PDIA) et des acides aminés pour combler le déficit protéique dans le rumen.

Au niveau minéral, il est conseillé d’utiliser des produits tampons et des ions bicarbonates pour limiter l’acidose et les pertes d’urine et garantir le pouvoir tampons dans le sang.

Etant donné que le stress thermique crée des pertes par la transpiration, on peut utiliser des électrolytes pour compenser ces dernières (www.thermo-heatsress.com).

Génétique

La génétique constitue un facteur d’avenir pour lutter contre le stress thermique, des études ont révélé que la sélection génétique centrée sur la production (viande, lait) provoque la perte de certains aptitudes, comme la tolérance à la chaleur (www.researchgate.net).

Chez la vache, les glandes sudoripares, la couleur des poils, la densité et l’épaisseur du pelage, la longueur des poils sont des éléments déterminants pour la tolérance à la chaleur (Nordone, 1998). En

21 effet, plus les vaches ont des poils courts avec diamètre épais, une couleur de pelage plus claire et un nombre important de glandes sudoripares, plus elles peuvent résister à la chaleur (Gaughan et al, 2009).

Ainsi, dans la race Holstein, les vaches qui ont des robes blanches ont une température rectale plus faible que celles qui ont des couleurs noires. Il a été démontré aussi que les jersiaises ont un seuil de tolérance plus forte que les Holsteins (Gaughan et al 2009)

Des index fonctionnels sont à prioriser, avec notamment la santé mamelle et la fertilité. Car durant les fortes chaleurs, les vaches ont tendance à avoir un taux cellulaire plus élevé ; il est donc important de sélectionner des animaux qui auront une meilleure santé mamelle.

Au niveau morphologique, c’est recommandé de sélectionner les animaux qui ont une largeur et taille modérée, car ils sont plus résistants au stress thermique comparés à ceux qui ont une grande taille.

Il est également important de travailler sur les aplombs car les vaches ont tendance à rester plus longtemps debout en cas de stress thermique afin de mieux évacuer la chaleur

L’index « résistance aux lésions non infectieuses » par exemple, peut permettre de limiter les problèmes de pattes, en période de sécheresse quand les sols sont secs et durs.

L’index « acétonémie » est également à surveiller, car en période de fortes chaleurs, les vaches utilisent beaucoup d’énergie $afin de ventiler et réguler leur température corporelle, ce qui peut engendrer un déficit énergétique et favoriser les problèmes d’acétonémie. » (www.Auriva.fr).

En plus, pour anticiper l’avenir, l'Institut de l'Elevage associe ALLICE et INRAE pour créer CAICalor (Caractérisation de l’Adaptation aux Impacts du stress) est financé par APIS-GENE. Pour évaluer les conséquences des vagues de chaleur sur différents caractères de production et de reproduction afin d’identifier les adaptations nécessaires pour les programmes de sélection, acquérir une meilleure compréhension du déterminisme génétique de la thermo-tolérance chez les bovins, estimer l’impact du stress thermique subi par les parents sur la programmation fœtale et les performances des descendants (www.Auriva.fr).

22

II. Objectifs de l’étude

Rappel de notre problématique d’étude

La coopérative d’insémination XR REPRO et ses adhérents ont constaté que la hausse des températures estivales a engendré une baisse des performances de reproduction chez les vaches avec une baisse de la réussite à l’insémination durant les périodes chaudes. Cet effet est probablement dû à une perturbation physiologique causée par le stress thermique. Face à cette situation aux conséquences économiques probablement importantes, la coopérative souhaite pouvoir appréhender de façon objective ces effets et identifier des moyens pour diminuer leurs impacts sur les performances en élevage afin d’assurer un service adapté dans sa mission de conseil et d’accompagnement des éleveurs adhérents.

Objectifs de l’étude

Pour répondre à cette problématique, ma mission a consisté en deux objectifs principaux :

1) Identifier les effets du stress thermique sur les résultats des IA. Pour la conduite de cette étude, le stress thermique a été caractérisé par l’intermédiaire du THI.

2) Évaluer l’amplitude de ces effets sur différents indicateurs des performances de reproduction Hypothèses

Différentes hypothèses de travail sont associées à ces objectifs :

I. La race, la période (saison) et/ou la région d’élevage ont un impact sur le taux de non-retour (TNR)

II. Le THI a un impact global sur les taux de non-retour

a. Il est possible d’identifier un seuil de THI à partir duquel ces effets s’expriment b. Il existe une combinaison de facteurs intrinsèques et extrinsèques qui, en interaction

avec le THI, a un impact sur les taux de non-retour

Afin de répondre à ces hypothèses nous avons mis en œuvre un protocole expérimental correspondant à l’analyse croisée de deux grands jeux de données :

 La base de données de la coopérative XR REPRO qui reprend l’ensemble des résultats d’inséminations entre Octobre 2008 et Décembre 2020 (12 ans)

 La base de données Météo-France dont nous avons demandé l’extraction des valeurs de températures moyennes journalières et humidité relative des six départements (Haute-Loire 43, Puy-de-Dôme 63, Isère 38, Rhône 69, Ardèche 07 et Drôme 26) sur la même période.

23

 Ces deux bases de données ont été croisées au sein d’une base de données unique qui sera utilisée pour produire des résultats et répondre à la problématique.

III. Matériels et méthodes

A. Matériels

Pour cette étude deux jeux de données ont été utilisés, les données de la coopérative XR REPRO et les données climatiques de Météo France.

1. La base de données « XR REPRO » Types de données

Le jeu de données XR REPRO utilisé dans cette étude sont celles de six départements (43-69-38-26- 07-63) pour une durée de 12 ans (2008-2020). Ce jeu de données dispose de plusieurs variables qui seront expliquées sur les lignes suivantes :

 Insémination totale (IAT), elle signifie nombre de vaches qui ont été inséminées par jour.

 Taux de non-retour (TNR), est obtenu par le rapport entre le nombre d’inséminations sans retour sur le nombre total d'inséminations. Ainsi, le TNR représente le pourcentage du nombre de vaches, qui ont été inséminées et qui ne sont pas revenues en chaleur durant les 90 jours suivants leur insémination. Ce TNR est considéré comme une insémination réussie.

 Race de vache (RcV) : elle est considérée comme le code race des femelles inséminées. C'est un facteur intéressant qui nous permet de déterminer la relation entre la génétique des vaches et le stress thermique. Dans notre jeu de données nous avons six races avec leurs codes ; abondance (12), aubrac (14), limousine (34), charolaise (38), montbéliarde (46), holstein (66).

 - Départements (Dept). Ils représentent les différents départements dans lesquels les données ont été prélevées. Ces départements sont : Ardeche (07), Drome 26, Isere (38), Haute-Loire (43), Puy dôme (63) et Rhone (69).

 Périodes. Elles correspondent aux quatre saisons de l'année à savoir l’automne, hiver, printemps et l’été. Ce paramètre a été choisi pour voir l’influence des saisons sur la TNR.

Origine et moyen de récolte des données

Les données de coopérative XR REPRO proviennent des techniciens qui effectuent les inséminations chez les éleveurs. Ces données sont enregistrées dans le logiciel “wincia” par les techniciens, puis transférées dans le logiciel “winedid” qui gère la base de données globale de la coopérative.

La base de données est composée de 6 colonnes et 155929 lignes.

24 2. Les données climatiques de Météo France

Types de données

Les données obtenues de Météo-France sont des données climatiques permettant de calculer l’index température humidité (THI) qui sera expliqué plus loin. Ces données couvrent une période de 12 ans (2008-2020) sur six départements identiques à ceux retenus sur les données d’inséminations XR REPRO (43-69-38-26-07-63). Les données climatiques renferment les variables suivantes :

 Humidité relative (UM). Elle signifie l'humidité relative moyenne journalière récupérée dans une station météo.

 TNXM. Il s’agit de la température moyenne journalière récupérée dans une station météo Ces deux paramètres nous permettent de calculer le THI qui est l’indicateur du stress thermique. Ce dernier nous permet d’évaluer le niveau de stress thermique selon la formule de Kendal & Webster 2009 présentée en introduction.

Nous avons établi 5 classes de THI, pour regrouper dans chaque classe un intervalle de THI égale à 10, afin d’identifier à partir de quelle classe de THI, le TNR est significativement influencé.

classe THI 1 2 3 4 5

valeurs THI [30-40[ [40-50[ [50-60[ [60-70[ [70-80[

Origine et moyen de récolte des données

Les données climatiques nous ont été directement livrées par Météo France suite à une commande.

Nous avons sélectionné pour chaque département une station météo pour avoir des données complètes sur la température moyenne journalière et humidité relative journalière entre 10/2008 jusqu’au 12/2020.

Dans cette base de données nous avons 4476 lignes et 3 colonnes pour chaque département.

3. Base de données croisée (XR REPRO x Météo-France)

Cette base de données est issue du croisement entre les données de XR REPRO et la météo. Elle est constituée de 108781 lignes et de 7 colonnes (département, date, THI, IAT, mois, Périodes et TNR).

25 B.

Méthodes

Pour répondre à ces hypothèses, nous avons travaillé avec le logiciel R afin de créer le modèle global de régression linéaire suivant :

TNR ~THI + Race +IAT + Mois + Période + département + Classe THI + département × Race+ IAT

× Race + Période × Race + Race ×Période × Département

En plus, les modèles de régression linéaire simple et multiple consignés dans le tableau ci-dessus ont comme variable à expliquer le TNR. Les variables explicatives sont les suivantes : THI, IAT, Race, Mois, département, Période et classe de THI.

Ces modèles permettent de montrer les effets des variables explicatives sur le TNR.

NB : + = addition des variables explicatives, × = interaction entre variables explicatives

Modèle 1

lm(TNR ~ race, data = data)

Le modèle ci-dessus est constitué de deux variables; le taux de non-retour (TNR) et les races de de vaches. Il nous permet de montrer la variation du TNR en fonction des races de vaches (RcV), pour savoir si la génétique a une influence sur les TNR.

Modèle 2

lm(TNR ~ Periode, data = data)

Le modèle ci-dessus est constitué de deux variables; le taux de non-retour (TNR) et les périodes de l’année. Il nous renseigne sur l’influence des différentes saisons de l’année sur les TNR.

26 Modèle 3

lm(TNR ~ departement, data = data)

Ce modèle est composé de deux variables; le taux de non-retour (TNR) et les différents départements de notre zone d’étude. Sa représentation nous permet de savoir si les TNR varient- elles en fonction des départements

Modèle 4

lm(TNR ~ Periode + Race + Periode*Race, data = data)

Ce modèle est composé de trois variables en interaction : le TNR , les races et les périodes. IL nous permet de voir les interactions les entre TNR, les races, et les périodes, afin de comprendre si réellement le TNR est influencé par la génétique et par les différentes saisons de l’année

Modèle 5

lm(THI ~ département, data = data)

Nous avons un modèle à deux variables: l’index, température et l’humidité (THI) et les départements.

Le modèle nous informe sur la variation du THI en fonction des départements.

Modèle 6

lm(THI ~ Periode, data = data)

Le modèle ci-dessous est un modèle à deux variables; le THI et les périodes. Il nous permet de mettre en évidence l’évolution de THI en fonction des saisons.

Modèle 7

lm(THI ~ TNR, data = data)

Pour comprendre l'influence du THI sur les TNR, nous avons établi ce modèle à deux variables; THI et TNR, afin de comprendre leur interaction.

27

IV. Résultats

Après avoir exploité l’ensemble des données d’inséminations et climatiques, nous avons obtenu les résultats suivants :

A. Résultats des données d’inséminations

Graphique 1 : Répartition des inséminations en fonction des départements entre 2008 et 2020

Le graphe 1 indique une différence marquée du nombre d’inséminations entre les départements. Le nombre total d’inséminations dans tous les départements est de 2.920.363

La Haute-Loire (43) présente le plus grand nombre d’inséminations avec 42% du nombre total. Le Rhône (69) et l'Isère (38) représentent respectivement 21% et 20% du nombre total des inséminations.

Tandis que l'Ardèche, le Puy Dôme et la Drôme présentent les plus faibles nombres d’inséminations avec respectivement 8%, 5%, et 3 %.

28 Dans notre zone d’étude, nous avons six races, la présentation ci-dessous nous permet comprendre la répartition des effectifs de vaches pour chaque race étudiée.

Graphique 2 : Répartition du nombre de vaches en fonction des races entre 2008 et 2009

Dans cette représentation, nous constatons une très grande différence au niveau de la répartition du nombre de vaches selon les races. Les races laitières représentent la moitié des races étudiées avec un effectif qui représente 92% de l’effectif total avec montbéliarde 65%, holstein 23% et abondance 4%.

Les races à viande qui sont, 38 (charolaise), 34 (limousine) et 14 (aubrac) représentent respectivement 5%, 2% et 1% de l’effectif total.

29

B. Résultats des données climatiques

Ces dernières décennies marquées par le changement climatique qui se traduit par une augmentation des températures. La représentation suivante nous montre comment varie la température sur les onze dernières années.

Graphique 3 : évolution de la température moyenne en fonction des années entre 2008 et 2020

Les données climatiques montrent une variation sinusoïdale entre 2009 et 201. Par contre, entre 2013 et 2020 nous observons une légère hausse des températures depuis 2013 avec des écarts annuels inférieurs à 1°C. Le modèle mathématique qui permet d’approcher cette courbe montre une augmentation de la température de 0,1177°C par an.

y = 0,1177x + 8,9916

0 2 4 6 8 10 12

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

moyenne temperature

année

30 Présentation de la variation de l’humidité relative entre 2009-2020

Ce graphe ci-dessus nous montre l’évolution de l’humidité relative sur les 12 ans. Nous constatons que l’humidité varie de façon sinusoïdale avec un écart annuel qui tourne autour de 5% selon les années.

Mais depuis 2018 nous avons une diminution continue de l’humidité relative. En approximant également ce modèle, nous obtenons une diminution annuelle de l’humidité de -0,2024 par an sur la période étudiée.

y = -0,2024x + 76,155

69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

moyenne humidité

année

Graphique 4 : évolution de l’humidité moyenne en fonction des années

entre 2008 et 2020

31 Présentation de la variation de THI entre 2009-2020

Pour rappel, le THI est obtenu à partir de l’humidité relative et la température, après avoir montré les variations de la température et de l’humidité relative, le graphique ci -dessous nous montre l’évolution du THI entre 2009 -2020.

THI = (1,8T+32) - ((0,55-0,0055 H) x (1,8 T-26)

Entre 2009 et 2013 nous avons une variation sinusoïdale du THI qui est beaucoup plus marquée entre 2009 et 2013. Par contre, entre 2013 et 2020 on observe une augmentation du THI plus linéaire, en effet nous avons modélisé ce courbe avec la droite d’équation suivante : y = 0,1845x + 49,063.

L’augmentation du THI annuelle est donc de 0,1845.

Graphique 5 : évolution du THI moyenne en fonction des années entre 2008 et 2020

y = 0,1845x + 49,063

45 46 47 48 49 50 51 52

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Moyenne THI

année

32

C. Résultats des interactions entre les données d’inséminations et climatiques

D’après les classes qui ont été précédemment établies dont les valeurs des THI sont proportionnelles aux classes. Le graphe ci-dessous montre la relation entre le THI et les différentes périodes.

Graphique 6 : Variation du THI en fonction des périodes

Nous constatons que, les THI des classes 4 et 5 sont retrouvées seulement en été. Cependant, les classes 2 et 3 sont majoritairement retrouvées en automne et printemps. En hiver nous n'avons que la classe 1 et 2.

33 Pour montrer l’influence de la génétique sur le TNR, des box plots et des comparaisons de moyennes ont été réalisés pour mettre en évidence la relation entre le TNR et les races (RcV).

Le graphique 7 montre les distributions du taux de non-retour (TNR) en fonction des races.

Pour les races allaitantes, 50% de leur effectif ont un TNR supérieur à 75%. Contrairement aux races laitières dont 50% de leur effectif ont un TNR inférieur à 60%. Le test Least Significant Différence (LSD) de comparaison des moyennes de TNR en fonction des races a identifié 5 groupes

Graphique 7 : Variation du TNR en fonction des races

34 distincts. Le premier groupe (a) est constitué par la race 34 avec une moyenne de TNR égale 76,86. La race 14 constitue le deuxième groupe (b) avec une moyenne 74,74. Le troisième groupe (c) est constitué de la race 38 (TNR=72,36). Le quatrième groupe (d) est constitué des races 46 et 12 avec des moyennes de TNR qui ne sont pas significativement différentes. Les moyennes de TNR des races 46 et 12 sont respectivement 58,27 et 57,69. La race 66 qui constitue le cinquième groupe (e), présente la plus petite moyenne de TNR qui est de 52,02.

Les résultats des inséminations peuvent être influencés par plusieurs par la période d’insémination, pour étudier cela, nous avons réalisé les graphiques ci-dessous.

35

Graphique 8 : Variation TNR en fonction des saisons

Les boxplots du graphe 8 montrent des distributions pas trop différentes entre les périodes. Cependant, c’est seul en été que 50% des effectifs ont un TNR inférieur à 60%. Le test LSD de comparaison des moyennes de TNR en fonction des quatre périodes a montré 4 groupes significativement différents. La période de printemps présente la plus importante moyenne de TNR qui est de 65,05 (a). L’hiver représente le deuxième groupe (b) avec une moyenne de TNR égale à 63,56. L’automne à une moyenne de TNR de 61,39 et représente le groupe (c). L’été à la plus faible moyenne de TNR qui est 59,57 (d).

36 Le stress thermique est un facteur qui dépend de la météo, il pourrait être conditionné par la position géographique. La présentation ci-dessous nous montre si le THI varie selon les départements étudiés.

Graphique 9 : variation du THI moyenne en fonction des départements

Les boxplots du graphe 9 présentent les distributions du THI en fonction des départements. Il n’ y a pas de différence significative entre les départements, 50% des THI tournent autour de 50 sauf le département de l’Isère dont 50% qui présente globalement des THI beaucoup plus faibles.

Sachant que les départements étudiés se différencient les uns des autres, les résultats des inséminations peuvent varier selon les départements. Des box plots ont été réalisés pour savoir si le TNR varie en fonction des départements.

37

Graphique 10 : Evolution du TNR en fonction des départements

Le graphe 10 nous montre que 50% des effectifs ont un TNR supérieur à 60%. Nous constatons qu’il n’y a pas une différence significative entre la répartition du TNR selon les départements.

Les graphiques précédents nous montrent que le THI est fortement influencé par les périodes et le TNR varie selon les périodes. Donc il est nécessaire de voir si le TNR pourrait être impacté par le THI.

Graphique 11 : Variation TNR en fonction du THI

38 Le graphe 11 présente la distribution du TNR en fonction des classes de THI. 50% des THI des classes 1 et 2 ont un TNR supérieur à 60%. Par contre, moins 50% des THI des classes 3,4 et 5 ont un TNR supérieur à 60% plus particulièrement pour les classes 4 et 5 sont globalement plus faibles.

Après avoir montré que le TNR varie selon les races et les périodes. Nous avons établi une interaction entre le TNR, la race et les périodes pour comprendre la relation entre ces trois facteurs.

Graphique 12 : Variation TNR en fonction des races et saisons

Au regard du graphique 12, deux groupes se distinguent. Le groupe des races à viande (14 aubrac, 34 limousine, 38 charolaise), qui présentent généralement des TNR beaucoup plus élevés, ont des TNR différents en fonction des périodes. Le groupe des races laitières (46 montbéliarde, 66 holstein, 12 abondance) présentent globalement des TNR beaucoup faible comparé à ceux des races à viande.

Cependant leurs TNR en fonction des périodes varie peu mais devient plus bas en été et plus élevés au printemps et hiver.

39

NB : + = addition des variables explicatives, × = interaction entre variables explicatives. R²= varie entre 0 et 1 et représente la variation de la réponse expliquée par le modèle. Plus R² est élevé, plus le modèle prédit bien les données du TNR.

La modèle de régression linéaire multiple explique mieux la variable TNR avec un R² égale à 0,98. En dehors de ce modèle linéaire multiple c’est le modèle de la régression linéaire simple avec comme variable explicative la race qui explique mieux le TNR avec un R² égale à 0,12.

Afin de renforcer les résultats, des graphiques montrant l’évolution des résultats des inséminations et du nombre d’insémination entre 2009 et 2020 ont été réalisés.

40

Graphique 13 : Variation du nombre des IAT et du TNR fonction dans années

Les histogrammes du graphe 13 montrent les variations du nombre d’IAT et du TNR sur les 12 ans.

Le nombre d’IAT ne varie pas entre 2009 et 2012, par contre entre 2013 et 2020 nous avons noté une baisse significative du nombre d’IAT. Pour l’histogramme des TNR, on constate une augmentation au cours des années.

41 Au regard des résultats précédents, le stress thermique aurait des effets sur le résultat des inséminations.

Dans les graphes suivants, nous allons montrer comment varie la moyenne des TNR en fonction de l’évolution du THI.

42

Graphique 14 : Variation du TNR et du THI entre 2008 et 2020

Nous avons une représentation du TNR et du THI en fonction des années. L’augmentation de la moyenne des THI au cours des années est suivie par une augmentation de la moyenne des TNR.

y = 0,4009x + 46,859 y = 0,3486x + 61,278 0

10 20 30 40 50 60 70

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

TNR -THI

année

Moyenne de THI Moyenne de TNR

43

V. Synthèse des résultats

Les résultats de notre étude ont montré que le résultat des inséminations varie en fonction des races, les races à viande ont un TNR plus élevé que celui des races laitières. En plus, le TNR est influencé par les saisons, il est plus faible en été où le THI est plus élevé comparé aux autres périodes. Cependant, le THI augmente durant ces dernières années, mais nous avons aussi constaté une augmentation des TNR.

VI. Discussion

La discussion des résultats obtenus se fera en trois étapes :

 Discussion des résultats d’insémination

 Discussion des résultats climatiques

 Discussion des résultats de l’interaction entre les données d’inséminations et climatiques.

A. Résultats d’inséminations

Au regard des graphes 1 et 2, les différences au niveau du nombre d’inséminations par race de vaches et du nombre de vaches par département s'expliquent par plusieurs raisons. En effet, dans les départements Ardèche (07) et Drôme (26), où nous avons des effectifs relativement faibles (Ardèche 5%, et Drôme 3 %), l’élevage des bovins est concurrencé par l’élevage des petits ruminants. Ceci serait expliqué par une ressource qui devient de plus en plus favorable aux caprins et aux ovins en plus leur lait est plus valorisé pour la transformation contrairement au lait de vache conventionnel. Par rapport à cette situation, les éleveurs de bovins s’en sortent difficilement au niveau économique. Concernant le département du Puy Dôme (63) qui enregistre 8% de l’effectif total, cette situation se résume à une domination des grandes cultures par rapport à l’élevage des bovins. Dans les départements de l'Isère et Rhône, l’élevage est concurrencé par les vignes et les élevages hors sol (volaille et porc). Contrairement au département de la Haute-Loire où les terres sont plus favorables à l’élevage. Ce développement de l’élevage est accompagné par une forte motivation de la part des services spécialisés et des éleveurs.

Donc l’effectif et les nombres d’inséminations sont proportionnels au développement de l’élevage dans les départements étudiés.

B. Résultats des données climatiques

Les graphes 3,4 et 5, nous avons des données climatiques qui montrent que depuis quelques années, une hausse des températures moyennes, du THI et une baisse de l’humidité relative, suivent les effets des changements climatiques à l’échelle mondiale.

44

C. Résultats issus la base de données croisée

1. Variation du THI en fonction des saisons (graphe 6) Après avoir établi 5 classes de THI :

L’établissement des classes de THI a montré que les plus importants THI ont été enregistrés en été. En effet, durant l’été les températures sont très élevées en plus l’humidité relative à tendance à baisser, d’où une augmentation du THI jusqu’à 80. Contrairement à l’hiver où le THI est globalement faible avec une valeur maximale de 50, qui s’explique par une baisse des températures et hausse de l’humidité qui sont des valeurs qui interviennent dans la détermination du THI.

2. Le taux de non-retour (TNR) en fonction des races (graphe 7)

Les races à viande (14 Aubrac, 34 Limousine, 38 Charolaise) ont des TNR très élevés qui tourne autour de 80%, ce qui justifierait par plusieurs raisons :

 Les races à viande sont souvent bien cyclées (présence de corps jaune) ainsi, elles n’ont pas beaucoup d’anomalies comme l’acétonémie, les kystes folliculaires, qui empêchent la vache d’avoir de bons follicules.

 Elles sont moins sollicitées en matière de production, donc elles font une reprise d’état corporelle plus rapide après le vêlage.

 Généralement, les races à viande sont souvent avec le taureau, qui saillie les vaches qui reviennent en chaleur. Après l’insémination de ces vaches, si elles ne sont pas déclarées saillies par le taureau, la gestation est considérée à priori comme le résultat de l’insémination.

 Chez les vaches laitières, il y a une variation du TNR entre les races. Les Abondances ont un TNR plus élevé suivi des Montbéliardes et des Holsteins, cette variation s’expliquerait par la différence du niveau de production. En effet, les Abondances ont une production moyenne d’environ 6000 kg de lait, les Montbéliarde 8000 kg et les Holsteins 10 000 kg, ces écarts de production sont corrélés négativement à une baisse des performances de reproduction. En effet, plus les vaches produisent, plus leur métabolisme et leur physiologie de reproduction sont fragiles, cette hypothèse a été confirmée par Guingal Allice (2018) qui montre que les performances des vaches laitières surtout la race Holstein se sont dégradées.

3. Taux de non-retour (TNR) en fonction des périodes (graphe 8).

Le TNR est faible en été et en automne comparé au printemps et hiver, ceci serait dû : Été

Les températures sont plus élevées, ce qui entraîne une perturbation au niveau du complexe hypothalamo-hypophysaire et une baisse de la sécrétion de GnRH, qui entraîne une proportionnalité de la sécrétion de l'œstrogène et de la progestérone qui influencent le développement folliculaire et par la suite l’ovulation. La baisse de ces hormones entraîne une production de follicules de mauvaise qualité