ESSAI D’APPLICATION D’UN TEST DE CONVERGENCE
DE DROITES DE RÉGRESSION
A LA CROISSANCE DES PORCELETS
C. LEGAULT,
J.-C.
CANONGEStation centrale de
Génétique
animale,Centre national de Recherches
zootechniques, Jouy-en-Josas (Seine-et-Oise)
SOMMAIRE
Après
vérification de la linéarité des courbes de croissance desporcelets
pour despériodes
brèves
(deux
à troissemaines)
et compte tenu du fait que les animaux lesplus
lourds à un âge donnésont en général ceux
qui
ont la vitesse de croissance laplus
élevée, nous avons faitl’hypothèse
que pour une courte
période,
les courbes de croissance des animaux d’unepopulation
donnée peuvent êtreenvisagées
sous forme de faisceaux de droites concourantes.La détermination des coordonnées du
point
de concoursthéorique qui
se fait par la méthode des moindres carrés, ne prouve pas que les « droites de croissance » passent effectivement par cepoint.
Nous avons donc
appliqué
un teststatistique
del’hypothèse
de convergence de familles de droites derégression (R OBSON
et ATKINSON, y6o) aux familles de « droites de croissance »Les résultats,
qui,
dans leur ensemble, confirment la notionstatistique
de «foyer
de croissance », sont d’un grand intérêtpratique,
pour la normalisation des résultats de pesées. Ils laissent doncentrevoir une
possibilité d’exploitation simple
des contrôles extensifs effectués dans lesélevages,
afin,par
exemple,
d’obtenir pour lesporcelets
lepoids
à21 j
ou à5 6 j
àpartir
depesées
effectuées auvoisinage
de cesâges.
I. - INTRODUCTION
I,a croissance d’un animal
domestique présente
un certain nombre dephases caractéristiques
de sondéveloppement biologique (naissance,
sevrage,puberté)
etde son
exploitation zootechnique (changement
derégime alimentaire,
commercia-lisation).
Le contrôle officiel à unâge
fixe desperformances
individuelles de tousles
sujets
d’unélevage
étantimpossible
dans lapratique,
la détermination despoids
de référence
correspondants peut
se faire de différentes manières :- Sur la
ligne
derégression
individuelle dupoids
surl’âge lorsqu’on dispose
d’au moins trois
pesées
par animal(fig. r. r.).
- Par
interpolation
linéairelorsqu’on dispose
de deuxpesées
encadrantl’âge
de référence
(fig.
r.2 .) ;
on fait alorsl’hypothèse
d’une croissance linéaire des animaux entre ces deuxcontrôles,
celle-ci étant d’autantplus justifiée
que l’intervalle detemps
considéré estplus
réduit.- Sur la
ligne
derégression générale lorsqu’on
nedispose
que d’un contrôle voisin del’âge
de référence. Dans ce cas, on faitl’hypothèse
que les croissances des animauxs’expriment
par deslignes
derégression parallèles
entre elles etparallèles
à la
ligne
derégression générale (fig. r. 3 .).
- Sur une droite
qui
passe par unpoint
fixe en faisantl’hypothèse qu’à
l’inté-rieur d’une
période limitée,
les courbes de croissance des animaux sont linéaires et concourent en unpoint
C(X o , Y o ) (fig.
i.- 4 .).
Cetteméthode, qui
revient àexprimer
le
poids
d’un animal à unâge
donné par une fonction linéaire de sa vitesse de croissance au mêmeâge,
tientcompte
du fait que les animaux lesplus
lourds sonten
général
ceuxqui
ont la vitesse de croissance laplus
élevée àl’âge
considéré.T
AYLOR et HAzEL
( 1955 )
ont fait une étudecritique
de différentes méthodespermettant
la correction dupoids
des porcs àl’âge
de 154jours
àpartir
depesées
effectuées entre les
r34!
etI74 e jours. Après
avoir déterminé les coordonnées dupoint
C par la méthode des moindrescarrés,
ces auteurs constatent que cette dernièreméthode,
enplus
de sasimplicité,
se révèlesupérieure
aux autresméthodes,
lesmoyennes et les variances estimées étant
respectivement
lesplus proches
desmoyennes et variances réelles.
Signalons
que :4Tor,!!rA’r et POULENC( 19 6 2 )
ontappli- qué
une méthodeanalogue
pour estimer lepoids
àl’âge
de 60jours
deporcelets pesés
entre le5 o e
et le 80ejour, après
déterminationgraphique
des coordonnées dupoint
C.Les auteurs que nous venons de citer ont
apprécié
la convergence des courbes de croissance d’unefaçon purement graphique.
Lesstatisticiens,
de leurcôté,
ont
proposé
des tests del’hypothèse
de convergence de familles de droites derégression.
L’objet
de cette étude est deprésenter
unejustification statistique
de cettenotion de «
foyer
de croissance o, d’en montrer tout l’intérêt pour l’estimation depoids
àâges fixes,
et d’en fournir une illustration par uneapplication
àl’espèce porcine.
Nous avons retenu à cet effet un testqui
est dû à ROBSONet ATKINSON(ig6o)
et
qui
semble être actuellement leplus
élaboré dans ses fondementsstatistiques ;
en
contrepartie,
il nécessite des calculsimportants. Aussi,
a-t-il faitl’objet
d’unprogramme de calcul sur ordinateur I.B. M. 1620
( 1 ).
II. - BASES
STATISTIQUES
DU TEST DE CONVERGENCED’UNE
FAMILLE DE DROITES DEREGRESSION
TocxEtt
( 1952 ),
WILLIAMS(r9!3)
et CocK ([963) ont proposé différents tests del’hypothèse
de convergence de droites de
régression (lui
permettentégalement
de déterminer les coordonnées(X&dquo; Y,>) du
point
de concours C. Ces trois tests consistent à minimiser la somme des carrés des écarts :- - soit des valeurs observées aux valeurs
ajustées
sur les droitcs supposées concourantes aupoint
C (TOCHKR etWILLIAMS) ;
- --- soit du
point
C aux droites observées(C OCK ).
Le test que proposent RoBSON et ATKINSON s’effectue en deux étapes
qui
répondent à deuxquestions :
i. Les droites sont-elles
parallèles?
2
. Si oui, sont-elles confondues? Sinon, sont-elles concourantes?
(Dans
les deux cas, ont-ellesun
point
commun?)Rappelons
brièvement leprincipe
de ce test.Soient :
- Di l’estimation de la droite
ài,
i variant de i a t.- 1 le nombre de droites.
- !2i le nombre de
couples (xi!,
yü)qui
ont servi à estimer cette droite, avec ::2 ni = il.i
- bt l’estimation de la pente f
de
Di.- b! la moyenne
pondérée
des b.i,chaque
coefficient depondération
wi étant inversementproportionnel
à la variance des loi.- ai l’estimation de l’ordonnée à
l’origine
xi de la droite Di.-
âi
l’estimation de ai dansl’hypothèse d’homogénéité
des bi.- l
m
unpolynôme
dedegré
m, m variant de i à 1 - i.- aq et qi les termes
correspondant respectivement
à bw et wi dans le test de convergence.- S
2 l’estimation de la variance résiduelle commune cr2.
Le test de
parallélisme
a été emprunté à OSTLE(ig6o).
Dansl’hypothèse d’homogénéité
del’ensemble des b!, la variable aléatoire :
est distribuée suivant une loi de F avec les degrés de liberté vr = t -- i et ’J2 = n - 21.
L’originalité
de la méthode de Ro!sorr et A’rKtNSOw est liée à ladécomposition
du numérateur de G en 1 - i termes, attachés chacun à undegré
de liberté :( 1
) Ce programme enregistré sous le n° 63033est accompagné d’une notice d’utilisation déposée au Bureau
de Calcul de la Station centrale de Génétique animale.
Dans cette
expression,
le coefficient Bmprovient
d’unedécomposition polynomiale orthogonale de b
i telle que :
Lorsque
les droites sontparallèles, l’expression — ,- est
distribuée suivant une loi de F avecs
les
degrés
de liberté v, = i et v2 = Il - 2 Le test deparallélisme
revient donc à effectuer 1 - i tests élémentaires, et les auteurs montrent que chacun d’eux estplus puissant
que le testglobal.
Le test de convergence proprement dit consiste à
vérifier que
les droites ont unpoint
communsitué sur l’axe des ordonnées ; autrement dit, il revient à tester
l’homogénéité
de l’ensemble des ai. Le raisonnementprécédent
serépète
enremplaçant
G paret en
écrivant : È q i (a i
-aq) 2
= A’, + .... ! :1m + .... At-,2Nous proposons un seul apport dans
l’application
de ce test : il consiste,lorsque
lepoint
deconvergence C des droites D ne se trouve pas sur l’axe des ordonnées, il estimer l’abscisse
(X o )
de cepoint,
s’il existe, par la méthode des moindres carrés.On transporte ensuite
l’origine
des axes aupoint C,
de l’axeOX!tel
que :Nous n’avons pas étudié l’incidence de ce mode d’estimation de
X o
sur laprobabilité
derejeter l’hypothèse
de convergence alorsqu’elle
est vraie, ou inversement.III. -
MATERIEL
ANIMAL ET CONSTITUTION DES CLASSESL’échantillon étudié représente cent portées de
porcelets
de raceLa y ge-White
contrôlés à la Station de Recherches surl’lslevage
des Porcs en r959et ig6o. Cesporcelets
ont été pesés individuel- lement de la naissance àl’âge
de deux mois, à des intervalles de temps variant de deux àcinq
jours.La variable
analysée
est lepoids
moyen par portée entre lesâges
de six et soixantejours,
calculé àdes intervalles de temps de trois
jours
parinterpolation
linéaire. Dans le calcul de cepoids
moyen, les porcelets morts entre 1e sixième et le soixantièmejour
n’ont pas été considérés, de même que les portées d’effectif inférieur à six ousupérieur
à onzeporcelets.
Afin de satisfaire la condition de linéarité des régressions, il nous a paru nécessaire d’étudier dans un
premier
temps la forme de la courbe de croissance desporcelets jusqu’à l’âge
de 60jours.
A cet effet, nous avons établi
l’équation
derégression multiple
dont les variablesindépendantes
sont les
puissances
croissantes del’âge
(x) et la variabledépendante (y)
est lepoids
moyen desporcelets par portée. Les fonctions du second, troisième et
quatrième degré
sontrespectivement :
La courbe de croissance observée ainsi que les courbes
théoriques
du second et du troisièmedegré
sont
représentées
sur lesfigures
2. 1. et 2. 2. où y estexprimé
enkilogrammes
et x en unités de temps de troisjours.
L’examen des résultats nous montre
qu’une
fonction du troisièmedegré exprime
très bienla croissance moyenne des
porcelets
entre la naissance et le sevrage, legain
deprécision
obtenuen passant du troisième au
quatrième degré
étantnégligeable.
En fonction de ces résultats, nous avons considéré
indépendamment
la croissance sur les troispériodes
suivantes :A l’intérieur de chacune de ces
périodes,
trois ensembles de droitesD!
ont été constitués àpartir
des mêmes données classées de trois manières différentes.a)
Lesportées
étant classées par ordre depoids
moyen croissant auxâges respectifs
de 21, 36 et 60
jours
pour lespériodes
I, II et III, nous avons séparé le tiers moyen du tiers inférieur et du tierssupérieur
de la distribution desfréquences,
constituant ainsi trois classes dont les effectifs sontrespectivement
33, 34et 33portées.b) Nous avons ensuite divisé l’étendue de la distribution en sept intervalles de classes égaux
pour la
période
I et en dix pour lespériodes
II et III ; les effectifs l!Ti des classes ainsi déterminéessont
reportés
dans le tableau i.c)
La taille de laportée (constante
durant lapériode
de l’allaitement pour l’échantillonétudié)
a servi enfin de critère de classification. Six classes
correspondant
auxportées
de 6, 7, 8, 9, 10et Il iporcelets
ont des ecfectifsrespectifs
de ia, i5, 28, z!, ro et 8.Les courbes de croissance moyennes correspondant il ces trois inodes de classification pour la
période
1 sont tracées sur lesfigures
3. 1., 3. z., et ,!. 3. 3.IV. -
R!;SUI,TATS
a) VÙification
des conditioa2s de vatidité du test de convergence de ROBSOX et ATKINSONL’application
de ce test suppose la normalité des distributions despoids
à unâge donné, l’homogénéité
des variancesrésiduelles,
et la linéarité desrégressions.
La linéarité elle-même suppose, pour être
testée,
la normalité de la distribution detous les
poids
d’une classe donnée.1 / insumsance
des effectifs ne nous a paspermis
de le
faire,
et les résultats des tests de linéarité effectués selon la méthode décrite par RouvWx et CANONGE( 19 6 4 )
pour toutes les courbes étudiées sont rassemblés dans le tableau i où nous trouvons :- N! : nombre de
portées
parclasse ; - a
2
et8 1 :
nombres dedegrés
de libertérespectifs
de la variance des moyennes de classe àpartir
de la droite derégression
et de la variance résiduelle àpartir
desmoyennes de classes.
- Les valeurs de F pour chacune des droites.
Les résultats nous montrent que, dans leur
quasi-totalité,
les éléments de courbe de croissance que nous avonsanalysés peuvent
être assimilés à des droites. Nous n’observons en effet que deux cas de non-linéaritésignificatifs
au seuil 0,05 sur les 5! cascorrespondant
à nos diverstypes
de classification et cetteproportion
estenviron celle à
laquelle
onpouvait
s’attendre dusimple
fait du hasard.b)
Résultats des testsLes résultats relatifs à la
période
I sont donnés en détail dans le tableau 2alors que ceux concernant les
périodes
II et III sont résumés dans le tableau 3.Comme nous l’avons vu dans la
partie théorique, le
test de convergence s’effectueen deux
étapes :
le test de
non-parallélisme (P) ;
le test de convergence
proprement
dit(C).
Pour chacune de ces deux
étapes
nous avons faitfigurer
dans le tableau 2les valeurs de F
correspondant
aux tests suivants :- C. 0. test
global d’homogénéité
des bt(P)
et des ai(C) ;
- RPI : test de nullité de
B I (P)
et deA I (C) ;
- RP2 : test de nullité de
B 2 (P)
et deA 2 (C) ;
- RPR : test
global
de nullité des coefficients restants(B 3 ,... B,_ 1
etA 3’ &dquo; A,-,).
Dans ce tableau nous trouvons
également :
- v,
et v 2 : degrés
de libertécorrespondant
à ces tests.- F* : valeur de F
ayant
laprobabilité
0,05 d’êtredépassée ;
-
X o :
abscisse dupoint
de convergenceC, exprimée
enjours ;
-
y 0 :
ordonnée de Cexprimée
enkg
et telle que :- bi : pente
de Di(égale
augain pondéral
par unité detemps
de troisjours).
- !i : poids
moyen de la ième classe.En
résumé,
nous avons deuxtypes
de résultats selon le mode declassification considéré :1
° Modes de
classification 1 et
3.Les tests établissent la convergence des droites de
régression
dans tous les cas.Ce
résultat, prévisible
ausimple
examen dugraphique
2. 1., l’estbeaucoup
moins àcelui du
graphique
2. 3. Le troisième mode de classification aboutit en effet à un éventail de droitesbeaucoup plus
resserré que lepremier ;
cet éventail est d’ailleurscomplè-
tement refermé pour la
période
II(droites confondues).
2
° Mode de
classification
2.Les tests n’établissent la convergence des droites de
régression
en aucun cas,ce
qui
est difficilement décelable à l’examen dugraphique
2. 2.V. - DISCUSSION
Il nous
appartient,
dans le cadre d’une discussion de cespremiers résultats,
de rechercher les causes de leur
diversité,
et d’en déduire les meilleures conditionsd’application
du test.1
.
AnaLyse critique de
l’essaiNous devons tout d’abord attirer l’attention sur le
non-respect
des conditions de normalité etd’homogénéité.
L’étude d’unepopulation
de 500oporcelets
ayant révélé la normalité de la distribution dupoids
àl’âge
de sixjours,
il en estthéorique-
ment de même de celle du
poids
moyen d’un échantillon de centportées.
Par contre, le choix de classes de faible effectif basé sur l’étendue de la distribution desfréquences
nous
éloigne
des conditionsprécitées (z e
mode de classification où une classe n’estreprésentée
parexemple
que par un effectif de 7portées).
Un effectif total de cent
portées
s’est révélétrop
faible pour constituer un essai valable de laméthode,
la variation aléatoire despoids
à l’intérieur des classes restanttrop importante.
Enfin, signalons l’importance
du mode de classification retenu ; mais en fonction dequel
critère doit-onprécisément
le choisir?2
. Recherche de la meilleure
forme
d’utilisation du testUne étude
comparative
de la valeur des critères de classificationproprement dits,
auraitnécessité,
pour chacund’eux,
larépartition
des données en un même nombre de classes.Cependant, l’objectif
de notre étude étantl’analyse
duphéno-
mène de « convergence » et de ses
possibilités d’application,
nous avonspréféré
faire varier le nombre de classes en nous
efforçant d’adopter
untype
de classification facilementapplicable
dans lapratique.
Sur un
plan purement graphique,
la convergence sera d’autantplus
facileà déceler que l’éventail des droites sera
plus
ouvert et que le nombre de droites seraplus
réduit(j er
mode declassification).
Par contre, un critère
biologique
tel que taille de laportée,
numéro deportée, type
decroisement,
etc. sera mieuxadapté
aurespect
deshypothèses
debase,
maisil entraînera en
général
un resserrement de l’éventail des droites( 3 e
mode de classi-fication) .
En
résumé,
nous pouvons conseiller lerespect
desprincipes
suivants :a)
Choix dupoids
individuel des animaux.Le choix de la variable - le
poids
moyen desporcelets
parportée
- diminuela variance des
poids
individuels et atténue lephénomène
de la convergence des courbes de croissance. Nous devons remarquer à cesujet
que lespesées
effectuéessous le contrôle du Herd-Book
Large-White
concernent laportée
dans son ensembleet non les
porcelets pris
individuellement.b) Augmenter
ta taille de l’échantilton.La
capacité
du programme6 3033
étant de io 00o données( 10
ooopesées)
nouspouvons accroître l’effectif animal en diminuant la
longueur
despériodes
étudiées.Si,
parexemple,
on ne retient que lescinq pesées qui
encadrentl’âge
deréférence,
on pourra étudier simultanément 2 ooo animaux.
c)
Choisir des critères declassification biologiques.
Ces critères
pourront
varier selon lesespèces ;
onpeut
proposer parexemple :
la taille de la
portée,
le numéro deportée,
le sexe pour lesporcelets,
le mode denaissance et le
type
d’alimentation pour les agneaux, letype
de croisement pour les veaux de boucherie etc.d) Étendre l’analyse
descoefficients
derégression
à d’autresphénomènes
que la crois-sance.
Toute relation linéaire entre deux
grandeurs biologiques peut
en effet s’étudier de la mêmefaçon
que l’évolution dupoids
dans letemps (épaisseur
du lard dorsal et lepoids
total du gras dans la carcasse parexemple).
e)
Notonsqu’une
transformationlogarithmique
de la variablepourrait
résoudre leproblème
del’hétérogénéité
des variances dans le cas où les coefficients de variation sonthomogènes.
3
. Possibilités d’utilisation des résultats
Les coordonnées
(X,, Y o )
dupoint
C ne donnentqu’un
ordre degrandeur
descoordonnées réelles du
point
de convergence, et celles-cipeuvent
d’ailleurs varieravec la race, le mode
d’élevage,
letroupeau,
lasaison,
etc.Lorsque
la convergence n’est pas établiestatistiquement,
C n’est que lepoint
le «plus rapproché
» de l’en-semble des droites. Un mode d’utilisation
simple
des résultats est illustréparl’exemple
suivant : au cours de la
période
I lepoint
C se situeapproximativement
sur l’axe desordonnées
(X o
=o)
à une distance del’origine
voisine de l’unité(Y o
=i).
Dansces
conditions,
si unporcelet
a unpoids
y à unâge
x voisin de 21jours,
lepoids
Yà
l’âge
de 21jours
est donné par la relation :Si un
porcelet pesait 5 ,8 5 kg
àl’âge
de 23jours,
àl’âge
de 21jours,
ilpesait :
Cette méthode laisse donc entrevoir une
possibilité d’exploitation simple
descontrôles extensifs non
périodi d ues
effectués sur des animauxd’élevage
ou de bou-cherie à des stades bien définis de leur vie en vue d’obtenir : Pour les bovi-ns : .’
le
poids
à unâge
fixe voisin du sevrage ou de la vente.Pour les ovins : .’
poids
à 30jours
ou qojours,
poids
à 100jours (agneaux
deboucherie).
Pour les
porcins:
.’poids
à 21 ou 6ojours,
épaisseur
du lard dorsal aupoids
de 100kg.
VI. - COBCI,USION
La méthode
statistique
que nous avons étudiéepermet d’envisager,
pour despériodes
relativementbrèves,
la croissance des animaux sous forme de droites à l’échelonindividuel,
et sous forme de faisceaux de droitesconvergentes
à l’échelon d’unepopulation. Ainsi,
cette notion de «foyer
de croissance »qui
sedégage
toutau
long
dudéveloppement
del’animal,
reste àl’image
dudéveloppement
considérédans son
ensemble,
les courbes de croissance se déroulant toutes sans discontinuité àpartir
de la cellule initiale que constitue l’oeuf fécondé.Bien
qu’ils
restentincomplets,
les résultats de notre étude nousencouragent
à
poursuivre
nos recherches enapportant
les améliorationsproposées
dans la dis- cussion.Sur le
plan pratique,
l’utilisation de cettepropriété
abeaucoup
d’intérêt tantpar sa
simplicité
que par son vastechamp d’application.
Ellepermet
en effet la transformation de donnéeszootechniques
brutes en donnéesplus élaborées,
suscep- tibles parconséquent
d’êtreinterprétées
avecdavantage
deprofit,
que ce soit à des fins degestion
destroupeaux,
ou à des finsgénétiques.
Reçu pour
publication
enjuin i 9 6 5 .
REMERCIEMENTS
Nous tenons à remercier nos
collègues
de la Station de Recherches surl’Élevage
des Porcsqui
nous ont fourni les données
analysées
dans cette étude.SUMMARY
APPLICATION OF A TEST OF CONVERGENCE OF REGRESSION LINES TO GROWTH IN PIGLETS
The well known fact that animals heavier at a
given
age are ingeneral
those with fastest rate ofgrowth
at that agesuggested
thehypothesis
that within a restrictedperiod
their !<growth
curves &dquo;, thelinearity
of which hadpreviously
been verified, would meet at apoint
C.The estimation of the coordinates of C,
by
the method of least squares, did not prove that thegrowth curve did
effectively
pass through thispoint.
’1’herefore a statistical test of thehypothesis,
from the convergence of families of
regression
lines (RoltsoN and ATKINSON, 1960), wasapplied
tofamilies of growth curves. The constitution of these groups of curves was made according to three
criteria of classification, for three successive phases of growth.
Certain basic conditions could not be verified because of the small size of the
samples,
and themethod of classification could cause some
diversity
in the results of the test. However, takentogether
the results confirmed the idea of a v< focus of growth » and the
growth
of a group of animals could be considered, for shortperiods ( 2 weeks)
in the form ofgrouping
of lines.These results are of great practical interest for they show the
possibility
of the use ofsimple
extensive records made on the farm for
finding
theweight
ofpiglets
at 21or at 60days
fromweights
taken near those ages.
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