Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

121 exploitations des bassins laitiers de la Mitidja et d’Annaba ont fait l’objet d’une enquête pour recueillir les informations relatives à leur structure, à l’utilisation des terres, à la main d’œuvre et à la gestion économique de l’exploitation. Une typologie des exploitations a permis d’identifier huit types d’élevages qui diffèrent par les effectifs humains et bovins, et les pratiques agricoles.La durabilité de ces exploitations a été évaluée à l’aide de 37 indicateurs décrivant les échelles agro-environnementale, socio-territoriale et économique. Cinq groupes d’exploitations ont été identifiés selon leurs scores de durabilité. Les exploitations de la région d’Annaba ont des scores de durabilité totale et agro-environnementale supérieurs à celles de la Mitidja.Cette étude montre l’influence du système de production sur les paramètres concourant à l’estimation de la durabilité des exploitations, en particulier la gestion des ressources fourragères et la diversification des cultures. Les objectifs économiques prennent le pas sur la composante sociale.L’étude de la dynamique des exploitations a permis d’analyser les évolutions passées à travers une comparaison avec l’état actuel de ces élevages ainsi que les évolutions prévisibles à partir de recommandations proposées à l’éleveur. Cette démarche a permis de soulever les atouts et les faiblesses de ces systèmes d’élevage, d’élaborer une méthode utilisable par les décideurs ainsi que par les acteurs du secteur agricole à différents niveaux de décision, leur permettant d’élaborer des stratégies dans une perspective de développement durable / 121 dairy farms of the Mitidja and Annaba basins were the subject of an investigation to collect information on their structure, the land use, and the economic management. A typology of the exploitations made it possible to identify eight types of farming systems differing by manpower, herd size, cultures and practices. The sustainability of these farms was evaluated using 37 indicators describing the agro-environmental, socio-territorial and economic scales. Five groups of systems were identified according to their sustainability scores. The farms of the area of Annaba have higher scores for total and agro-environmental sustainability than those of Mitidja. This study shows the influence of the production system on the parameters contributing to estimate the dairy farms sustainability, particularly with regard to the stock fodder management and the diversification of the cultures. The economic objectives are more important than the social component (formation, social link, isolation). The dynamics of the exploitations were studied by the way of the passed evolutions compared to their actual position as well as to their foreseeable evolutions from recommendations suggested to the stockbreeder. This study showed the assets and the weaknesses of these systems and provides a method usable by the decision makers as well as by the actors of the agricultural sector at various levels of decision, allowing them to elaborate strategies in a perspective of sustainable development

Les récentes recherches suggèrent que la superovulation de vaches laitières sous une concentration élevée de progestérone permet de meilleurs résultats que la superovulation sous une basse progestéronémie pendant la première vague folliculaire. Nous émettions donc l’hypothèse qu’une basse progestéronémie pendant la phase lutéale, une problématique connue chez la vache laitière haute productrice, compromet le rendement en embryons suite à la superovulation de la deuxième vague folliculaire. Afin de tester cette hypothèse, 18 vaches laitières ont été superovulées à deux reprises avec deux protocoles distincts, dont un atteignant un niveau lutéal de progestérone (>2.5 ng/mL, le corps jaune comme source de progestérone) et l’autre un niveau sublutéal (<2.5 ng/mL, l’implant intravaginal comme unique source de progestérone). Le nombre d’embryons transférables était similaire entre les protocoles. Curieusement, nous avons obtenu un développement accéléré des follicules dans le protocole sublutéal (p = 0,002), un développement embryonnaire plus avancé (p = 0,01) et une qualité améliorée des embryons (p = 0,02) par rapport au protocole lutéal. Ces résultats suggèrent que des facteurs autres qu’une basse progestéronémie peuvent affecter le rendement en embryons. Une pulsatilité augmentée de la LH grâce à une basse progestéronémie pendant la deuxième vague folliculaire pourrait être responsable du développement folliculaire accru ainsi que du développement et de la qualité augmentés des embryons. Ces résultats indiquent que des niveaux sublutéaux de progestérone pendant la phase lutéale ne compromettent pas le résultat d’un traitement de superovulation mais, au contraire, peuvent améliorer certains aspects du rendement en embryons. / Recent research has suggested that superovulation of dairy cows under high levels of progesterone allows for better results than superovulation of cows under low levels during the first follicular wave. We therefore hypothesized that low levels of luteal progesterone, a known problem for high producing dairy cows, impair superovulatory outcome during the second follicular wave. To test this hypothesis, 18 lactating cows were superovulated twice with two different protocols, one creating a luteal level of progesterone (>2.5 ng/mL, corpus luteum as progesterone source) during the superovulation treatment, the other one inducing a subluteal level (<2.5 ng/mL, intravaginal implant as the only progesterone source). The number of transferable embryos was not significantly different between the two protocols. Interestingly, we obtained an accelerated development of follicles in the subluteal protocol (p = 0.002), a more advanced embryo development (p = 0.01) and enhanced embryo quality (p = 0.02) compared to the luteal protocol. These results indicate that factors other than low progesterone levels may determine the outcome of superovulation performed during the first follicular phase. Increased LH pulsatility in response to low levels of progesterone during the second follicular phase may be responsible for enhancing follicular development in our subluteal group, resulting in accelerated embryo development and improved embryo quality. These results indicate that subluteal levels of progesterone during the luteal phase do not impede superovulatory outcome, but may, in contrary, enhance certain aspects of the yield in embryos.

Les récentes recherches suggèrent que la superovulation de vaches laitières sous une concentration élevée de progestérone permet de meilleurs résultats que la superovulation sous une basse progestéronémie pendant la première vague folliculaire. Nous émettions donc l’hypothèse qu’une basse progestéronémie pendant la phase lutéale, une problématique connue chez la vache laitière haute productrice, compromet le rendement en embryons suite à la superovulation de la deuxième vague folliculaire. Afin de tester cette hypothèse, 18 vaches laitières ont été superovulées à deux reprises avec deux protocoles distincts, dont un atteignant un niveau lutéal de progestérone (>2.5 ng/mL, le corps jaune comme source de progestérone) et l’autre un niveau sublutéal (<2.5 ng/mL, l’implant intravaginal comme unique source de progestérone). Le nombre d’embryons transférables était similaire entre les protocoles. Curieusement, nous avons obtenu un développement accéléré des follicules dans le protocole sublutéal (p = 0,002), un développement embryonnaire plus avancé (p = 0,01) et une qualité améliorée des embryons (p = 0,02) par rapport au protocole lutéal. Ces résultats suggèrent que des facteurs autres qu’une basse progestéronémie peuvent affecter le rendement en embryons. Une pulsatilité augmentée de la LH grâce à une basse progestéronémie pendant la deuxième vague folliculaire pourrait être responsable du développement folliculaire accru ainsi que du développement et de la qualité augmentés des embryons. Ces résultats indiquent que des niveaux sublutéaux de progestérone pendant la phase lutéale ne compromettent pas le résultat d’un traitement de superovulation mais, au contraire, peuvent améliorer certains aspects du rendement en embryons. / Recent research has suggested that superovulation of dairy cows under high levels of progesterone allows for better results than superovulation of cows under low levels during the first follicular wave. We therefore hypothesized that low levels of luteal progesterone, a known problem for high producing dairy cows, impair superovulatory outcome during the second follicular wave. To test this hypothesis, 18 lactating cows were superovulated twice with two different protocols, one creating a luteal level of progesterone (>2.5 ng/mL, corpus luteum as progesterone source) during the superovulation treatment, the other one inducing a subluteal level (<2.5 ng/mL, intravaginal implant as the only progesterone source). The number of transferable embryos was not significantly different between the two protocols. Interestingly, we obtained an accelerated development of follicles in the subluteal protocol (p = 0.002), a more advanced embryo development (p = 0.01) and enhanced embryo quality (p = 0.02) compared to the luteal protocol. These results indicate that factors other than low progesterone levels may determine the outcome of superovulation performed during the first follicular phase. Increased LH pulsatility in response to low levels of progesterone during the second follicular phase may be responsible for enhancing follicular development in our subluteal group, resulting in accelerated embryo development and improved embryo quality. These results indicate that subluteal levels of progesterone during the luteal phase do not impede superovulatory outcome, but may, in contrary, enhance certain aspects of the yield in embryos.

Les prairies permanentes constituent des réservoirs potentiels d’alimentation fourragère et occupent plus de 66% des surfaces dans les zones de montagne. Ces zones présentent de fortes contraintes naturelles qui rendent difficile la valorisation des ressources herbagères. Les caractéristiques géographiques des parcelles et la structure des exploitations doivent donc être mieux prises en compte dans la gestion des surfaces fourragères pour améliorer le fonctionnement des systèmes d’élevage herbagers. La conduite simultanée de troupeaux bovins laitiers et bovins allaitants, s’inscrit dans une démarche relevant de l’agroécologie et qui peut apparaitre comme un facteur favorable au fonctionnement des systèmes d’élevage bovins avec une plus grande autonomie fourragère et de meilleures performances économiques et environnementales. Nous proposons d’analyser et modéliser le fonctionnement de ces systèmes d’élevage mixtes avec doubles troupeaux bovins laitiers et bovins allaitants pour explorer les compromis entre conduite d’élevage et niveau de production des troupeaux, autonomie fourragère globale, valorisation de la diversité géographique, niveaux et variabilité des profits et durabilité de l’utilisation des prairies.Pour répondre à cette problématique nous avons testé trois hypothèses : (I)- La conduite simultanée de troupeaux mixtes bovins laitiers et bovins allaitants permet une meilleure valorisation de l’herbe par pâturage que les systèmes bovins spécialisés dans les zones de contraintes tout en maintenant de bonnes performances économiques. (II)- Dans des conditions optimisées de fonctionnement économiques, les systèmes d’élevage bovins mixtes laitier-allaitant s’adaptent mieux aux aléas de prix pour générer des profits plus stables et plus élevés, comparés aux systèmes bovins spécialisés. (III)- Les systèmes d’élevage bovins mixtes laitier-allaitant permettent une utilisation maitrisée de la biomasse avec de meilleures performances environnementales tout en maintenant les services écosystémiques des végétations.Nous utilisons le modèle d’optimisation bioéconomique Orfee (Optimization of Ruminant Farm for Economic and Environmental assessment) développé pour explorer les systèmes d’élevages, associé à des données d’exploitations en régime de croisière (choix des cas-types BL18 et BL22) issues de la base de données des exploitations, baptisée DIAPASON. Le modèle a été adapté pour prendre en compte les contraintes géographiques et l'hétérogénéité des parcellaires basée sur la typologie française des prairies permanentes.Nous souhaitons ainsi observer les meilleurs équilibres correspondants aux conditions optimales de fonctionnement des exploitations représentées par deux cas-types déclinés selon cinq scénarios (100D, 75D, 50D, 25D et 0D, D étant le pourcentage d’UGB bovin laitier dans le troupeau). Les analyses permettent via les simulations d’obtenir des indicateurs biotechniques et économiques robustes pour évaluer les systèmes bovins mixtes herbagers dans les zones de montagnes.Selon les résultats obtenus, les systèmes d’élevage bovins mixtes laitier-allaitant, et plus particulièrement les systèmes équilibrés entre troupeau bovins laitiers et troupeau bovins allaitants, maximisent la valorisation de l’herbe par pâturage dans les zones soumises à des contraintes de mécanisation et d'accès aux vaches laitières. Ces systèmes présentent les meilleures capacités d’adaptions aux aléas économiques avec de bonnes productions animales, des performances économiques intéressantes et moins variables, comparées aux systèmes bovins spécialisés. Ces systèmes présentent également de meilleurs compromis pour les performances environnementales par comparaison à ceux des systèmes bovins spécialisés. / Permanent pastures represent potential reservoirs of forage and cover more than 66% of the area of mountain zones. Nonetheless, these zones have strong natural limitations that make it difficult to use herbage resources. Geographic characteristics of fields and farm organization must thus be considered in more detail in the management of forage areas to improve pasture-based livestock systems functioning. Simultaneous production of dairy and beef cattle herds (i.e. “mixed dairy-beef cattle systems”) falls within the scope of agroecological approaches and may appear as factor favoring the functioning of cattle systems with greater forage autonomy and better economic and environmental performances. We analyzed and modeled the functioning of these mixed dairy-beef cattle systems to explore compromises between livestock management and the production level of the herds, overall forage autonomy, use of the geographical diversity, level and variability of profits and sustainability of pasture use.To address this issue, we tested three hypotheses: (I)- Mixed dairy-beef cattle systems use grazed herbage better than specialized cattle systems (dairy or beef) in zones with constraints while maintaining good economic performance. (II)- Under conditions of optimal economic functioning, mixed dairy-beef cattle systems adapt better to price variations, generating more stable and higher profits, than specialized cattle systems. (III)- Mixed dairy-beef cattle systems use biomass well, with better environmental performances, while conserving ecosystem services of the vegetation.We used the bioeconomic optimization model Orfee (Optimization of Ruminant Farm for Economic and Environmental assessment), developed to assess livestock systems, based on data from two farms in a steady state (case studies BL18 and BL22 from the French livestock-network database DIAPASON). Orfee was adapted to consider geographic constraints and field heterogeneity based on the French typology of permanent prairies. We then used the model to predict the best equilibria, corresponding to optimal conditions of functioning of farms, represented by the two case studies in five scenarios (100D, 75D, 50D, 25D and 0D, where D represents the percentage of dairy cattle in the herd). Analysis with the simulations yielded robust biotechnical and economic indicators for assessing mixed dairy-beef cattle systems in mountain zones.Based on the results, mixed dairy-beef cattle systems, especially those with 50% dairy cattle, maximize the use of grazed herbage in zones with constraints on mechanization and access of dairy cows to pastures. These systems have a greater ability to adapt to economic variations, with better levels of animal production and more attractive and less variable economic performances than those of specialized cattle systems. These systems also have better compromises between environmental performances than specialized cattle systems.

Le développement des activités d'élevage dans le monde fait actuellement l'objet de nombreuses interrogations, notamment en ce qui concerne leurs impacts sur l'environnement. Dans un tel contexte, les éleveurs peuvent être amenés à vouloir reconcevoir leurs systèmes d'élevage afin de mieux intégrer les exigences du développement durable. La modélisation systémique est un bon outil pour acquérir une vision holistique des systèmes ; j'interroge donc ses capacités à accompagner de telles dynamiques. Ma question de recherche est la suivante : " Comment modéliser le fonctionnement des systèmes d'élevage pour accompagner les éleveurs dans des processus de reconception de leurs systèmes d'élevage ? ". Pour y répondre, je mets en place une démarche comprenant deux volets complémentaires: (i) une analyse des modèles de systèmes d'élevage disponibles dans la littérature afin d'identifier leurs intérêts et leurs limites pour accompagner les éleveurs dans de telles dynamiques ; (ii) la proposition d'une méthode pour construire des modèles conceptuels du fonctionnement des systèmes d'élevage qui soient réellement structurés par la participation d'éleveurs. Cette méthode a été conçue et testée avec des groupes d'éleveurs laitiers convertis et en cours de conversion à l'agriculture biologique dans le Parc Naturel Régional du Pilat (42). Les résultats montrent : (i) qu'une modélisation participative du fonctionnement des systèmes d'élevage réalisée en petits groupes d'éleveurs est un bon moyen pour stimuler leurs réflexions individuelles et collectives, et donc pour accompagner les processus de reconception de leurs systèmes d'élevage ; (ii) que les modèles co-construits avec les éleveurs via cette démarche participative présentent, par rapport aux modèles de systèmes d'élevage disponibles dans la littérature, des qualités en matière d'intégration de différents sous-systèmes, différents points de vue disciplinaires et différentes échelles de temps. Ainsi, ma thèse offre des pistes pour renouveler les cadres d'analyse de la zootechnie des systèmes d'élevage et pour resserrer les liens entre ses deux objectifs que sont " comprendre le fonctionnement des systèmes d'élevage " et " accompagner leurs évolutions vers davantage de durabilité ". En ce sens, il s'agit de renforcer la contribution de la discipline aux innovations systémiques en élevage.

Les systèmes d'élevages laitiers herbagers montagnards sont d'autant plus sensibles aux changements de contraintes de production (types de fourrages et niveaux d'aliments concentrés autorisés dans les cahiers des charges AOP par exemple) et aux aléas climatiques que le milieu est contraignant et que le système fourrager repose sur l'utilisation exclusive de prairies permanentes. Une meilleure adéquation entre les dynamiques de besoins des animaux et d'offre herbagère permettrait à ces systèmes d'atteindre un meilleur degré d'autonomie fourragère et alimentaire, et d'être ainsi plus robustes face aux changements. Pour explorer des stratégies contrastées de conduite et comprendre les compromis qu'il est possible d'atteindre entre niveau de production, autonomie fourragère et utilisation durable des prairies, un modèle de simulation déterministe à l'échelle de l'exploitation a été construit, nommé Dynamilk. Ce modèle simule les interrelations entre le troupeau laitier, les ressources alimentaires et herbagères et la conduite du système. Dynamilk est composé de deux sous-modèles biotechniques avec, d'une part, le parcellaire comportant un module de croissance de l'herbe prenant en compte la diversité botanique des prairies, et d'autre part, le troupeau laitier. Un modèle de structure démographique du troupeau simule les différentes catégories d'animaux selon leur âge et leur stade physiologique, et, un modèle dynamique simule l'ingestion et la production pour chaque catégorie d'animaux. La production laitière résulte des besoins énergétiques, de l'énergie offerte par la ration et de la capacité des animaux à mobiliser ou reconstituer leurs réserves corporelles. Le modèle de conduite est composé des éléments stratégiques définissant les objectifs de production et les règles de pilotage des principales pratiques (constitution et gestion des fourrages, alimentation et pâturage du troupeau). Le modèle animal et le modèle global ont été validés sur des données expérimentales ou de référentiels de fonctionnement d'exploitations. Ces deux modèles présentent des résultats et un fonctionnement cohérent. Dynamilk a permis de tester deux systèmes contrastés selon leur dynamique annuelle de production (période des vêlages " groupés de septembre à février " (GA) vs " groupés de mars à mai " (GP)) à chargement (0,94 UGB/ha) et apports de concentrés (1 200 kg/VL/an) identiques. Dans un plan d'expérience virtuel, chaque système a été simulé sur deux séries climatiques, une sans aléa climatique (1993-1999) et l'autre avec (2005-2011), avec une augmentation du chargement et une diminution des apports de concentrés. Les résultats de simulation montrent qu'à faible chargement les deux systèmes sont autonomes pour les fourrages et sous-utilisent les ressources herbagères au pâturage. L'augmentation du chargement améliore l'utilisation de l'herbe pâturée sans pénaliser les performances laitières, mais réduit l'autonomie en fourrages récoltés. Diminuer les apports de concentrés améliore également l'utilisation de l'herbe, mais réduit la production laitière. La production laitière du système GA est plus sensible que celle du système GP à la qualité des fourrages récoltés qui varie selon les années climatiques. Ainsi le système GP, grâce à plus d'utilisation de l'herbe pâturée, serait moins sensible aux aléas. Dynamilk permet d'analyser la réponse de systèmes laitiers herbagers sur des séries climatiques longues et de tester pas à pas des modifications de structure et de pilotage du système dans une démarche de conception de systèmes ex ante.

Les systèmes d’élevages laitiers herbagers montagnards sont d’autant plus sensibles aux changements de contraintes de production (types de fourrages et niveaux d’aliments concentrés autorisés dans les cahiers des charges AOP par exemple) et aux aléas climatiques que le milieu est contraignant et que le système fourrager repose sur l’utilisation exclusive de prairies permanentes. Une meilleure adéquation entre les dynamiques de besoins des animaux et d’offre herbagère permettrait à ces systèmes d’atteindre un meilleur degré d’autonomie fourragère et alimentaire, et d’être ainsi plus robustes face aux changements. Pour explorer des stratégies contrastées de conduite et comprendre les compromis qu’il est possible d’atteindre entre niveau de production, autonomie fourragère et utilisation durable des prairies, un modèle de simulation déterministe à l’échelle de l’exploitation a été construit, nommé Dynamilk. Ce modèle simule les interrelations entre le troupeau laitier, les ressources alimentaires et herbagères et la conduite du système. Dynamilk est composé de deux sous-modèles biotechniques avec, d’une part, le parcellaire comportant un module de croissance de l’herbe prenant en compte la diversité botanique des prairies, et d’autre part, le troupeau laitier. Un modèle de structure démographique du troupeau simule les différentes catégories d’animaux selon leur âge et leur stade physiologique, et, un modèle dynamique simule l’ingestion et la production pour chaque catégorie d’animaux. La production laitière résulte des besoins énergétiques, de l’énergie offerte par la ration et de la capacité des animaux à mobiliser ou reconstituer leurs réserves corporelles. Le modèle de conduite est composé des éléments stratégiques définissant les objectifs de production et les règles de pilotage des principales pratiques (constitution et gestion des fourrages, alimentation et pâturage du troupeau). Le modèle animal et le modèle global ont été validés sur des données expérimentales ou de référentiels de fonctionnement d’exploitations. Ces deux modèles présentent des résultats et un fonctionnement cohérent. Dynamilk a permis de tester deux systèmes contrastés selon leur dynamique annuelle de production (période des vêlages « groupés de septembre à février » (GA) vs « groupés de mars à mai » (GP)) à chargement (0,94 UGB/ha) et apports de concentrés (1 200 kg/VL/an) identiques. Dans un plan d’expérience virtuel, chaque système a été simulé sur deux séries climatiques, une sans aléa climatique (1993-1999) et l’autre avec (2005-2011), avec une augmentation du chargement et une diminution des apports de concentrés. Les résultats de simulation montrent qu’à faible chargement les deux systèmes sont autonomes pour les fourrages et sous-utilisent les ressources herbagères au pâturage. L’augmentation du chargement améliore l’utilisation de l’herbe pâturée sans pénaliser les performances laitières, mais réduit l’autonomie en fourrages récoltés. Diminuer les apports de concentrés améliore également l’utilisation de l’herbe, mais réduit la production laitière. La production laitière du système GA est plus sensible que celle du système GP à la qualité des fourrages récoltés qui varie selon les années climatiques. Ainsi le système GP, grâce à plus d’utilisation de l’herbe pâturée, serait moins sensible aux aléas. Dynamilk permet d’analyser la réponse de systèmes laitiers herbagers sur des séries climatiques longues et de tester pas à pas des modifications de structure et de pilotage du système dans une démarche de conception de systèmes ex ante. / Dairy systems based on grasslands are sensitive towards environmental variations (climatic events) and production constraints changes. A better match between dynamic of dairy cattle needs and herbage supply could enable the farming system to lean towards a better forage self-sufficiency at farm-scale and to be more resilient to changes. Modeling approach is used to study, over many years, several scenarios with contrasted strategies of biotechnical subsystems management in order to test different calving distributions, cattle and grasslands characteristics, or practices on pastures and meadows. Such a dynamic model, called Dynamilk, has been created and implemented. Dynamilk is focused on relationships among dairy cattle, management and resources. This model is based on a bio-technical approach focused on grassland use by animals. Grassland sub model which consists in biodiversity characteristics and grass growth components has been developed by Jouven (2006). Dairy cattle sub model consists in 2 units: demographic structure unit and intake, milk production and body reserve use unit. This model considers calving period and distribution, dairy cattle characteristics (ability of animals to produce milk and use its body reserve) in order to test the match between animal needs and feed supply. Milk production according to herbage and feed supply is the main output of Dynamilk. Decisional sub-system describe the main practices to rule the production system which are forage system management with mowing practices, forage stores, winter diet, concentrate distribution and grazing management. Validation of dairy cattle sub model and whole model has been carried out by comparison against experimental data and case-study data of real farms. Two systems has been simulated with Dynamilk, the first one based on calving distribution from august to february, called GA, and the second one from march to june, called GP (stocking rate 0.94 LU.ha-1 and concentrate amount 1200 kg.cow-1.year-1). Simulation results have pointed out that both system achieved forage self-sufficiency and grass offer is underused. Several simulations has been accomplished to evaluate impacts of stocking rate increase and concentrate decrease on animal production, herbage utilisation and forage self-suficiency rate. The simulation have indicated that matching animal needs with feed and herbage supply to better cope with climatic events and constraints changes.