L’objectif du projet présenté dans ce mémoire était d’évaluer l’effet des acides gras alimentaires sur la teneur en gras du lait dans des conditions pratiques d’élevage. Pour ce faire, les profils en acides gras (16:0, 16:1, 18:0, 18:1 cis, 18:1 trans, 18:2 et 18:3) des ingrédients ont été combinés aux données d’alimentation et de lactation de vaches Holstein de la banque de données de Valacta. Les résultats ont confirmé que les effets rapportés en essais contrôlés sont également observables en pratique avec des rations composées d’aliments simples. Les apports en acides gras insaturés sont associés négativement alors que les apports en acide palmitique sont reliés positivement à la teneur en matière grasse du lait. Le concept « charge ruminale en acides gras insaturés » ne s’est pas montré meilleur que les apports en acide linoléique seul pour prédire la teneur en matière grasse du lait.

La consommation de fourrages ayant des teneurs excessives en cations comparativement aux anions provoque l’alcalinisation du sang des vaches en période de tarissement ce qui réduit la disponibilité du Ca dans le sang et augmente la susceptibilité des vaches taries à l’hypocalcémie. Pour réduire l’incidence de la fièvre vitulaire, symptôme clinique de l’hypocalcémie, on recherche une faible Différence Alimentaire Cations-Anions (DACA) dans la ration de la vache avant le vêlage afin de favoriser une mobilisation efficace du Ca. Les objectifs de ce projet étaient de vérifier les effets de l’espèce, du cultivar, du numéro de coupe et de la situation géographique sur la DACA et la composition minérale de cinq graminées fourragères cultivées au Québec. Les concentrations en cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) et anions (Cl-, S2-, P3-) ainsi que la DACA elle-même ont été mesurées chez différents cultivars de brome inerme, brome des prés, dactyle pelotonné, fétuque élevée et fléole des prés. La fléole des prés s’est distinguée des autres espèces par ses faibles concentrations en K et ses faibles valeurs de DACA autant à la première qu’à la deuxième coupe. Les valeurs de DACA de la fléole ont varié de 267 à 373 mÉq kg-1 MS alors que celles du dactyle variaient de 367 à 774 mÉq kg-1 MS selon le numéro de coupe et l’année de production. La fléole peut donc être privilégiée afin de produire des fourrages adaptés aux besoins de la vache tarie tandis que le dactyle est à proscrire dans la ration pré-vêlage étant donné les risques d’hypocalcémie qui s’y rattachent. Les résultats n’ont révélé aucune différence de DACA entre les cultivars étudiés et les quelques variations de composantes minérales entre cultivars n’étaient pas suffisantes pour affecter la DACA. Les résultats ont permis de constater que l’effet de la coupe était négligeable comparativement à l’effet de l’espèce et suggèrent que le principal facteur géographique influençant la DACA des plantes fourragères est la combinaison des disponibilités du sol à la fois en K et en Cl. Ainsi, la fertilisation chlorée de la fléole des prés cultivée en sol faiblement pourvu en K pourrait être considérée afin de produire des fourrages à faible DACA au Québec. / The consumption of forages containing a high proportion of cations by comparison with anions causes the blood alkalinisation of dry dairy cows which in turn decreases the blood Ca availability and increases the susceptibility of dry cows to hypocalcaemia. To prevent milk fever, a clinical symptom of hypocalcaemia, a prepartum ration with a low Dietary Cation-Anion Difference (DCAD) is essential to improve Ca homeostasis. The objectives of this project were to verify the effects of species, cultivars, cut numbers and geographical sites on the DCAD and the mineral concentration of five cool-season grass species grown in Quebec. Concentrations of cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) and anions (Cl-, S2-, P3-) and the DCAD values were measured in different cultivars of smooth bromegrass, meadow bromegrass, orchardgrass, tall fescue, and timothy. Timothy distinguishes itself from other grass species because it has low K concentrations and low DCAD values in both spring growth and summer regrowth. The DCAD of timothy varied from 267 to 373 mEq kg-1 DM while that of orchardgrass varied from 367 to 774 mEq kg-1 DM according to cut number and the year of production. Timothy is therefore the best suited cool-season grass species for the production of forages for dry cows while orchardgrass should be avoided in prepartum diets because of the high risk of hypocalcaemia. These results reveal no significant difference in DCAD between cultivars. Furthermore, the small variations in mineral concentration were not sufficient to affect the DCAD. These results show that the effect of the cut number (spring growth and summer regrowth) is insignificant by comparison with the effect of the species. These results also suggest that the combined availability of K and Cl in soil is the main factor responsible for the differences in DCAD of grass forages between geographical sites. Therefore, to produce low DCAD forages in Quebec, Cl fertilisation of timothy grown on soils with low K content should be considered.

L’acide α-linolénique (18:3 c9c12c15; AAL) possède des effets potentiellement bénéfiques pour la santé humaine et un fort potentiel commercial pour le développement de produits enrichis. Par contre, la présence d’AAL dans le gras du lait des bovins laitiers est faible, soit moins de 1,0 g/100 g d’acides gras (AG) totaux, à cause d’un processus biochimique nommé biohydrogénation (BH), ce qui rend la production de lait enrichi en AAL difficile. La BH est effectuée par les bactéries du rumen et consiste en l’hydrogénation des doubles liaisons de l’AAL. Ce mécanisme biochimique entraine une faible concentration en AAL et une concentration élevée en AG saturé et en AG trans dans le gras du lait et de la viande des ruminants. Cette thèse a comme mandat d’évaluer différentes stratégies pour réduire la BH de l’AAL chez le bovin laitier et ainsi augmenter naturellement sa concentration dans le lait. Quatre stratégies ont été abordées, soit 1) l’utilisation de trèfle rouge (TR), source de polyphénol oxydase (PPO); 2) l’utilisation de différentes concentrations de protéines dégradables dans le rumen; 3) l’utilisation de sels de calcium (Ca) de différentes tailles riches en AAL; et 4) l’utilisation d’une méta-analyse sur le lin. La première phase animale a permis de vérifier l’effet du TR (source de PPO) lorsque comparé à la luzerne (LU) et l’effet d’une concentration en protéine dégradable dans le rumen comblant 100 % ou 85 % des recommandations (PDR 100; PDR 85). Huit vaches fistulées (72 ± 17 jours en lactation; JL) ont été utilisées dans un carré latin double 4 × 4 (21 j/période et 14 j d’adaptation) avec un arrangement factoriel des traitements : TR+PDR-100, TR+PDR 85, LU+PDR 100 et LU+PDR 85. Le traitement TR, en comparaison à la LU, a augmenté la concentration d’AAL (0,69 vs. 0,43 g/100 g gras; P < 0,01). L’utilisation du TR a augmenté l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait (10,9 %) par rapport à la LU (5,9 %; P < 0,01). Aucune différence n’a été observée entre les traitements PDR 100 et PDR 85 pour la concentration et l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait. La deuxième phase expérimentale a nécessité huit vaches Holsteins (115 ± 14 JL) dans un dispositif en carré latin double 4 × 4 où les traitements étaient un apport de 600 g/j d’un mélange d’AG, dont en moyenne 231 g d’AAL/j, sous forme de : 1) sels de Ca grossiers dans le rumen (SCG); 2) sels de Ca fins dans le rumen (SCF); 3) triacylglycerols dans le rumen (TEM-N); et 4) triacylglycerols dans l’abomasum (TEM-P). Des contrastes orthogonaux ont été utilisés pour comparer chaque traitement aux SCG. La concentration en AAL dans le gras du lait était de 2,52 g/100 g de gras pour SCG, soit supérieure aux traitements TEM-N (0,59 g/100 g de gras; P < 0,01) et SCF (1,31 g/100 g de gras; P = 0,06, tendance), et inférieure au TEM-P (8,06 g/100 g de gras; P < 0,01). L’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait pour les SCG (8,4 %) a été supérieure aux SCF (4,2 %; P=0,03) et CTRL-N (1,7 %; P < 0,01) et inférieure aux TEM-P (26,4 %; P < 0,01). Finalement, une méta-analyse a été utilisée pour déterminer la valeur nutritionnelle d’une supplémentation en lin sous différentes formes (huile, graine entière, ou fraction de graine) sur les performances laitières, le profil en AG du lait et l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait. La base de données était constituée de 78 articles scientifiques avec au moins un traitement supplémenté en lin. Lorsque les différentes formes de lin sont comparées, la graine protégée et les coques de lin démontrent la plus forte concentration d’AAL avec respectivement 1,67 et 1,62 g/100 g de gras. L’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait a été plus élevée pour les graines entières traitées mécaniquement (roulées ou broyées), les graines protégées et les coques de lin avec des valeurs respectives de 5,84, 6,50 et 4,79 % à comparer à l’huile et la graine entière intacte et extrudée. En conclusion, les différentes stratégies abordées lors de ces travaux n’ont pas permis d’obtenir une concentration assez élevée d’AAL dans le lait pour atteindre les normes de Santé Canada permettant d’attribuer le qualificatif d’enrichi en AAL à un breuvage, soit un apport de 300 mg d’AAL par portion ou une concentration de 4,1 g/100 g de gras pour un verre (250 mL) de lait entier à 3,25 % de gras. / The alpha-linolenic acid (c9c12c15 18:3; ALA) has potential health benefits when consumed by humans and a strong marketing potential for enriched products. However, the concentration of ALA in dairy cow milk is low, less than 1.00 g/100 g of fatty acid (FA) due to a biochemical process called biohydrogenation (BH), which makes the production of milk enriched in ALA difficult. Biohydrogenation is done by ruminal bacteria and consists of the hydrogenation of the double bonds present in ALA. This mechanism leads to a low concentration of ALA and a high concentration of saturated FA and trans FA in ruminant milk and meat. The objective of this thesis is to evaluate different strategies for reducing BH of ALA in dairy cows in order to increase naturally ALA concentration in milk. Four different approches were evaluated in this thesis: 1) feeding red clover (RC), which is a source of polyphenol oxidase (PPO); 2) feeding different concentrations of rumen degradable protein; 3) feeding calcium (Ca) salts rich in ALA with two different particle sizes; and 4) using a meta-analysis on flaxseed. The first experiment tested the effect of feeding RC (source of PPO) compared to alfalfa (AL) and the effect of 100 or 85 % of recommendation in the supply of rumen degradable protein (RDP-100; RDP-85). Eight fistulated cows (72 ± 17 days in milk; DIM) were used in a double Latin 4 × 4 square design 4 × 4 (21 d period/14 d of adaptation) with the following factorial treatments: RC+RDP-100, RC+RDP-85, AL+RDP-100 and AL+RDP-85. Red clover increased ALA concentration in milk (0.69 vs 0.43 g/100g of fat; P < 0.01). Transfer efficiency of ALA from diet to milk was higher for RC (10.9 %) compared to AL (5.9 %; P < 0.01). No difference was observed between RDP-100 and RDP-85 for ALA milk concentration and transfer efficiency from diet to milk. For the second experiment, eight Holstein cows (115 ± 14 DIM) were used in a double Latin square (4 × 4) with treatments consisting of giving 600 g/day of a mix of FA providing 231 g ALA/day in the following forms: 1) coarse calcium salts (CCS); 2) fine Ca salts (FCS); 3) triacylglycerols (Negative control; N-CTRL) in the rumen; 4) triacylglycerols (Positive control; P-CTRL) in the abomasum. Orthogonal contrasts were used to compare each treatment to CCS. The concentration of ALA was superior for CCS (2.52 g/100 g of fat) when compared to N-CTRL (0.59 g/100 g of fat; P < 0.01) and FCS (1.31 g/100 g of fat; P=0.06, tendency) and was inferior when compared to P-CTRL (8.06 g/100 g of fat; P < 0.01). Transfer efficiency of ALA from diet to milk for CCS (8.4%) was superior to FCS (4.2%; P=0.03) and N-CTRL (1.7%; P < 0.01) and inferior to P-CTRL (26.4%; P < 0.01). Finally, a meta-analysis was used to evaluate the feeding value of different forms of flaxseed (oil, seed, or fractions of seed) on milk production, milk components, milk FA, and transfer efficiency of ALA from diet to milk in cows. The database consisted of 78 articles with a minimum of one treatment containing flaxseed. Higher concentrations of ALA were observed with protected flaxseed (1.67 g/100 g of fat) and flax hulls (1.62 mg/g of fat). The highest transfer efficiency of ALA from diet to milk was observed with mechanically processed whole seeds (rolled or ground), chemically protected flax seed and flax hulls with 5.84, 6.50, and 4.79 %, respectively compared to oil and whole seed intact and extruded. In conclusion, it was impossible, with our strategies, to achieve a concentration of ALA that meets Health Canada rules, i.e. a contribution of 300 mg of ALA per portion or concentration of 4.1 g/100 g of fat in a glass of whole milk (250 mL) at 3.25% of fat.

Une diminution de la différence alimentaire cations-anions (DACA) des rations distribuées aux vaches laitières avant le vêlage permet de prévenir l'hypocalcémie tant clinique, la fièvre vitulaire, que subclinique. Ce programme de doctorat visait à déterminer si l'utilisation de fourrages fertilisés avec du chlore est un moyen efficace d'y arriver. La première étude, qui consistait en une analyse statistique de données déjà publiées dans la littérature, a permis de mieux comprendre l'impact de la diminution de la DACA sur les vaches taries. Il a été possible de déterminer que les équations courtes de calcul de la DACA ont un lien plus étroit avec la fièvre vitulaire et le pH urinaire. De plus, la relation entre une diminution de DACA et la prise alimentaire a été confirmée. La deuxième et la troisième études étaient des expériences dans lesquelles des vaches taries recevaient dans un cas du foin à faible DACA et dans l'autre cas, de l'ensilage à faible DACA. Lors de comparaison avec un fourrage témoin ou un produit anionique, les fourrages à faible DACA ont démontré leur capacité à créer une acidose métabolique compensée, équivalente à celle obtenue avec un produit anionique. Toutefois, contrairement à l'autre produit anionique, le foin à faible DACA n'a pas eu d'impact sur la prise alimentaire des vaches. Finalement, la dernière étude visait à déterminer s'il y a un bénéfice à l'utilisation de tels fourrages pour une ferme laitière moyenne. Une modélisation de ferme laitière permettant l'optimisation du revenu net a montré qu'un foin à faible DACA qui permet une meilleure prise alimentaire comparativement à un autre produit anionique est rentable à utiliser peu importe la région. Sa production devrait être priorisée par rapport à son achat et, avec une plusvalue monétaire, son commerce serait intéressant économiquement. L' utilisation de fourrage à faible DACA représente donc une alternative intéressante aux produits anioniques habituels, tant d'un point de vue technique qu'économique.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Les objectifs de cette thèse étaient d'évaluer les effets d'un supplément combiné d'acide folique et de vitamine B12 sur les performances zootechniques en fermes laitières (première étude) et sur la cinétique du glucose en début de lactation (deuxième étude). Les traitements suivants ont été donnés par injections intramusculaires hebdomadaires de trois semaines avant le vêlage jusqu'à huit ou neuf semaines postpartum : pour la première étude 1) saline ou 2) acide folique et vitamine B12 et pour la deuxième étude 1) saline; 2) acide folique; 3) vitamine B12; ou 4) acide folique et vitamine B12. Pour la première étude, 805 vaches dans 15 troupeaux ont été impliquées. L'incidence de dystocie a été plus basse et la première insémination postpartum a eu lieu plus tôt pour les vaches multipares recevant le supplément que pour les vaches multipares ne le recevant pas. Le supplément n'a pas eu d'effet sur la production laitière. Toutefois, la concentration en gras du lait a diminué et celle en protéines a augmenté pour les vaches recevant le supplément. De plus, ces vaches ont perdu moins de poids corporel en début de lactation suggérant un effet du supplément sur la répartition de l'énergie. L'analyse économique a indiqué que ce supplément a été rentable pour la moitié des fermes à l'étude. Le supplément a augmenté la concentration en vitamine B12 du lait dans tous les troupeaux. Pour la deuxième étude, 24 vaches multipares ont été utilisées. Les concentrations plasmatiques de folates et de vitamine B12 des animaux témoins étaient plus élevées que ce qui a été rapporté dans la littérature. Étonnamment, le supplément d'acide folique a diminué le taux d'apparition du glucose à la neuvième semaine postpartum. L'ingestion, la concentration en glycogène hépatique et le pourcentage de glucose synthétisé provenant du propionate étaient semblables entre les traitements. Les résultats de ces études indiquent que, sous certaines circonstances, les apports d'acide folique et de vitamine B12 par la microflore du rumen semblent adéquats pour optimiser les performances des vaches. Cependant, il n'existe actuellement aucun moyen de prédire les apports en ces vitamines pour l'animal selon la ration reçue. / The objectives of this thesis were to evaluate the effects of a combined supplement of folic acid and vitamin B12 on performance in commercial dairy herds (first study) and on glucose kinetic in early lactation (second study). The following treatments were given by weekly intramuscular injections from three weeks before calving until eight or nine weeks postpartum: for the first study 1) saline or 2) folic acid and vitamin B12 and for the second study 1) saline; 2) folic acid; 3) vitamin B12 or; 4) folic acid and vitamin B12. For the first study, 805 cows in 15 herds were involved. The incidence of dystocia was lower and the first breeding postpartum occurred at an earlier time for multiparous cows receiving the vitamin supplement than for multiparous cows that did not. Vitamin supplement did not affect milk production. However, milk fat concentration decreased and milk protein concentration increased for dairy cows receiving the supplement. Moreover, these cows lost less body weight in early lactation suggesting an effect of the vitamin supplement on energy partitioning. The economic analysis showed that this supplement was profitable for half of the studied herds. The vitamin supplement increased vitamin B12 concentration in milk within each herd. For the second study, 24 multiparous cows were involved. Plasma concentrations of folates and vitamin B12 from controls were higher than previously reported in the literature. Surprisingly, the folic acid supplement decreased whole-body glucose rate of appearance at week nine postpartum. However, dry matter intake, liver glycogen concentration, and percentage of glucose synthesized from propionate were similar among treatments. Results from these two studies highlighted that, under some circumstances, supplies of folic acid and vitamin B12 from ruminal microflora seem to be adequate to optimize cow performance. However, it is not possible under the actual state of knowledge to predict supplies of these vitamins for the animal according to the diet.

Afin d’évaluer l’effet du type de fourrage utilisé dans la ration sur la flaveur ainsi que sur le profil en acides gras et en composés volatils du lait, des vaches laitières ont reçu une ration à base de fléole des prés sous forme de foin, d’ensilage ou de pâturage. Le rapport acide palmitique sur acide oléique fût inférieur pour le lait issu du traitement pâturage comparativement aux autres traitements. Le type de fourrages a également affecté les teneurs en acides gras, alcools, aldéhydes, cétones, lactones et terpènes du lait. Des panélistes ont été en mesures de différencier les laits des traitements foin et pâturage. Les résultats de cette expérience montrent que les profils en acides gras et en composés volatils des sécrétions lactées peuvent être modulés par le type de fourrage servi aux vaches et que ces changements influencent les propriétés sensorielles du lait.

Ce projet de recherche visait à comprendre l'impact de l'utilisation de différents types de supplémentations protéiques dans des rations à base d'ensilage d'herbe sur les performances zootechniques de vaches laitières. Afin d'atteindre cet objectif, l'absorption des nutriments azotés et leur utilisation subséquente par les tissus hépatique et mammaire a été déterminée en mesurant les bilans nets de ces organes des nutriments azotés et le bilan azoté corporel. Ainsi, trois sources de protéines ont été comparées, soit le tourteau de soya (SBM), le tourteau de canola (CM) et le tourteau de canola additionné d'urée (CMU) avec une ration à base d'ensilage d'herbe. L'utilisation du CM n'a pas permis d'améliorer les performances laitières, ni l'ingestion de matière sèche par rapport au SBM. Cependant, CM avait tendance à convertir plus efficacement l'azote alimentaire en protéine du lait (N lait : N ingéré) (P = 0,10) et à réduire l'azote uréique dans le lait (MUN) et l'urine (UUN) (P = 0,09), ce qui a permis d'augmenter numériquement la proportion en protéine vraie de la protéine brute du lait comparativement au traitement SBM (P = 0,17), avec une concentration plasmatique en méthionine numériquement supérieure pour le CM (P = 0,18). Le traitement CMU a augmenté considérablement la concentration en ammoniac dans le rumen (P < 0,001), avec un MUN doublement supérieur au traitement témoin CM (P < 0,001) et un UUN augmentant de 15 % (P < 0,001). Ce traitement n'a toutefois pas affecté la disponibilité des acides aminés dans le foie ni les rendements en protéines du lait des vaches. En résumé, l'efficacité d'utilisation de l'azote avait tendance à être supérieure pour le CM que le traitement SBM, notamment suite à la réduction du MUN et UUN avec ce type de tourteau.

Les vaches laitières peuvent être affectées par l'hypocalcémie post-partum lors de la forte demande en Ca au début de la lactation. La maladie, présente à travers le monde, affecte jusqu'à 7 % des vaches laitières dans sa forme symptomatique et jusqu'à 66 % dans sa forme asymptomatique. L'alimentation en période pré-partum joue un rôle majeur dans l'incidence de l'hypocalcémie. Il est possible de prédire l'efficacité d'une ration à prévenir la maladie à l'aide de la différence alimentaire cations-anions (DACA; mmolc kg"1 de matière sèche (MS)). La DACA peut être ajustée par l'ajout de sels anioniques à la ration, mais cela en diminue l'appétence et représente des coûts supplémentaires pour les producteurs. L'incorporation de fourrages à faible DACA dans la ration des vaches laitières pré-partum permet d'éliminer l'utilisation de sels anioniques, ou du moins de réduire la DACA de la ration à moins de 250 mmolc kg" MS pour ne pas affecter la consommation volontaire de matière sèche (CVMS). Le projet de recherche présenté dans cette thèse avait pour objectif d'établir des méthodes culturales permettant de produire un fourrage à faible DACA destiné aux vaches taries. Dans un premier temps, un essai en champ a été réalisé sur la fléole des prés {Phleum pratense L.), la graminée fourragère qui présente la DACA la plus faible parmi les espèces cultivées dans l'Est du Canada. Les effets de la fertilisation en N (0, 60, 120 et 180 kg N ha"1 ; NH4NO3) et P (0, 15, 30 et 45 kg P ha"1 ; 0-46-0) sur la DACA de la fléole cultivée en sol élevé en K et récoltée à différents stades de développement (montaison, début épiaison, fin épiaison, début floraison) lors de la croissance printanière ont été mesurés. Les résultats montrent que la DACA a diminué avec le stade de développement à cause d'une diminution de la teneur en K et d'une légère augmentation de la teneur en Cl de la fléole. La fertilisation en N a augmenté la DACA, mais seulement au stade montaison, tandis que la fertilisation en P n'a pas eu d'effet sur la DACA. Cet essai a démontré que, lorsque récoltée au stade fin épiaison, la fléole des prés cultivée sur un sol à contenu élevé en K et fertilisée avec une dose optimale de N est une avenue intéressante dans la production d'un fourrage à DACA d'environ 200 mmolc kg"1 MS. Un tel fourrage peut être servi aux vaches taries mais nécessiterait l'ajout de sels anioniques pour diminuer les risques d'hypocalcémie. Les travaux présentés au troisième chapitre avaient pour objectif de réduire davantage la DACA de la fléole des prés. Pour ce faire, l'effet de la dose annuelle de fertilisation en Cl (0, 80, 160 et 240 kg Cl ha"1 ; CaCl2) et en N (70 et 140 kg N ha"1 ; NH4NO3), du type de fertilisant chloré (160 kg Cl ha"1 ; CaCl2 et NH4C1), du contenu en K du sol (124, 199, 290 et 311 kg K ha"1 ) et de la période de croissance (printemps et été) sur la DACA de la fléole des prés cultivée en champ a été évalué. La DACA a diminué avec l'augmentation de la fertilisation chlorée pour les deux types de fertilisants. À la récolte d'été, des valeurs de DACA inférieures à 0 mmolc kg"1 MS ont été observées pour la fléole fertilisée avec les deux doses de Cl les plus élevées sur les sols à contenu moyen en K. Les deux types de fertilisants chlorés ont eu le même effet sur la DACA de la fléole des prés. La fertilisation azotée a augmenté la DACA mais seulement sur les sols à contenu élevé en K lorsqu'il n'y avait pas d'application de Cl. Les rendements ont augmenté avec la fertilisation azotée mais n'ont pas été affectés par l'application de Cl. La dose économiquement optimale de Cl au printemps a été évaluée entre 78 et 123 kg Cl ha"1 , en fonction du contenu en K et Cl du sol et de son potentiel de rendement. Les résultats de cet essai ont permis d'établir que la fertilisation chlorée diminue la DACA d'un fourrage de fléole des prés, peu importe le contenu en K du sol. Le contenu élevé en Cl du sol est souvent corrélé à des teneurs élevées en Cd chez certaines plantes, particulièrement dans les sols australiens. Un troisième essai a donc été réalisé afin d'évaluer dans un premier temps l'effet de la fertilisation en Cl (0, 80, 160 et 240 kg Cl ha""'; CaCb) sur la DACA et la concentration en Cd d'un cultivar de fléole des prés et de deux cultivars d'alpiste aquatique (Phalaris aquatica L.) produits en sols australiens non contaminés au Cd ou ayant reçu du Cd sous forme de contaminant par l'ajout de superphosphate ou dans des biosolides. Dans un deuxième temps, l'effet de la fertilisation chlorée printanière (0 et 144 kg Cl ha"1 ) sur la teneur en Cd de la fléole des prés cultivée en sols canadiens a été évalué. Dans l'étude australienne, la fertilisation chlorée a diminué la DACA de la fléole des prés et de l'alpiste aquatique, mais n'a pas eu d'effet sur leur teneur en Cd; cette dernière a plutôt été affectée par la source de Cd et l'espèce de plante. Le contenu en Cd du sol ayant reçu des biosolides et les teneurs en Cd des graminées cultivées dans ce sol étaient nettement supérieurs à ceux des autres sols. De plus, les deux cultivars d'alpiste aquatique présentaient des teneurs en Cd supérieures à celle de la fléole des prés. Dans l'expérience canadienne, la fertilisation au Cl a augmenté les teneurs en Cd de la fléole à deux des quatre sites d'expérimentation mais sans atteindre des niveaux toxiques pour les plantes ou les animaux. Les teneurs en Cd de la fléole n'ont pas été affectées par le contenu en Cd du sol; les différences entre les sites sont vraisemblablement reliées aux autres caractéristiques des sols. Ces résultats démontrent que sur des sols canadiens et australiens à contenu faible en Cd, la fertilisation chlorée appliquée pour réduire la DACA des fourrages n'augmente pas leur teneur en Cd à des niveaux problématiques pour les plantes et les animaux. Enfin, un dernier essai a été effectué pour évaluer l'effet de l'acidité des sols australiens sur la DACA des espèces fourragères. Les DACA calculées avec une formule courte (DACAc; quatre éléments minéraux) et longue (DACAL; sept éléments minéraux) de 16 espèces de plantes fourragères cultivées en sols australiens à faible pH ont été mesurées. Les résultats montrent que les DACA des plantes fourragères cultivées dans ces sols sont supérieures à celles recommandées pour les vaches taries. Le chaulage a augmenté le rendement et diminué la DACAc de graminées fourragères sensibles à l'acidité du sol, tandis que pour une graminée tolérante à l'acidité du sol, le rendement a diminué et la DACAc a augmenté avec le chaulage. L'application de gypse a réduit le rendement et augmenté la DACAc de la graminée tolérante comparativement au témoin non amendé. L'absorption par les plantes des minéraux de la DACA n'a pas été affectée par le pH du sol. La variation de DACA des graminées fourragères cultivées en sols acides serait attribuable à la baisse de rendement due aux conditions de croissance difficiles de ces sois, plutôt qu'à la baisse de disponibilité des cations. La présente étude démontre que la fertilisation chlorée, la récolte tardive et un contenu moyen en K du sol permettent de diminuer la DACA des fourrages de graminées à des niveaux acceptables pour les vaches taries, sans augmenter les risques d'ingestion de Cd à des niveaux toxiques pour les plantes et les animaux.

Les quantités importantes d’aliments consommés et la proportion élevée de concentrés devant être incorporée aux rations pour soutenir les besoins des vaches hautes-productrices induisent bien souvent des perturbations de l’équilibre ruminal. Ces changements se répercutent sur la biohydrogénation ruminale des acides gras insaturés de la ration, qui entraînent à leur tour une inhibition de la synthèse des matières grasses par le tissu mammaire. Plusieurs stratégies nutritionnelles ont été mises de l’avant pour mieux tirer profit des rations riches en concentrés. Récemment, des études ont montré la capacité du carbonate de potassium (K2CO3) à prévenir la chute de matière grasse associée à des régimes à forte teneur en concentrés. Toutefois, on comprend encore mal l’origine de ces effets. Les travaux de cette thèse visaient donc, dans un premier temps, à départager si les effets observés en ajoutant du K2CO3 aux rations des vaches laitières étaient dus à une augmentation de la différence alimentaire cation anion (DACA), de la teneur en ions K+ ou encore du pouvoir tampon de la ration. Un autre objectif de cette thèse était de déterminer les effets d’un ajout de K2CO3 sur la synthèse de matières grasses du lait lorsque des sources d’acides gras polyinsaturés (AGPI) sont introduites dans l’alimentation de la vache laitière. Enfin, les travaux cherchaient à déterminer l’effet d’un ajout de K2CO3 à la ration sur les populations microbiennes du rumen, particulièrement celles reconnues pour être impliquées dans le métabolisme lipidique. Pour répondre à ces questions, une première expérience a été mise en place, où 35 vaches Holstein en début de lactation ont été distribuées selon un plan en blocs complets aléatoires. La période expérimentale était de 28 jours et précédée d’une collecte de 5 jours (covariable). Les cinq rations expérimentales étaient constituées en vue de départager les effets du K2CO3 (témoin vs K2CO3), de la capacité tampon (K2CO3 vs KHCO3), de la DACA (K2CO3 vs KCl) et du type de cations (K2CO3 vs Na2CO3). Dans cette expérience, et contrairement aux études antérieures, l’ajout de K2CO3 aux rations riches en concentrés n’a pas permis d’augmenter la production de lait ou la matière grasse des vaches en début de lactation. De plus, les résultats suggèrent qu’une augmentation du K alimentaire via l’ajout de K2CO3 pourrait induire un déséquilibre ionique cellulaire qui pourrait affecter le transport des nutriments dans les cellules épithéliales mammaires et ainsi affecter la synthèse du lait. Une seconde expérience a ensuite été menée, où 28 vaches Holstein en début de lactation ont été distribuées selon un plan en blocs complets aléatoires. La période expérimentale était également de 28 jours et précédée d’une collecte de 5 jours (covariable). Les quatre rations expérimentales étaient offertes selon un arrangement factoriel 2 × 2, soit 0 ou 1,5 % K2CO3 et 0 ou 2 % d’huile de soya, comme source d’acides gras polyinsaturés. Les résultats ont montré que l’ajout de K2CO3 peut entraîner une augmentation de la sécrétion des matières grasses laitières chez des animaux recevant de grandes quantités de concentrés. Cette augmentation dépend toutefois de la teneur en lipides de la ration. Cette étude a également permis de mettre en lumière une relation positive entre la production laitière et la teneur en chlore du lait. Lors de cette seconde expérience, des échantillons de contenu ruminal ont également été prélevés chez 24 vaches (n = 6) afin d’étudier l’impact d’un supplément de K2CO3 sur l’environnement et les populations microbiennes du rumen des vaches en début de lactation recevant des rations riches en concentrés avec ou sans huile de soya. Ces travaux ont permis de comprendre que le K2CO3 et l’huile de soya ont des effets distincts sur les populations microbiennes. L’ajout de K2CO3 a stimulé la croissance de Butyrivibrio hungatei, bactérie productrice de 18:1 trans-11. L’ajout d’huile de soya a, quant à elle, réduit la présence de Butyrivibrio/Pseudobutyrivibrio, un groupe de bactéries productrices de 18:1 trans-11, de Fibrobacter succinogenes, une bactérie fibrolytique, de Butyrivibrio proteoclasticus, une bactérie productrice de 18:0, et de Streptococcus bovis, une bactérie amylolytique Les travaux regroupés dans cette thèse apportent un éclairage nouveau sur le rôle de la supplémentation minérale sur les performances de production des vaches laitières / Negative energy balance typically appears in early-lactation dairy cows as a consequence of a reduction of dry matter intake, as well as of an increase in energy demand for milk production. To compensate this energy deficit, cows are fed with high-concentrate diets. However, highly fermentable carbohydrates introduced in diets can result in a decreased milk fat synthesis. Previous studies reported that addition of potassium carbonate (K2CO3) to high-concentrate diets helps to maintain milk fat, although the mechanism is yet to be established. Consequently, the objective of the current thesis was, firstly, to investigate the effects of dietary cation-anion difference (DCAD), cation source, and buffering ability of the mineral supplement on rumen biohydrogenation of fatty acids (FA) and production performance of dairy cows fed a high-concentrate diet. Secondly, this thesis aimed at evaluating the effect of K2CO3 on production performance, biohydrogenation of fatty acids, and mineral composition of milk in early-lactation dairy cows fed a high-concentrate diet with or without soybean oil (SBO), as a source of polyunsaturated fatty acid. A third objective of this thesis was to evaluate the effect of K2CO3 supplementation, in diets containing soybean oil (SBO) on rumen microbial population associated with lipid metabolism. Consequently, a first experiment was set up, where 35 early-lactation Holstein cows were used in a randomized complete block design with 33-d periods, including a 5-d pretreatment collection period used as a covariate. Five different dietary treatments were used to assess the effects of K2CO3 (control vs. K2CO3), buffering ability (K2CO3 vs. KHCO3), DCAD (K2CO3 vs. KCl), and cation type (K2CO3 vs. Na2CO3). In this experiment, and as opposed to previous studies, supplementing high-concentrate diets with K2CO3 did not increase milk or milk fat yield in early-lactation cows. Also, results suggested that increasing dietary K through the addition of K2CO3 could lead to a disequilibrium in cellular ion composition that can impair nutrient transport into and out of the mammary epithelial cells, and consequently affect milk synthesis. A second experiment was conducted where 28 ruminally fistulated Holstein cows were used in a randomized complete block design. The experiment lasted 33 d, including a 5-d pre-treatment collection period used as a covariate. Experimental treatments were arranged as a 2 × 2 factorial with 0 or 1.5% K2CO3 and with 0 or 2% SBO. Results of this experiment revealed that potential effect of K2CO3 on milk fat synthesis is dependent on the levels of dietary polyunsaturated FA. Moreover, a positive relation was established between milk Cl concentration and milk yield, suggesting that the equilibrium of this ion is linked to the efficiency of lactogenesis Finally, rumen samples were collected from the rumen of 24 cows enrolled in the second experiment (n = 6) to assess treatment effects on rumen microbial population associated with lipid metabolism. Feeding K2CO3 and SBO had distinct effects on rumen bacteria. Dietary K2CO3 stimulated the growth of Butyrivibrio hungatei, a bacterium recognized to produce trans-11-18:1 during biohydrogenation. Conversely, feeding SBO reduced the growth of Butyrivibrio/Pseudobutyrivibrio bacterium group, known to produce trans-11-18:1, of Fibrobacter succinogenes, a fibrolytic bacterium, of Butyrivibrio proteoclasticus, a bacterium involved in 18:0 production, and of Streptococcus bovis, an amylolytic bacterium. Overall, the experiments conducted and reported in this thesis provide new insights on the impact of mineral supplementation on milk performance in dairy cows.

L'objectif de ce travail de recherche était d'étudier l'effet d'une augmentation des apports post-ruminaux, chez la vache laitière, d'acides aminés (AA), sous forme libre ou de protéine, sur le métabolisme de glucose aux niveaux corporel, splanchnique et mammaire. Cette étude nous a permis d'examiner l'hypothèse qu'un apport croissant d'AA est associé au flux corporel (FCG) et au bilan net hépatique du glucose et est relié à la sécrétion de lactose dans le lait. Des procédures expérimentales ont été réalisées visant à déterminer comment ces apports affectaient le FCG et les flux totaux et nets du glucose dans les tissus drainés par la veine porte (TDVP), le foie et la glande mammaire (GM), ainsi que pour établir les relations entre le flux net de glucose dans le foie et le FCG, et entre le FCG, le métabolisme de la GM et la sécrétion de lactose dans le lait. Pour estimer la cinétique du glucose, nous avons utilisé un traceur isotopique stable, le [6,6-2H] glucose. Les débits plasmatiques au niveau splanchnique et mammaire ont été calculés par dilution d'un marqueur, le para-aminohippurate, et en appliquant le principe de Fick, respectivement. Nos résultats ont permis démontrer que, chez la vache laitière, l'augmentation des apports d'AA n'affecte pas les bilans totaux et nets du glucose dans les TDVP. Cependant, une augmentation de l'approvisionnement en AA provoque une augmentation linéaire du bilan net hépatique, alors que l'utilisation hépatique de glucose reste inchangée. Cette expérience a par ailleurs permis d'observer que les perfusions d'AA augmentaient le FCG et que l'excès d'AA, non-utilisé pour couvrir l'augmentation de protéines laitières, était converti en glucose avec une efficacité de près de 100% l'efficacité théorique maximale. Le prélèvement de glucose par la GM est resté inchangé bien que la sécrétion de lactose et la production de lait ont augmenté avec les apports en AA, suggérant que la GM exerce un contrôle actif sur le prélèvement de glucose qui sera utilisé pour synthétiser les composants du lait. En regard des résultats, i I semble que la réponse d'un apport accru d'AA, fournis selon le profil caséique: 1) n'altère pas le flux net ni le flux total de glucose au niveau des TDVP, 2) favorise la néoglucogenèse hépatique dont l'augmentation est principalement responsable de l'augmentation du FCG 3) cependant, l'augmentation de la sécrétion de lactose ne semble pas liée à un prélèvement accru du glucose par la GM, qui utilise 75% du FCG, 4) pour tous les traitements, la somme de l'absorption portale réelle de glucose et le néoglucogenèse hépatique réelle contribuent à plus de 98% du FCG chez la vache en lactation, conférant à la gluconéogenèse rénale une contribution très limitée, et 5) finalement, les apports d'AA sous forme libre ou de protéine ont le même effet sur la cinétique de glucose.