Le tourteau de canola est un complément protéique de plus en plus utilisé dans les rations des vaches laitières. La substitution d'un complément protéique par du tourteau de canola a un effet positif sur la production laitière ainsi que sur la quantité de protéines produites. Cette réponse positive au niveau de la production laitière est observée, et ce, même si le NRC (2001) prédit une diminution de l'apport en protéines métabolisables lorsque le tourteau de canola remplace du tourteau de soya dans les rations des vaches laitières. Cela pourrait être dû à une sous-estimation de l'apport en protéines métabolisables par les modèles, comme le NRC (2001), lorsque le tourteau de canola est utilisé. Le projet avait comme objectif d'évaluer la cinétique de l'azote au rumen du tourteau de canola et d'évaluer l'apport en protéines métabolisables. Les objectifs spécifiques de l'étude étaient de (1) déterminer la contribution en azote soluble et en petites particules non dégradées du tourteau de canola et du tourteau de soya au flux de protéines au duodénum ; de (2) mesurer les flux de bactéries au duodénum à partir des deux suppléments ; et de (3) mieux comprendre la contribution en petites particules du tourteau de canola. Pour ce faire, quatre vaches munies de canules ruminale et duodénale ont été utilisées selon un plan croisé avec des rations soit à base de tourteau de canola, soit de tourteau de soya. De plus, du tourteau de canola et du tourteau de soya marqué au $^\textup{15}$N ont été administrés sous forme de dose unique pendant l'expérience. Les résultats ont montré que la proportion de bactéries associées à la phase liquide dans le digesta duodénal était supérieure pour le tourteau de canola que pour le tourteau de soya, puis l'inverse a été observé pour les bactéries associées aux particules. Lorsque ces résultats sont combinés avec les flux de matière sèche qui atteignent le duodénum, les flux totaux de bactéries arrivant au duodénum ne sont pas les mêmes pour les deux suppléments protéiques. L'étude des aires sous la courbe qui ont été obtenues à partir des excès en $^\textup{15}$N en fonction du temps a démontré que pour la fraction associée aux petites particules, la fraction des bactéries associées aux particules et la fraction des bactéries associées à la phase liquide, les aires sous la courbe estimées avec le modèle non linéaire étaient supérieures pour les rations contenant du tourteau de canola. Ceci renforce donc notre hypothèse selon laquelle la réponse positive du tourteau de canola serait associée davantage à la fraction de l'azote soluble et aux petites particules contenant de l'azote du tourteau de canola. / Canola meal is a protein supplement increasingly used in dairy cows diets. Substituting a protein supplement with canola meal has a positive effect on milk production as well as on the amount of protein produced. This positive response on milk production occurs even though the NRC (2001) predicts a reduction in metabolizable protein intake when canola meal replaces soybean meal in dairy cows rations. This could be due to an underestimation of metabolizable protein supply by models, such as the NRC (2001), when canola meal is used. The objective of the project was therefore to evaluate the kinetics of nitrogen in the rumen of a ration containing canola meal and to determine the consequences on the supply of metabolizable proteins. The specific objectives of the study were to (1) determine the contribution of soluble nitrogen and small undegraded particles from canola meal and soybean meal to protein flow to the duodenum; to (2) measure the flow of bacteria to the duodenum from the two supplements; and (3) to have a better understanding of the contribution of small particles from canola meal. Four cows fitted with a ruminal and a duodenal cannula were used in a cross-over design with diets including canola meal or soybean meal. Also, canola and soybean labeled with $^\textup{15}$N were given as single-pulse doses during the experiment. The results have shown that the proportion of fluid-associated bacteria in the duodenal digesta was higher when cows were fed canola meal than soybean meal. The opposite was observed for the particle-associated bacteria. When these results are combined with the flow of dry matter reaching the duodenum, the total flow of bacteria arriving at the duodenum was not the same for the two protein supplements. The study of the areas under the curve, which were obtained from the $^\textup{15}$N excesses as a function of time, demonstrated that for the fraction associated with small particles as well as for the fraction of particles-associated bacteria and the fraction of fluid-associated bacteria, areas under the curve estimated with the nonlinear model were greater for diets containing canola meal. This reinforces our hypothesis that the positive response of canola meal would be associated more with the soluble fraction of nitrogen and small particles of canola meal.

L’objectif de ce projet est de comparer l’effet de remplacement du tourteau de soja et du maïs grain par la gourgane (moulue ou roulée) sur l’ingestion, les fermentations ruminales, l’utilisation de l’azote, la production de méthane et la production laitière. Neuf vaches de race Holstein (120 jours de lactation) ont été utilisées selon un dispositif en carré latin 3×3 (période de 35 jours dont 14 jours d’adaptation). Les traitements expérimentaux étaient : 1) Ration totale mélangée (RTM) contenant du tourteau de soja (Témoin), 2) RTM contenant de la gourgane roulée et 3) RTM contenant de la gourgane moulue. La gourgane a été incluse à raison de 17% de la matière sèche en remplaçant complètement le tourteau de soja et partiellement le maïs grain sur une base iso-azotéeet iso-énergétique. Après 14 jours d'adaptation aux régimes expérimentaux, la consommation alimentaire, les caractéristiques des fermentations ruminales (incluant le dénombrement des protozoaires), la dégradabilité ruminale (in sacco), la digestibilité gastro-intestinale apparente, l'excrétion azotée, la production laitière et la production de CH4 ont été mesurées. L'incorporation de la gourgane (moulue ou roulée) dans la ration n'a pas eu d'incidence sur l’ingestion, la production laitière et la composition du lait. Le traitement expérimental n'a eu aucun effet sur la concentration ruminale des acides gras volatils totaux, le rapport acétate : propionate et le nombre de protozoaires. Comparativement aux vaches recevant le régime témoin, la concentration d’ammoniac (NH3) a augmenté et tendait à augmenter chez les vaches nourries avec la gourgane roulée et moulue, respectivement. Cependant, il n'y avait aucune différence dans la concentration ruminale de NH3 entre les deux gourganes traitées. La digestibilité totale apparente de la protéine brute (PB) était similaire chez les vaches nourries avec le régime témoin et celles nourries avec la gourgane roulée et tendait à augmenter chez les vaches nourries avec la gourgane moulue comparativement à celles nourries avec le régime témoin. L’excrétion de l’azote(g/jou en proportion de l’azote ingéré) dans les urines et le fumier (fèces + urine) n'a pas été affectée par l'inclusion de la gourgane dans l'alimentation. La production de CH4 entérique était similaire entre les régimes expérimentaux. En conclusion, l’inclusion de la gourgane (17% de MS) en remplacement du tourteau de soja et du maïs grain dans la ration n'a eu aucun effet sur la production de lait, l'excrétion d’azote et la production de CH4 entérique des vaches laitières. / The objective of this study was to compare the effect of replacing soybean meal (SBM) and corn grain with ground or rolled faba bean (FB) on nutrient digestion, rumen fermentation, N utilization, methane production and milk performance. Nine Holstein cows (120 days of milk) were used in a 3 × 3 Latin square design (35-d period). The experimental treatments were: 1) Total mixed ration (TMR) containing SBM (control), 2) TMR containing rolled FB and 3) TMR containing ground FB. SBM and corn grain were completely and partially replaced (17% of diet DM), respectively, with either rolled or ground FB, on an isonitrogenous and isoenergetic basis. After 14-d days of adaptation to the experimental diets, feed intake, rumen fermentation characteristics (including protozoa enumeration), in saccoruminal degradability, apparent total-tract digestibility, N excretion, milk performance (production and composition), and CH4 production were measured. Including FB in the diet did not affect dry matter intake, milk production and milk composition. Experimental treatment had no effect on total VFA concentration, acetate:propionate ratio and protozoanumbers. Compared with cows fed the control diet, ruminal NH3 concentration increased and tended to increase for cows fed ground FB and rolled FB, respectively. However, there was no difference in ruminal NH3 concentration between the two processed FB. Apparent total-tract digestibility of crude protein was similar between cows fed the control diet and cows fed rolled FB and tended to increase for cows fed ground FB compared with cows fed the control diet. Urinary and manure (feces + urine) N excretion (g/d or as a proportion of N intake) were not affected by the inclusion of FB in the diet. Enteric CH4 production was similar among the experimental diets. In conclusion, this study showed that including FB (17% of dietary DM) at the expense of SBM and corn grain in the diet had no effect on milk production, N excretion and enteric CH4 production of dairy cows.

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.

L’objectif du projet présenté dans ce mémoire de maitrise est d’évaluer l’effet du remplacement de la fléole des prés par la fétuque élevée, offertes en espèce pure ou en mélange avec la luzerne, et de vérifier l’impact de la méthode de conservation de la fétuque élevée, soit en ensilage préfané (35 % de matière sèche, MS) ou demi-sec (55 % de MS), sur les performances des vaches en lactation. Pour ce faire, cinq traitements ont été testés : 1) fléole des prés (70 % de la ration) en ensilage préfané ; 2) fléole des prés (42 % de la ration) + luzerne (28 % de la ration) en ensilages préfanés ; 3) fétuque élevée (70 % de la ration) en ensilage préfané ; 4) fétuque élevée (42 % de la ration) + luzerne (28 % de la ration) en ensilages préfanés ; 5) fétuque élevée (70 % de la ration) en ensilage demi-sec. Quinze vaches Holstein (128 +- 33 JEL) ont été distribuées dans un triple carré latin 5 × 5. Afin de comparer les traitements, les contrastes a priori suivants ont été réalisés : 1) fléole des prés-ensilage préfané vs fétuque élevée-ensilage préfané [(FP et FP + L) vs (FE et FE + L)]; 2) espèces pures-ensilage préfané vs mélanges-ensilage préfané [(FP et FE) vs (FP + L et FE + L)]; 3) interaction entre l’espèce de graminée fourragère et le mélange, pour les traitements à base d’ensilage préfané; et 4) ensilage préfané de fétuque élevée vs ensilage demi-sec de fétuque élevée [FE vs. FE (DS)]. Les contrastes ont été considérés comme significativement différents à des valeurs de P <= 0,05 et une tendance a été considérée quand 0,05 < P < 0,10. Les résultats ont démontré que l’espèce de graminée n’a pas influencé la consommation volontaire de matière sèche, la production laitière, et la teneur en gras du lait. La prise alimentaire et la production laitière ont été supérieures avec les mélanges fourragers, mais la teneur en gras du lait n’a pas été avantagée par ces derniers. La teneur en protéine du lait n’a pas été affectée par l’espèce de graminée pour les traitements à base de mélange fourrager, mais a été supérieure avec la fléole des prés pour les traitements de graminées seules. Les vaches ont consommé davantage de fétuque élevée sous forme d’ensilage préfané comparativement à l’ensilage demi-sec, mais la production laitière et la teneur en gras du lait n’ont pas été affectées par le mode de conservation. En somme, les résultats démontrent que la fétuque élevée est une bonne alternative à la fléole des prés pour les vaches en lactation et confirment les effets bénéfiques des mélanges fourragers dans leur ration.

Les travaux sur la nutrition en vitamines B des ruminants montrent des résultats très variés sur les quantités de ces nutriments disponibles pour l’animal selon la nature de la ration. Ces divergences sont dues à des changements des populations microbiennes dans le rumen, causées par les facteurs physico-chimiques de la ration. Une amélioration de la compréhension des effets de la nature de la diète sur la synthèse et l’utilisation des vitamines B dans le rumen pourrait aider à identifier les conditions sous lesquelles une supplémentation en ces vitamines serait bénéfique pour la vache. Le but de ce travail de thèse est donc d’améliorer la compréhension des effets de l’espèce fourragère, de la maturité et de la longueur des particules de fourrage sur les apports en vitamines B chez la vache laitière. Pour évaluer chacune de ces variables, les concentrations de thiamine, riboflavine, niacine, vitamine B6, folates et vitamine B12 ont été mesurées dans les échantillons d’aliments et de digesta duodénal recueillis lors de trois projets réalisés à l’Université du Michigan par l’équipe du Dr. M. Allen. Dans la première étude, l’effet de l’espèce fourragère des ensilages a été évalué au cours de deux expériences similaires durant lesquelles les vaches recevaient une diète à base d’ensilage de luzerne ou de dactyle. Les diètes à base de luzerne ont été associées à une augmentation de la dégradation de la thiamine et de la vitamine B6 dans le rumen par rapport aux diètes à base d’ensilage de dactyle. La deuxième étude visait à évaluer les effets de la maturité des plantes lors de la mise en silo sur les quantités de vitamines B disponibles pour la vache; les deux expériences se différenciaient par l’espèce fourragère étudiée, soit la luzerne ou le dactyle. Une récolte à un stade de maturité plus élevé a augmenté les flux duodénaux de thiamine, de niacine et de folates lorsque les vaches recevaient des diètes à base d’ensilage de luzerne mais n’a diminué que le flux duodénal de riboflavine chez les animaux recevant des diètes à base d’ensilage de dactyle. La troisième étude a comparé les effets de la longueur de coupe (10 vs. 19 mm) d’ensilages de luzerne et de dactyle sur le devenir des vitamines B dans le système digestif de la vache laitière. Cette étude a permis de constater qu’une augmentation du temps de séchage au champ diminuait les concentrations de vitamines B dans les ensilages. Cependant, la taille des particules des ensilages de luzerne et de dactyle n’a pas affecté les quantités des vitamines B arrivant au duodénum des vaches. En général, les résultats de ces études montrent qu’il existe une corrélation négative entre la synthèse de riboflavine, de niacine et de vitamine B6 et leur ingestion, suggérant une possible régulation de la quantité de ces vitamines B par les microorganismes du rumen. De plus, l’ingestion d’amidon et d’azote a été corrélée positivement avec la synthèse de thiamine, de folates et de vitamine B12, et négativement avec la synthèse de niacine. Ces corrélations suggèrent que les microorganismes qui utilisent préférentiellement l’amidon jouent un rôle majeur pour la synthèse ou la dégradation de ces vitamines. De plus, la présence d’une quantité suffisante d’azote semble avoir un impact majeur sur ces processus. La suite de ces travaux devrait viser la modélisation de ces données afin de mieux appréhender la physiologie de la digestion de ces vitamines et permettre la création de modèles mathématiques capables de prédire les quantités de vitamines disponibles pour les vaches. Ces modèles permettront, lorsqu’intégrés aux logiciels de formulation de ration, d’élaborer une diète plus précise, ce qui améliorera la santé du troupeau et la performance laitière et augmentera les profits du producteur. / Research on B vitamins and ruminant nutrition reported that the amounts of these nutrients available for the animals vary according to the nature of the diet. These differences are due to changes in microbial populations in the rumen caused by several physical and chemical characteristics of the diets. However, data regarding how those factors affect B-vitamin supply are limited. A better quantitative understanding of dietary factors driving ruminal synthesis and degradation of B vitamins will help to identify conditions favoring vitamin supplementation to the cow. The objective of this thesis was to evaluate the effects of forage family, plant maturity and forage particle length on B-vitamin supply to lactating dairy cows. To evaluate each of these variables, concentrations of thiamin, riboflavin, niacin, vitamin B6, folates and vitamin B12 were measured in feed and duodenal digesta samples collected during three studies carried out at the University of Michigan by Dr. Allen’s team. In the first study, the effect of forage family was evaluated in two similar trials, where diets containing either alfalfa or orchardgrass silages were offered to lactating dairy cows. Diets based on alfalfa silage resulted in a greater degradation of thiamin and vitamin B6 in the rumen compared with diets based on orchardgrass silages. The second study assessed the effects of plant maturity at harvest on the amounts of B vitamins available to the cow; the two trials differed by the studied forage family, alfalfa or orchardgrass. Increasing maturity at harvest of forages increased the amounts of thiamin, niacin and folates reaching the sites of absorption with diets based on alfalfa silages whereas it only decreased riboflavin duodenal flow with diets based on orchardgrass silages. In the third study, the effects of alfalfa and orchardgrass silage particle length (10 vs. 19 mm) on the fate of B vitamins in digestive tract of dairy cows were studied. Increasing wilting time in the field decreased B-vitamin concentrations in both silages. Nevertheless, for both forage families, the length of silage particles had no effect on the amounts of B vitamins reaching the duodenum of cows. Overall, the results from these three studies highlighted that there was a negative correlation between the apparent synthesis of riboflavin, niacin and vitamin B6 and their intake, suggesting that ruminal bacteria reduced the synthesis of these vitamins when their dietary supply was augmented. In addition, starch and nitrogen intakes were positively correlated with the ruminal synthesis of thiamin, folates and vitamin B12, but negatively correlated with the synthesis of niacin. These correlations suggest that microorganisms that use starch play a major role in the synthesis or the degradation of these vitamins. Moreover, these processes are affected by the nitrogen supply. The continuation of this work will be the modeling of these data, which will help to better understand the digestion physiology of these vitamins and allow the creation of mathematical models able to predict duodenal B-vitamin flow in cows. These models will allow feed formulation software to design more adequate diets, which will improve herd health and milk performance and increase dairy farmer profits.

Pour accroître la performance de leurs troupeaux, les producteurs laitiers du Canada ajustent la nutrition des vaches laitières et améliorent ainsi les rendements de production, en plus d'augmenter la teneur en matière grasse du lait. Depuis des décennies, ils incorporent divers suppléments lipidiques dans l'alimentation des animaux pour ce faire. La modification de la fréquence de traite est un autre outil pour améliorer les performances de production à la ferme. Ce projet de maîtrise visait à mieux comprendre l'effet de la supplémentation de la ration en acide palmitique à partir d'un coproduit de la production d'huile de palme, mais également de l'augmentation de la fréquence de traite et de l'interaction des deux pratiques sur les propriétés technologiques du lait à sa transformation. L'objectif était d'analyser comment ces pratiques affectaient la coagulation enzymatique du lait, l'expulsion du lactosérum du caillé fromager ainsi que la composition et l'affinage des fromages résultants. Dans le cadre du projet, les effets de la modification de la fréquence de traite ont été étudiés en comparant deux traites par jour à trois traites par jour. Un supplément d'acide palmitique, coproduit de l'extraction d'huile de palme, était ajouté à l'alimentation des vaches laitières. Finalement, l'effet d'interaction des deux pratiques (fréquence de traite et supplémentation) a été évalué. Pour garantir que seul le profil en acides gras du lait variait, sa standardisation en caséines et en matière grasse était nécessaire. Ces laits standardisés ont ensuite été transformés en fromage cheddar à l'échelle pilote. Les analyses ont porté sur la cinétique de coagulation du lait, les propriétés de drainage du caillé, la composition globale des fromages, les rendements de production ainsi que la rétention des protéines et de la matière grasse. Un suivi de l'affinage sur une période de 84 jours a été effectué via des analyses de texture, de protéolyse et de lipolyse. Les résultats ont montré que ni la supplémentation lipidique ni la fréquence de traite n'avaient d'impact sur les propriétés de coagulation du lait standardisé, la composition des fromages ou les rendements de fabrication. Cependant, traire les vaches trois fois par jour au lieu de deux a entraîné une augmentation significative des acides gras libres dans le fromage. Sans nuire à la qualité du lait frais, cette pratique influence la dégradation des lipides au cours de l'affinage. Ces expériences ont montré que les pratiques de traite et de supplémentation lipidique à la ferme n'ont pas d'incidence sur la qualité du lait ou la performance du procédé fromager, lorsque le lait est standardisé en caséines et en matière grasse. Aucun effet d'interaction n'a étalement été observé. Cependant, les réactions d'affinage, en particulier la libération d'acides gras libres suivant la lipolyse, peuvent être influencées par l'augmentation de la fréquence de traite. Quoique la qualité globale du lait cru n'a pas été affectée par les pratiques de traite et de supplémentation, ce projet démontre que certaines d'entre elles, comme la fréquence de traite, peuvent influencer la qualité de produits laitiers transformés à longue durée de vie comme le fromage cheddar affiné. / To enhance the performance of their herds, Canadian dairy producers are adjusting the nutrition of dairy cattle to improve production yields and increase milk fat content. For decades, they have been incorporating various lipid supplements into the cows' diet to achieve this. Changing the milking frequency is another tool to improve milk production. This project aimed to better understand the effect of supplementing the diet with palmitic acid from a byproduct of palm oil production, as well as increasing the milking frequency and the interaction of both practices on the technological properties of milk during processing. The objective was to analyse how these on-farm practices affect the enzymatic coagulation of milk, whey expulsion from the cheese curd, and the composition and aging of the resulting cheeses. As part of the project, the effects of changing the milking frequency were studied by comparing twice-daily milking to thrice-daily milking. Additionally, palmitic acid was added as a byproduct of palm oil extraction to the dairy cows' feed. Finally, the interaction effect of the two practices (milking frequency and supplementation) was evaluated. To ensure that only the milk fatty acid profile varied, standardization in caseins and fat was necessary. These standardized milks were then processed into Cheddar cheese on a pilot scale. Analyses focused on the milk coagulation kinetic, the curd draining properties, the overall composition of the cheeses, production yields, as well as the retention of proteins and fat. Cheese ripening was monitored over a period of 84 days through texture, proteolysis, and lipolysis analyses. The results showed that neither lipid supplementation nor milking frequency impacted the milk coagulation properties, cheese composition, or manufacturing yields. However, milking cows three times a day instead of two led to a significant increase in free fatty acids in cheese. While not affecting the quality of fresh milk, this practice influences lipids degradation during cheese ripening. These experiments showed that milking and lipid supplementation practices on the farm do not impact milk quality or cheesemaking process when milk is standardized in caseins and fat. No interaction effect was observed either. However, ripening reactions, especially the release of free fatty acids, may be influenced by increasing the milking frequency. Although the overall quality of raw milk was not affected by milking and supplementation practices, this project demonstrates that some practices, such as milking frequency, can influence the quality of long-aged dairy products like ripened Cheddar cheese.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Ce projet visait à déterminer l'efficacité du transfert du pouvoir antioxydant des caroténoïdes d’un extrait concentré de luzerne (ECL) de la ration de la vache au lait et d’évaluer la susceptibilité à l'oxydation de ce lait en le comparant avec celui de vaches n’ayant pas reçu d’antioxydants ou ayant reçu un supplément de vitamine E. Tous les animaux ont également reçu des perfusions intra-abomasales continues d’huile de lin. En comparaison aux animaux recevant le supplément de vitamine E, ceux alimentés avec l’ECL produisaient davantage de lait (tendance) et de protéines laitières. L’augmentation de la teneur en acides gras polyinsaturés des matières grasses du lait aura fragilisé leur stabilité oxydative du lait pendant l’entreposage, indépendamment des traitements. L’évaluation de la stabilité oxydative du lait frais a cependant permis de noter que l’ajout d’un ECL à la ration des vaches laitières contribue à prévenir la dégradation oxydative d’un lait enrichi en acides gras polyinsaturés.

Cette recherche avait pour but d'étudier le métabolisme protéique aux niveaux splanchnique et mammaire en fonction d'apport en protéines ou en énergie. Les apports protéiques ont été modifiés en augmentant les protéines métabolisables fournies par la ration ou par la perfusion duodénale de caséine. Les apports d'énergie ont été modulés par la perfusion ruminale d'acide propionique. Pour appréhender les modifications du métabolisme protéique engendrées par l'apport de protéines et/ou d'énergie, nous avons à la fois mesuré des débits nets des acides aminés et des débits dynamiques en utilisant des traceurs, 13C-leucine et 2Hs-phénylalanine. Nos résultats démontrent qu'une augmentation de l'approvisionnement en protéines métabolisables diminue l'efficacité globale de transformation de l'apport protéique en protéines du lait. Cette diminution d'efficacité est reliée à une augmentation du catabolisme avec des sites d'extraction se partageant selon deux groupes d'acides aminés, soit hépatique pour l'histidine, la méthionine, la phénylalanine et la tyrosine, soit par les tissus périphériques incluant la glande mammaire, pour la lysine et les acides aminés à chaîne ramifiée. Quant à une augmentation de l'apport énergétique sous forme d'acide propionique dans le rumen, elle affecte le métabolisme protéique à deux niveaux : au niveau corporel en diminuant l'oxydation des acides aminés indispensables et au niveau mammaire en augmentant principalement l'extraction des acides aminés (AA) non indispensables. Ainsi, les apports protéique et énergétique stimulent la production de protéines laitières par des mécanismes différents, d'où l'effet additif observé sur ce paramètre. Ces résultats confirment qu'un facteur fixe de conversion des acides aminés absorbés en sécrétion de ces acides aminés dans le lait ne devrait pas être utilisé tel qu'il l'est actuellement dans les différents modèles de prédiction de la production de protéines du lait. Ce facteur varie selon le bilan nutritionnel de l'animal et selon chaque acide aminé.

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.

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.