L'état de déficit énergétique ou balance énergétique négative (BEN) peut souvent engendrer un stress métabolique important qui est habituel lors de la lactation post-partum chez la vache laitière. Cette adaptation face à la production de lait est caractérisée par une métabolisation accrue des réserves lipidiques afin de compenser l'apport énergétique gagné par la consommation, qui est insuffisant. Néanmoins, afin de maximiser la profitabilité de la production laitière, l'insémination post-partum, lors de la lactation, est une pratique courante au sein de l'industrie laitière. Cet état de stress métabolique est reflété, non seulement au niveau de plusieurs métabolites en circulation, mais au niveau de l'environnement folliculaire également, influençant potentiellement la maturation, la compétence ovocytaire ainsi que le développement embryonnaire par la suite. Notre projet vise la compréhension des mécanismes responsables de l'influence générationnelle du métabolisme maternelle, particulièrement dans le cas du BEN. En effet le présent mémoire analyse l'influence du BEN sur le développement embryonnaire en exposant des ovocytes de vaches laitières à l'acide bêta-hydroxybutyrique (BHB) pendant la maturation in vitro. Le BHB est un corps cétonique dont la production augmente dû à une métabolisation accrue des réserves lipidiques lors du BEN. L'élévation des niveaux de BHB est reflétée, non seulement en circulation, mais également au niveau de l'environnement folliculaire. Nos résultats soulignent l'importance du métabolisme maternel lors de la période préconceptionnelle et comment celui-ci peut, en effet, influencer l'embryon en développement. Nous voyons que l'exposition au BHB lors de la maturation ovocytaire in vitro mène à des altérations transcriptomiques au niveau de gènes impliqués dont diverses voies, dont l'inflammation, le métabolisme et le développement. Ces changements surviennent sans doute afin de préparer ou mieux adapter l'embryon à l'environnement énergétique dans lequel il se développera. / A state of negative energy balance (NEB) can often depict important metabolic stress and is typically brought on by lactation in dairy cows. This particular state of metabolic stress can be characterized by an increased use of fat reserves in order to compromise for the lack of energy uptake from consumption, as milk production requires significantly more energy. Nevertheless, post-partum insemination, during lactation, is a common practice in the dairy industry in order to maximize profitability. This state of metabolic stress is not only reflected in metabolite levels circulating in plasma, but in follicular fluid as well, potentially impacting the oocytes prior to conception and even throughout its development. This research project brings light to the mechanisms behind the impact of maternal metabolic state on offspring health and its generational importance. Our work highlights the impact of NEB on embryo development and quality. We exposed oocytes from over 50 cows to beta-hydroxybutyrate (BHB) during in vitro maturation. BHB is a ketone body that accumulates in circulation due to a higher fat metabolization rate while in a state of negative energy balance The rising levels of circulating BHB is reflected in the follicular environment. Our results support the understanding that maternal metabolism can indeed influence embryo health, as we see alterations in the embryo transcriptome, particularly impacting the expression of genes regarding inflammation, metabolism and development pathways. These changes most likely occur with the « intention» of preparing the embryo for the future energetic environment in which it might have to survive.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / 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.

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.

L'objectif de ce projet était de déterminer l'effet d'un supplément combiné d'acide folique (320 mg) et de vitamine B12 (10 mg) sur le développement du follicule dominant ovarien chez la vache laitière en période postpartum. Des injections intramusculaires hebdomadaires de vitamines ont été données à partir de la troisième semaine prévêlage jusqu'à la neuvième semaine postvêlage. Suite à la ponction transvaginale d'un follicule dominant, le volume de liqueur folliculaire récolté était plus grand chez les vaches ayant reçu des injections de vitamines. L'analyse de l'expression génique des cellules de la granulosa des follicules dominants (diamètre > 12 mm) menée sur la biopuce bovine d'EmbryoGENE indique que le traitement entraîne une faible expression des gènes associés au cycle cellulaire et une expression plus élevée des gènes associés à l'ovulation. Enfin, les résultats suggèrent que les cellules de la granulosa étaient plus différenciées en raison d'une probable amélioration du métabolisme énergétique au cours de la période postpartum chez les vaches traitées.