Au cours de leur lactation, les vaches laitières font face à d’importants besoins en calcium du fait de la production laitière. L'augmentation très rapide de ces besoins en début de lactation fait que l’organisme des vaches peut difficilement s’adapter par une hausse de l’ingestion et de l’absorption digestive de calcium. L’organisme doit puiser dans les réserves osseuses, qui seront reconstituées plus tard en fin de lactation. Ces cycles de mobilisation et reconstitution osseuses restent cependant impossibles à quantifier chez la vache laitière sur de larges effectifs et les conséquences d’une mauvaise reconstitution osseuse sur les lactations suivantes restent inconnues. Cette thèse avait pour objectif de développer un indicateur des phénomènes de mobilisation et reconstitution osseuse au cours de la lactation.Plusieurs facteurs de mobilisation osseuse ont pu être identifiés, comme la race, la parité ou l’alimentation. Cependant, les cycles de mobilisation et de reconstitution osseuse n’ont pas pu être reliés à des variations de la composition du lait en Ca et P. Il a cependant pu être montré, que contrairement à ce qui est décrit dans la littérature, un apport insuffisant en Ca en début de lactation n’est pas toujours accompagné d’une augmentation de la mobilisation osseuse, mais peut être compensé par une augmentation des capacités d’absorption digestive. Cette thèse montre aussi la nécessité de quantifier les conséquences d’un apport insuffisant de calcium alimentaire sur les performances de production et la santé des vaches laitières sur l’ensemble de la lactation. / During lactations, dairy cows faces huge calcium requirements due to milk production. Because of the fast increase in those requirements at the beginning of the lactation, the organism of dairy cows can hardly adapt by increasing intake and digestive calcium absorption. The organism must mobilize calcium from its storage pool, bones, which will replenish later in lactation. Those cycles of bone mobilization and reconstitution remain impossible to quantify for important number of dairy cows and the consequences of an incomplete bone reconstitution on following lactation remain unknown. The aim of this PhD was to develop an indicator of the phenomenon of bone mobilization and reconstitution during lactation.Several factors increasing bone mobilization have been identified, such as breed, parity or diet. However, the cycles of bone mobilization and reconstitution could not be related to variation in milk Ca and P content. However, it has been showed that, an insufficient Ca supply in early lactation does not always induce a higher bone mobilization, as it has been described in the literature, but can be compensated by an increase in digestive absorption capacity. The thesis also showed the need to quantify the consequences on insufficient dietary calcium supply on dairy cows’ milk production and health throughout lactation.

La glande mammaire d'une vache laitière haute productrice, produit quotidiennement une quantité de lait équivalente à 10% du poids de l'animal. L'alimentation, la génétique et le processus de différenciation terminale du tissu mammaire peuvent impacter significativement la productivité de l'animal et la composition du lait. L'activité intense de biosynthèse et de sécrétion de la glande mammaire fait intervenir un large répertoire de gènes dont l'expression peut aujourd'hui être analysée de façon globale et simultanée grâce à des outils tels que les puces à ADN. C'est ce type d'approche que nous avons mis en œuvre, dans ce travail de thèse, afin d'établir les réseaux de gènes qui participent au processus de différenciation terminale du tissu mammaire et qui permettent d'expliquer les variations de composition du lait observées avec la mutation K232A au locus DGAT1 bovin. Pour ce faire, nous avons utilisé chez la chèvre un dispositif en boucle qui a permis d'analyser, au moyen d'un répertoire de 22 000 sondes oligonucléotidiques bovines (22K), l'évolution du profil d'expression génique du tissu mammaire au cours de la gestation. Nous avons ainsi pu montrer que ce profil subit au cours du développement de l'organe et de sa différenciation terminale des changements profonds qui définissent 3 étapes majeures : i) le déclenchement de la différenciation fonctionnelle qui intervient avant le premier tiers de la gestation ; ii) un remodelage du tissu au cours duquel les structures qui produiront le lait (acini) se mettent en place et prolifèrent pour envahir progressivement l'organe - cette phase est marquée par l'expression de gènes de la réponse immunitaire ; iii) l'acquisition du phénotype sécrétoire, matérialisée par le déclenchement de la synthèse lipidique à la parturition. Afin de déterminer les mécanismes cellulaire sous-jacents aux variations de composition du lait observées avec la mutation K232A au locus DGAT1, nous avons entrepris la comparaison du transcriptome de tissu mammaire bovin à partir d'un dispositif expérimental génétiquement bien défini et contrôlé. A chaque animal de génotype GC/GC (A232), correspondait soit sa pleine sœur (n=4), soit sa demi-sœur (n=2) de génotype AA/AA (K232), au même numéro de lactation et au même nombre de jours de lactation. Nos résultats ont confirmé une baisse significative du TB (41.6 vs. 51.6 g/kg) et des AG à chaîne moyenne et insaturés (C14:1 et C16:1) et une augmentation des AG à chaîne moyenne et saturée (C14:0) et longue et insaturée (C18:1 cis11, C18:1 cis12, C18:2 n-6, C18:3 n-3) avec le variant GC/GC (A232) en comparaison au variant AA/AA (K232). Les globules gras étaient également plus petits avec ce variant. L'analyse du transcriptome à partir d'ARN extraits des biopsies de tissu mammaire a montré que les gènes spécifiant les acteurs des voies de synthèse du lactose, des lipides et des protéines étaient sur-exprimés chez les individus de génotype GC/GC (A232). La liste des gènes de la biosynthèse des lipides sur-exprimés avec ce génotype expliquent, pour partie, les différences de composition fine en acides gras observées en suggérant des voies alternatives du métabolisme du diacylglycérol.

Les aptitudes du lait à la transformation en fromage sont étroitement liées à sa composition, notamment en protéines. Ces caractères, difficiles à mesurer directement, ont été prédits à partir des spectres moyen infrarouge (MIR) du lait pour la composition en protéines dans les 3 races bovines Montbéliarde, Normande et Holstein (projet PhénoFinlait) et pour 9 aptitudes fromagères et la composition fine du lait en race Montbéliarde (projet From’MIR). La méthode Partial Least Squares (PLS) a fourni des prédictions MIR plus précises que les méthodes bayésiennes testées.Une analyse génétique a été réalisée pour ces caractères prédits à partir de plus de six millions de spectres MIR de plus de 400 000 vaches.Les caractères fromagers et de composition du lait sont modérément à fortement héritables. Les corrélations génétiques entre caractères fromagers (rendements et coagulation) et avec la composition du lait (protéines, acides gras et minéraux) sont élevées et favorables.Les génotypes de 28 000 vaches ont été imputés jusqu’à la séquence complète grâce aux données du projet 1000 génomes bovins.Des analyses d’association (GWAS) révèlent de nombreux gènes et variants avec des effets forts sur la fromageabilité et la composition du lait. Un réseau de 736 gènes, par ailleurs associé à ces caractères, permet d’identifier des voies métaboliques et des gènes régulateurs fonctionnellement liés à ces caractères.Un prototype d’évaluation génomique a été mis en place en race Montbéliarde. Un modèle de type contrôles élémentaires, incluant les variants détectés par les GWAS et présumés causaux, donne les estimations des valeurs génomiques les plus précises. La simulation d’une sélection incluant les caractères fromagers montre qu’il est possible d’améliorer la fromageabilité du lait avec un impact limité sur le gain génétique des autres caractères sélectionnés.Les travaux présentés dans cette thèse ont abouti 1) à la détection de gènes (dont certains jamais décrits auparavant) et de variants candidats pour la composition et la fromageabilité du lait et 2) à la mise en place d’une évaluation génomique de la fromageabilité du lait en race Montbéliarde dans la zone AOP Comté. / The ability of milk to be processed into cheese is closely linked to its composition, in particular in proteins. These traits, which are difficult to measure directly, were predicted from milk mid-infrared (MIR) spectra for protein composition in 3 cattle breeds Montbéliarde, Normande and Holstein (PhénoFinlait project) and for 9 milk cheese-making properties (CMP) and composition traits in Montbéliarde cows (From’MIR project). The Partial Least Squares method provided more accurate predictions than the Bayesian methods tested.A genetic analysis was performed on these traits, predicted from more than six million MIR spectra of more than 400,000 cows.Milk CMP and composition traits are moderately to highly heritable. Genetic correlations between CMP (cheese yields and coagulation) and with milk composition (proteins, fatty acids and minerals) are high and favorable.The genotypes of 28,000 cows were imputed to whole genome sequences using the 1000 bovine genome reference population.Genome wide association studies (GWAS) reveal many genes and variants in these genes with strong effects on CMP and milk composition. A network of 736 genes, associated with these traits, enable the identification of metabolic pathways and regulatory genes functionally linked to these traits.A pilot genomic evaluation was set up in Montbéliarde cows. A test-day model, including variants detected by GWAS, provides the most accurate genomic value estimates. Simulation of a selection shows that it is possible to improve the cheesability of milk with a limited impact on the genetic gain of the traits that currently make up the breeding objective.The work presented in this thesis led to 1) the detection of genes (some of which have never been described before) and candidate variants for milk CMP and composition traits and 2) the implementation of a genomic evaluation of CMP predicted from MIR spectra in Montbéliarde cows of the Comté PDO area.

L'élevage de la chèvre « Baladi » au Liban souffre d'un problème de disponibilité alimentaire responsable des faibles performances établies de la race, du fait de sa dépendance majoritaire des zones de pâturage naturel et de la rareté des terrains fourragers ou de l'adoption du système intensif. Dans ce contexte agroclimatique particulier, cette étude se propose d'identifier la conduite optimale, à mi-chemin entre système extensif compromettant la production et la durabilité de l'élevage et système hors-sol qui ne saurait valoriser les aptitudes de la race et les parcours de la région. En effet, les conditions climatiques difficiles de la région d'étude impliquent l'insertion d'une dimension temporelle dans la conceptualisation de la conduite optimale, prenant en considération les fluctuations saisonnières non négligeables des ressources alimentaires naturelles. Comparée à la conduite extensive traditionnelle et à la complémentation largement moins adoptée, une conduite où les chèvres laitières seraient mises au pâturage durant les mois de printemps caractérisé par la prolifération des espèces végétales en vert et enfermées durant la sécheresse estivale paraît a priori adaptée aux conditions du milieu et aux objectifs zootechniques et socioéconomiques. Le cas échéant, le système intensif étant rarement prisé par les éleveurs de la région, l'efficacité des parcours à résidus agricoles ou fourragers aura également été évaluée afin de trouver un optimum zootechnique et économique. Par la suite, il a fallu mettre en place un outil d'évaluation des caractéristiques nutritives des parcours de la région d'étude, des quantités ingérées par les animaux lors du pâturage ou à l'auge et finalement de leur impact direct sur la production laitière et la satisfaction des besoins. L'évaluation des différentes conduites se reflétant dans un nombre de réponses en cours de lactation, un suivi d'analyse continu a été instauré permettant d'apprécier l'état corporel des animaux (poids, note d'état corporel, métabolites énergétiques), la production laitière (rendement, durée de lactation et composition du lait) et les performances reproductives (prolificité et croissance des chevreaux). Les capacités d'adaptation des animaux aux restrictions alimentaires dans les différentes conduites ont ainsi été testées. Ces expérimentations réalisées sur deux ans de suite ont montré que ces chèvres manifestent de réelles capacités adaptatives aux aléas alimentaires. En particulier, à chaque fois que l'alimentation le permet, l'énergie disponible est orientée préférentiellement vers la production laitière avec des rebonds relativement importants. Ces rebonds se produisent quel que soit le niveau de production laitière et pendant pratiquement toute la lactation. Parallèlement, on observe une reconstitution lente et régulière des réserves adipeuses qui s'accélère en fin de lactation à un moment où les femelles sont généralement mises à la reproduction, alors que les productions laitières baissent inexorablement. Cette thèse a donc abouti à l'acquisition de connaissances originales sur un modèle animal peu étudié caractérisé par des capacités adaptatives remarquables qui ne se manifestent pas de façon aussi marquée chez les chèvres sélectionnées des zones tempérées / Adaptives capacities of Baladi goats fed on semi-arid rangelands of Bekaa valley (Lebanon)ABSTRACTThe Lebanese Baladi goat dairy production sector suffers from a problem of food availability which is responsible of the animal's poor performances, due to its dependence towards natural rangelands and the scarcity of crop residues and forage pastures as well as of the adoption of intensive systems.In this particular agroclimatic context, this study aims to identify the optimal conduct for this goat, half-way between an extensive system where production and durability are compromised and an intense one where the aptitudes of the breed and the variety of the region's pastures are not valorized. In fact, the region's difficult climatic conditions require the insertion of a temporal dimension in the conceptualization of the optimal conduct, considering the important seasonal fluctuations of the natural feed resources. Compared to the traditional extensive conduct and to the much less adopted supplementation, a conduct where the goats were pasture driven during the spring characterized by the proliferation of green plants and kept indoors during the summer season seems a priori adapted to the local conditions and to the technical and economic objectives. However, the intensive system being rarely considered by the local farmers, the efficiency of agricultural pastures such as crop residues and forages would also have been tested in order to find an optimum between production and feasibility. Thus, an evaluation tool of the pastures' nutrition values, the quantities ingested by the animals during grazing and indoors and finally of their impact on the milk production and satisfaction of feed requirements was implemented. The evaluation of the different tested conducts were reflected on a number of physiological responses during lactation such as the animals' body reserves (body weight, body condition score, NEFA), milk production (quantities, duration and milk composition: milk fat and milk protein contents) and reproductive performances (kids' number, birth weights and growth). The animals' adaptive capacities to different food restrictions situations are hence here tested.These trials realized on two subsequent years showed that this breed demonstrates clear adaptive capacities facing feed fluctuations. A particular adaptation is the orientation of the available extra energy towards milk production with relatively important rebounds whenever allowed by refeeding. These rebounds occurred whatever the initial milk production level and during practically the whole lactation period. In parallel, we observed a slow and regular reconstitution of the body reserves which accelerates at the end of lactation, when the females are getting ready for reproduction, while the milk production suddenly breaks down. In consequent, this study has collaborated in acquiring new original information about an original animal breed characterized by special adaptive capacities which don't generally show in selected high production breeds.Kewords : Baladi goat, feeding conduct, pasture, indoors, adaptive capacities, feeding behaviour, body reserves, milk production, reproductive performances