Diminuer la teneur en acides gras saturés (AGS) dans l'alimentation est une recommandation nutritionnelle classique, puisque les AGS augmentent les concentrations de cholestérol des lipoprotéines de faible densité (LDL-C). Les produits laitiers à plus faible teneur en gras sont donc souvent recommandés afin de limiter l'apport en AGS. Or, les AGS provoquent aussi une hausse du cholestérol des lipoprotéines de haute densité (HDL-C) qui est associé à un plus faible risque de maladies cardiovasculaires (MCV). Néanmoins, un rôle causal du HDL-C dans le développement des MCV a été remis en question dans de récentes études contrôlées. Par contre, une mesure de fonctionnalité des HDL, telle la capacité d'efflux de cholestérol (CEC), pourrait apporter une information supplémentaire quant au rôle des HDL sur les MCV. Ainsi, notre groupe de recherche a entrepris l'étude de l'impact des gras laitiers sur la CEC stimulée par les HDL (CEC-HDL) afin de clarifier l'influence des AGS sur les HDL. Nos résultats ont montré que la source alimentaire des AGS influence cette mesure de fonctionnalité: une diète riche en AGS du beurre a provoqué une plus grande augmentation de la CEC-HDL qu'une diète riche en AGS du fromage. De plus, les effets des gras alimentaires sur la CEC-HDL ont été modulés par le sexe. La diète riche en AGS du beurre a augmenté la CEC-HDL chez les hommes seulement, tandis qu'une diète riche en gras mono-insaturés a augmenté la CEC-HDL seulement chez les femmes. Finalement, nous avons aussi trouvé une association entre l'augmentation du LDL-C et l'augmentation de la CEC-HDL en réponse à la diète « beurre » chez les hommes suggérant un certain mécanisme compensatoire. / Reducing saturated fatty acids (SFA) in the diet is a common nutritional guideline, because SFA raise low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) concentrations. Low-fat dairy products are often preferred to lower SFA intake. SFA also increase high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) associated with a lower risk of cardiovascular disease (CVD). However, recent controlled studies indicated that HDL-C may not have a causal relationship with CVD. On the other hand, a measure of functionality, as is the cholesterol efflux capacity (CEC), could provide additional information on the role of HDL in CVD. Thus, our group began the study of the effects of dairy fats on HDL-mediated CEC (HDL-CEC) to clarify the effects of SFA on HDL. Our results showed that the SFA food source affects this functionality: a diet rich in SFA from butter increased HDL-CEC more than a diet rich in SFA from cheese. Additionally, gender seemed to modify the effects of dietary fats on HDL-CEC. The butter-rich diet increased HDL-CEC in men only, while a diet rich in monounsaturated fats increased HDL-CEC in women only. Finally, we also found an association between the increase in LDL-C and the increase in HDL-CEC after the butter-rich diet on men, suggesting a compensatory mechanism.

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.

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.

L’objectif général des travaux présentes dans cette thèse de doctorat était d’établir la relation entre l’alimentation et la composition du lait des vaches laitières, en mettant l’emphase sur les teneurs en matières grasses (TMG), sur l’urée du lait et sur l’efficience d’utilisation de l’azote. Pour la TMG, c’est principalement la relation entre cette teneur et la différence alimentaire cations-anions (DACA) qui a été investiguée. Une base de données de 2 142 troupeaux québécois a été utilisée et la relation entre la composition de la ration, incluant la DACA, et la TMG du lait a été déterminée à l’aide de régressions multiples. Il a été possible de prédire entre 32 et 66 % de la variation de la TMG du lait en fonction du stade de lactation. Malgré plusieurs interactions trouvées, une augmentation de la DACA, une supplémentation avec de l’acide palmitique et une distribution des aliments en ration totale mélangée ont eu une relation positive avec la TMG du lait, tandis qu’une augmentation de la proportion de concentrés dans la ration a eu un effet négatif. Les modèles développés ont montré l’importance de la gestion de l’alimentation sur la TMG du lait. En plus, ils ont démontré l’intérêt de considérer la DACA dans la formulation de rations chez la vache laitière. Dans une deuxième étude, la même base des données a été utilisée pour identifier les facteurs nutritionnels qui peuvent faire varier la teneur en urée du lait. Contrairement à ce qui est mentionné dans la littérature, tant des corrélations positives et que négatives entre les teneurs en urée du lait et en protéines des rations à l’intérieur des troupeaux sur une période de 36 mois ont été obtenues. Pour mieux comprendre ces relations, les résultats de performances et d’alimentation de 100 troupeaux avec des corrélations positives (r > 0,69) et de 100 troupeaux avec des corrélations négatives (r < -0,44) entre la teneur en urée du lait et en protéine brute de la ration ont été comparés. Les résultats n’ont pas montré de différences entre les deux groupes ni pour la composition de la ration, ni pour l’urée du lait. Ces résultats ne permettent pas d’identifier le meilleur contexte pour l’utilisation de la teneur en urée du lait comme un outil de gestion de l’alimentation. Ces observations soulèvent des questions sur la validité de l’utilisation des statistiques d’alimentation provenant de la base de données utilisée pour des évaluations nutritionnelles plus spécifiques. Considérant les résultats du projet précédent, le dernier projet visait à mieux comprendre les caractéristiques des fermes avec différentes efficiences d’utilisation de l’azote en utilisant des données plus fiables. Ainsi, 100 fermes laitières au Québec ont été visitées pour recueillir les données de production, de consommation d’aliments et de gestion de leur troupeau. Ces fermes ont été divisées en quatre groupes par une analyse en grappes selon leur efficience d’utilisation de l’azote. La comparaison entre les groupes a montré que les fermes dans les groupes avec une plus haute efficience d’utilisation d’azote ont une production laitière moyenne par vache plus élevée. Pour les stratégies d’alimentation, les fermes plus efficientes donnent plus d’énergie, mais moins de protéines brutes que les fermes des groupes moins efficients. Les résultats ont également montré l’importance de la prise alimentaire des vaches sur l’efficience d’utilisation de l’azote puisque les fermes des groupes avec la plus grande efficience étaient également celles avec la plus faible prise alimentaire. Aussi, les résultats n’ont pas permis d’établir clairement la relation entre la teneur en urée du lait et l’efficience de l’utilisation de l’azote. En effet, des valeurs différentes pour l’urée du lait étaient obtenues entre le groupe plus efficient et le moins efficient, mais la faible ampleur de variation de l’efficience d’utilisation de l’azote des groupes intermédiaires n’a pas permis d’observer de différences pour l’urée du lait. Finalement, outre une réduction des risques de pollution, les fermes des groupes plus efficaces pour l’utilisation de l’azote étaient également celles avec la marge sur les coûts d’alimentation par les vaches plus élevées. Par conséquent, il y a aussi un intérêt économique à améliorer l’efficience de l’utilisation de l’azote sur les fermes. / The objective of this thesis was to establish the relationship between diet and milk composition, focusing on the milk fat concentration (MFC), milk urea nitrogen (MUN) and nitrogen use efficiency. For the MFC, mainly, the relationship between this component and the dietary cation-anion difference (DCAD) was studied. A database including 2 142 dairy herds from Québec was used to carry out multiple regression analysis to determine the relationship between the diet composition, including DCAD, and the MFC. With the model built, it was possible to predict between 32 and 66% of the variation of MFC depending on the stage of lactation. Despite several interactions found, an increase in the DCAD, palmitic acid supplementation and distribution in total mixed ration had a positive relationship with MFC. Whereas an increase in the proportion of concentrate had a negative effect on the MFC. The models built showed the importance of feeding management and diet composition on MFC. In addition, it showed that DCAD should be taken into account for diet formulation. In a second study, the same database was used to identify nutritional factors that may affect MUN. Contrary to what is reported in the literature, positive but also negative correlations between MUN and dietary crude protein concentration within herds on a 36-month period were obtained. To better understand these relationships, results of diet composition and performance of 100 herds with positive correlations (r > 0.69) and 100 herds with negative correlations (r < -0.44) between MUN and crude protein concentration of the diet were compared. Results showed no differences between the groups for diet composition and for performance.Which suggested that there are other than nutritional factors that can affect MUN. Results from this study did not allow to pinpoint a better context of utilization for MUN as a tool for feeding management. These results raise questions on the validity of this type of dataset for specific nutritional evaluation. Considering the results of the previous study, the last project was to better understand the characteristics of the herds with different nitrogen use efficiency by using more reliable data. Thus, 100 Québec dairy herds were visited to collect data of production, feed intake and management practices. Herds were then divided in four groups by a cluster analysis according to their nitrogen use efficiency. The comparison between these groups showed that herds with greater nitrogen use efficiency had higher average milk yield per cow. Regarding feeding strategies, more efficient herds had more energy but less crude protein in their diets than the herds of the less efficient groups. The result of the analysis also showed the importance of the dry matter intake in the nitrogen use efficiency, because herds in the greater efficiency groups had a lower intake. Although, MUN was different between the group with the high efficiency and the low efficiency, the lack of a perfect concordance between MUN and the nitrogen efficiency and between MUN and dietary crude protein may have been due in part to the small difference in the nitrogen efficiency between the two intermediate groups. Finally, in addition of reducing the risk of nitrogen pollution, herds in the higher efficiency groups had the higher incomes over feed costs. There is therefore also an economic incentive to improve nitrogen use efficiency on farms.

L'effet délétère de la consommation d'acides gras trans industriels (AGTi) sur la santé, plus particulièrement sur le risque de maladie cardiovasculaire (MCV), est bien établi et reconnu, alors que l'association entre les apports en acides gras trans provenant des ruminants (AGTr) et le risque de MCV nécessite davantage d'investigation. De plus, peu d'études ont investigué l'impact des AGTr sur les facteurs du risque cardiovasculaire chez la femme. L'objectif de cette étude était de comparer les effets d'un apport élevé, mais toutefois atteignable en AGTr sur les lipides plasmatiques et autres facteurs de risque des MCV chez la femme. Nos résultats suggèrent que des apports élevés en AGTr pourraient abaisser de façon mineure les taux plasmatiques de HDL-C chez les femmes qui ont des concentrations initiales élevées. Toutefois, l'impact de tels changements sur la santé cardiovasculaire serait peu important vu l'ampleur du changement au niveau du HDL-C et l'absence de changement dans tous les autres facteurs de risque.

L'objectif de cette étude était de déterminer l'effet d'une supplémentation de soya extrude dans la ration de vaches de boucherie allaitantes au pâturage sur la concentration en acides linoléiques conjugués (ALC) du gras du lait des vaches et du tissu adipeux sous-cutané des veaux. Trente-deux couples vache-veau ont été séparés en deux groupes de manière à retrouver huit veaux de chaque sexe par groupe. À partir de l'entrée des animaux au pâturage en juin, les vaches ont reçu 2 kg/j de soya (fève entière); cru et moulu (SC) pour le groupe témoin, et extrudé (SE) pour l'autre. Au sevrage, en octobre, la teneur en ALC du gras du lait a atteint 15,4 et 24,2 mg/g d'acides gras chez les vaches recevant respectivement du SC et du SE (P = 0,02). Les teneurs en ALC du tissu adipeux sous-cutané ont été de 16,9 et de 25,0 mg/g d'acides gras pour les veaux dont les mères recevaient respectivement du SC ou du SE (P < 0,01).

Les maladies cardiovasculaires demeurent une des principales causes mondiales de mortalité et l’hypertension en est un facteur de risque majeur. La saine alimentation joue un rôle clé dans la gestion de la tension artérielle (TA). Les données des études observationnelles suggèrent que la consommation de produits laitiers, particulièrement ceux faibles en matières grasses (m.g.), est associée à une TA plus faible et à un risque moindre de développer l’hypertension. Cependant, les résultats des études cliniques suggèrent un effet neutre de la consommation de produits laitiers sur la TA mesurée principalement en clinique. L’étude d’alimentation contrôlée réalisée dans le cadre de ce mémoire visait à évaluer l’effet de la consommation de lait et de fromage sur la TA ambulatoire de jour et sur d’autres facteurs de risque cardiométabolique. Dans un devis en chassé-croisé, 55 participants ont été assignés par randomisation à une séquence de 3 diètes expérimentales isoénergétiques d’une durée de 6 semaines chacune : 1) une diète témoin sans produit laitier; 2) une diète comprenant 3 portions de lait 1% m.g.; et 3) une diète comprenant 1 portion de fromage cheddar 31% m.g. naturellement enrichi en acide -aminobutyrique (GABA). Les valeurs de TA, tant ambulatoires qu’en clinique, étaient similaires après chaque diète. Chez les sujets dont la TA diastolique ambulatoire de base était inférieure à la médiane, la diète lait a significativement réduit la TA diastolique ambulatoire de jour de 2 mmHg par rapport à la diète témoin. Ces résultats suggèrent que la consommation de lait et de fromage à court terme a un effet globalement neutre sur la TA. / Cardiovascular disease remains one of the leading causes of death worldwide and hypertension is a major risk factor. Healthy eating plays a key role in blood pressure (BP) management. Data from observational studies suggest that consumption of dairy products, particularly those low in fat, is associated with lower BP and lower risk of developing hypertension. However, the results of clinical studies suggest a neutral effect of dairyproductconsumption on office BP. The controlled feeding study conducted as part of this memoiraimed to evaluate the effect of milk and cheese consumption on daytime ambulatory BP and other cardiometabolic risk factors. In a cross-over design, 55 participants were randomly assigned to a sequence of 3 experimental isoenergetic diets of 6 weeks each : 1) a control dairy-freediet; 2) a diet comprising 3 portions of 1% low-fat milk; and 3) a diet comprising 1 portion of cheddar cheese (31% fat) naturally enriched in -aminobutyric acid. Both ambulatory and clinical BP values were similar after each diet. In subjects with baseline ambulatory diastolic BP below the median, the milk diet significantly decreased the daytime ambulatory diastolic BP by 2 mmHg compared with the control diet. These results suggest that short-term milk and cheese consumption has an overall neutral effect on BP.