Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 51-53. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2008). In ProQuest dissertations and theses. Publié aussi en version papier.

L’industrialisation du secteur porcin canadien a menée à une diminution du nombre de fermes et une augmentation de porc par bâtiment avec comme conséquence, un risque accru d’épidémies. Les mesures de biosécurité appliquées n’incluent pas d’exigences pour le contrôle des bioaérosols (voies de transmission confirmée ou suspectée pour plusieurs maladies). Certains pathogènes bactériens et viraux peuvent parcourir de longues distances dans l’air et garder leur potentiel infectieux. La recherche de méthodes visant à contrôler les bioaérosols est active et l’utilisation de technologies fiables et abordables de traitement de l’air amélioreraient le bien-être animal et pourraient réduire l’incidence des épidémies et les coûts conséquents pour l’industrie. Lors de ce programme doctoral, quatre types de traitement de l’air ont été examinés, un biofiltre percolateur, l’ozone dans un tunnel, des filtres mécaniques et des filtres antimicrobiens. Différents modèles d’exposition aux bioaérosols ont été testés comme une aérosolisation sèche ou liquide, d’origine naturelle ou artificielle. En outre, une méthode de production de poussière contaminée par des virus infectieux a été développée. Dans la première étude, un tunnel de vent a été utilisé pour aérosoliser et exposer le phage PhiX174 à l’ozone à des concentrations variables et deux conditions humidités relatives (40% et 80%). L’ozone a été généré à 0,3 à 1,8 ppm en comparaison avec des expériences sans ozone pour évaluer la perte des phages aérosolisés dans le tunnel. Les phages ont été collectés en solution liquide par deux collecteurs simultanément avec un point de référence en amont de l’ajout d’ozone (ou temps de référence zéro). Les phages ont été quantifiés par qPCR et par culture pour établir les ratios infectieux. À chaque point de prélèvement, le ratio total/infectieux a été comparé à celui au temps zéro. Les résultats de l’étude ont été difficiles à interpréter à cause d’un effet de l’ozone sur les phages dans les récipients de collecte. Ce phénomène a mené à l’application d’un facteur de correction dans les résultats observés. Après correction, une diminution significative entre les ratios a été observée entre 0, 0,3 et 0,6 ppm à 80% d’humidité relative tandis qu’aucune différence n’a été observée entre les concentrations à 40% d’humidité. iii Dans un deuxième temps, des bioaérosols artificiels ont été produits par aérosolisation sèche pour étudier leur utilité dans l’évaluation de l’efficacité de réduction des filtres mécaniques et antimicrobiens. Aucune étude à ce jour ne proposait de protocole afin de produire des aérosols viraux secs de distribution granulométrique similaire à celle rencontrée dans le milieu porcin. Un tel aérosol permettrait l’obtention de conditions expérimentales plus représentatives de l’environnement étudié car les aérosols liquides créés en laboratoire sont habituellement plus petits. Nous avons produit des bioaérosols secs de phages infectieux agrégés sur une poussière standard de diamètre aérodynamique médian en masse de 12 μm. Le protocole a permis la préparation de poussière standard contenant des phages (PhiX174 ou MS2) mais seul MS2 a montré une concentration assez élevée pour être détectée après filtration mécanique et antimicrobienne (PhiX174 a été réduit en-dessous de la limite de détection). Cette méthode pourra être appliquée à d’autres types de filtres. Finalement, un biofiltre percolateur traitant l’air d’une salle d’engraissement d’une porcherie a été évalué pour la réduction des bactéries, archées, et virus émis par les systèmes de ventilation du bâtiment. Ce projet a évalué l’impact du taux de ventilation et des températures extérieures sur l’efficacité du système percolateur grâce à une série d’échantillonnages échelonnés sur une période de 10 mois. L’effet potentiel du biofiltre percolateur comme source d’émission de bioaérosols a été étudié par analyse de biodiversité par séquençage à haut débit tandis que l’efficacité de la réduction microbienne des filtres a été testée par qPCR. Cette étude a montré que le contenu de l’air émis par le biofiltre percolateur était différent en composition de celle des échantillons d’air en amont. Les résultats de qPCR ont montré des efficacités de réduction des bioaérosols modérées à élevées pour les bactéries et les archées. Les coliphages, seuls virus aéroportés détectés dans l’air sortant de la porcherie, n’ont été réduits que faiblement, tout comme les bactéries cultivables. Aucun effet de la température extérieure n’a été identifié au niveau de l’efficacité de la réduction microbienne.

La littérature a démontré que la séparation de l'urine et des fèces sous les lattes et le retrait fréquent des deux fractions restreint les émissions de gaz et d'odeurs provenant du bâtiment, et ce, jusqu'à 50%. Le principal objectif était de comparer, dans un même montage expérimental, différents systèmes de gestion des déjections sur divers aspects relatifs à la qualité de l’air. Pour ce faire, le dispositif expérimental comprenait 5 traitements, dont 3 systèmes de séparation distincts (gratte en « V », filet, courroie). La fréquence de grattage et l'efficacité du procédé de séparation ont été étudiées. L'expérimentation s’est déroulée dans 12 chambres identiques, complètement indépendantes et ayant chacune leur propre système de gestion des déjections. Chacune des chambres accueillait quatre porcs élevés de 30 à 80 kg, et ce, sur une période de huit semaines par élevage. Les résultats ont démontré qu'il y a un effet significatif du traitement sur les émissions d’ammoniac (p=0,02). Sans le procédé de séparation, le retrait des déjections à tous les 2-3 jours a réduit de manière significative les émissions d’ammoniac de 46% (52,7 mg jour-1 kgporc-1). Au cours d'une période d’entreposage de 2-3 jours, la séparation de l'urine et des fèces directement sous des lattes a permis une réduction significative de 49% (50,0 mg jour-1 kgporc-1) des émissions d’ammoniac. Les différents systèmes de séparation ont eu la même capacité de réduction d’ammoniac. Les résultats ont révélé qu’au cours d’une semaine, il n'y a eu aucun avantage significatif à augmenter la fréquence de vidange ou à procéder à la séparation solide-liquide pour réduire les émissions de gaz carbonique, de méthane et d’odeurs. Les différents systèmes de gestion des déjections n'ont pas eu d’impact sur le caractère hédonique. / Literature has shown separating urine from feces and frequently removing both fractions is suitable for diminishing gas and odor emissions from pig building. On average, under-slat separation systems in piggeries can reduce ammonia and odor emissions by up to 50%. The focus of the present research study was to assess, in the same experimental design, the effect of diverse manure handling systems on various aspects relative to air quality. Twelve identical and completely independent experimental rooms were built. Each room housed four grower-finisher pigs from 30 to 80 kg over two 8-week period trials. Five treatments, of which three separation systems (V-shaped scraper, net, belt) were tested simultaneously. The scraping frequency and the effectiveness of the separation process were evaluated. Results showed there was a significant effect of the treatment on ammonia emissions (p=0.02). Without the solid-liquid separation, removing the manure every 2-3 days significantly reduced ammonia emissions by 46% (52.7 mg day-1 kgpig-1) compared to the control. Within a storage period of 2-3 days, the separation of the urine and feces directly under slats allowed a significant 49% (50.0 mg day-1 kgpig-1) reduction of ammonia emissions compared to the control. The different separation systems had the same ammonia reduction capacity. Results revealed there is no advantage at a statistically significant level (P> 0.05) for the separation process not for the removal frequency on carbon dioxide and methane emissions, within a week period. For the same period, it was not beneficial at a statistically significant level (P> 0.05) to separate excrement and urine directly under slats for reducing odor releases. Manure handling systems did not have an effect on the hedonic tone.

L’évolution de l’industrie porcine québécoise et canadienne caractérisée par une densification des troupeaux a, dans les dernières décennies, mené à une augmentation du confinement dans les bâtiments d’élevage. Les éleveurs de carrières occupent ces bâtiments pour une partie considérable de leur journée de travail, s’exposant ainsi à cet environnement confiné. Les porcheries sont reconnues comme étant des environnements fortement contaminés en poussières et bioaérosols. De plus, des effets néfastes sur la santé des occupants sont soupçonnés dans ces nouveaux bâtiments. Cette étude vise à détecter la présence et à quantifier six pathogènes humains, à mesurer la concentration en poussières et à détecter la présence de gènes de résistance d’importance en médecine humaine dans l’air des porcheries du Québec. Pour ce faire, dix porcheries québécoises ont été visitées et des échantillons d’air ont été prélevés dans chacune d’elle. Les six pathogènes à l’étude ont été investigués par des méthodes traditionnelles de culture et par biologie moléculaire. La concentration des poussières et suspension a été mesurée par gravimétrie ainsi que par lecture directe du diamètre aérodynamique de ces dernières. Les gènes de résistance ont été détectés par biologie moléculaire. Les résultats obtenus renforcent l’hypothèse que les porcheries en environnements tempérés comme celles du Québec et du Canada abritent de fortes concentrations en bioaérosols pouvant potentiellement avoir des effets néfastes sur la santé des travailleurs agricoles. / Changes in the swine industry of the Province of Quebec and Canada characterized by larger herds as lead to an increase in confinement levels inside pig buildings. Swine workers occupy these buildings several hours per day, exposing themselves to this confined environment. Pig buildings are environments well known to be heavily contaminated by dust and bioaerosols. Moreover, adverse effects on the health of the occupants are suspected. The present study aims at detecting and quantifying six human pathogens, measuring airborne dust concentrations, and detecting resistance genes of medical importance in the air of swine confinement buildings in the Province of Quebec. To do so, ten pig buildings were visited and air samples were collected in each of them. Human pathogens were investigated using classic culture methods as well as molecular biology. Airborne dust concentrations were calculated using gravimetric methods and a direct measurement of the aerodynamic diameter or particles. Resistance genes were detected by molecular biology. Results obtained during this study reinforce the hypothesis that swine confinement buildings in temperate environments such as the Province of Quebec host high concentrations of bioaerosols which can potentially have adverse effects on the workers’ health.

Le but de ce projet de recherche consiste à réduire les émissions d’ammoniac produites à partir des planchers de béton dans les porcheries de croissance-finition. Pour ce faire, trois principaux facteurs ont été investigués, soit le profilé des lattes, la présence d’un enduit d’époxy et la présence d’un sectionnement pratiqué le long des lattes. Ce projet est divisé en deux volets. Le premier volet consistait à développer des lattes permettant de réduire les surfaces souillées. Les prototypes développés lors de ce volet ont permis des réductions des surfaces souillées variant entre 41 et 80 %, comparativement à une latte témoin. Le second volet consistait à mesurer les émissions d’ammoniac des prototypes développés, lorsque soumis à des simulations de souillage. Seule la présence d’un sectionnement a eu un effet significatif sur la réduction des émissions d’ammoniac, lesquelles ont varié entre 22 et 42 %, par rapport à une latte témoin. / The goal of this research project consists to reduce the ammonia emissions produced from the floor in growing-finishing pig barns. To do this, three main factors were investigated: the slats section shapes, the presence of an epoxy coating and the presence of a notch along the slats. This project is divided into two parts. The first part consisted to develop slats allowing to reduce the soiled surfaces. Prototypes developed during this part of the project resulted in soiled surfaces reduction ranging between 41 and 80 %, compared to a control slat. The second part consisted to measure ammonia emission of the developed prototypes when subjected to fouling simulations. Only the presence of a notch allowed to reduce ammonia emissions significantly. Emission reductions measured ranged between 22 and 42 %, in comparison with a control slat.

Dans la perspective d'assurer la protection de l'environnement, le gouvernement du Québec a rendu conditionnel l'octroi de certaines aides financières destinées aux entreprises agricoles au respect de normes environnementales précises. Cette recherche exploratoire vise à vérifier les éventuels choix d'ajustements stratégiques des exploitations porcines après l'instauration de l'écoconditionnalité. Les choix d'ajustements ont été analysés à partir des caractéristiques propres aux entreprises, de la perception des producteurs face à l'écoconditionnalité et des actions déjà posées par les entreprises afin d'améliorer leur gestion des lisiers. Une enquête téléphonique a été conduite auprès d'un échantillon de 50 entreprises porcines. L'analyse des données a permis de dresser un portrait des entreprises étudiées, de mettre en lumière l'état des connaissances des répondants sur le mécanisme des aides conditionnelles et de préciser leur stratégie d'adaptation. Les principaux résultats de cette recherche permettent de conclure qu'il semble exister une relation significative d'une part entre certaines des composantes de la stratégie des répondants et des caractéristiques des entreprises et, d'autre part, entre une des composantes de leur stratégie et leur perception quant à l'application des sanctions en cas de non conformité.

L'adoption en 2002 du Règlement sur les exploitations agricoles (REA) a fait en sorte que certains producteurs porcins se retrouvent maintenant en situation de surplus de lisier et doivent trouver de nouvelles alternatives à leur gestion conventionnelle. Parmi ces alternatives, la séparation directement sous les lattes semble intéressante. Plusieurs systèmes utilisant cette approche ont été étudiés (Ogink et al. 2000; Marshal 2002) et, de façon générale, ces systèmes permettent la concentration d'au moins 80% du phosphore dans une fraction solide ayant un minimum de 25% de matière sèche. Lors de la présente étude, quatre différents systèmes de séparation sous les lattes ont été comparés : une courroie, un filet, une gratte en forme de V opérée à tous les jours et la même gratte en V utilisée trois fois par semaine. Le dispositif expérimental utilisé consistait en 12 chambres identiques mais indépendantes ayant toutes leur propre système de gestion des déjections. Chaque chambre a reçu quatre porcs à l'engrais durant deux élevages de huit semaines. Plusieurs paramètres ont été évalués tels que le pourcentage de matière sèche et le contenu en phosphore des différentes fractions. Les mesures effectuées indiquent que la séparation de phase à l'aide des différents systèmes évalués était efficace, permettant d'isoler plus de 90% du phosphore dans une fraction solide ayant plus de 30% de matière sèche.

Les porcheries de l'est du Canada gèrent les lisiers à l'aide de systèmes conventionnels, de systèmes de litières et de systèmes de séparation à la source. Nous avons évalué l'impact de ces différents systèmes de production sur la présence de bactéries, d'actinomycètes, de moisissures, de bactéries et de parasites pathogènes zoonotiques et de gènes de résistance à la tetracycline et à la vancomycine dans les lisiers et dans les bioaérosols. L'impact de l'exposition des producteurs de porcs aux bioaérosols des porcheries a de même été investiguée par la recherche de bactéries pathogènes zoonotiques et de gènes de résistance à la tetracycline et à la vancomycine dans la flore nasopharyngée. La présence de litières dans les porcheries n'influe pas sur les concentrations en bactéries et en parasites pathogènes zoonotiques des déjections. Le compostage des litières est incomplet. Les systèmes de séparation à la source concentrent les bactéries pathogènes zoonotiques cultivables dans les fractions solides des lisiers. Les bactéries pathogènes y survivront potentiellement plus longtemps dû à la présence d'une plus forte concentration en solides. Les bioaérosols des systèmes de litières sont les plus contaminés en microorganismes cultivables (bactéries mésophiles, E. coli, actinomycètes thermotolérantes, moisissures) et sont généralement constitués d'espèces d'Aspergillus. La nature des moisissures aérosolisées est par contre plus diversifiée dans les deux autres systèmes de production (Cladosporium, Pénicillium, Scopulariopsis). Des gènes de résistance à la tetracycline sont également présents dans les bioaérosols des porcheries canadiennes et, pour le gène tetG, en plus fortes concentrations dans les systèmes de litières. Les gènes de résistance à la tetracycline sont de même présents chez des isolats cultivables de bactéries pathogènes zoonotiques. Les bioaérosols des systèmes de séparation à la source sont parmi les moins chargés en microorganismes cultivables, en poussières et en endotoxines totales et semblent alors moins nocifs pour la santé respiratoire des travailleurs. La flore nasopharyngée des producteurs de porcs est contaminée par des bactéries pathogènes zoonotiques et par des bactéries résistantes à la tetracycline. Les bioaérosols pourraient donc être une voie de transmission possible d'infections et de bactéries résistantes aux antibiotiques des porcs aux humains et, par la suite, des travailleurs à la famille.