Les systèmes d'élevage des petits ruminants au pâturage sont les plus répandus en zone tropicale humide mais l'exposition aux strongles gastro-intestinaux entraîne des pertes importantes de production. L'objectif de ce travail est d'évaluer un système de gestion mixte du pâturage associant diverses espèces animales permettant à priori d'accroître les performances via la réduction du parasitisme et!ou une meilleure alimentation. L'étude de la littérature a conduit à une méta-analyse confirmant de meilleures performances individuelles ou à l'hectare pour les ovins en mixte. Préalablement un dispositif visant à vérifier la non-transmission des larves d'Haemonchus contortus des caprinsaux génisses Créoles a été validé. Un second dispositif avec des chevrettes conduites en mixte, infestées ou pas par Haemonchus comortus (Ml et MnI) ont été comparées à des chevrettes contrôles infestées ou non (CI et CnI). Ce dispositif a été conduit pendant 2 ans avec des mesures du couvert pâturé, des mesures individuelles des quantités ingérées, de la digestibilité, du parasitisme et de la croissance. De plus fortes croissances ont étéobservées en pâturage mixte que les chevrettes soient infestées ou pas (43.25 et 31.68 glj pour MDI et MI vs. 32.44 et 17.91 glj) avec une moindre biomasse. Les mesures d'ingestion et d'ingéré digéré ont été corrélées aux croissances des chevrettes contrairement aux variables parasitaires et met en évidence le rôle de l'alimentation et de la résilience dans le bénéfice du pâturage mixte. Une autre gestion intégrée du pâturage a été étudiée basée sur l'utilisation du vermicompost et s' ant sur les mêmes leviers d'action: l'alimentation et le itisme / Systems of small ruminant grazing are most prevalent in the humid tropics but this environment exposes animals to gastro-intestinal with production losses. The objective ofthis thesis is to evaluate a system ofmixed management ofthe pasture combining various animal species, which allows a priori to increase animal performance by reducing the parasitism and/or better nutrition. The study of literature bas led to a meta-analysis confirming the better individual performances or calculated per ha for sheep reared mixed. The first experiment validated the non-transmission of Iarvae ofHaemonchus contortus from goats to heifers. In a second experiment, goats mixed with heifers, infested or not with Haemonchus contortus (Ml vs MnI) were compared with controls goats, reared alone, infested or not (CI and CNI). This deviee with a continuous driving was studied for two years with measurements on the sward, individual measures of intake, digestibility, parasitism and growth ofthe goats. The highest growth rates were measured with the mixed pasture as goats are infested or not (43.25 and 31.68 g / d for MN! and MI vs. 32.44 and 17,91 g / d) with lower biomass. The herbage intake and the digested herbage intake were well correlated to the growth rate, unIike parasitic variables, and highlight the role of diet in the benefit of mixed driving for goats. Therefore, the infested goats with Haemonchus, expressed greater resilience with improved growth performance compared with controls. Parallel to the study ofmixed pasture, another integrated management of grazing was studied, based on the use of vermicompost and relying on the same levers. namelv throuzh feedinz and parasitism

Le pâturage, principal mode d’alimentation en zone tropicale, est souvent dévalorisé car il est associé à des performances animales jugées insuffisantes, et peut avoir des effets néfastes sur l’environnement. Même si l’alimentation à l’auge permet de meilleures productions, ce mode de conduite présente également des inconvénients, en termes d’investissements, de rentabilité économique, d’impact des rejets sur l’environnement et de qualité des produits. Une intensification de la conduite au pâturage semble donc une voie d’avenir, mais nécessite une meilleure connaissance de ce mode de conduite et de ses conséquences sur l’alimentation et les performances des animaux. Il apparait également nécessaire de comparer l’élevage au pâturage et à l’auge sur des critères homogènes, en dissociant les composantes de ces modes de conduite.L’objectif de la thèse est d’évaluer et de comparer la conduite au pâturage et la conduite hors sol, en tenant compte également de la distribution ou non de concentré, sur l’alimentation, la croissance, les caractéristiques d’abattage et la consommation d’eau. Dans un premier temps, nous avons étudié au cours d’une expérimentation, les effets de ces deux modes de conduite sur la croissance, les caractéristiques d’abattage et de carcasse de taurillons Créoles abattus à deux âges (précoce vs tardif). Les taurillons à l’auge avaient une croissance plus rapide, des poids de carcasse plus élevés, ainsi que des carcasses plus grasses. Nous avons observé qu’abattre plus tardivement au pâturage (17 et 21 mois vs 14 et 17 mois à l’auge), permettait d’atteindre des poids finaux similaires à ceux obtenus à l’auge et des carcasses de meilleure qualité, plus riche en muscle. Nous avons expliqué la majorité de nos résultats par les effets combinés des modes de conduite et de l’alimentation et avons voulu étudier leurs effets respectifs. Dans un second temps, l’étude des effets du mode de conduite a été faite dans un premier temps, par le biais d’une méta-analyse. Les performances des animaux à l’auge étaient meilleures qu’au pâturage, mais ces effets dépendaient de la stratégie de complémentation. De cette méta-analyse est également apparu le manque d’études auge vs pâturage sur l’alimentation et à ration égale. Afin d’étudier les effets respectifs du mode de conduite et de la stratégie de complémentation, un dispositif analytique avec des taurillons élevés à l’auge et au pâturage complémentés ou non avec du concentré a été mis en place. Dans un premier temps, une étude méthodologique menée grâce à ce dispositif nous a permis d’identifier que la SPIR permettait la meilleure estimation de la dMO, l’OMI et la MODI au pâturage. Les résultats de l’étude analytique ont montré que les animaux au pâturage utilisaient mieux leur alimentation pour leur croît que ceux à l’auge et la stratégie de complémentation influençait davantage ces variables que le mode de conduite. Avec une stratégie de complémentation appropriée, les animaux au pâturage peuvent atteindre des performances similaires à celles obtenues à l’auge. / Grazing, main way of feeding ruminants in the tropics, is often undervalued because it is associated with animal performance deemed insufficient, and may have adverse effects on the environment. Even if stall feeding allows better production, this way of feeding has drawbacks in terms of investment, profitability, impact of emissions on the environment and product quality. Intensification of grazing seems a way forward, but requires a better understanding of this way of feeding and its impact on feeding and animal performance. It also appears necessary to compare grazing and stalls feeding on homogeneous criteria, separating the components of these modes of management.The aim of the thesis is to evaluate and compare stalls and pasture feeding environment, taking into account also the distribution or not of concentrate on feeding, growth, slaughter characteristics and water consumption. At first , we studied in an experiment , the effects of these two feeding systems on growth, slaughter and carcass characteristics of Creoles bulls slaughtered at two ages (early vs. late ). Bulls fed in trough grew faster, had greater carcass weight and fatter carcasses. We observed that a later slaughter of grazing animals (17 and 21 months vs. 14 and 17 months in stalls), allowed to reach final weights similar to those obtained in stalls and carcasses richer in muscle. We explained most of our results by the combined effects of feeding environment and complementation strategy and wanted to study their effects. In a second step, the study of the effects of feeding environment was made in first instance, through a meta-analysis. Stalls fed animals had greater performances than pasture fed ones, but these effects depended on complementation strategy. This meta-analysis also highlighted the lack of knowledge on intake and digestibility at pasture, which is a limitation on attempts to compare with measurements carried out in trough-fed animals. To investigate the relative effects of feeding environment and complementation strategy, we conceived an analytical trial with Creole bulls reared in stalls and at pasture, supplemented or not with concentrate. First of all, this analytical trial was the support of a methodological study, which identified that the NIRS method allows the best estimate of the OMD, OMI and DOMI at pasture. The analytical trial showed that grazing animals had better feed efficiency feed for their growth than stall fed ones and complementation strategy influenced more these variables than feeding environment. With an appropriate strategy for complementation, grazing animals can achieve similar performance to those obtained at the trough.

Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) est l’agent pathogène responsable de la maladie de Johne qui est aussi connue sous le nom de paratuberculose. Cette maladie affecte principalement les ruminants, mais également d’autres animaux d’élevages et sauvages. Les mécanismes de pathogenèse de la paratuberculose sont toujours peu compris, mais il est connu que MAP est capable de s’évader du système immunitaire de son hôte pendant plusieurs années en utilisant les macrophages comme réservoir principal. L’effet de MAP dans l’infection des macrophages est souvent étudié en utilisant des vaches saines ou encore infectées de façon expérimentale, mais les études sur l’effet à long terme de la paratuberculose en étudiant les macrophages de vaches atteintes sont manquantes. Dans mon projet, le transcriptome de macrophages primaires dérivés des monocytes circulants infectés in vitro par MAP a été analysé par séquençage haut débit de l’ARN (RNA-seq). Des différences importantes dans les interactions hôtes-pathogènes ont été observées dans les signatures d’expression génique des vaches diagnostiquées comme négatives ou positives. Ces modifications mettent en lumière la mise en place de processus durables dans l’établissement de la paratuberculose. Les modifications clés observées lors de mon projet sont un débalancement immunométabolique, un changement dans l’homéostasie du cholestérol et des lipides intracellulaires, ainsi qu’un patron d’expression génique associé à l’établissement d’une tolérance mémoire chez les macrophages. En effet, les résultats obtenus lors de ce projet consolident l’hypothèse selon laquelle MAP pourrait induire un état de type tolérance dans les monocytes sanguins périphériques circulants lorsqu’ils se différencient en macrophages. De ce fait, MAP pourrait promouvoir davantage la persistance de la maladie en influençant le comportement des macrophages à long terme. Cette étude contribue à une meilleure compréhension du contrôle de MAP sur les cellules immunitaires et de ses mécanismes de survie.

La qualité des carcasses et des viandes bovines dépend de l’équilibre entre les masses musculaires et adipeuses qui conditionnent le poids de carcasse et son rendement (composition en muscle et en gras), mais aussi la qualité sensorielle de la viande (tendreté, jutosité et flaveur). Comprendre comment contrôler le rapport des masses de muscle relativement à celles des tissus adipeux (TA) représente donc un enjeu majeur pour les filières de viande bovine. Ce rapport dépend du nombre et du volume des cellules musculaires et adipeuses. Ces propriétés sont sous le contrôle d’événements cellulaires se mettant en place précocement chez le bovin puisque le nombre de cellules musculaires est fixé dès l’âge 180 jours post-conception (jpc) chez le fœtus. Des analyses de l’évolution des protéomes de ces deux tissus, au cours de la vie fœtale ont produit des données originales mais insuffisantes. En outre, il n’est pas toujours aisé d’extraire ou de générer une information biologique pertinente à partir d’expérimentations de génomique. Ceci est particulièrement vrai chez les ruminants, car ils sont peu annotés dans les bases de données et peu de ressources bioinformatiques leur sont dédiées. Dans ce contexte, notre objectif était de concevoir un serveur web « tout en un » permettant une fouille des données de génomique chez le bovin afin d’améliorer les connaissances sur les mécanismes associés à la croissance par hyperplasie et par hypertrophie des tissus musculaire et adipeux. Aussi, nous avons organisé notre travail de thèse en deux axes. Un outil d’analyse de données de génomique, dédié aux ruminants (bovin, ovin et caprin) nommé ProteINSIDE (www.proteinside.org) a été développé. En une seule requête, il synthétise l'information biologique stockée dans les bases de données publiques ou fournie par les annotations fonctionnelles issues de l’ontologie des gènes. Il prédit aussi les protéines qui sont sécrétées (sécrétome des tissus) et qui interviennent dans la signalisation entre les cellules ou tissus. Il lie les protéines selon leurs interactions moléculaires afin d’identifier et de visualiser celles qui contribuent à un même processus biologique et celles qui sont centrales à un processus biologique. ProteINSIDE a été testé avec des jeux de données de 1000 protéines par espèce et a été comparé avec succès à DAVID, BioMyn et AgBase, conçus pour la recherche d'information et l'annotation, ainsi qu'à PrediSi et Phobius qui prédisent les protéines sécrétées. ProteINSIDE a été appliqué à l’analyse des protéomes des tissus musculaires et adipeux. Une première analyse des données relatives à l’ontogenèse des tissus, a révélé des liens entre des protéines présentes dans les deux tissus fœtaux et des protéines impliquées dans les processus d’autophagie. Dans une seconde étude, nous avons décrit les protéomes des deux tissus à 140 jpc. Nous avons identifié 514 protéines musculaires et 752 protéines adipeuses, dont 346 communes. Ces protéines interviennent par exemple dans la régulation négative de l’apoptose, dans les processus d’autophagie, dans la régulation de la prolifération cellulaire et dans la voie de signalisation Wnt. Nous avons identifié 47 et 93 protéines potentiellement sécrétées par le muscle et le TA, dont 24 communes. L’intégration des connaissances sur les protéines sécrétées avec celles disponibles pour le « surfaceome » a suggéré des protéines qui participeraient au dialogue muscle-TA. Nous avons donc produit un serveur web pour la fouille de données de génomique non seulement chez le bovin, l’ovin, le caprin, mais aussi chez l’homme, le rat et la souris. Ce type de serveur devrait être particulièrement utile à la communauté scientifique. Son application a conduit à la production de connaissances nouvelles et d’hypothèses de travail pour la compréhension des mécanismes de régulation de la croissance fœtale du muscle squelettique et du tissu adipeux. / The quality of carcasses and meats depends on the balance between muscle and adipose tissue (AT) masses that determine carcass weight and performance (muscle and fat composition), but also the sensory quality of the meat (tenderness, juiciness and flavor). Understanding how to control the ratio of muscle mass relative to AT mass represents a major challenge for beef producers. The balance between these masses depends on the number and volume of muscle and AT cells. These cellular events are taking place at the early steps of fetal period in cattle, as the total number of muscle cells is fixed at 180 days post-conception (dpc) in the fetus. The analysis of the evolution of these two proteome tissues during fetal life produced original but insufficient data. In addition, it is not always easy to extract or generate relevant biological information from genomic experiments. This is particularly true in ruminant species because they are not annotated in databases and few bioinformatic resources are dedicated to them. In this context, our objective was to design an “all in one” web service to analyze genomic data in cattle in order to improve knowledge of the mechanisms involved in fetal muscle and AT growth. Thus, we have organized our thesis in two axes. We developed a genomic data analysis tool, dedicated to ruminant species (cattle, sheep and goat) and named ProteINSIDE (www.proteinside.org). In a single query, this tool synthesizes the biological information stored in public databases or provided by functional annotations from gene ontology. It also predicts proteins that are secreted (tissue secretome) and which are involved in signaling between cells or tissues. It links proteins according to their molecular interactions to identify and visualize those that contribute to the same biological processes and those that are central to a biological process. ProteINSIDE was tested with data sets of 1000 proteins by species and has been successfully compared with DAVID, BioMyn, and AgBase (designed for information retrieval and annotation), as well as PrediSi and Phobius (that predict proteins secreted). We applied ProteINSIDE to the proteome analysis of muscle and AT. A first analysis of data on the ontogenesis of the tissue revealed links between proteins of both fetal tissues and proteins involved in autophagy processes. In a second study, we constructed and described the bovine proteomes of both tissues at 140 dpc. We identified 514 muscle protein and 752 AT proteins, including 346 commons proteins. As an example, these proteins are involved in the negative regulation of apoptosis, in autophagy processes, in the regulation of cell proliferation, and in the Wnt signaling pathway. We identified 47 and 93 potentially secreted proteins by muscle and TA, including 24 commons proteins. The integration of knowledges about the secreted proteins with those available for the “surfaceome” suggested proteins which could participate in the cross-talk between muscle and AT. Thus, we produced a web server to mine genomic data from bovine, sheep, and goat species, but also from human, rat and mice species. This type of server should be particularly useful to the scientific community. Its implementation has led to the production of new knowledge and working hypotheses for the understanding of the mechanisms which regulate fetal growth of muscle and AT.

121 exploitations des bassins laitiers de la Mitidja et d’Annaba ont fait l’objet d’une enquête pour recueillir les informations relatives à leur structure, à l’utilisation des terres, à la main d’œuvre et à la gestion économique de l’exploitation. Une typologie des exploitations a permis d’identifier huit types d’élevages qui diffèrent par les effectifs humains et bovins, et les pratiques agricoles.La durabilité de ces exploitations a été évaluée à l’aide de 37 indicateurs décrivant les échelles agro-environnementale, socio-territoriale et économique. Cinq groupes d’exploitations ont été identifiés selon leurs scores de durabilité. Les exploitations de la région d’Annaba ont des scores de durabilité totale et agro-environnementale supérieurs à celles de la Mitidja.Cette étude montre l’influence du système de production sur les paramètres concourant à l’estimation de la durabilité des exploitations, en particulier la gestion des ressources fourragères et la diversification des cultures. Les objectifs économiques prennent le pas sur la composante sociale.L’étude de la dynamique des exploitations a permis d’analyser les évolutions passées à travers une comparaison avec l’état actuel de ces élevages ainsi que les évolutions prévisibles à partir de recommandations proposées à l’éleveur. Cette démarche a permis de soulever les atouts et les faiblesses de ces systèmes d’élevage, d’élaborer une méthode utilisable par les décideurs ainsi que par les acteurs du secteur agricole à différents niveaux de décision, leur permettant d’élaborer des stratégies dans une perspective de développement durable / 121 dairy farms of the Mitidja and Annaba basins were the subject of an investigation to collect information on their structure, the land use, and the economic management. A typology of the exploitations made it possible to identify eight types of farming systems differing by manpower, herd size, cultures and practices. The sustainability of these farms was evaluated using 37 indicators describing the agro-environmental, socio-territorial and economic scales. Five groups of systems were identified according to their sustainability scores. The farms of the area of Annaba have higher scores for total and agro-environmental sustainability than those of Mitidja. This study shows the influence of the production system on the parameters contributing to estimate the dairy farms sustainability, particularly with regard to the stock fodder management and the diversification of the cultures. The economic objectives are more important than the social component (formation, social link, isolation). The dynamics of the exploitations were studied by the way of the passed evolutions compared to their actual position as well as to their foreseeable evolutions from recommendations suggested to the stockbreeder. This study showed the assets and the weaknesses of these systems and provides a method usable by the decision makers as well as by the actors of the agricultural sector at various levels of decision, allowing them to elaborate strategies in a perspective of sustainable development

Le système INRA d’alimentation des Ruminants prédit les réponses de l’animal à des variations d’apports d’aliments ingérés. Toutefois, il évalue mal l’influence de l’alimentation sur la qualité des productions, et en particulier la qualité de la carcasse de bovins dont dépend le paiement des animaux aux producteurs. Pour un type d’animal donné, les poids et composition de la carcasse en lipides et protéines sont prédits par le modèle MECSIC (Hoch et Agabriel, 2004) à partir de l’énergie métabolisable ingérée calculée selon le système INRA de valeur énergétique des aliments et des rations. Or une étude bibliographique suggère que la composition des dépôts dépend aussi pour partie de la composition des rations qui détermine la nature des produits terminaux issus de la digestion des rations et le devenir métabolique des nutriments. Pour tester cette hypothèse, l’objectif fut d’étudier l’effet de la nature de la ration à même quantité énergie métabolisable (EM) ingérée sur la composition des dépôts et de la carcasse. Cet objectif est ciblé sur les bovins mâles en croissance. Les étapes principales de la thèse ont consisté à i) construire une base des données à partir des publications internationales traitant des effets de la variation des rations ingérées sur la composition de la carcasse chez les jeunes bovins, ii) explorer les relations entre la composition de la carcasse et la composition de la ration et sa métabolisabilité. La constitution de la base de données a montré que la composition de la carcasse n’est mesurée que dans 20% des publications, les 80% restantes l’ayant évalué par des mesures indirectes (index USA de rendement de viande, épaisseur de gras sous cutané, persillé, surface de muscle…) qui ne sont pas reliées entre elles. Une étape de recherche préliminaire a été mise en place pour quantifier par méta-analyse les relations entre mesures directes et indirectes de la composition de la carcasse dans le but d’utiliser le maximum de publications pour la suite de la thèse. Nous avons montré que seuls deux indicateurs (index USA de rendement de viande et épaisseur de gras sous-cutané) reflètent correctement la composition de la carcasse et peuvent être utilisés pour établir les lois de variation de sa qualité selon les conditions d’alimentation. Une autre méta-analyse a permis d’explorer à niveaux d’ingestion d’EM similaires, les réponses marginales des dépôts de lipides et protéines dans la carcasse, à des variations strictes de teneurs de la ration en EE, PDI, NDF ou du rapport Amidon/NDF, tout en considérant sa métabolisabilité (q=EM/EB). L’accroissement du rapport Amidon/NDF augmente la teneur en lipides des carcasses mais en deçà d’un seuil de métabolisabilité de la ration de 0,65, i.e. si les rations ont plus de 36% de fourrages. Au-delà de ce seuil, qui correspond à un rapport Amidon/ NDF minimal voisin de 2, il n’y a plus d’effet. Ainsi à même EMI, la composition du gain (et donc l’énergie nette déposée) ne varierait pas linéairement avec la métabolisabilité q de la ration. De plus la teneur en PDI augmente significativement la proportion de lipides de la carcasse (et réduit celle des protéines), surtout si le niveau global d’apports de PDI est limité et ne dépasse pas 2,5 fois les besoins d’entretien en PDI. La teneur en EE a peu d’effets. Ces caractéristiques de ration conduisent à des profils de nutriments (rapport entre nutriments glucogéniques et cétogéniques, azote-alpha-aminé) qui sont aussi discriminants pour la composition de la carcasse. Nos résultats suggèrent qu’il faut considérer les effets de la nature de la ration dans la modélisation de la composition de la carcasse des bovins selon l’EM ingérée. Cela pourra faire l’objet d’une modification significative du modèle de croissance (MECSIC) pour améliorer son pouvoir prédictif. / The INRA feeding system for Ruminants predicts the animal's responses to changes in feed intake. However, it poorly evaluates the influence of feed intake on the quality of productions, and in particular the quality of bovine carcass, on which the payment of animals to the producers depends. For a given type of animal, the carcass weight and its composition in lipids and proteins are predicted by the MECSIC model (Hoch and Agabriel, 2004) from the intake of metabolizable energy calculated from the INRA energy system. However, a literature review suggests that the composition of the depots also partly depends on the composition of the rations, which determines the nature of the digestion end products, and the metabolic fate of the nutrients. To test this hypothesis, the objective was to study the effects of the nature of the ration at similar metabolizable energy intake (MEI) on the composition of the carcass. This study is targeted to growing male cattle. The main steps of the thesis consisted of (i) building a database based on international publications on the effects of dietary intake on carcass composition in young cattle, (ii) exploring the relationships between carcass composition and the composition and metabolisability of the ration. The database showed that the composition of the carcass was measured in only 20% of the publications; the remaining 80% evaluated it by indirect measurements (USA yield grade, fat thickness, marbling, ribeye area ...). A preliminary research step was developed to quantify by meta-analysis the relationships between direct and indirect measurements of carcass composition in order to use the maximum number of publications for the rest of the thesis. We have shown that only two indicators (USA yield grade and fat thickness) correctly reflect the composition of the carcass and can be used to establish the response equations of carcass quality to dietary conditions. Another meta-analysis explored the marginal responses of lipid and protein depots in the carcass to strict variations in the dietary concentrations of EE, PDI, NDF or of the starch / NDF ratio, while considering its metabolisability (q = EM / EB). An increase in the starch / NDF ratio increases the lipid content of the carcasses but below a metabolizability threshold of 0.65, i.e. when rations contain more than 36% fodder. Beyond this threshold, which corresponds to a minimum starch / NDF ratio close to 2, there is no longer any effect. Thus, at similar MEI, the composition of the gain (and therefore the net energy deposited) does not vary linearly with the metabolisability q of the diet. Furthermore, the PDI content significantly increases the proportion of carcass lipids (and reduces that of proteins), especially if the overall level of PDI intake is limited and does not exceed 2.5 fold the maintenance requirements in PDI. The dietary EE content has little effect. These diet characteristics result in nutrient profiles (glucogenic / ketogenic ration, alpha-amino-N) which also discriminate carcass composition. Our results suggest that the effects of the nature of the ration should be considered when modeling the carcass composition of bovine animals from MEI. This should lead to significant changes in the MECSIC growth model to improve its predictive power.

L'implantation est une étape cruciale de la gestation et du développement post-natal chez les mammifères. L'implantation est définie comme l'établissement d'interactions cellulaires et permanentes entre un endomètre réceptif et un embryon compétent et synchronisé. L'endomètre est un capteur (sensor) biologique de qualité embryonnaire qui conduit la trajectoire de développement du conceptus jusqu'à terme. Les données préalables de notre équipe et d'autres ont suggéré que FOXL2 - un facteur de transcription clé pour l'établissement et le maintien de la fonction ovarienne – pourrait avoir des rôles biologiques majeurs dans le développement et les fonctions de l'endomètre chez les mammifères. L'objectif de mon travail était de comprendre dans quelle mesure FOXL2 contribue à la régulation de la fonction endométriale chez les bovins laitiers. Nous avons d'abord évalué les conséquences des variations du métabolisme maternel sur l'expression endométriale de FOXL2 et une sélection de gènes candidats. Notre étude a mis en évidence que, chez les femelles Holstein primipares taries immédiatement après le vêlage, l'expression de FOXL2 est augmentée alors que l'expression des enzymes antioxydantes est diminuée dans l'endomètre lors de l'implantation. Grâce à un modèle in vitro de cultures primaires de cellules endométriales bovines (fibroblastes et cellules épithéliales glandulaires) surexprimant transitoirement FOXL2, nous avons pu montrer que l'expression des gènes codant pour les enzymes antioxydantes n’est pas dépendante de FOXL2. Sur la base de notre modèle expérimental in vitro, les profils d'expression des gènes ont ensuite été déterminés à l'aide d'un oligoarray bovin non commercial. L’analyse des données a révélé une variation de l’identité des gènes cible de FOXL2 en fonction du type cellulaire considéré. Comme dans l'ovaire, FOXL2 régule des gènes liés à "la réponse immunitaire", "l’apoptose" et "la détermination du sexe". Nos résultats ont également mis en évidence la régulation par FOXL2 de fonctions spécifiques de l'endomètre, telles que «la réponse à l'interféron de type I» et «la modification de matrice extracellulaire». En somme, nos données mettent en lumière le rôle de FOXL2 dans la régulation de la physiologie endométriale bovine. Ses fonctions biologiques mériteraient d'être analysées et comparées chez d'autres espèces de mammifères. / Implantation is a critical milestone ensuring a successful pregnancy and normal post-natal development in mammals. Implantation is defined as the establishment of cellular and permanent interactions between a receptive endometrium and a competent and synchronised embryo. Endometrium has been proposed to be a biological sensor of embryo quality that drives the developmental trajectory of the conceptus until term. Previous data from our team and others have suggested major biological roles for FOXL2 – a key transcription factor for the establishment and maintenance of ovarian function- in the development and functions of the mammalian endometrium. The aim of my work was to provide new insights on the contribution of FOXL2 to the regulation of the endometrial function in dairy cattle. We first evaluated the consequences of variations in maternal metabolism on the endometrial expression of FOXL2 and a selection of candidate genes. Our data demonstrated that, in Holstein primiparous females dried immediately after parturition, FOXL2 expression was increased whereas antioxidant enzymes expression was decreased in the endometrium at implantation. Using an in vitro model of primary cultures of bovine endometrial cells (fibroblasts and glandular epithelial cells) transiently overexpressing FOXL2, expression of genes encoding antioxidant enzymes did not appear to be FOXL2 dependant. Based on our in vitro experimental model, gene expression profiles were then determined using a bovine custom oligoarray. Data analyses unveil differences in FOXL2-regulated genes according to endometrial cell origin. As in the ovary, FOXL2 regulated sets of genes related to "immune response", "apoptosis" and "sex determination". Our results also highlighted regulation of endometrium-specific genes by FOXL2 including “response to type I interferon” and “extracellular matrix modification”. Altogether our data support the involvement of FOXL2 in the regulation of bovine endometrial physiology that deserves to be analyzed in other mammalian species.

The ultimate design of a microencapsulated AI dose is to continuously release sperm over a period of time in the female reproductive tract, thus alleviating the need for estrus detection. The objective of Trial 1 was to determine in vitro sperm release times for three microcapsule membranes. Semen was collected from four bulls, pooled, extended in 20% egg yolk TEST to a concentration of 80 = 10⁶ cells/ml, and encapsulated. Microcapsule membranes were constructed from isomers of polylysine: .1% poly-L-lysine (PLL), .1% poly-D-lysine (PDL), and a 50:50 mixture of the isomers (PLPD). Microcapsules were incubated at 37°C in a buffer containing .5% heparin or .5% trypsin and evaluated at 0.5, 1, 2, 4, 8, and 16 h post-encapsulation. For sperm encapsulated there were no significant differences in sperm motility. However, peak time of maximum sperm release differed between PLL and PDL membranes at 2 and 4 h of incubation. In Trial 2, sperm viability and microcapsule membrane stability were assessed post-thaw using PLL or PDL, two encapsulating temperatures (5°C or 23°C) and two times of glycerol addition (prior or post encapsulation at 5°C). Semen was extended to 80 = 10⁶ cells/ml and encapsulated. Capsules from all treatment combinations were incubated in .5% trypsin and evaluated as in Trial 1. In addition, motility was estimated at 1, 3, 6, and 9 h post-thaw. Motility from the unencapsulated control and capsules with glycerol addition prior to encapsulation, was superior (P < .05). Additionally, sperm release from capsules prepared at 5°C with glycerol addition post encapsulation was greater than all other treatments (P < .05). Time of peak sperm release for capsules was similar to the previous trial. There was a positive correlation between average capsule diameter and sperm release for both trials (P < .05). These data suggest that a combination of PLL and PDL capsules may complement each other in timing of sperm release and may be utilized in an inseminate mixture for extending the effective release in the female / Master of Science

Objectif : La bronchopneumonie infectieuse (BPI) est une affection des voies respiratoires inférieures due à l’interaction entre des agents microbiens, des facteurs environnementaux et des facteurs propres à l’individu. Malgré des années de recherche, la BPI reste prévalente en élevage de génisses de remplacement et de veaux lourds engendrant des pertes économiques majeures et une forte consommation d’antibiotiques dans ces élevages. Le score clinique respiratoire diagnostique (SCRD), l’auscultation thoracique, l’échographie thoracique et la radiographie thoracique sont des tests couramment utilisés pour détecter la BPI. Cependant, leurs performances diagnostiques actuelles à savoir : leurs facultés à détecter les veaux malades (sensibilité; Se) et leurs facultés à détecter les veaux non malades (spécificité; Sp) sont sous-optimales pour détecter adéquatement les veaux de race laitière nécessitant d’être traités avec des antibiotiques et/ou des anti-inflammatoires. L’objectif général de cette thèse était donc d’améliorer les stratégies de détection du statut actif de la BPI, statut nécessitant un traitement (d’antibiotiques et/ou d’anti-inflammatoires), afin, d’une part, de mieux diagnostiquer les veaux malades, diminuer les impacts économiques de la maladie et améliorer le bien-être des veaux ; et d’autre part, favoriser l’emploi judicieux des antibiotiques en traitant uniquement les veaux qui en ont besoin. Pour répondre à cet objectif général, 3 sous-objectifs spécifiques ont été définis : (1) développer un SCRD, en identifiant et validant les signes cliniques avec une bonne répétabilité interopérateurs pour diagnostiquer le statut actif de la BPI à l’échelle individuelle et populationnelle; (2) Améliorer les stratégies diagnostiques des tests d’imagerie médicale en comparant l’échographie et la radiographie thoracique pour détecter les lésions pulmonaires et le statut actif de la BPI; (3) Améliorer l’échographie thoracique en standardisant la technique (ajout ou non du lobe crânial droit) et l’interprétation (seuil de profondeur) afin d’en optimiser ces performances pour détecter le statut actif de la BPI. Méthodes : (1) 800 veaux lourds de 80 lots ont été filmés à l’aide d’une caméra portative lors de leur évaluation clinique. Différentes séquences vidéo ont été aléatoirement sélectionnées et soumises à un panel d’évaluateur constitué de producteurs de veaux lourds, techniciens et médecins vétérinaires. La variabilité interopérateurs de chaque signe clinique a été évaluée. Les signes cliniques ayant la meilleure répétabilité ont été retenus pour le développement et la validation d’un SCRD en utilisant un modèle bayésien d’analyse de classe latente. Enfin, des stratégies diagnostiques des BPI au niveau populationnel ont été développées; (2) 50 veaux hospitalisés ont reçu une échographie et une radiographie thoracique. La tomodensitométrie thoracique (CT scan) a été utilisé comme gold standard pour vérifier les individus positifs à l’un des deux tests. Les performances des deux tests ont été comparées pour détecter d’abord les lésions pulmonaires en comparant avec les résultats du CT scan, puis le statut actif de la BPI défini par trois experts; (3) la Se et la Sp pour diagnostiquer le statut actif de BPI de différents sites d’échographie thoracique et différents seuils de profondeur de consolidation pulmonaire ont été évalués à l’aide de modèles utilisant une analyse bayésienne à classe latente dans une population de génisse de remplacement et une population de veaux lourds. Résultats : (1) La position des oreilles et la toux induite étaient les signes cliniques de BPI les plus répétables. Le SCRD développé et validé consiste à évaluer ces deux signes cliniques ainsi que la température rectale (anormale T≥ 39.5◦C) sur 10 veaux d’un lot, deux semaines après leur arrivée en parc d’engraissement. La présence de 3 veaux avec deux de ces prédicteurs implique que le lot a 94 % de chance d’avoir une prévalence du statut actif de BPI ≥ 0.10. Avec moins de 3 veaux, le lot à 95 % de chance de ne pas avoir une prévalence ≥ 0.10; (2) Pour détecter les lésions pulmonaires, les Se et Sp de l’échographie thoracique étaient de 0,81 (intervalle de crédit bayésien à 95 % (ICB95%): 0,65; 0,92) et 0,90 (ICB95 %: 0,81; 0,96), respectivement. Les Se et Sp de la radiographie thoracique étaient de 0,86 (ICB95%: 0,62; 0,99) et 0,89 (ICB95%: 0,67; 0,99), respectivement. Pour détecter le statut actif de la BPI, les Se et Sp de l’échographie thoracique étaient de 0,84 (intervalle de confiance à 95% (IC95%): 0,60; 0,97) et 0,74 (IC95 %: 0,57; 0,86), respectivement. La Se et Sp de la radiographie thoracique étaient de 0,89 (IC95%: 0,67; 0,99) et 0,58 (IC95%: 0,39; 0,75), respectivement. Aucune différence n’était présente entre les deux tests pour détecter les lésions pulmonaires ou le statut actif de BPI; (3) La détection échographique de lésions de consolidation pulmonaire des sites caudaux au cœur avec une profondeur ≥ 3 cm conclut à la présence du statut actif de BPI avec une Se de 0,89 (ICB95%: 0,55; 1,00) et une Sp de 0,95 (ICB95%: 0,92; 0,98). Conclusion : Dans cette thèse, nous avons amélioré les stratégies diagnostiques pour détecter les veaux à traiter de BPI. L’utilisation de ces résultats pour élaborer des algorithmes décisionnels devrait ultimement permettre de diminuer les pertes économiques et de raffiner l’utilisation d’antibiotiques. / Objectives: Infectious bronchopneumonia (BPI) is the infection of the lower respiratory tract implying an interaction between microbial agents, environment, and host. Despite decades of research, BPI remains omnipresent in dairy and veal calves, responsible for major economic losses and antimicrobial consumption. Clinical respiratory scoring system (CRSC), lung auscultation, thoracic ultrasonography, and thoracic radiography are the most popular tests used to detect BPI in calves. However, the sensitivity (Se) (i.e., faculty to detect sick calves) and the specificity (Sp) (i.e., faculty to detect healthy calves) are suboptimal to accurately detecting dairy and veal calves to treat. Our main objective was to improve the diagnostic strategies to detect active BPI (BPI status needed a treatment) in order to: firstly, better diagnose sick calves, reduce BPI economic losses and improve calves’ welfare; secondly, reduce antimicrobial consumption by treating only calves that need it. For this purpose, three sub-objectives have been defined: (1) develop and validate a CRSC including inter-operator reliable respiratory clinical signs to detect active BPI at calf-level and group level; (2) compare thoracic ultrasonography and thoracic radiography to detect lung lesions and active BPI; (3) standardize thoracic ultrasonography technique (sites to ultrasound) and interpretation (lung consolidation depth threshold) to promote thoracic ultrasonography Se and Sp to detect active BPI. Methods: (1) 800 veal calves from 80 batches were filmed with a portative camera during their clinical exam. Videos were randomly selected and assessed by producers, technicians, and veterinarians. The reliability of each respiratory clinical sign was assessed. The most reliable respiratory clinical signs were kept in order to develop and validate a CRSC using latent class Bayesian analysis. Batch-level diagnostic strategies were developed; (2) Fifty hospitalized calves underwent thoracic ultrasonography and thoracic radiography. Thoracic tomography (CT scan) was used as a gold standard to check positive calves on one of both tests. Se and Sp of both tests were compared to detect lung lesions and active BPI defined by three experts; (3) Se and Sp of different ultrasound sites and different lung consolidation depth thresholds were estimated to detect active BPI using latent class Bayesian analysis in both dairy calves and veal calves’ populations. Results: (1) Ear droop/head tilt and induced cough were the most reliable respiratory clinical signs. The CRSC developed and validated implies assessing those clinical signs with rectal temperature (abnormal T≥ 39.5◦C) in 10 calves from a batch at two weeks after arriving at the fattening unit. Having two abnormal characteristics of those predictors in three calves implies that a batch has 94% of having an active BPI prevalence ≥ 0.10. A batch with <3 positive calves on 10 has 95% of not having an active BPI prevalence ≥ 0.10; (2) For detecting lung lesions, the Se and Sp of thoracic ultrasonography were 0.81 (95% Bayesian credible interval (95%BCI): 0.65; 0.92) and 0.90 (95%BCI: 0.81; 0.96), respectively. The Se and Sp of thoracic radiography were 0.86 (95%BCI: 0.62; 0.99) and 0.89 (95%BCI: 0.67; 0.99), respectively. For detecting active BPI, the Se and Sp of thoracic ultrasonography were 0.84 (95% confidence interval (95%CI): 0.60; 0.97) and 0.74 (95%CI: 0.57; 0.86), respectively. The Se and Sp of thoracic radiography were 0.89 (95%CI: 0.67; 0.99) and 0.58 (95%CI: 0.39; 0.75), respectively. There was no difference between both tests to detect both lung lesions and active BPI; (3) Thoracic ultrasonography of the sites caudal of the heart with a depth lung consolidation ≥ 3 cm has a Se of 0.89 (95%BCI: 0.55; 1.00) and a Sp of 0.95 (95%BCI: 0.92; 0.98). Conclusion: We improved diagnostic strategies to detect active BPI in this thesis. Using our results to elaborate decisional algorithms would reduce economic losses and antimicrobial consumption of BPI in dairy and veal calves.

Les récentes recherches suggèrent que la superovulation de vaches laitières sous une concentration élevée de progestérone permet de meilleurs résultats que la superovulation sous une basse progestéronémie pendant la première vague folliculaire. Nous émettions donc l’hypothèse qu’une basse progestéronémie pendant la phase lutéale, une problématique connue chez la vache laitière haute productrice, compromet le rendement en embryons suite à la superovulation de la deuxième vague folliculaire. Afin de tester cette hypothèse, 18 vaches laitières ont été superovulées à deux reprises avec deux protocoles distincts, dont un atteignant un niveau lutéal de progestérone (>2.5 ng/mL, le corps jaune comme source de progestérone) et l’autre un niveau sublutéal (<2.5 ng/mL, l’implant intravaginal comme unique source de progestérone). Le nombre d’embryons transférables était similaire entre les protocoles. Curieusement, nous avons obtenu un développement accéléré des follicules dans le protocole sublutéal (p = 0,002), un développement embryonnaire plus avancé (p = 0,01) et une qualité améliorée des embryons (p = 0,02) par rapport au protocole lutéal. Ces résultats suggèrent que des facteurs autres qu’une basse progestéronémie peuvent affecter le rendement en embryons. Une pulsatilité augmentée de la LH grâce à une basse progestéronémie pendant la deuxième vague folliculaire pourrait être responsable du développement folliculaire accru ainsi que du développement et de la qualité augmentés des embryons. Ces résultats indiquent que des niveaux sublutéaux de progestérone pendant la phase lutéale ne compromettent pas le résultat d’un traitement de superovulation mais, au contraire, peuvent améliorer certains aspects du rendement en embryons. / Recent research has suggested that superovulation of dairy cows under high levels of progesterone allows for better results than superovulation of cows under low levels during the first follicular wave. We therefore hypothesized that low levels of luteal progesterone, a known problem for high producing dairy cows, impair superovulatory outcome during the second follicular wave. To test this hypothesis, 18 lactating cows were superovulated twice with two different protocols, one creating a luteal level of progesterone (>2.5 ng/mL, corpus luteum as progesterone source) during the superovulation treatment, the other one inducing a subluteal level (<2.5 ng/mL, intravaginal implant as the only progesterone source). The number of transferable embryos was not significantly different between the two protocols. Interestingly, we obtained an accelerated development of follicles in the subluteal protocol (p = 0.002), a more advanced embryo development (p = 0.01) and enhanced embryo quality (p = 0.02) compared to the luteal protocol. These results indicate that factors other than low progesterone levels may determine the outcome of superovulation performed during the first follicular phase. Increased LH pulsatility in response to low levels of progesterone during the second follicular phase may be responsible for enhancing follicular development in our subluteal group, resulting in accelerated embryo development and improved embryo quality. These results indicate that subluteal levels of progesterone during the luteal phase do not impede superovulatory outcome, but may, in contrary, enhance certain aspects of the yield in embryos.