Pour accroître la performance de leurs troupeaux, les producteurs laitiers du Canada ajustent la nutrition des vaches laitières et améliorent ainsi les rendements de production, en plus d'augmenter la teneur en matière grasse du lait. Depuis des décennies, ils incorporent divers suppléments lipidiques dans l'alimentation des animaux pour ce faire. La modification de la fréquence de traite est un autre outil pour améliorer les performances de production à la ferme. Ce projet de maîtrise visait à mieux comprendre l'effet de la supplémentation de la ration en acide palmitique à partir d'un coproduit de la production d'huile de palme, mais également de l'augmentation de la fréquence de traite et de l'interaction des deux pratiques sur les propriétés technologiques du lait à sa transformation. L'objectif était d'analyser comment ces pratiques affectaient la coagulation enzymatique du lait, l'expulsion du lactosérum du caillé fromager ainsi que la composition et l'affinage des fromages résultants. Dans le cadre du projet, les effets de la modification de la fréquence de traite ont été étudiés en comparant deux traites par jour à trois traites par jour. Un supplément d'acide palmitique, coproduit de l'extraction d'huile de palme, était ajouté à l'alimentation des vaches laitières. Finalement, l'effet d'interaction des deux pratiques (fréquence de traite et supplémentation) a été évalué. Pour garantir que seul le profil en acides gras du lait variait, sa standardisation en caséines et en matière grasse était nécessaire. Ces laits standardisés ont ensuite été transformés en fromage cheddar à l'échelle pilote. Les analyses ont porté sur la cinétique de coagulation du lait, les propriétés de drainage du caillé, la composition globale des fromages, les rendements de production ainsi que la rétention des protéines et de la matière grasse. Un suivi de l'affinage sur une période de 84 jours a été effectué via des analyses de texture, de protéolyse et de lipolyse. Les résultats ont montré que ni la supplémentation lipidique ni la fréquence de traite n'avaient d'impact sur les propriétés de coagulation du lait standardisé, la composition des fromages ou les rendements de fabrication. Cependant, traire les vaches trois fois par jour au lieu de deux a entraîné une augmentation significative des acides gras libres dans le fromage. Sans nuire à la qualité du lait frais, cette pratique influence la dégradation des lipides au cours de l'affinage. Ces expériences ont montré que les pratiques de traite et de supplémentation lipidique à la ferme n'ont pas d'incidence sur la qualité du lait ou la performance du procédé fromager, lorsque le lait est standardisé en caséines et en matière grasse. Aucun effet d'interaction n'a étalement été observé. Cependant, les réactions d'affinage, en particulier la libération d'acides gras libres suivant la lipolyse, peuvent être influencées par l'augmentation de la fréquence de traite. Quoique la qualité globale du lait cru n'a pas été affectée par les pratiques de traite et de supplémentation, ce projet démontre que certaines d'entre elles, comme la fréquence de traite, peuvent influencer la qualité de produits laitiers transformés à longue durée de vie comme le fromage cheddar affiné. / To enhance the performance of their herds, Canadian dairy producers are adjusting the nutrition of dairy cattle to improve production yields and increase milk fat content. For decades, they have been incorporating various lipid supplements into the cows' diet to achieve this. Changing the milking frequency is another tool to improve milk production. This project aimed to better understand the effect of supplementing the diet with palmitic acid from a byproduct of palm oil production, as well as increasing the milking frequency and the interaction of both practices on the technological properties of milk during processing. The objective was to analyse how these on-farm practices affect the enzymatic coagulation of milk, whey expulsion from the cheese curd, and the composition and aging of the resulting cheeses. As part of the project, the effects of changing the milking frequency were studied by comparing twice-daily milking to thrice-daily milking. Additionally, palmitic acid was added as a byproduct of palm oil extraction to the dairy cows' feed. Finally, the interaction effect of the two practices (milking frequency and supplementation) was evaluated. To ensure that only the milk fatty acid profile varied, standardization in caseins and fat was necessary. These standardized milks were then processed into Cheddar cheese on a pilot scale. Analyses focused on the milk coagulation kinetic, the curd draining properties, the overall composition of the cheeses, production yields, as well as the retention of proteins and fat. Cheese ripening was monitored over a period of 84 days through texture, proteolysis, and lipolysis analyses. The results showed that neither lipid supplementation nor milking frequency impacted the milk coagulation properties, cheese composition, or manufacturing yields. However, milking cows three times a day instead of two led to a significant increase in free fatty acids in cheese. While not affecting the quality of fresh milk, this practice influences lipids degradation during cheese ripening. These experiments showed that milking and lipid supplementation practices on the farm do not impact milk quality or cheesemaking process when milk is standardized in caseins and fat. No interaction effect was observed either. However, ripening reactions, especially the release of free fatty acids, may be influenced by increasing the milking frequency. Although the overall quality of raw milk was not affected by milking and supplementation practices, this project demonstrates that some practices, such as milking frequency, can influence the quality of long-aged dairy products like ripened Cheddar cheese.

Les évaluations génomiques apportent une information précoce et suffisamment précise pour choisir les jeunes taureaux dans les schémas de sélection des bovins laitiers, incitant à remplacer le long processus de testage sur descendance par une étape de sélection génomique.Dès lors, seuls les candidats sélectionnés ont des filles avec performances et participent aux évaluations génétiques classiques. Cependant, toutes les informations ayant servi à la sélection ne sont plus incluses dans l’analyse et l’estimation des valeurs génétiques par la méthode du BLUP (Best Linear Unbiased Prediction) peut être incorrecte.Les évaluations génétiques classiques restent indispensables pour l’évaluation des animaux non génotypés, pour la comparaison des taureaux à l’échelle mondiale, et pour le calcul des futures prédictions génomiques. Compte-tenu de la rapide intégration de la génomique dans les schémas de sélection des bovins laitiers, il était important d’en étudier les conséquences sur les évaluations génétiques classiques.A l’échelle nationale, nos simulations ont montré que les valeurs génétiques des taureaux retenus sur information génomique étaient systématiquement sous-estimées et moins précises quand l’étape de sélection génomique n’était pas prise en compte dans le modèle statistique. Pour éviter ce biais, une méthode a été testée avec succès : pour l’ensemble des candidats à la sélection, des pseudo-performances sont calculées à partir des index génomiques et analysées par le BLUP. Suivant la prise en compte ou non de l’étape de sélection génomique, les pays participant aux évaluations internationales peuvent fournir des données biaisées et/ou incomplètes, au risque de pénaliser fortement leurs propres taureaux dans les classements internationaux. La diversité des pratiques à l’échelle mondiale et l’interaction des possibles sources de biais dans les évaluations internationales rendent sa propagation incontrôlable et fortement dommageable.Il est donc nécessaire et urgent d’adapter les évaluations génétiques classiques pour prendre en compte l’information génomique et ses pratiques associées. Diverses approches récentes sont discutées afin de proposer des alternatives faciles à mettre en place dans les centres d’évaluation, permettant de maintenir des évaluations non biaisées mais aussi plus précises. / With the fast and wide development of genomic evaluations in dairy cattle, the design of breeding schemes has been modified and the long process of progeny testing is being replaced by an early and accurate genomic selection step.In the future, only selected candidates will get performances to be evaluated by the classical method of Best Linear Unbiased Prediction (BLUP). After a genomic selection step, information about the selection process is no longer complete, BLUP assumptions are violated and solutions, i.e., estimated breeding values, are feared to be incorrect.The aim of the thesis study was to consider the consequences of genomic selection on the classical genetic evaluations at the national and international levels.First, bias in national breeding values was assessed by repeated simulations. Estimated breeding values were systematically underestimated and less accurate after a genomic selection step not accounted for in genetic evaluation models.Secondly, a statistical procedure, a BLUP model with genomic pseudo-performances, was investigated to eliminate, with success, bias in estimated breeding values.In a third part, the consequences of genomic selection on international evaluations were studied by simulations. Bulls from the country sending incomplete and/or biased breeding values were the most penalized in international rankings.In conclusion, it is not only necessary but also urgent to prevent from bias in classical evaluations and therefore avoid harmful impacts on international comparisons, on future genomic evaluations, and more generally on selection efficiency. Alternative approaches were thus discussed to propose short and long term strategies for routine evaluations. Nevertheless, a main consequence of bias corrected breeding values is that all genetic predictions will include some genomic information in a near future: adaptations of evaluation methods are still required to optimally benefit from all types of information.

L'évolution rapide des techniques de séquençage et de génotypage soulèvent de nouveaux défis dans le développement des méthodes de sélection pour les animaux d’élevage. Par comparaison de séquences, il est à présent possible d'identifier des sites polymorphes dans chaque espèce afin de baliser le génome par des marqueurs moléculaires appelés SNP (Single Nucleotide Polymorphism). Les méthodes de sélection des animaux à partir de cette information moléculaire nécessitent une représentation complète des effets génétiques. Meuwissen et al. (2001) ont introduit le concept de sélection génomique en proposant de prédire simultanément tous les effets des régions marquées puis de construire un index "génomique" en sommant les effets de chaque région. Le challenge dans l’évaluation génomique est de disposer de la meilleure méthode de prédiction afin d’obtenir des valeurs génétiques précises pour une sélection efficace des animaux candidats. L’objectif général de cette thèse est d'explorer et d’évaluer de nouvelles approches génomiques capables de prédire des dizaines de milliers d'effets génétiques, sur la base des phénotypes de centaines d'individus. Elle s’inscrit dans le cadre du projet ANR AMASGEN dont le but est d’étendre la sélection assistée par marqueurs, utilisée jusqu’à lors chez les bovins laitiers français, et de développer une méthode de prédiction performante. Pour cela, un panel varié de méthodes est exploré en estimant leurs capacités prédictives. Les méthodes de régression PLS (Partial Least Squares) et sparse PLS, ainsi que des approches bayésiennes (LASSO bayésien et BayesCπ) sont comparées à deux méthodes usuelles en amélioration génétique : le BLUP basé sur l’information pedigree et le BLUP génomique basé sur l’information des SNP. Ces méthodologies fournissent des modèles de prédiction efficaces même lorsque le nombre d’observations est très inférieur au nombre de variables. Elles reposent sur la théorie des modèles linéaires mixtes gaussiens ou les méthodes de sélection de variables, en résumant l’information massive des SNP par la construction de nouvelles variables. Les données étudiées dans le cadre de ce travail proviennent de deux races de bovins laitiers français (1 172 taureaux de race Montbéliarde et 3 940 taureaux de race Holstein) génotypés sur environ 40 000 marqueurs SNP polymorphes. Toutes les méthodes génomiques testées ici produisent des évaluations plus précises que la méthode basée sur la seule information pedigree. On observe un léger avantage prédictif des méthodes bayésiennes sur certains caractères mais elles sont cependant trop exigeantes en temps de calcul pour être appliquées en routine dans un schéma de sélection génomique. L’avantage des méthodes de sélection de variables est de pouvoir faire face au nombre toujours plus important de données SNP. De plus, elles sont capables de mettre en évidence des ensembles réduits de marqueurs, identifiés sur la base de leurs effets estimés, c’est-à-dire ayant un impact important sur les caractères étudiés. Il serait donc possible de développer une méthode de prédiction des valeurs génomiques sur la base de QTL détectés par ces approches. / The rapid evolution in sequencing and genotyping raises new challenges in the development of methods of selection for livestock. By sequence comparison, it is now possible to identify polymorphic regions in each species to mark the genome with molecular markers called SNPs (Single Nucleotide Polymorphism). Methods of selection of animals from genomic information require the representation of the molecular genetic effects. Meuwissen et al. (2001) introduced the concept of genomic selection by predicting simultaneously all the effects of the markers. Then a genomic index is built summing the effects of each region. The challenge in genomic evaluation is to find the best prediction method to obtain accurate genetic values of candidates. The overall objective of this thesis is to explore and evaluate new genomic approaches to predict tens of thousands of genetic effects, based on the phenotypes of hundreds of individuals. It is part of the ANR project AMASGEN whose aim is to extend the marker-assisted selection, used in French dairy cattle, and to develop an accurate method of prediction. A panel of methods is explored by estimating their predictive abilities. The PLS (Partial Least Squares) and sparse PLS regressions and Bayesian approaches (Bayesian LASSO and BayesCπ) are compared with two current methods in genetic improvement: the BLUP based on pedigree information and the genomic BLUP based on SNP markers. These methodologies are effective even when the number of observations is smaller than the number of variables. They are based on the theory of Gaussian linear mixed models or methods of variable selection, summarizing the massive information of SNP by new variables. The datasets come from two French dairy cattle breeds (1172 Montbéliarde bulls and 3940 Holstein bulls) genotyped with 40 000 polymorphic SNPs. All genomic methods give more accurate estimates than the method based on pedigree information only. There is a slight predictive advantage of Bayesian methods on some traits but they are still too demanding in computation time to be applied routinely in a genomic selection scheme. The advantage of variable selection methods is to cope with the increasing number of SNP data. In addition, they are able to extract reduced sets of markers based of their estimated effects, that is to say, with a significant impact on the trait studied. It would be possible to develop a method to predict genomic values on the basis of QTL detected by these approaches.

L'objectif général de cette thèse est d'identifier les variants causaux ou, à défaut, un ensemble de marqueurs prédictifs - qui présentent un déséquilibre de liaison élevé avec les variants causaux - pour la fertilité des vaches laitières. Nous avons abordé cet objectif général dans cinq articles: (i) décrit une approche systématique de cartographie des variants létaux récessifs chez les bovins Normands français basée sur la recherche de déficit en haplotypes homozygotes (HHD). Cette étude montre l’influence de la taille de l’échantillon, de la qualité des génotypes, de la qualité du phasage des génotypes en haplotypes et de l’imputation, de l’âge de l’haplotype et enfin, de la définition des seuils de signification prenant en compte les tests multiples, sur la découverte et la reproductibilité des résultats de HHD. Elle illustre également l’importance de la cartographie fine avec les données de généalogie et de séquence de génome entier (WGS), l’annotation intégrative (entre espèces) pour hiérarchiser les mutations candidates et, enfin, le génotypage à grande échelle de la mutation candidate, pour valider ou invalider les mutations initiales. (ii) décrit une cartographie à haute résolution de grandes délétions chromosomiques de séquences du génome dans une population de 175 animaux appartenant à trois races laitières nordiques. Cette étude utilise trois approches différentes pour valider les résultats de la cartographie. Le chapitre décrit les propriétés génétiques des populations et l’importance fonctionnelle des délétions identifiées. (iii) traite de trois questions liées à l’imputation de variants structuraux, ici de délétions chromosomiques importantes: la disponibilité des génotypes de délétion, la taille du panel de référence d'haplotypes et, enfin, l’imputation elle-même. Pour aborder les deux premières questions, cette étude décrit une approche basée sur un modèle de mélange gaussien dans laquelle les données de profondeur de lecture provenant de fichiers au format VCF (variant call format) sont utilisées pour génotyper un locus de délétion connu, en l’absence d’information sur la séquence brute. Enfin, il présente un pipeline pour l'imputation conjointe de variants WGS et de grandes délétions chromosomiques. (iv) décrit des études d'association pangénomiques de la fertilité femelle dans trois races de bovins laitiers nordiques à l'aide de variants WGS imputés et de grandes délétions chromosomiques. Cette étude concerne huit caractères de fertilité et utilise des analyses d'association mono-marqueur, conditionnelles et conjointes. Cette étude montre qu’une surestimation, ou « inflation », des statistiques de test peut être observée même après correction pour la stratification de la population à l'aide de composantes principales génomiques et pour les structures familiales à l'aide de matrices de relations génomiques. Ce biais était connu pour les caractères très polygéniques. Enfin, cette étude présente plusieurs locus de traits quantitatifs (QTL) nouveaux et confirme plusieurs autres déjà connus. Elle souligne également l’importance d’inclure les grandes délétions (imputées) pour la cartographie par association des caractères de fertilité. (v) décrit la prédiction des valeurs génomiques de fertilité (ou indice de fertilité) à l'aide de génotypes à puces SNP, de QTL sélectionnés et de délétions chromosomiques importantes. En utilisant la méthode de meilleure prédiction linéaire sans biais génomique (GBLUP) avec une ou plusieurs matrices de relations génomiques dérivées d'un ensemble de marqueurs sélectionnés, cette étude rapporte une précision de prédiction améliorée. Cette étude met également en évidence l’influence de la sélection des marqueurs les plus prédictifs, en particulier pour une race ayant une population d’apprentissage réduite, sur la précision des prédictions génomiques. Enfin, les résultats démontrent que les grandes délétions ont en général un pouvoir prédictif élevé. / The overall aim of this PhD thesis is to identify causal variants for recessive lethal mutations and select a set of predictive markers that are in high linkage-disequilibrium with the causal variants for female fertility in dairy cattle. We addressed this broad aim under five articles: (i) describes a systematic approach of mapping recessive lethals in French Normande cattle using homozygous haplotype deficiency (HHD). This study shows the influence of sample size, quality of genotypes, quality of (genotype) phasing and imputation, age of haplotype (of interest), and last but not the least, multiple testing corrections, on discovery and replicability of HHD results. It also illustrates the importance of fine-mapping with pedigree and whole-genome sequence (WGS) data, (cross-species) integrative annotation to prioritize candidate mutation, and finally, large-scale genotyping of the candidate mutation, to validate or invalidate initial results. (ii) describes a high-resolution population-scale mapping of large chromosomal deletions from whole-genome sequences of 175 animals from three Nordic dairy breeds. This study employs three different approaches to validate identified deletions. Next, it describes population genetic properties and functional importance of these deletions. (iii) deals with three main issues related to imputation of structural variants, in this case, large chromosomal deletions, e.g. availability of deletion genotypes, size of haplotype reference panel, and finally, imputation itself. To address the first two issues, this study describes a Gaussian mixture model-based approach where read-depth data from the variant call format (VCF) file is used to genotype a known deletion locus, without the need for raw sequence (BAM) file. Finally, it presents a pipeline for joint imputation of WGS variants along with large chromosomal deletions. (iv) describes genome-wide association studies for female fertility in three Nordic dairy cattle breeds using imputed WGS variants including large chromosomal deletions. This study is based on the analyses of eight fertility related traits using single-marker association, conditional and joint analyses. This study illustrates that inflation in association test-statistics could be seen even after correcting for population stratification using (genomic) principal components, and relatedness among the samples using genomic relationship matrices; however, this was known for traits with strong polygenic effects, among other factors. Finally, mapping of several new quantitative trait loci (QTL), along with the previously known ones, are reported in this study. This study also highlights the importance of including (imputed) large deletions for association mapping of fertility traits. (v) describes prediction of genomic breeding values for fertility using SNP array-chip genotypes, selected QTL and large chromosomal deletion. Using genomic best linear unbiased prediction (GBLUP) method with one or several genomic-relationship matrices derived from a set of selected markers, this study reports higher prediction accuracy compared with previous report. This study also highlights the influence of selecting markers with best predictability, especially for a breed with small training population, in accuracy of genomic prediction. The results demonstrate that large deletions in general have a high predictive performance.

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.

Afin d’évaluer l’effet du type de fourrage utilisé dans la ration sur la flaveur ainsi que sur le profil en acides gras et en composés volatils du lait, des vaches laitières ont reçu une ration à base de fléole des prés sous forme de foin, d’ensilage ou de pâturage. Le rapport acide palmitique sur acide oléique fût inférieur pour le lait issu du traitement pâturage comparativement aux autres traitements. Le type de fourrages a également affecté les teneurs en acides gras, alcools, aldéhydes, cétones, lactones et terpènes du lait. Des panélistes ont été en mesures de différencier les laits des traitements foin et pâturage. Les résultats de cette expérience montrent que les profils en acides gras et en composés volatils des sécrétions lactées peuvent être modulés par le type de fourrage servi aux vaches et que ces changements influencent les propriétés sensorielles du lait.

Les vaches laitières peuvent être affectées par l'hypocalcémie post-partum lors de la forte demande en Ca au début de la lactation. La maladie, présente à travers le monde, affecte jusqu'à 7 % des vaches laitières dans sa forme symptomatique et jusqu'à 66 % dans sa forme asymptomatique. L'alimentation en période pré-partum joue un rôle majeur dans l'incidence de l'hypocalcémie. Il est possible de prédire l'efficacité d'une ration à prévenir la maladie à l'aide de la différence alimentaire cations-anions (DACA; mmolc kg"1 de matière sèche (MS)). La DACA peut être ajustée par l'ajout de sels anioniques à la ration, mais cela en diminue l'appétence et représente des coûts supplémentaires pour les producteurs. L'incorporation de fourrages à faible DACA dans la ration des vaches laitières pré-partum permet d'éliminer l'utilisation de sels anioniques, ou du moins de réduire la DACA de la ration à moins de 250 mmolc kg" MS pour ne pas affecter la consommation volontaire de matière sèche (CVMS). Le projet de recherche présenté dans cette thèse avait pour objectif d'établir des méthodes culturales permettant de produire un fourrage à faible DACA destiné aux vaches taries. Dans un premier temps, un essai en champ a été réalisé sur la fléole des prés {Phleum pratense L.), la graminée fourragère qui présente la DACA la plus faible parmi les espèces cultivées dans l'Est du Canada. Les effets de la fertilisation en N (0, 60, 120 et 180 kg N ha"1 ; NH4NO3) et P (0, 15, 30 et 45 kg P ha"1 ; 0-46-0) sur la DACA de la fléole cultivée en sol élevé en K et récoltée à différents stades de développement (montaison, début épiaison, fin épiaison, début floraison) lors de la croissance printanière ont été mesurés. Les résultats montrent que la DACA a diminué avec le stade de développement à cause d'une diminution de la teneur en K et d'une légère augmentation de la teneur en Cl de la fléole. La fertilisation en N a augmenté la DACA, mais seulement au stade montaison, tandis que la fertilisation en P n'a pas eu d'effet sur la DACA. Cet essai a démontré que, lorsque récoltée au stade fin épiaison, la fléole des prés cultivée sur un sol à contenu élevé en K et fertilisée avec une dose optimale de N est une avenue intéressante dans la production d'un fourrage à DACA d'environ 200 mmolc kg"1 MS. Un tel fourrage peut être servi aux vaches taries mais nécessiterait l'ajout de sels anioniques pour diminuer les risques d'hypocalcémie. Les travaux présentés au troisième chapitre avaient pour objectif de réduire davantage la DACA de la fléole des prés. Pour ce faire, l'effet de la dose annuelle de fertilisation en Cl (0, 80, 160 et 240 kg Cl ha"1 ; CaCl2) et en N (70 et 140 kg N ha"1 ; NH4NO3), du type de fertilisant chloré (160 kg Cl ha"1 ; CaCl2 et NH4C1), du contenu en K du sol (124, 199, 290 et 311 kg K ha"1 ) et de la période de croissance (printemps et été) sur la DACA de la fléole des prés cultivée en champ a été évalué. La DACA a diminué avec l'augmentation de la fertilisation chlorée pour les deux types de fertilisants. À la récolte d'été, des valeurs de DACA inférieures à 0 mmolc kg"1 MS ont été observées pour la fléole fertilisée avec les deux doses de Cl les plus élevées sur les sols à contenu moyen en K. Les deux types de fertilisants chlorés ont eu le même effet sur la DACA de la fléole des prés. La fertilisation azotée a augmenté la DACA mais seulement sur les sols à contenu élevé en K lorsqu'il n'y avait pas d'application de Cl. Les rendements ont augmenté avec la fertilisation azotée mais n'ont pas été affectés par l'application de Cl. La dose économiquement optimale de Cl au printemps a été évaluée entre 78 et 123 kg Cl ha"1 , en fonction du contenu en K et Cl du sol et de son potentiel de rendement. Les résultats de cet essai ont permis d'établir que la fertilisation chlorée diminue la DACA d'un fourrage de fléole des prés, peu importe le contenu en K du sol. Le contenu élevé en Cl du sol est souvent corrélé à des teneurs élevées en Cd chez certaines plantes, particulièrement dans les sols australiens. Un troisième essai a donc été réalisé afin d'évaluer dans un premier temps l'effet de la fertilisation en Cl (0, 80, 160 et 240 kg Cl ha""'; CaCb) sur la DACA et la concentration en Cd d'un cultivar de fléole des prés et de deux cultivars d'alpiste aquatique (Phalaris aquatica L.) produits en sols australiens non contaminés au Cd ou ayant reçu du Cd sous forme de contaminant par l'ajout de superphosphate ou dans des biosolides. Dans un deuxième temps, l'effet de la fertilisation chlorée printanière (0 et 144 kg Cl ha"1 ) sur la teneur en Cd de la fléole des prés cultivée en sols canadiens a été évalué. Dans l'étude australienne, la fertilisation chlorée a diminué la DACA de la fléole des prés et de l'alpiste aquatique, mais n'a pas eu d'effet sur leur teneur en Cd; cette dernière a plutôt été affectée par la source de Cd et l'espèce de plante. Le contenu en Cd du sol ayant reçu des biosolides et les teneurs en Cd des graminées cultivées dans ce sol étaient nettement supérieurs à ceux des autres sols. De plus, les deux cultivars d'alpiste aquatique présentaient des teneurs en Cd supérieures à celle de la fléole des prés. Dans l'expérience canadienne, la fertilisation au Cl a augmenté les teneurs en Cd de la fléole à deux des quatre sites d'expérimentation mais sans atteindre des niveaux toxiques pour les plantes ou les animaux. Les teneurs en Cd de la fléole n'ont pas été affectées par le contenu en Cd du sol; les différences entre les sites sont vraisemblablement reliées aux autres caractéristiques des sols. Ces résultats démontrent que sur des sols canadiens et australiens à contenu faible en Cd, la fertilisation chlorée appliquée pour réduire la DACA des fourrages n'augmente pas leur teneur en Cd à des niveaux problématiques pour les plantes et les animaux. Enfin, un dernier essai a été effectué pour évaluer l'effet de l'acidité des sols australiens sur la DACA des espèces fourragères. Les DACA calculées avec une formule courte (DACAc; quatre éléments minéraux) et longue (DACAL; sept éléments minéraux) de 16 espèces de plantes fourragères cultivées en sols australiens à faible pH ont été mesurées. Les résultats montrent que les DACA des plantes fourragères cultivées dans ces sols sont supérieures à celles recommandées pour les vaches taries. Le chaulage a augmenté le rendement et diminué la DACAc de graminées fourragères sensibles à l'acidité du sol, tandis que pour une graminée tolérante à l'acidité du sol, le rendement a diminué et la DACAc a augmenté avec le chaulage. L'application de gypse a réduit le rendement et augmenté la DACAc de la graminée tolérante comparativement au témoin non amendé. L'absorption par les plantes des minéraux de la DACA n'a pas été affectée par le pH du sol. La variation de DACA des graminées fourragères cultivées en sols acides serait attribuable à la baisse de rendement due aux conditions de croissance difficiles de ces sois, plutôt qu'à la baisse de disponibilité des cations. La présente étude démontre que la fertilisation chlorée, la récolte tardive et un contenu moyen en K du sol permettent de diminuer la DACA des fourrages de graminées à des niveaux acceptables pour les vaches taries, sans augmenter les risques d'ingestion de Cd à des niveaux toxiques pour les plantes et les animaux.

Le but du présent travail était de déterminer si les effets d’une supplémentation en acide folique sur les performances de lactation étaient dus à une amélioration de la méthylnéogénèse et si l’apport en vitamine B12 pouvait interférer avec cette voie métabolique. Dans cette éventualité, la supplémentation en méthionine, une importante source de groupements méthyles préformés, devrait réduire les besoins en ces vitamines. Soixante vaches multipares recevaient soit une alimentation calculée pour couvrir 76% des besoins en méthionine (M-) soit la même alimentation supplémentée avec 18g de méthionine protégée de la dégradation ruminale (M+). À l’intérieur de chaque niveau de méthionine, les vaches recevaient soit aucun supplément vitaminique (B9-B12-), soit des injections intramusculaires hebdomadaires de 160mg d’acide folique seules (B9+B12-) ou combinées avec 10mg de vitamine B12 (B9+B12+), de 3 semaines avant jusqu’à 16 semaines après le vêlage. À 12 semaines de lactation, des cinétiques de glucose et de méthionine ont été mesurées par dilution d’isotopes en infusant du D-[U13-C]glucose, [13C]NaHCO3 et de la L-[1-13C, 2H3]méthionine à 24 vaches des traitements M-B9-B12-, M-B9+B12+, M+ B9-B12- et M+B9+B12+. Des échantillons de lait, de sang et de foie ont été collectés pour mesurer les performances de lactation, différents métabolites et l’expression génique d’enzymes clés du métabolisme énergétique et du cycle des méthylations. Parallèlement à une augmentation des concentrations en folates et en vitamine B12 dans le lait, le plasma et le foie, l’administration conjointe de ces vitamines augmentait la production laitière. Les suppléments de méthionine ont modifié l’abondance en ARNm d’enzymes clés du cycle des méthylations alors que la supplémentation en acide folique diminuait les concentrations plasmatiques d'homocystéine sans effet sur les performances des animaux. Le supplément d’acide folique et de vitamine B12 augmentait les flux corporels de glucose d’une amplitude quantitativement similaire à l’augmentation du rendement en lactose ainsi que l’expression du gène de la méthylmalonyl-CoA mutase, une enzyme essentielle pour l’entrée du propionate dans le cycle de Krebs. Les effets du supplément d'acide folique et vitamine B12 sur les performances de lactation étaient probablement dus à une augmentation de l’efficacité du métabolisme du glucose plutôt qu’à un effet sur la méthylnéogénèse. / The aim of the present study was to determine if the effects of supplementary folic acid on lactational performance were due to improved methylneogenesis and if the supply in vitamin B12 could interfere with this metabolic pathway. In this eventuality, supplementary methionine, a major source of preformed methyl groups, should reduce the requirement for these vitamins. Sixty multiparous cows were fed either a diet calculated to supply 76% of methionine requirement (M-) or the same diet supplemented with 18 g of rumen-protected methionine (M+). Within each level of methionine, cows received either no vitamin supplement (B9-B12-), weekly intramuscular injections of 160 mg of folic acid alone (B9+B12-) or combined with 10 mg of vitamin B12 (B9+B12+), from 3 wk before to 16 wk after calving. At 12 week of lactation, glucose and methionine kinetics were measured by isotope dilution using infusions of D-[U13C]glucose, [13C]NaHCO3 and L-[1-13C, 2H3]methionine on 24 cows in treatments M-B9-B12-, M-B9+B12+, M+ B9-B12- et M+B9+B12+. Milk, blood and liver samples were collected to measure lactational performance, different metabolites and gene expression of key enzymes of energy metabolism and methylation cycle. The results showed that, in parallel with an increase in folates and vitamin B12 concentrations in milk, plasma and liver, administration of folic acid and vitamin B12 together increased milk production. The supplements of methionine affected methylation cycle by acting on mRNA abundance of key enzymes of this cycle whereas supplementary folic acid decreased plasma concentrations of homocysteine without any effect on animal performance. Intramuscular injections of folic acid and vitamin B12 increased whole body flux of glucose with a similar quantitative magnitude as the observed increment in milk lactose yield. Vitamin supplements increased also gene expression of the methylmalonyl-CoA mutase, an essential enzyme for the entry of propionate in the Krebs cycle. These results indicate that the effects of the combined supplements of folic acid and vitamin B12 on lactational performance are probably due to an improved efficiency of glucose metabolism rather than an effect on methylneogenesis.

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

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.