Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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En alimentation animale, l’utilisation adéquate des aliments nécessite une connaissance précise des valeurs nutritionnelles de leurs composantes, dont celle en acides aminés. Cependant, ces valeurs nutritionnelles dépendent de la teneur en acides aminés essentiels (AAE) totaux et de la digestibilité iléale standardisée (DIS) de ces AAE. Cette dernière varie en fonction de plusieurs facteurs, dont l’origine botanique des graines, les conditions de culture des récoltes, le stockage des aliments, les traitements physico-chimiques appliqués aux grains, les facteurs antinutritionnels (FANs) et les techniques expérimentales utilisées pour le dosage et l’estimation de la digestibilité des AAE. Une approche par méta-analyse a permis d’établir des modèles de prédiction de la valeur nutritionnelle en AAE des ingrédients à partir de leur composition chimique en considérant la protéine brute (PB), les AAE totaux, la teneur en fibre (Acid Detergent Fiber (ADF), Neutral Detergent Fiber (NDF) et Fibre Brute (FB)) et les FANs comme les inhibiteurs de la trypsine. En se référant à l’analyse graphique et statistique, les données ont été réparties en 4 groupes : 1) les tourteaux (tourteau de soja, colza/canola et coton); 2) les légumineuses (féveroles, lupins, pois et soja); 3) les céréales (blé, orge, avoine, sorgho et maïs); 4) les drêches de distilleries (blé et maïs). Ainsi, un modèle général ajusté en fonction du type d’ingrédients a été généré et les facteurs de variation de la digestibilité en AAE ont été identifiés. Pour les tourteaux, la DIS des AAE est réduite par un accroissement de la teneur en NDF, tandis que la DIS des AAE de la féverole, pois et lupin est principalement influencée par la teneur en PB et en FANs. Concernant les graines de soja la DIS des AAE est réduite par une hausse de la teneur en fibre (FB et ADF). Enfin pour les céréales et les sous- produit de céréales telles que les drêches, la PB et les fibres (ADF ou NDF) étaient les meilleurs nutriments pour prédire la DIS des AAE. Ces résultats démontrent que la DIS des AAE peut être prédite avec précision à partir de la composition chimique pour la plupart des ingrédients. / The use of feed in animal nutrition requires a precise knowledge of the nutritional value of their components, but these values depend on the content of total essential amino acids (EAA) and standardized ileal digestible contents of the AAE, which is dependent upon the standardized ileal digestibility (SID) of EAA. These values could vary depending on several factors including botanical origin, growing, harvesting and storage conditions of the crops, physicochemical treatments applied to seeds, concentrations of antinutritional factor (ANF) and experimental techniques used for the determination and estimation of digestibility. Thus, the approach by meta-analysis allowed to establish predictive models of nutritional values of EAA for ingredients from their chemical composition such as crude protein (CP), the total EAA, fibers (Acid Detergent Fiber (ADF), Neutral Detergent Fiber (NDF) and Crude Fiber (CF)) and ANF such as trypsin inhibitors. Referring to the graphical and statistical analysis, data were divided in 4 groups: 1) oilseed meals (soybean, rapeseed and cottonseed meals); 2) legume seeds (faba beans, lupins, peas and soybeans); 3) cereals (wheat, barley, oats, sorghum, corn); 4) Dried distiller grains with soluble (DDGS) (distiller’s dried grains with soluble from corn and wheat). A general model adjusted for the kind of ingredients was generated and factors of variation of the digestibility of EAA were identified. For oilseed meals, the digestibility of AAE is reduced by increasing NDF while SIDs of EAA for faba beans, peas and lupins are influenced by CP and ANFs contents. Regarding soybean, SID of EAA is reduced by increasing fiber content (CF and ADF). Finally in the case of cereals and cereal by-products such as DDGS, CP and fibers (ADF and NDF) were the best predictors of the SID of EAA. These results demonstrate that the SID of EAA may be accurately predicted from the chemical composition for most of the ingredients.

La production porcine québécoise crée des problèmes locaux sévères de surplus de lisier entraînant l'eutrophisation des eaux surface et la contamination des eaux souterraines. Une technologie de traitement du lisier, le BIOSORMD-lisier, a donc été est mis au point par le Centre de Recherche Industrielle du Québec (CRIQ). Il s'agit d'un biofiltre à support organique à base de tourbe et de copeaux de bois visant le double traitement du lisier de porc et des odeurs générées dans les porcheries. Ce procédé permet d'obtenir d'excellents rendements d'épuration quant à l'enlèvement du carbone et de l'ammonium. Toutefois, les conditions d'opérations du procédé ne permettent pas d'achever la dénitrification ce qui entraîne une production significative de protoxyde d'azote (N₂O); un gaz à effet de serre très préoccupant. L'objectif de l'étude est donc de déterminer l'effet de certaines conditions d'opération (aération intermittente, volume et type de milieu filtrant et source d'alcalinité) sur la dénitrification et la production de N₂O. Pour se faire, trois biofiltres pilotes (1,2 m x 0,4 m), ayant des milieux filtrants différents, ont été soumis à une aération intermittente (4 heures aéré pour 4 heures anoxie) puis à une aération continue. Un des principaux facteurs affectant la dénitrification et les émissions de N₂O par le procédé est le taux d'aération. En effet, les émissions de N₂O ont été supérieures sous aération continue (280 (±114) g N-N₂O/ m³ de lisier traité) comparativement à l'aération intermittente (36 (± 9) g N-N₂0/ m³ de lisier traité). En plus d'améliorer les performances des biofiltres, une réduction de l'aération diminuerait considérablement les coûts d'opération du procédé. Cependant, afin de confirmer avec certitude cette hypothèse, l'étude aurait du prévoir une répétition des cycles d'aération afin de discriminer, entre le temps et le type d'aération, celui ayant le véritable effet sur les performances du système.

Le phosphore (P) des aliments pour les porcs est partiellement retenu (30-35%) en raison de l’absence de phytase endogène dans leur tube digestif ; le restant étant excrété et potentiellement à risque pour l’environnement par des phénomènes d’eutrophication. Il est ainsi courant d’ajouter des phosphates dans les aliments pour combler les besoins en P, lesquels constituent une ressource naturelle limitée et parfois coûteuse. Ainsi, la réduction du P alimentaire est prioritaire pour la production porcine depuis plusieurs années. Une des voies pour y arriver est l’augmentation de son efficacité d’utilisation par l’animal. Cette augmentation peut être liée aux modifications nutritionnelles (ex. : phytases exogènes) ou aux adaptations digestives et métaboliques de l’animal en réponse à une carence soit par exemple en utilisant des stratégies de déplétion-réplétion. Ceci consiste à alimenter un animal au-dessous de ses besoins en P durant une certaine période (déplétion) et avec un aliment non carencé (réplétion) par la suite. L'impact d’une telle stratégie sur les performances de croissance, la minéralisation osseuse, les propriétés mécaniques des os, la concentration plasmatique de P et Ca et des transporteurs intestinaux et rénaux liées au métabolisme phosphocalcique ont été étudiés dans la présente thèse. Deux essais ont été effectués avec des porcs en croissance recevant un régime témoin (C) avec des apports adéquats de P et Ca ou un régime faible (L) apportant 60% des besoins. Dans le premier essai, 60 mâles castrés [poids vif (PV) initial 14 ± 1,6 kg] ont été alimentés pendant quatre phases de 28 jours avec différentes séquences d’alimentation [CCCC, CLCC, CCLC, CCCL, LCLC ou LLLL]. Dans le deuxième essai, 80 mâles castrés [PV initial 24 ± 3,0 kg] ont été alimentés pendant trois phases de 28 jours avec les séquences suivantes : CCC, CLC, LCC, LLC ou LLL. Dans les deux essais, la consommation journalière individuelle moyenne d’aliment et le poids vif ont été enregistrés et le corps entier et vertèbres lombaires (L2-L4) scannées au début et à la fin de chaque phase de croissance par absorptiométrie aux rayons X (DXA) afin de mesurer leur teneur corporelle en protéines, lipides, P et Ca ainsi que leur contenu minéral osseux (CMO) et densité minérale osseuse (DMO). Des échantillons de sang ont été prélevés pour déterminer les concentrations plasmatiques de P, Ca et vitamine D3 ainsi que des échantillons post-mortem de jéjunum et de rein afin d'étudier l'expression génique et protéique des transporteurs de P, Ca et vitamine D3. Le fémur et le métacarpe ont été aussi collectés pour étudier leurs propriétés mécaniques par des tests de flexion. Le P digestible et le Ca total ont été déplétés respectivement de 36% et 22% dans le premier essai. Dans cet essai, la déplétion a réduit la minéralisation osseuse et les performances de croissance des animaux CCCL et LLLL et les porcs réplétés CCLC ont présenté des performances similaires aux CCCC. Les porcs CCLC et CLCC ont récupéré leur contenu minéral osseux (CMO) à la fin de l'essai grâce à une utilisation plus efficace de P et Ca alimentaires. Dans le deuxième essai, la réduction du P digestible et Ca total alimentaire a été de 35% et 42%, respectivement. La déplétion dans cet essai a réduit les performances de croissance, le CMO et les propriétés mécaniques des os. Dans la dernière période, l’efficacité d’utilisation du Ca alimentaire a été supérieur chez les porcs LLL mais inférieur chez les animaux réplétés (CLC, LCC et LLC) par rapport aux CCC, et donc n’ont pas pu rattraper la minéralisation à la fin de l’expérience. Comparativement aux porcs témoins, les transporteurs intestinaux et rénaux de Ca des porcs déplétés ont été surexprimés dans la deuxième phase, tandis que ceux du P ont été sous-exprimés chez les réplétés, soit une réponse de type parathormone. Les différents os du squelette répondent différemment aux modifications alimentaires de P et Ca, avec notamment les vertèbres qui sont plus sensibles à la déplétion-réplétion en P comparativement au squelette entier. Les performances de croissance, les propriétés mécaniques des os et la concentration plasmatique de P et Ca ne sont pas de bons indicateurs de la minéralisation corporelle. En somme, une déplétion en P alimentaire améliore son utilisation digestive et métabolique, laquelle peut être maintenue même pendant la réplétion. Cependant, une carence similaire ou plus importante en P qu’en Ca semble nécessaire pour engendrer des adaptations menant à une meilleure efficacité d’utilisation de P. En conclusion, la déplétion-réplétion en P est une stratégie prometteuse pour réduire le P alimentaire mais demande d’être encore affinée, notamment par une meilleure compréhension des régulations. / Phosphorus (P) in pig feed is partially retained (30-35%) due to the absence of endogenous phytase in its digestive tract; the remainder being excreted and potentially at risk for the environment by eutrophication phenomena. It is thus common to add phosphates in feed to fulfill P requirements, which constitutes a limited and sometimes costly natural resource. Thus, the reduction of dietary P supply has been a priority for the pig production industry for several years now. One way to achieve this objective is to increase its utilization efficiency by the animal. This increase may be related to nutritional changes (e.g., exogenous phytases) or to digestive and metabolic adaptations of the animal in response to dietary deficiencies such as the depletion-replication strategy. This involves feeding an animal below its P requirements for a certain period (depletion) followed by a non-deficient diet (repletion) thereafter. The impact of this strategy on growth performance, bone mineralization and mechanical properties, plasmatic P and Ca concentration and intestinal and renal transporters related to phosphocalcic metabolism have been studied in this thesis. Two trials were performed with growing pigs receiving a control (C) or a low (L) diet, which supplied 100% and 60% of the P-Ca requirements, respectively. In the first trial, sixty castrated male pigs (initial body weight (BW) 14 ± 1.6 kg) were fed during four 28-days feeding phases with different feeding sequences [CCCC, CLCC, CCLC, CCCL, LCLC or LLLL]. In the second trial, 80 castrated male pigs [initial BW 24 ± 3.0 kg] were fed during three 28-days phases with the following sequences: CCC, CLC, LCC, LLC or LLL. In both trials, individual average daily feed intake and weekly BW were recorded, and whole-body and lumbar vertebrae (L2-L4) were scanned at the beginning and at the end of each growing phase with dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) to measure whole-body mineral, protein, lipid, P and Ca contents and bone mineral content and density (BMC, BMD; respectively). Blood samples were collected to determine P, Ca and vitamin D3 plasmatic concentrations, and samples of mid-jejunum and kidney were collected post-mortem to study the gen and protein expression of P, Ca and vitamin D3 transporters. Moreover, femur and metacarpal were also collected to study their mechanical properties by the bending test. In the first trial digestible P and Ca depletion was 36% and 22%, respectively. Depletion of this trial reduced bone mineralization and growth performances of CCCL and LLLL pigs, and CCLC pigs had similar performances than CCCC pigs. Both CCLC and CLCC pigs recovered BMC at the end of the trial as a result of a higher dietary P and Ca utilization efficiency. In the second trial, dietary digestible P and Ca reduction was 35% and 42%, respectively. Depletion in this trial reduced growth performance, BMC and bone mechanical properties. In the last phase and compared to control pigs, the utilization efficiency of dietary Ca was higher in LLL and lower in repleted pigs (CLC, LCC, LLC) which were not able to recover bone mineralization at the end of the trial. Compared to control pigs, the intestinal and renal Ca transporters of depleted pigs were overexpressed in the second phase, whereas those of P were under-expressed in the repleted pigs, probably due to the synthesis of parathormone. The different bones of the skeleton respond differently to dietary P and Ca modifications, where vertebrae are more susceptible to P depletion-repletion compared to the whole skeleton. Growth performance, bone mechanical properties and plasma concentration of P and Ca are not good indicators of body mineralization. In summary, a depletion in dietary P improves its digestive and metabolic utilization, which can be maintained even during repletion. However, a similar or greater deficiency in P than in Ca seems necessary to develop adaptations leading to a better P utilization efficiency. In conclusion, a dietary P depletion-replication is a promising strategy for reducing P supply but further refinement is needed, in particular through a better understanding of the regulations involved.

Le but de cette thèse est d'étudier théoriquement et empiriquement l'encan du porc au Québec. Nous avons analysé les allocations, le nombre d'équilibres, les tendances des prix et l'efficacité dans les enchères séquentielles de second-prix ainsi que l'impact du nombre d'enchérisseurs, des fusions et de l'ajout de mécanismes de commercialisation sur la performance de ces enchères. Dans la première note, nous démontrons que des allocations symétriques et tendances constantes de prix sont possibles que sous des conditions contraignantes. Ainsi, les allocations asymétriques sont les résultats d'équilibres les plus probables dans ce cadre. Dans la deuxième note, on montre que le résultat d'unicité d'équilibre dans les enchères avec deux enchérisseurs n'est pas valide pour le cas de trois enchérisseurs et quatre objets. Le troisième papier montre que le revenu du vendeur augmente avec le nombre de d'enchérisseurs symétriques, mais ce n'est pas nécessairement le cas lorsque les enchérisseurs sont asymétriques. Notre analyse empirique montre une diminution du revenu du vendeur lorsque des enchérisseurs additionnels de l'Ontario étaient invités à participer. Cependant, le modèle avec correction du biais de sélection de Heckman suggère que cette baisse serait plus élevée en l'absence de soumissionnaires de l'Ontario. Le quatrième papier montre que, même en l'absence de synergies post-fusion, la fusion peut simultanément accroître le revenu du vendeur et améliorer l'efficacité des enchères. L'utilisation d'un test de changement structurel endogène affirme que la fusion a eu un effet anticoncurrentiel sur les prix reçus par les producteurs de porcs du Québec. En outre, nous soulignons que la coexistence du mécanisme de pré-attribution et les enchères peut faire augmenter ou diminuer le revenu du vendeur et changer la tendance des prix et l'efficacité, dépendamment de qui gagne les objets en pré-attribution.

Les objectifs expérimentaux de ce projet étaient en premier lieu de comparer la digestibilité d'une source de cuivre (Cu) et de zinc (Zn) organiques (protéinate de minéral) par rapport à une forme inorganique (sulfate), et en deuxième lieu de vérifier l'impact des mannan-oligosaccharides (MOS) sur la digestibilité des minéraux, le pH intestinal et la production d'acides gras volatiles. Vingt-huit porcs d'environ 25 kg ont reçu aléatoirement quatre traitements enrichis avec 10 ppm de Cu et 100 ppm de Zn. Les traitements impliquaient l'utilisation d'une source inorganique ou organique, et l'absence ou la présence de mannan-oligossacharides. Les résultats montrent que la source organique a amélioré la digestibilité (P<0,01) et l'utilisation nette (P<0,01) du Cu. En revanche, les MOS n'ont eu comme seul effet de montrer une tendance (P<0,10) à augmenter la digestibilité et l'utilisation nette du Cu en présence d'une source inorganique de minéraux. Bref, la source organique a permis une meilleure digestibilité et utilisation du Cu, alors que le MOS n'a engendré aucune modification de l'environnement intestinal qui aurait pu modifier de façon significative l'absorption du Zn et du Cu.

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

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

Le phosphore apporté aux cultures par les engrais de synthèse est très peu disponible pour les plantes dans les sols hautement fixateurs en P. Seulement 5 à 20 % de la dose apportée reste disponible la première année d' application (Khiari et Parent, 2005). La mise en contact de solides de lisier de porc déshydratés (SLP) augmenterait l' efficacité d' utilisation du phosphore. Toutefois, il est important de développer des critères d ' acceptabilité pour leur donner une valeur fertilisante commerciale et réduire du coup les risques de pollution par le phosphore. La caractérisation de 9 solides de lisier de porc (SLP) montre qu' ils possèdent un bon pouvoir tampon comparativement à la tourbe, une salinité acceptable, une valeur fertilisante intéressante et pour ceux qui ont subit un compostage complet, une bonne stabilité biologique. Une substitution de la tourbe par un SLP issu d'une Centrifugeuse Mobile (CM) montre que le meilleur taux de disponibilité de P des engrais organo-minéraux est obtenu avec la fonnule suivante: 12% tourbe. 480/0 CM, 200/0 phosphate mono ammoniacal et 20 % phosphate di-ammoniacal surtout dans les sols argileux.