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Les deux principaux objectifs de cette thèse sont de développer les aspects théoriques et expérimentaux sur la co-méthanisation des déchets fermiers et alimentaires. Les objectifs de nos études portent sur l'élimination du maximum de déchets mis en ISDND, la réduction des pollutions des milieux naturels (eau, sol, air) par les effluents d'élevage, les boues de STEP et sur la mise en disposition d'une source énergétique renouvelable via le biogaz obtenu. Premièrement, nous avons effectué des expérimentations sur la co-méthanisation des effluents liquides, lisier de porc, boues de STEP, et de la vinasse et le mélange de ces effluents d'élevage avec les déjections solides des animaux (fumier, fientes) et des biodéchets (restes de repas). Ces expérimentations avaient pour but de suivre l'évolution du milieu réactionnel en fonction du composant du mélange ainsi co-digéré. Deuxièmement des tests des potentiels méthane et biogaz issus de mélange associant plusieurs types de déchets organiques sous différents états physiques (liquide, semi liquide, pâteux, solide) ont été effectués. La problématique qui se posait étant de savoir parmi les déchets à mélanger, quelle proportion de chaque mono-substrat donnera le meilleur potentiel méthanogène et s'il était possible de mettre en avant des effets synergétiques entre déchets. Nous avons fait appel à un outil statistique, le plan de mélange pour définir les mélanges à tester. Pour un mélange à 3 composants (fumier de vache, lisier de porc, restes de repas), le nombre d'expériences optimum à réaliser a été de 13. La réalisation du plan de mélange, c'est à dire la campagne expérimentale sur les co-méthanisations des 13 mélanges proposés nous a permis d'observer que le potentiel méthane d'un mélange dépend tout premièrement de sa texture (état physique) à l'entrée du processus. Un mélange contenant un maximum en proportion en co-produits liquides (lisier de porc) associé avec le maximum de déchets riches en substrats solubles (restes de repas) nous a donné les meilleurs potentiels méthane et biogaz. Cette observation a été confirmée par le taux de conversion de la matière sèche (MS) en matière volatile (MV) du mélange. Compte tenu du taux de MS, MV et le ratio MV/MS d'un mélange, ainsi que les interactions entre les composants du mélange, une loi permettant de prédire le potentiel biogaz d'un mélange doit considérer ces facteurs. Cette loi doit tenir compte de l'effet positif (synergisme) et l'effet négatif (antagonisme) entre les composants du mélange. Cette loi a été définie dans le but de prédire le potentiel méthane des mélanges constitués de fumier de vache, lisier de porc et restes de repas et se situant à l'intérieur du domaine expérimental défini par les limites sur les proportions minimale et maximale de chaque composant du mélange. Toutefois, cette loi définie n'est applicable qu'aux mélanges d'association de fumier de vache, de lisier de porc et des restes de repas. Cette loi a été définie pour estimer le BMP des mélanges, et ne permet pas de suivre le procédé de la méthanisation. Aussi, pour prédire le volume de biogaz (méthane) journalier ou cumulé de la cométhanisation. / The two main objectives of this thesis are to develop theoretical and experimental aspects of the anaerobic co-digestion of farm wastes associated with food. Our general studies have for objectives the elimination as much as possible the maximum of organic waste into non-hazardous landfills, reduce pollution of natural environments (water, soil, air) by the effluent livestock, sewage sludge, and dispose of energy via the produced biogas.Firstly, we carried out experiments on the anaerobic co-digestion of the liquid effluents association (pig slurry, sewage sludge, vinasse effluents) and the mixture of animal slurries, manures, and food waste. The aim of these experiments was to follow the evolution of the reactor behavior according to the component of the co-digested mixture.Secondly, BMP tests of mixture of association several types of organic waste under different physical condition (liquid, semi liquid, pasty, solid) were carried out. We have been tried to know, which proportion of each mono-substrate will give the best BMP among waste to mix? We used a statistical tool, the mixture design to define the mixtures to be tested. For a mixture with 3 components (cow dung, pig slurry, food waste), the optimum number of experiments to realize was 13.The realization of the mixture design, i.e. the experiment series on the anaerobic co-digestion of the 13 proposed mixtures enabled us to observe that the BMP of a mixture firstly depends on its texture (physical state) at the entry of the process. A mixture containing a maximum in proportion in liquid substrate (pig slurry) associated with food waste gave us the best biogas and methane potential. This observation was confirmed by the conversion rate of dry matter to volatile solid (VS) of the mixture. These results were proven by the activity (synergism, antagonism) of mixtures components influencing to BMP tests.The empiric law defined to predict the BMP of a mixture must to account the rate of VS/DM of a mixture, and the interactions between components of the mixture. This law must also include the positive effect (synergism) and negative (antagonism) between components of the mixture. This law has been defined in order to predict the potential methane mixtures of cow dung, pig slurry and food wastes and being within the experimental domain defined by the limits on minimum and maximum proportions of each component of the mixture. However, this definite law is applicable only to the mixtures of cow dung, pig slurry and food waste. The definite law is limited for prediction of mixtures BMP. However, this empiric law can not be used to follow reactor process. Model with three stages (hydrolysis of soluble substrate, acidogenic production stage and methanogenic stage) was used to predict daily and cumulative of biogas and methane production of anaerobic digestion of farm waste associated with vegetable waste. This model must be adapted with substrate type used and experimentations conditions (batch and mesophilic conditions). An adjustment of the model equations describing hydrolysis polymers stage was necessary in order to take into account of the concentration of polymers in particulate forms contained in complex substrates such as manure, slurry, and vegetable food waste. This adapted model was called model of Coupling. Indeed, a calibration of the most influential parameters of the model of Coupling, on the output must be carried out in order to validate the model.Daily and cumulative predictions of biogas and methane production of anaerobic digestion of farm waste associated with food waste were obtained by using adapted dynamical model. Model parameters values depend on the substrate type using in experimentation processes. Moreover, parameters values must be verified, needing further work.

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La litière de fumier recyclé (LFR) est utilisée dans les fermes canadiennes comme alternative à la litière conventionnelle de paille. Elle est obtenue par l’extraction de la fraction solide du fumier des vaches, parfois suivie par une maturation. Toutefois, les caractéristiques microbiologiques de cette litière sont peu documentées. Ainsi, cette étude a permis la description du microbiote et des caractéristiques microbiologiques de la LFR comparativement à la paille, avant et après leur utilisation, et d’évaluer l’impact de différentes méthodes de production de la LFR sur ces écosystèmes. Les résultats des analyses du microbiote ont démontré que la richesse et la diversité du microbiote de la LFR avant utilisation étaient différentes de celles de la paille. Les litières de fumier recyclé avant et après utilisation possédaient une diversité microbienne moindre comparativement à celles mesurées pour la paille avant et après utilisation. Aussi, les différentes méthodes de production de la LFR n’influençaient pas la richesse du microbiote, mais influencent sa composition. La méthode de production utilisant la séparation suivie d’une maturation en amas possédait une charge bactérienne moindre que celle utilisant la séparation suivit d’une maturation en boîte. Finalement, la LFR contenait plus de Listeria monocytogenes et de Salmonella spp que la litière de paille. Cela permet de conclure que la LFR, actuellement produite dans les fermes de l'Est du Canada, constitue un risque microbiologique plus élevé que la litière de paille. / Recycled manure solid bedding (RMS) is used on Canadian farms as an alternative to conventional straw bedding. RMS is obtained by extracting the solid fraction of dairy cow manure, sometimes followed by maturation. However, the microbiological characteristics of this bedding are poorly documented. This study allowed the description of the microbiota and microbiological characteristics of RMS compared to straw and assessed the impact of the RMS production methods on its microbiota. The results of the microbiota analyses demonstrated that the richness and diversity of the microbiota in unused RMS were different from unused straw. Unused RMS and used RMS possessed more similar microbial diversity compared to the microbial diversity between unused and used straw. Moreover, the different RMS production methods did not influence the richness of the microbiota but influence its composition. The RMS production method using separation followed by heap maturation had a lower bacterial load than production method using separation followed by box maturation. Finally, RMS contained more Listeria monocytogenes and Salmonella spp than straw bedding. This leads to the conclusion that RMS bedding currently produced on farms in Eastern Canada, clearly constitute a greater microbiological risk as compared to straw bedding.

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Le colostrum de la vache est indispensable pour la santé et le bon développement de son veau, mais plus spécialement sa teneur en immunoglobulines et sa composition nutritionnelle. Puisque la circulation sanguine de la vache et du veau sont séparés durant la gestation, la consommation d’un colostrum de qualité rapidement après la naissance assure une réduction des taux de morbidité et de mortalité pour le veau immunonaïf et dont le rumen est sous-développé. Une hypothèse concernant la composition de la diète en prévêlage a été émise, supposant que celle-ci causerait une certaine variation de la composition du colostrum en immunoglobuline G (IgG) ainsi qu’en d’autres nutriments tels que la vitamine B12. L’objectif de cette étude était de déterminer les facteurs nutritionnels en prévêlage qui influencent les concentrations colostrales en vitamine B12 et en IgG. Au total, 62 troupeaux laitiers commerciaux du Québec ont été recrutés et les données de 51 de ces derniers ont été analysées dans le cadre de cette étude observationnelle. Dans chaque troupeau, de 3 à 12 vaches de 0 à 33 jours avant le vêlage ont été recrutées, pour un total de 494 vaches. Avant le vêlage, les vaches ont subi une prise de sang, leur poids corporel a été estimé et tous les ingrédients de la ration donnée aux vaches ont été échantillonnés et leurs quantités offertes respectives prises en note. Sur les 62 troupeaux initiaux, 22 possédaient un supplément en vitamine B12 dans la ration en prévêlage, alors que 40 troupeaux, non. Les producteurs ont prélevé un échantillon de colostrum issu de la première traite après le vêlage et ont rempli un questionnaire concernant la gestion du colostrum de chaque vache. Les échantillons de colostrum ont été analysés pour déterminer leur concentration en IgG et en vitamine B12. Les rations ont été reconstituées avant l’analyse de la composition nutritionnelle par chimie humide. Nos résultats suggèrent que la vitamine B12 dans le colostrum est positivement associée aux fibres alimentaires, ainsi qu’aux concentrations de phosphore, de cuivre et de zinc, et négativement associée à l’amidon, au gras et aux glucides non-fibreux de la ration. Une relation positive a également été observée entre la concentration colostrales en vitamine B12 et la supplémentation en vitamine B12 ainsi qu’avec les acides gras non estérifiés dans le plasma avant le vêlage. Une période de tarissement de plus de 65 jours a été associée à une plus faible concentration colostrale en vitamine B12 et les vaches entamant leur deuxième et troisième lactation comptaient des concentrations colostrales en vitamine B12 supérieures à celles des vaches de quatrième lactation en plus. La concentration sanguine en β-hydroxybutyrate de la vache avait un impact négatif sur la concentration colostrale en IgG. Il y a également été observée un impact négatif des pourcentages de suppléments protéiques et de minéraux sur la concentration colostrale en IgG, et une association positive entre cette concentration avec le pourcentage de supplément énergétique commerciaux. Nos modèles multivariés mixtes permettent d’expliquer 33 et 16% (pseudo-R2), respectivement, de la variation des concentrations colostrales en vitamine B12 et en IgG. Cela suggère donc que d’autres facteurs n’étant pas inclus dans l’étude actuelle ont un impact sur la variation de la concentration colostrale en vitamine B12 et en IgG. / The cow’s colostrum is crucial for the calf’s health and proper development, but especially its immunoglobulin content as well as nutrient composition. Since the dam and her calf’s blood supply are separate in utero, consumption of a good quality colostrum rapidly after birth reduces morbidity and mortality rates for the immunonaive and ruminally underdeveloped calf. Precalving dietary composition has been hypothesized as causing variation of colostrum composition in immunoglobulin G (IgG) and other nutrients such as vitamin B12. The objective of this study was to determine the variation of colostral vitamin B12 and IgG concentrations explained by the precalving dietary composition. A total of 62 Quebec commercial dairy herds were enrolled and the data of 51 of those herds was analyzed in this observational study. In each herd, 3 to 12 cows ranging from 0 to 33 days precalving were enrolled, for a total of 494 cows. Before calving, cows were blood sampled, body weight was estimated, and all dietary ingredients given to the cows were sampled, and their respective quantities offered were recorded. Of the initial 62 herds enrolled, 22 herds fed a vitamin B12 supplement in precalving, whereas the remaining 40 herds did not. Producers were asked to take a sample of colostrum at the first milking after calving and to complete a questionnaire regarding the colostrum management of each cow. Colostrum samples were analyzed for their IgG and vitamin B12 concentrations. Rations were reconstituted prior to nutrient composition analysis by wet chemistry. Our results suggest that vitamin B12 in colostrum was positively associated with the dietary fiber, as well as the dietary phosphorous, copper and zinc concentrations, and negatively with dietary starch, fat and non-fiber carbohydrates. A positive relationship was also observed between colostral vitamin B12 concentration and dietary vitamin B12 supplementation and precalving plasma non-esterified fatty acids. A dry period of more than 65 days was associated with lower colostral vitamin B12, and cows beginning their second and third lactations had a colostral vitamin B12 concentration above those of fourth and more lactation. Cow blood β-hydroxybutyrate concentration had a negative impact on colostral IgG concentration. There was a negative association with the percentage of protein and mineral supplements and a positive relationship with the percentage of commercial energy supplement on IgG concentration in colostrum. Our models explained respectively 33 and 16% (pseudo-R2) of the colostral vitamin B12 and IgG concentration variation. Thus, it suggests that other factors not included in the current assessment have an impact on colostral vitamin B12 and IgG concentration variation.

Les performances reproductrices des espèces d’intérêt agronomique sont dépendantes d’une régulation minutieuse de la folliculogenèse ovarienne. Parmi les régulateurs impliqués, il y a les facteurs de croissance fibroblastiques (FGFs), stimulant notamment la phosphorylation des protéines kinases activées par des agents mitogènes (MAPKs), afin de contrôler le devenir du follicule mais aussi les évènements qui y sont associés tels que la stéroïdogenèse, l’angiogenèse, la formation du corps jaune. Dans plusieurs types cellulaires non ovariens, des phosphatases à double spécificité (DUSPs), dont l’expression est induite en réponse à des facteurs de croissance, déphosphorylent les MAPKs. La présence et la régulation des DUSPs dans l’ovaire des mammifères est cependant peu documentée. Ces travaux de thèse avaient ainsi pour objectifs, (1) de déterminer la présence des DUSPs, (2) leur régulation par les FGFs et (3) leur rôle dans les cellules de granulosa de vache et de brebis. Dans la première étude effectuée chez la brebis, les ARNm codant pour 16 DUSPs ont été détectés, et leur profil d’expression a été dressé dans des cellules de granulosa issues de follicules antraux. Puis, les niveaux d’ARNm pour DUSP1, DUSP2, DUSP5 et DUSP6, ainsi que les niveaux de protéines pour DUSP1 et DUSP6 ont été augmentés par FGF2 mais pas par FGF8 ou FGF18. L’inhibition de DUSP1/6 et DUSP1 a également suggéré un rôle pour DUSP6 dans la déphosphorylation de MAPK8 chez la brebis. Avec la deuxième étude chez la vache, il ressort que la régulation de ces trois DUSPs semble bien conservée car les niveaux d’ARNm pour DUSP1, DUSP5 et DUSP6 et de protéines pour DUSP5 et DUSP6 ont été augmentés en réponse à FGF2. De plus, en s’intéressant au contrôle de l’expression de DUSP1, DUSP5 et DUSP6, il est ressorti que l’accumulation d’ARNm pour DUSP5 et DUSP6 nécessitait l’activation de MAPK3/1, et la signalisation calcique pour les ARNm pour DUSP6. D’après l’ensemble de ces données, DUSP1, DUSP5 et DUSP6 sont régulées de manière complexe dans les cellules de granulosa, et peuvent être désignées comme des phosphatases participant à la signalisation des FGFs ; cela contribue ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes régulatoires de la folliculogenèse chez les ruminants. / The reproductive performance of species of agronomic interest is dependent on the careful regulation of ovarian folliculogenesis. Among the regulators involved are fibroblast growth factors (FGFs) that stimulate the phosphorylation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) to control the fate of the follicle and associated events such as steroidogenesis, angiogenesis and corpus luteum formation. In several non-ovarian cell types, dual specificity phosphatases (DUSPs), whose expression is induced in response to growth factors, dephosphorylate MAPKs. However, the presence and regulation of DUSPs in the mammalian ovary are poorly documented. The objectives of this thesis were (1) to determine the presence of DUSPs, (2) their regulation by FGFs and (3) their role in cow and sheep granulosa cells. In the first study in sheep, mRNAs encoding 16 DUSPs were detected and profiled in granulosa cells from antral follicles. Subsequently, DUSP1, DUSP2, DUSP5 and DUSP6 mRNA levels, as well as proteins for DUSP1 and DUSP6, were increased by FGF2 but not FGF8 or FGF18. Inhibition of DUSP1/6 and DUSP1 also suggested a role for DUSP6 in the dephosphorylation of MAPK8 in sheep. In the second study in the cow, the regulation of these three DUSPs appeared to be well conserved as DUSP1, DUSP5 and DUSP6 mRNA levels and DUSP5, DUSP6 protein levels were increased in response to FGF2. In addition, by focusing on the control of DUSP1, DUSP5 and DUSP6 expression, it was found that the accumulation of DUSP5 and DUSP6 mRNAs required the activation of MAPK3/1, and calcium signaling for DUSP6 mRNA. Taken together, these data suggest that DUSP1, DUSP5 and DUSP6 are regulated in a complex manner in granulosa cells, and can be designated as phosphatases involved in FGF signaling, thus contributing to a better understanding of the regulatory mechanisms of folliculogenesis in ruminants.