Impact du stress thermique sur les performances des vaches laitières de race Holstein au centre de la Tunisie

R Bouraoui*, M Ben Salem**, B Rekik* et H Jbira*

* ESA Mateur, 7030 Mateur, Tunisie
** INRA Tunisie, Laboratoire de productions animale et fourragère, rue Hédi Karray, 2049 Ariana, Tunisie
lahmar.mondher@iresa.agrinet.tn

Résumé

Ce travail a pour objectifs la caractérisation de l’intensité du stress thermique auquel sont exposées les vaches laitières au centre de la Tunisie en utilisant l’Index Température Humidité (THI) et l’étude des effets du stress sur les performances de production, de reproduction et d’état sanitaire du troupeau bovin laitier appartenant à  l’A/C EL Alem. Dans une première étape,  l’index THI a été calculé sur une période de 10 ans (2000-2009) à partir des moyennes mensuelles de température et d’humidité relative. Par la suite, les performances moyennes  de production et de reproduction ainsi que les fréquences des mammites et des avortements ont été calculées pour la même période à partir des données du troupeau. Les résultats obtenus ont mis en évidence l’existence d’un stress thermique au centre de la Tunisie à partir du mois de juin jusqu’au mois de septembre avec des valeurs de THI variant de 74 ± 0,83 à 79 ± 0,8 dépassant ainsi le seuil critique de 72 établi pour la vache Holstein.

La production laitière journalière par vache a diminué de 28% entre les mois de mars et septembre pour passer respectivement de 19,6 à 15 kg. De même, les paramètres de reproduction ont été dégradés par le stress thermique. Le taux de conception (TC) le plus faible a été observé pendant l’été (25% pour le mois de juin contre  43,5% pour le mois de novembre. Les intervalles vêlage-vêlage (IVV) les plus longs ont été enregistrés pour les vêlages ayant lieu durant les mois de mai et juin (500 jours pour les vêlages en mai contre 410 pour les vêlages en novembre). Le taux d’avortement le plus élevé a été observé pendant la période allant du mois de mai à juillet et celui du pourcentage des mammites durant la période juin-septembre (24% en juillet). Ces résultats montrent la nécessité dans ces conditions de mettre en œuvre des stratégies d’adaptation permettant à l’éleveur d’alléger l’effet néfaste du stress thermique sur la productivité des vaches. De telles stratégies devraient  à court terme porter sur la gestion de l’alimentation, de la reproduction et sur le contrôle des facteurs d’ambiance. Par ailleurs, un programme de croisement entre la Holstein et la race locale devrait être envisagé à long terme dans le but d’aboutir à des animaux plus tolérants à la chaleur, particulièrement dans les zones à stress sévère.

Mots clés: climat chaud, vache, production, reproduction, santé

Heat stress impact on the performances of lactating Holstein cows in central Tunisia

Abstract

The objectives of the present work were to characterize the intensity of heat stress to which dairy cows are exposed in central Tunisia using the Temperature Humidity Index (THI) and to study the stress effects on cow performances using El Alem dairy herd located in Kairoun, central Tunisia. First, to define the period of heat stress and the stress intensity, THI values were calculated using a 10-year period (2000-2009) average monthly temperature and relative humidity data from the regional weather station of El Alem. Then, average milk production per cow, major reproductive parameters as well as the percentages of mastitis and abortion were calculated using available herd data. Results revealed the existence of a summer heat stress in central Tunisia for 4 months going from June to September with THI values being greater than THI thresh hold of 72, with THI values ranging between 74 ± 0.83 and 79 ±0.8.

Milk per cow dropped from 19.6 in March to 15 kg per day in September, which is an average decrease of about 28%. Reproductive parameters and the percentages of mastitis and abortion occurrences were negatively affected by heat stress. The overall conception rate (CR) was lowest in the summer (25 % for the month of June Vs 43.5% for November). Average calving intervals were longest for cows calving during May-June (500 days for cows calving in may vs. 410 days for those calving in November). The highest abortion rate was observed for the period going from May to July and that of mastitis was for June -September. The results stress the need for the implementation of appropriate adaptation strategies that can be used by farmers to reduce the stress negative effects on cows.  In the short run, these should involve the use of improved feeding and nutritional management practices, appropriate reproductive management plans and of suitable environmental control techniques. In the long run, genetic improvement programs such as the use of crossbreeding between imported Holstein cows and the local breed animals should be implemented, particularly in areas with sever stress,  to enhance heat tolerance in crossbred cows.

Keywords: cows, health, hot climate stress, production, reproduction

Introduction

Le terme stress désigne un ensemble de réactions physiologiques et comportementales en réponse à un environnement hostile (Merlot 2004). Selon les physiologistes, le stress résulte des forces externes qui perturbent l’homéostasie. Pour l’éleveur, le stress quelle que soit son origine, affecte le confort de ses animaux et leur capacité de produire et de se reproduire économiquement (Stott 1981). Ainsi, l’élévation de la température ambiante entraîne un stress thermique qui affecte les élevages laitiers dont les effets sont plus marqués dans les zones à climat chaud (Armstrong 1994). Ce stress se manifeste quand la température environnementale dépasse la zone de thermoneutralité de l’animal appelée « zone de confort ». Un tel stress perturbe la physiologie de l’animal et réduit ses performances productives et reproductives (Hansen et Aréchiga 1999).

 De par le monde, particulièrement dans les régions chaudes, l'Index Température-Humidité (THI) est couramment utilisé pour évaluer le degré du stress thermique d’un environnement donné pour les vaches laitières (Fuquay 1981 cité par Armstrong 1994). Cet index a été établi à l'université de Columbia Missouri aux Etats-Unis (Johnson et al 1962 cités par Berbigier 1988). Des valeurs THI comprises entre 35 et 72 représentent les limites inférieure et supérieure pour la plage humidité-température favorable à la production laitière (Johnson 1985 cité par Bouraoui et al 2002).  Plusieurs études menées à l’échelle internationale ont montré que le stress thermique affecte négativement les performances des vaches laitières. Shearer et Beede (1990) ont rapporté que le stress thermique entraîne un problème de détection des chaleurs du fait d’une réduction des durées des chaleurs de 18 à 10 heures. Cavestany et al  (1985) ont constaté une chute du taux de réussite à la première insémination et une augmentation du nombre moyen d’inséminations par insémination fécondante. Des résultats similaires ont été rapportés par  Hansen et Aréchiga (1999). Du Bois et Williams (1980) indiquent que le taux de rétention  placentaire peut atteindre 24% au cours des mois les plus chauds de l’année en comparaison à la valeur de 12% pour les mois les plus froids. Ces auteurs notent aussi que l’intervalle vêlage–insémination fécondante augmente de 32 et 24 jours respectivement chez les vaches avec rétention placentaire et celles vêlant pendant les mois les plus chauds de l’année.

 En Tunisie, les recherches sur le stress thermique chez la vache laitière restent limitées et méritent d’être développées. Les premiers travaux ont montré que la production laitière chute de 21%, les pourcentages de matière grasse et de matière protéique du lait décroissent respectivement de 3,58 et de 2,96 à 3,24 et 2,88% pour le printemps et l’été (Bouraoui et al 2002). Quant au nombre des cellules somatiques, il a augmenté de 4,1.10⁵ à 8,6.10⁵ cellules par millilitre de lait.

 L’objectif de ce travail est d’étudier l’effet du stress thermique sur les performances de production, de reproduction et sur la santé des vaches laitières de race Holstein élevées à  l’Agro-Combinat EL Alem localisé au centre de la Tunisie.

Matériel et méthodes

Site d’étude

L’étude a été menée à l’Agro Combinat El Alem appartenant à l’Office des terres domaniales émanant du Ministère de l’Agriculture Tunisienne. Ce site est situé au nord du gouvernorat de Kairouan à 35 km et à l’est de la délégation de Sbikha à 5 km (35° 40’ latitude Nord et 10° 6’ longitude Est). Il appartient à l’étage bioclimatique semi-aride inférieur. Il s’agit d’un climat continental marqué par un été anormalement chaud et sec ; de plus les printemps et les automnes sont également chauds. La pluviométrie se caractérise par une extrême variabilité et une mauvaise répartition au cours de l’année. La pluviométrie totale annuelle oscille entre 280 et 300 mm.

Matériel animal

Le cheptel laitier étudié est constitué des vaches de race Pie noire Holsteinisée nées et élevées en Tunisie à partir d’un noyau d’origine Européenne importé vers les années 80 à partir du Pays-Bas. Il s’agit d’animaux purs sans aucun croisement avec d’autres races. Il est réparti en quatre étables identiques de 200 vaches chacune. Les étables sont semi-ouvertes à stabulation libre avec une aire de couchage paillée et un paddock non couvert.L’aire d’alimentation ainsi que l’aire de couchage sont couvertes. La toiture est en tôle galvanisée avec une forme bipente. L’observation des chaleurs se fait deux fois par jour pendant 30 minutes par observation.

 Les vaches reçoivent une ration de base composée de fourrage grossier et une complémentation en aliments concentrés, cette dernière en fonction du niveau de production. La ration de base est composée d’ensilage (essentiellement d’avoine et occasionnellement de triticale, de maïs ou de sorgho selon les périodes), de verdure et de paille et/ou de foin de céréales. La verdure est constituée de ray-grass, de bersim (trèfle d'Alexandrie) et de  luzerne selon les périodes. Le concentré distribué est à base de maϊs, d’orge et de tourteau de soja additionnés d’un complément  minéral et vitaminique. L’abreuvement est permanent et à volonté. Il est assuré par des abreuvoirs collectifs.
 

Collecte des données

Les données utilisées dans le cadre de cette étude ont porté sur dix ans  (2000 à 2009). Dans une première étape, les données de reproduction relatives aux quatre étables ont été collectées à partir des fiches individuelles des vaches disponibles au bureau d’élevage. Il s’agit des dates des inséminations et des vêlages. En second lieu, la collecte a porté sur la récupération des données de production laitière par vache en lactation à partir des cahiers de production de chaque étable. En troisième lieu les données sanitaires ont été extraites à partir des cahiers vétérinaires et des carnets d’avortement disponibles au niveau de chaque étable. Elles concernent les mammites et les avortements. Enfin les données climatiques relatives à la station El Alem, lieu d’étude, ont été collectées à partir des fichiers disponibles au niveau de l’agence régionale de l’Institut national météorologique à Kairouan. Ces données concernent la température moyenne mensuelle, la température maximum, la température minimum et l’humidité relative moyenne mensuelle.

Analyse des données

Toutes les données collectées ont été utilisées pour calculer les moyennes mensuelles sur la période 2000-2009. Pour étudier l’effet du stress thermique sur la production, la reproduction et l’état sanitaire, l’Index de Température-Humidité « THI » a été adopté. La formule utilisée est  celle développée par  Johnson et al 1962 (cité par Bouraoui et al 2002) qui est:

THI=1,8*Ta – (1- HR)*(Ta – 14,3) + 32

 Avec Ta : température ambiante et HR : humidité relative

Résultats et discussion

Période et intensité du stress thermique au niveau du site d’étude

La Figure 1 montre que la vache laitière de race Pie-noire Holsteinisée élevée à El Alem est exposée à un stress thermique durant la période allant  du mois de juin au mois de septembre caractérisée par des valeurs THI qui dépassent le seuil critique de 72  proposé par Johnson (1985 cité par Bouraoui et al 2002). En effet, au cours de cette période les valeurs THI ont varié de 75 ± 0,8 à 79 ± 0,8  exposant ainsi la vache laitière, selon la classification Du Preez et al (1990) à un stress thermique modéré à sévère particulièrement pendant le mois d’août où la valeur de THI peut atteindre en moyenne 79 ± 0,8 avec un maximum de 80 (tableau 1). Ces résultats concordent avec ceux rapportés par Ben Salem et Bouraoui (2009).  Le stress observé s’explique en grande partie par les températures élevées enregistrées au cours de ces mois et qui dépassent la température critique supérieure de neutralité thermique pour la race Holstein. En effet, les températures moyennes  au cours des mois de mai, juin, juillet, août et septembre étaient respectivement de 23, 27,6, 30,9, 30,7, et 26,5°C (tableau 1). Des telles conditions climatiques traduisent un stress thermique essentiellement modéré qui affecte les performances productives et reproductives des vaches et nous considérons que les variations observées au niveau des performances restent à notre avis limitées aux variations saisonnières couramment observées dans les élevages laitiers à travers le monde. Un ajustement de la conduite alimentaire du troupeau et le contrôle des facteurs d’ambiance au niveau des étables permettront de réduire d’une manière remarquable les effets négatifs du stress (Meyer C. 2009)

Evolution  de la production laitière et des valeurs THI en fonction du mois

La Figure 2 montre que la production laitière journalière par vache en lactation chute pendant les mois d’été et le début d’automne (juin jusqu’à septembre). La diminution de production est plus accentuée pendant les mois d’août et septembre. En effet, la production par vache passe de 19, 6 kg au mois de mars à 15 kg  pendant les mois d’août et de septembre. Soit une diminution de la production de 28 % entre mars et août-septembre. Les valeurs THI correspondants passent de 60 en mars à  79 ± 0 ,8 en août, valeur qui dépasse le seuil critique de 72 proposée par Johnson (1985 cité par Bouraoui et al 2002).

Ces résultats confirment ceux de Bouraoui et al (2002)  qui constate une diminution  de 21% de la production laitière par vache présente lorsque les valeurs du THI passent de 68 à 78. Ces résultats sont aussi en accord avec Du Preez et al (1990). Cependant, ces derniers indiquent un effet néfaste de la contrainte thermique sur la production laitière quand le THI est supérieur à 78.

Evolution des paramètres de reproduction et des valeurs THI en fonction du mois

Variation du taux de conception (TC) et des  valeurs THI 

La Figure 3 illustre la relation qui existe entre les valeurs THI et le taux de conception. En effet, on constate une chute du TC pendant la saison estivale caractérisée par les valeurs THI les plus élevées. La diminution la plus prononcée est observée pour le mois de juin où le TC est de 25% contre un TC de 43,5% pendant le mois de novembre. Ces résultats sont en accord avec ceux rapportés par Roman-Ponce et al (1977) qui indiquent une chute de TC de 44,4 à 25,3% lorsque la température passe de 28,4 à 36,7°C. Shearer et Beede (1990) trouvent une diminution de 10% du TC sous  des conditions de stress thermique.

Variation de l’intervalle vêlage-vêlage (IVV) et des valeurs THI

La Figure 4 indique que la fécondité est mauvaise quel que soit le mois de vêlage puisque l’IVV dépasse  les valeurs recommandées (365-400 jours). En outre, Les vaches qui vêlent pendant le mois d’avril jusqu’au mois de juillet ont les IVV les plus longs, particulièrement pour les vêlages en avril où l’IVV est de 500 jours. Par contre les vêlages de septembre, octobre et novembre se traduisent par les IVV les plus courts (418, 424 et 410 jours, respectivement). Les vaches vêlant pendant la période automnale seront inséminées pendant la période hivernale.  La saison d’hiver est favorable à la reproduction. L’allongement de l’IVV pendant le printemps et le début de l’été est expliqué par une mise à la reproduction des vaches au cours de la période estivale qui est caractérisée par des valeurs élevées du THI et des taux de réussite à la première insémination  et des TC les plus faibles (Roman-Ponce et al 1977, Cavestany et al 1985, Hansen et Aréchiga 1999).

Etat sanitaire et valeurs THI en fonction des mois

Variation  du taux d’avortement  et des valeurs  THI 

La Figure 5 montre que les avortements sont plus fréquents  pendant les mois de mai, juin,  juillet et août  où les pourcentages respectifs des avortements sont de 19, 14,10 et 8%. Ces mois se caractérisent par les valeurs THI les plus élevées (70 ; 75 ; 78 et 79). D’où une augmentation du taux d’avortement pendant la saison estivale. Une telle augmentation a été rapportée par Fuquay (1986) qui indique que le taux d’avortement augmente sous l’effet du stress thermique. Dans le même ordre d’idée, Biggers et al (1987) ont rapporté que le stress thermique en début de gestation altère le développement de l’embryon.

Variation du pourcentage des mammites et des valeurs THI 

La Figure 6 montre que le pourcentage des mammites augmente avec l’augmentation des valeurs du THI. Les mammites sont fréquentes durant les mois de juin, juillet et août qui sont caractérisés par les THI les plus élevés qui peuvent dépasser 78 pendant les mois de juillet et août ayant les pourcentages de mammites les plus élevés (24,3 et 16,2%). Les pourcentages des mammites restent faibles (inférieurs à 5%) pendant le reste de l’année. Cette augmentation des mammites pendant la saison estivale peut être attribuée à une diminution des défenses immunitaires chez la vache soumise à un stress thermique.

Conclusion

Cette étude a mis en évidence l’existence d’un stress thermique au centre de la Tunisie pendant la période allant du mois de juin jusqu’au mois de septembre avec des valeurs de THI variant de 75 à 79. Les résultats obtenus ont montré que la production laitière et les performances de reproduction  ainsi que la santé des vaches se trouvent négativement affectées par le stress thermique. Une diminution de la production laitière journalière par vache en lactation de l’ordre de 28 % a été enregistrée entre mars et août. Une dégradation des paramètres de fécondité et de fertilité a été observée pour les vaches qui sont mises à la reproduction durant la saison estivale. Les fréquences des avortements et des mammites ont augmenté pendant les mois les plus chauds. Des stratégies d’adaptation doivent être mises en œuvre pour alléger l’effet néfaste du stress thermique. Elles devraient toucher la gestion de l’alimentation, de la reproduction et le contrôle des facteurs d’ambiance. On peut recommander :

• Le recours à l’utilisation d’abris pour réduire l’impact des rayons solaires.

• La distribution de la ration pendant les périodes les plus fraîches de la journée. Il est ainsi possible de prévoir la distribution très tôt le matin ou le soir et de préférence pendant la nuit,

• L’incorporation de matière grasse protégée en tant qu’une alternative nutritionnelle pour satisfaire les besoins énergétiques des animaux stressés surtout que leur ingestion chute.

• La préférence des aliments de qualité, appétents et très digestibles car ils engendrent moins de chaleur de fermentation au niveau du rumen.

• Un Complément énergétique ou flushing au alentour de la mise à la reproduction pour les vaches en mauvais état au moment du vêlage.

• L’accès permanant et libre des vaches à l’eau fraîche et renouvelée en quantité suffisante (multiplier les points d’eau si nécessaire) et de qualité satisfaisante.

• L’augmentation de la fréquence d’observation des chaleurs par jour pour améliorer les paramètres de fécondité et de fertilité.

• L’ajustement de la conduite de la reproduction de manière à réduire le nombre de vaches mises à la reproduction durant la fin du printemps et pendant l’été.

• La favorisation de la perte de chaleur par ventilation statique et dynamique et par la brumisation d’eau pour stimuler l’ingestion.

• La mise en place, pour les régions à stress thermique sévère,  d’un programme d’amélioration génétique basé sur le croisement maîtrisé entre la race Holstein et la vache locale permettant la sélection des vaches qui supportent le mieux les chaleurs estivales tout en veillant à la sauvegarde de la race locale et à la recherche d’un niveau optimal de croisement .

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Received 1 February 2013; Accepted 15 February 2013; Published 2 April 2013

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