Impact de l'indice température-humidité sur les paramètres de reproduction de vaches Holsteins en zone semi-aride de l’Ouest algérien

H Yerou, M Zoghlami, T Madani¹, N Benamara¹ et M Rehal

Département des sciences Agronomiques Université de Mustapha Stambouli, Mascara, Algérie
houariyerou@gmail.com
¹ Département d’Agronomie, Université Sétif, Algérie

Résumé

L’objectif de l’étude visait à évaluer le bilan de reproduction après insémination artificielle de vaches de race Holstein conduites dans un agro-système semi-aride algérien. Un nombre total de 90 vaches a été divisé en trois lots (30 vaches par lot) selon le moment du vêlage. Les vaches du premier lot ont vêlé pendant la période fraiche sans stress thermique (SS) où le THI varie de 59,4 à 71,5. Le second lot correspondait à un stress léger avec un THI entre 72 et 74,6 et le troisième lot à des vêlages en stress modéré avec THI entre 80 et 85,3. Le bilan de reproduction a été médiocre et variable avec une moyenne pour IVV de 417 j ; IVIAF de 134 j ; un indice de fécondité de 0,87 et un taux de réussite de 29,8 %.Un effet significatif a été enregistré entre les lots, avec une supériorité du lot sans stress thermique (P<0,05) et une corrélation négative entre le taux de progestérone et l‘évolution du seuil de THI en faveur du lot sans stress thermique.

Ainsi, le présent bilan de reproduction a montré l'effet néfaste de l'accroissement du seuil de l'indice température-humidité (THI) sur quelques indicateurs biologiques de reproduction de la race Holstein sous un climat caractérisé par des vagues de chaleur pendant 6 mois par an (mai à octobre). Il est recommandé aux éleveurs d’éviter des Holsteins pures dans ces zones, sinon d'organiser les vêlages des vaches pendant les périodes fraiches de l’année et d’utiliser des outils d’amélioration des conditions d’ambiance par des techniques d'arrosage par l'eau, de ventilation et de veiller à un rationnement adéquat permettant de réduire l’extra chaleur afin d’alléger l’impact de la chaleur sur les performances de reproduction.

Mots-clés : Algérie, bovin, progestérone, THI

Heat stroke impact on reproduction parameters of Holstein cows in a semi-arid zone of Western Algeria

Abstract

The objective of the study was to evaluate the reproductive performance after artificial insemination of Holstein cows kept in a semi-arid Algerian agro-system. A total of 90 cows were divided into three batches (30 cows per batch) according to calving time. Cows in the first batch calved during the cool period without heat stress (HS) where THI varied from 59.4 to 71.5. The second batch corresponded to light stress with a THI between 72 and 74.6 and the third batch to calving under moderate stress with THI between 80 and 85.3. A significant effect was recorded between the batches, with a superiority of the batch without thermal stress (P<0.05) and a negative correlation between the progesterone level and the evolution of the THI threshold in favor of the batch without thermal stress.

Thus, the present reproductive assessment showed the detrimental effect of increasing the temperature-humidity index (THI) threshold on some biological indicators of reproduction in the Holstein breed under a climate characterized by heat waves for 6 months per year (May to October). It is recommended that breeders avoid purebred Holsteins in these areas, otherwise organize cow calving during cool periods of the year and use tools to improve environmental conditions by watering techniques, ventilation and ensure adequate rationing to reduce extra heat to alleviate the impact of heat on reproductive performance.

Keywords: cattle, progesterone, THI

Introduction

L'Algérie est exposée au changement climatique et à la rareté de l'eau, dont l'impact sur la production fourragère et les performances technico-économiques des systèmes d'élevage bovin laitier est certain. L'augmentation des températures au cours du 20^ème siècle a été de l'ordre de 0,74°C au niveau mondial et entre 1,5 et 2 °C pour l'Algérie, soit plus du double de l'augmentation moyenne mondiale, ainsi qu'une baisse des précipitations de l'ordre de 10 à20% (Meddi et al 2009, IPCC 2014, Yerou et al 2019). En Algérie, l’élevage bovin laitier constitue l’un des piliers de l’économie agricole. Afin d’améliorer ce secteur, l’Etat a préconisé l’importation de génisses à haut potentiel génétique pour constituer un pool génétique perfectible. Parmi les races pures importées, il y a les races Holstein, Montbéliarde et Fleckvieh (Allouche et al 2018). Les performances de production et de reproduction sont très au dessous du potentiel réel dans le pays d’origine (Belhadia et Yakhlef 2013, Ouarfli et Chehma 2018, Yerou and al 2019). Par ailleurs, l'expression du mérite génétique varie d'un état environnemental à un autre et est fortement influencée par des facteurs non génétiques. En région Maghrébine, les vaches Holsteins pures élevées produisaient entre 5 000 à 6 000 litres par lactation de dix mois (Boujenane and Aïssa 2008, M’Hamdi et al 2012, Talbi et El Madidi 2015). Le réchauffement climatique conduira à une augmentation du stress thermique chez les vaches laitières et influencera tous les processus biologiques et physiologiques, avec un impact négatif sur les performances de reproduction (Collier et al 2006, Ferreira et al 2011, Damarany 2017). Plusieurs recherches ont indiqué une relation négative entre l'accroissement du stress thermique et les composantes de la reproduction des vaches laitières (Nabenishi et al 2011, Astiz et Fargas 2013, Schüller et al 2017). En effet, le stress thermique est considéré comme un facteur majeur contribuant à la faible fertilité des vaches laitières durant la période estivale (Garcia-Ispierto et al 2007, De Rensis et al 2017) et des incidences accrues d'échecs de détection d'œstrus, d’altération du statut endocrinien et du développement folliculaire (Hansen et Arechiga 1999, Shehab-El-Deen et al 2010). La rentabilité d’un élevage bovin laitier dépend des performances de reproduction en allant jusqu’au sevrage du veau et de la production laitière des vaches. Habib et al (2020), d'un point de vue économique, ont noté que la rentabilité optimale de l’élevage bovin laitier moderne peut être atteinte en obtenant la performance productive, en termes de rendement en lait, élevée tout en maintenant la performance reproductive dans un niveau acceptable. Les performances de reproduction sont le facteur le plus important dans toute exploitation laitière qui nécessite une bonne détection des chaleurs ainsi qu’une gestion et un suivi du bilan de fécondité (Kaouche-Adjlane et al 2016). A l’instar des autres régions, l’Ouest algérien, de par sa vocation agricole et d’élevage bovin, a opté pour un statut laitier. Etant donné que la maîtrise et la gestion de la reproduction et de la production dans les conditions locales sont les garanties de la promotion de l’élevage, la présente étude a pour but d'étudier l'influence du niveau de l'indice température-humidité (THI) sur l'activité ovarienne et les paramètres de fécondité des vaches Holsteins en conditions climatiques semi-arides algériennes.

Matériels et méthodes

Caractéristiques de la région

Emplacement des fermes et climat

Le travail a été réalisé dans la plaine de Ghriss, ayant une superficie de 600 km², située au Nord-Ouest algérien, entre 35°07’ et 35°31’ de latitude Nord et entre 0°0’ et 0°26’ de longitude Est. Le climat est semi-aride avec des précipitations moyennes annuelles égales à 313 mm /an et des températures élevées durant l’été avec des valeurs maximales dépassant parfois 40^◦C pendant la journée (Bekkoussa et al 2008, Yerou et al 2019). Les vaches ont été conduites dans 8 exploitations privées sous un système de gestion en hors sol.

Le Tableau 1 indique l’évolution mensuelle moyenne de la température ambiante et de l'indice de température et d'humidité et le seuil du stress thermique pendant notre suivi expérimental. L'indice de température et d'humidité (THI) a été calculé en utilisant la formule proposée par Mader et al (2006) : THI = (0,8×Tmax) + [(RH/100) × (T max-14,4)] +46,4 avec RH = l’humidité relative et T la température en degré Celsius.

Protocole du suivi de l’expérimentation

Les données exploitées constituent les résultats d’un suivi global des systèmes d’élevage laitier et leur impact environnemental, initié par le laboratoire Géo-Environnement et Développement des espaces de l’Université de Mascara en collaboration avec le Service vétérinaire de la Direction des services agricoles et service d’élevage du groupe GIPLAIT. Un échantillon de 90 vaches Holsteins (parité entre 3^ème et 5^ème) de 8 exploitations ont été suivies durant deux campagnes 2018 et 2019 pour la caractérisation du bilan de reproduction des vaches dans la plaine semi-aride. Les paramètres de reproduction évalués ont été :

La fécondité à savoir les intervalles : vêlage - 1^ère insémination (IVIA1), vêlage-insémination fécondante (IVIAF), vêlage - vêlage (IVV) et l'index de fécondité qui représente la production annuelle moyenne de veaux par vache ; il est calculé en divisant 365 par l’IVV.

La fertilité : le taux de réussite en 1^ère insémination (TRI1), le taux de vaches à 3 inséminations et plus (3 IA et plus) et l'indice coïtal (IC=nombre de saillies/saillies fécondantes) exprimant le nombre de saillies nécessaires à la réussite de la fécondation.

Afin d’évaluer l’effet du stress thermique, l’échantillon a été divisé en 3 lots de 30 vaches en fonction du moment du vêlage, le Lot 1 : SS (sans stress thermique, vêlage de novembre à avril), le Lot 2 : SL (stress thermique léger, vêlage de mai à octobre) et le Lot 3 SM (stress thermique modéré, vêlage de juin à septembre). La classification adoptée du seuil de stress est celle du modèle établi par Armstrong (1994) : THI<72 aucun stress ; 72-78 stress léger ; 79-88 stress modéré et 89-98 stress sévère. Les vaches ont été nourries avec du fourrage de bonne qualité en plus d’une ration en concentré en fonction du stade physiologique. L’ensemble des vaches ont été suivies après le 7^ème jour du post-partum.

Détection des chaleurs et diagnostic de gestation

La détection des chaleurs a été effectuée par observation visuelle quotidienne des vaches le matin à 6h00 et le soir à 18h00. Pour tout affichage de symptômes de comportement sexuel, les vaches ont été considérées en chaleur. Les vaches ont été inséminées une fois qu'elles présentaient des symptômes permanents de chaleur (entre 6 et 24 heures après le début des chaleurs). Afin de confirmer l'activité ovarienne, des échantillons de sang pour 10 vaches par lots ont été prélevés le matin dans des tubes héparinés pour le dosage de la progestérone plasmatique le jour de l'accouplement, et 7, 14 et 21 jours après. Après deux mois de l'accouplement, un diagnostic par palpation rectale a été effectué pour confirmer la gestation. Le taux de conception a été calculé comme le pourcentage de vaches qui ont conçu à partir du premier accouplement post-partum.

Analyses statistiques

Les données ont été analysées statistiquement afin de comparer la variabilité des performances des troupeaux sous l'effet du stress thermique au cours du suivi. Les analyses statistiques ont été réalisées à l’aide du logiciel SPSS, avec un modèle à plan randomisé complet : Yij= μ + S _i+ E_ij, où Y_ij représente l’observation de la variable dépendante, μ la moyenne de la population pour la variable, S_i l’effet du stress thermique et E_ij l’effet aléatoire associé à l’observation.

Résultats et discussion

Incidence du seuil du stress thermique sur le bilan de fécondité des vaches Holsteins

Les résultats d’évaluation du bilan de reproduction de la race Holstein pure en zone semi-aride algérienne sont consignés dans le Tableau 2.

Variation de l’intervalle vêlage-vêlage (IVV)

Les valeurs de l’intervalle vêlage-vêlage varient de 394 à 436 jours avec une moyenne de 417 jours. Ce résultat indique que la fécondité est mauvaise pour les lots SL et SM puisque les valeurs de IVV dépassent les recommandations (365-400 jours). Un effet significatif a été enregistré entre les trois lots en faveur du lot SS (sans stress thermique, seuil THI<72). Nos résultats sont inférieurs à ceux obtenus chez la Holstein en Algérie par Belhadia et al (2009), avec un intervalle moyen entre vêlages de 14 à 18 mois dans le Moyen Cheliff, à ceux de Kaouche-Adjlane et al (2016) avec un IVV de 458 jours et à ceux de Allouch et al (2018) avec 404 jours. Dans les conditions tunisiennes, Ben Salem et al (2007) ont enregistré un intervalle de l’ordre de 444 jours. Toutefois, des intervalles plus intéressants ont été obtenus par Madani et al (2002) où ils avoisinent en moyenne 375 à 397 jours, et de Sraïri et al (2014) au Maroc qui ont enregistré un délai entre deux vêlages successifs de 403 et 394 jours respectivement.

Les vaches des lots SM et SL ont des valeurs IVV les plus longs 436 et 412 jours respectivement, en comparaison au lot sans stress thermique avec une moyenne de 394 jours. Cette différence est expliquée selon Hansen et Aréchiga (1999) qui indiquent que l’allongement de l’IVV est dû à une mise à la reproduction des vaches au cours de la période estivale qui est caractérisée par des valeurs élevées du THI. Des constations similaires ont été rapportées par Bouraoui et al (2013), avec dégradation des paramètres de fécondité et de fertilité des vaches qui sont mises à la reproduction durant la saison estivale. Les valeurs de l’Index de fécondité, indiquent que la production annuelle moyenne de veaux par vache est réalisée avec une moyenne de l’ordre de 0,88 en zone semi-aride qui est inférieure à l’objectif d’un veau par an dans les élevages laitiers.

Variation de l’intervalle vêlage-1ère insémination (IVIA1)

Cet intervalle est considéré comme l'un des indicateurs importants de la reprise de l'activité ovarienne après le vêlage. Les valeurs obtenues ont été significativement plus faibles chez les vaches qui ont vêlé pendant les mois frais (69,6 ±15,6 jours, THI<72) que pour celles qui ont vêlé pendant les mois en période de stress léger et modéré (Tableau 2).

Les valeurs obtenues sont comparables à celles réalisées en Algérie, qui varient entre 67,9 jours et 71 jours dans la plaine de la Mitidja et à Ghardaïa respectivement (Ghozlane et al 2010 et 2014) ; en Tunisie, Bensalem et al (2007) rapportent une moyenne entre 68 et 79 jours. Par contre, le délai de mise à la reproduction obtenu par Haddada et al (2005) est plus long, de l’ordre de 89 jours dans les conditions marocaines. Nos résultats concordent avec ceux indiqués par plusieurs auteurs, (Sartori et al 2002, Sonmez et al 2005 et Damarany 2020) qui ont trouvé que l'accroissement de la température ambiante et de l'humidité relative affecte l'activité endocrinienne et diminue la performance reproductive des vaches laitières. Par ailleurs, Gilad et al (1993) ont signalé que le stress thermique affecte l'activité endocrinienne sur le plan hormonal, avec une diminution de l'hormone lutéinisante (LH) et de l'hormone folliculo-stimulante (FSH) chez les vaches laitières. En outre, Roth et al (2000) ont considéré que le stress thermique affecte négativement les ovaires en inhibant la croissance folliculaire et en réduisant la qualité des ovocytes.

Variation de l’intervalle vêlage-insémination fécondante (IVIAF)

Le nombre de jours ouverts fait référence aux vaches inséminées, confirmées gestantes ; un intervalle moyen de 134 jours a été enregistré avec une variation entre 118 et 142 jours. Un effet significatif du seuil du stress a été observé entre les trois lots en fonction des valeurs de THI. L'allongement de l’intervalle n'est pas dû seulement à la mise en reproduction tardive mais aussi au taux de réussite en 1ère insémination qui est suffisamment bas (Ghozlane et al 2003). Nos résultats sont supérieurs à ceux enregistrés dans l’Est Algérien par Madani et al (2002), Ghozlane et al (2003) et Kaouche-Adjlane et al (2016), avec une moyenne de 110 jours, 102 jours et 189 jours respectivement. Au Maroc, cet intervalle avoisine les 113 jours dans l’étude de Boujenane et al (2008). Par contre, des intervalles très longs ont été notés, 136 jours selon Darej et al (2010) et de 149 jours d’après Bensalem et al (2007) en Tunisie.

Variation du taux de conception

Dans la présente étude, une chute du taux de conception a été observée en période chaude par rapport aux périodes plus fraiches, comme cela a été observé dans d'autres études (Roth et al 2000, Roth et Hansen 2004). Le taux de conception moyen a été de l’ordre de 29,8 %. Ce résultat se rapproche de celui signalé par Ouarfli et Chehma (2018) dans un milieu saharien (29,7%), et il est supérieur aux valeurs mentionnées par Ghozlane et al (2010) dans la plaine de Mitidja (18,6%) et Merdaci et Chemmam (2016) au Nord-Est Algérien (20%). A l’échelle méditerranéenne cette race a réalisé un taux de conception au premier service de 43,9% en France et 44,0 % au Maroc. Selon Ghozlane et al (2014), la réussite était de 50,4%dans la région de Ghardaïa. En zone semi-aride Marocaine, Sraïri et al (2014) ont rapporté un taux moyen de 43,3% pour la race Holstein, alors qu’il est de 53,3% selon l’étude de Haddada et al (2005). Par contre, en Tunisie, Darej et al (2010) ont enregistré un taux de 34%.

L’analyse statistique a révélé que le taux de conception TRI1% a été significativement (P<0,05) plus élevé 40,1% pour lot SS (sans stress thermique avec un THI compris entre 59,5 et 67,5), en comparaison aux lots concernés par un stress thermique léger et modéré. De leurs parts, Schüller et al (2014), ont appuyé la diminution du taux de conception en fonction de l’accroissement des valeurs du THI. En effet, l’augmentation du seuil de stress thermique affecte négativement le taux de conception quel que soit le pays avec une sensibilité au stress thermique qui diffère entre les races bovines, comme indiqué par Bouraoui et al (2013), Bensalem et al (2007) en Tunisie, Mellado et al (2013), au nord-est du Mexique et Ouarfli et Chehma (2018) au Sahara algérien. De leurs parts, (White et al 2002, Ravagnolo et Misztal 2002, Collier et al 2006, Ferreira et al 2011) indiquent que le stress thermique est, en fait, le principal facteur contribuant à la faible fertilité des vaches laitières inséminées pendant les saisons chaudes.

Indice coïtal (IC)

Ce critère est défini comme étant un indicateur fort intéressant quant à l'appréciation de la fertilité d'un cheptel. Il doit généralement être inférieur à 1,6 (Cauty et Perreau 2003). S'il est supérieur à 2 il y a un problème de fertilité du troupeau. Le résultat obtenu a été de l’ordre moyen de 1,9 (variation de l,8 à 2,1), ce qui est inférieur à celui signalé par Darej et al (2010) en Tunisie avec une moyenne de 2,27. En Algérie, ce critère est très médiocre pour Ghozlane et al (2010), dans la Mitidja en dépassant une moyenne de 3 et pour Bouzebda et al (2006) l’indice coïtal était entre 2,05 et 2,12. Cependant, Madani et Far (2002) ont obtenu des résultats proches des normes dans la région de Sétif, où l’indice coïtal était de 1,8.

Impact du seuil du stress thermique sur le profil de progestérone des vaches Holsteins

Les résultats de l’évolution du profil de progestérone sont indiqués dans le Tableau 3 et la Figure 1.

Le taux de la progestérone moyen durant le cycle sexuel des vaches Holsteins gestantes était significativement (P <0,05) plus élevé pour le lot sans stress thermique (4,32, 5,14 et 7,23 ng/ml pour les jours J7, J14 et J21 respectivement) en comparaison avec les vaches en situation de stress léger et modéré. Les valeurs de la progestérone enregistrées ont été plus élevées pour les vaches conduites en période fraiche quelle que soit la phase du cycle œstral (Figure 1).

Figure 1. Evolution de la progestérone en fonction du seuil THI

Nos résultats sont comparables aux normes indiquées par Godart (2018). La progestéronémie augmente jusqu’à sa valeur maximale qu’elle atteint le 14ème jour où elle est selon les études de 5,1 à 13,8 ng/ml. La plupart des valeurs maximales de progestéronémie sont situées entre 6 et 8 ng/ml (Martin et al 2013 et Thimonnier 2000). Le résultat du diagnostic basé sur la concentration de progestérone pour les vaches en condition sans stress thermique peut expliquer la fertilité meilleure obtenue pour ce lot (40,1±6,4 %). Ce constat est expliqué, selon Cerri et al (2011), par une concentration plus élevée de progestérone avant et après l'accouplement donnant une meilleure fertilité des vaches. Selon Schüller et al (2017) un taux de conception plus faible était obtenu chez les vaches laitières exposées à un indice température-humidité (THI) supérieur à 72 le jour de l'œstrus.

Par ailleurs, l’augmentation des valeurs du THI de 72 à 85 unités (lots stress léger et modéré) entraine une réduction moyenne de l’ordre de 11,4 % de la progestéronémie. L’équation de régression indique une corrélation négative entre la concentration en progestérone et le seuil de THI (r=-0,85) (Figure 2).

Figure 2. Relation entre la concentration de progestérone et le THI

En effet, Schüller et al (2017) ont suggéré que la concentration de progestérone < 1 ng/ml le jour de l'œstrus diminue de façon permanente avec l'augmentation de l'indice température-humidité THI ≥74 et que la taille du follicule le jour de l'œstrus est altérée de 0,1mm pour chaque augmentation du point THI. West (2003) a rapporté que la concentration de progestérone était altérée lorsque les vaches étaient exposées à un stress thermique. Selon Roy et Prakash (2007), la concentration de progestérone plasmatique était plus faible pendant le cycle œstral chez les génisses de bufflonne Murrah soumises à un stress thermique pendant l'été chaud.

En effet, Wolfenson et Roth (2000) ont constaté que le stress thermique affecte la qualité des follicules et les profils hormonaux chez les vaches laitières. Des constations similaires ont été rapportées par Damarany (2017 et 2020) en Egypte dans des conditions de stress thermique pour les vaches Baladi et croisées. D’après Alnimer et al (2002) et Khodaei-Motlagh et al (2011), une progestéronémie plus élevée a été signalée en hiver qu'en été.

Le stress thermique entraîne une réduction de la concentration de progestérone dans le plasma des vaches laitières, ce qui provoque une maturation anormale des ovocytes, de fausses implantations et finalement de la mortalité embryonnaire précoce. De leur part, Burke et al (2001) et Wolfenson et al (2002) ont indiqué que les vaches laitières exposées à un stress thermique ont une inhibition de la fonction lutéale avec une baisse des niveaux de progestérone dans le plasma sanguin.

Conclusion

A la lumière des résultats obtenus du bilan des performances de reproduction de la race Holstein en condition semi-aride algérienne, l’implantation de troupeaux de haut niveau génétique dans les espaces agro-écologiques connus par leur contraintes climatiques et une pénurie d’eau, représente un acte suicidaire et couteux sur le plan des performances technico-économiques et n’est pas recommandé. La durabilité des exploitations bovines laitières demeure tributaire de la bonne réussite de la reproduction. En effet, les résultats de fécondité et de fertilité restent médiocres et un impact négatif du stress thermique a été décelé au sein des troupeaux suivis.

Un effet néfaste de l'augmentation de l'indice température-humidité (THI) sur le bilan de fécondité et de la cyclicité ovarienne des vaches Holsteins est constaté avec en moyenne un IVV de 417 j ; IVIAF de 134 j ; un indice de fécondité de 0,87 et un taux de réussite de 29,8 %. Ces résultats sont d’origine non génétique, liés particulièrement au stress thermique, et restent très faibles en comparaison avec les normes admises pour la race Holstein dans son berceau d’origine. Par conséquent, il est recommandé d’éviter la race Hostein en race pure en milieu semi-aride et pour améliorer les performances des troupeaux de Holsteins malgré tout implantés en zone semi-aride et ceux de Holsteins croisées, il est recommandé aux éleveurs de veiller à un rationnement adéquat et d'organiser les vêlages pendant les mois sans stress thermique ou d'utiliser des moyens de régularisation de l’ambiance interne des étables (la ventilation ou/et l’aspersion d'eau) pour réduire les impacts des chocs thermiques en période estivale particulièrement.

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