Superovulation chez la vache laitière : impact de la progestéronémie

Les récentes recherches suggèrent que la superovulation de vaches laitières sous une concentration élevée de progestérone permet de meilleurs résultats que la superovulation sous une basse progestéronémie pendant la première vague folliculaire. Nous émettions donc l’hypothèse qu’une basse progestéronémie pendant la phase lutéale, une problématique connue chez la vache laitière haute productrice, compromet le rendement en embryons suite à la superovulation de la deuxième vague folliculaire. Afin de tester cette hypothèse, 18 vaches laitières ont été superovulées à deux reprises avec deux protocoles distincts, dont un atteignant un niveau lutéal de progestérone (>2.5 ng/mL, le corps jaune comme source de progestérone) et l’autre un niveau sublutéal (<2.5 ng/mL, l’implant intravaginal comme unique source de progestérone). Le nombre d’embryons transférables était similaire entre les protocoles. Curieusement, nous avons obtenu un développement accéléré des follicules dans le protocole sublutéal (p = 0,002), un développement embryonnaire plus avancé (p = 0,01) et une qualité améliorée des embryons (p = 0,02) par rapport au protocole lutéal. Ces résultats suggèrent que des facteurs autres qu’une basse progestéronémie peuvent affecter le rendement en embryons. Une pulsatilité augmentée de la LH grâce à une basse progestéronémie pendant la deuxième vague folliculaire pourrait être responsable du développement folliculaire accru ainsi que du développement et de la qualité augmentés des embryons. Ces résultats indiquent que des niveaux sublutéaux de progestérone pendant la phase lutéale ne compromettent pas le résultat d’un traitement de superovulation mais, au contraire, peuvent améliorer certains aspects du rendement en embryons.

Une approche moléculaire pour mieux comprendre l'infertilité chez la vache laitière

Au cours des dernières années, une sélection génétique importante a été faite pour améliorer la production de lait des bovins, ceci au détriment des performances reproductives. Cette diminution de performance n’a cependant pas été rapportée chez la génisse présentant un même potentiel génétique. Cette immense production de lait et les changements métaboliques qui l’accompagnent ont donc un impact négatif sur l’efficacité reproductive des vaches laitières qui subissent un stress métabolique supérieur à celui des génisses. Le but de l’étude était d’acquérir une meilleure connaissance des différences moléculaires et métaboliques entre ces deux groupes d’animaux pour amener à une meilleure compréhension de la pathogenèse de l’infertilité chez la vache laitière. Pour ce faire, les vagues folliculaires de vaches en lactation (30-50 jours en lait; N = 12) et de génisses (N = 10) ont été synchronisées par ablation écho guidée des follicules et par traitement hormonal avec injection de prostaglandine et insertion d’un implant de progestérone. L’aspiration du liquide folliculaire et des cellules de la granulosa du follicule dominant a été faite au jour 6. Les paramètres métaboliques mesurés chez les animaux à partir de prises de sang, faites au jour 6, confirment un plus grand stress métabolique chez la vache, les niveaux de BHBA, acides biliaires et cholestérol étant plus élevés et le niveau de glucose plus bas chez celles-ci. Un total de six échantillons a été utilisé pour le séquençage d’ARN et des analyses bio-informatiques ont été effectuées. Plusieurs gènes et voies de signalisation ont présenté des différences entre les deux groupes d’animaux incluant le cycle cellulaire et la production d’hormones. Une confirmation des résultats par PCR en temps réel a été faite, mais la grande variation intragroupe a nui à l’obtention de résultats significatifs. Conjointement, une culture primaire de cellules de la granulosa a été réalisée pour évaluer l’effet des acides biliaires sur la stéroïdogenèse suite à la détection d’une plus grande quantité de ceux-ci chez la vache laitière. La présence d’acide biliaire dans la culture cellulaire cause une diminution de l’accumulation d’estradiol ainsi que de l’expression des gènes CYP19A1 et CYP11A1. Les résultats présentés dans ce mémoire indiquent une différence potentielle au niveau métabolique et moléculaire des follicules dominants entre la vache laitière et la génisse pouvant avoir une responsabilité dans la diminution de l’efficacité reproductive observée chez la vache laitière.

Heat stress response for physiological traits in dairy and dual purpose cattle populations on phenotypic and genetic scales

The main objective of this thesis was to determine the potential impact of heat stress (HS) on physiological traits of lactating cows and semen quality of bulls kept in a temperate climate. The thesis is comprised of three studies. An innovative statistical modeling aspect common to all three studies was the application of random regression methodology (RRM) to study the phenotypic and genetic trajectory of traits in dependency of a continuous temperature humidity index (THI). In the first study, semen quality and quantity traits of 562 Holstein sires kept on an AI station in northwestern Germany were analyzed in the course of THI calculated from data obtained from the nearest weather station. Heat stress was identified based on a decline in semen quality and quantity parameters. The identified general HS threshold (THI = 60) and the thermoneutal zone (THI in the range from 50 to 60) for semen production were lower than detected in studies conducted in tropical and subtropical climates. Even though adult bulls were characterized by higher semen productivity compared to younger bulls, they responded with a stronger semen production loss during harsh environments. Heritabilities (low to moderate range) and additive genetic variances of semen characteristics varied with different levels of THI. Also, based on genetic correlations genotype, by environment interactions were detected. Taken together, these findings suggest the application of specific selection strategies for specific climate conditions. In the second study, the effect of the continuous environmental descriptor THI as measured inside the barns on rectal temperatures (RT), skin temperatures (ST), vaginal temperatures (VT), respiration rates (RR), and pulse rate (PR) of lactating Holstein Friesian (HF) and dual-purpose German black pied cattle (DSN) was analyzed. Increasing HS from THI 65 (threshold) to THI 86 (maximal THI) resulted in an increase of RT by 0.6 °C (DSN) and 1 °C (HF), ST by 3.5 °C (HF) and 8 °C (DSN), VT by 0.3 °C (DSN), and RR by 47 breaths / minute (DSN), and decreased PR by 7 beats / minute (DSN). The undesired effects of rising THI on physiological traits were most pronounced for cows with high levels of milk yield and milk constituents, cows in early days in milk and later parities, and during summer seasons in the year 2014. In the third study of this dissertation, the genetic components of the cow’s physiological responses to HS were investigated. Heat stress was deduced from indoor THI measurements, and physiological traits were recorded on native DSN cows and their genetically upgraded crosses with Holstein Friesian sires in two experimental herds from pasture-based production systems reflecting a harsh environment of the northern part of Germany. Although heritabilities were in a low range (from 0.018 to 0.072), alterations of heritabilities, repeatabilities, and genetic components in the course of THI justify the implementation of genetic evaluations including heat stress components. However, low repeatabilities indicate the necessity of using repeated records for measuring physiological traits in German cattle. Moderate EBV correlations between different trait combinations indicate the potential of selection for one trait to simultaneously improve the other physiological attributes. In conclusion, bulls of AI centers and lactating cows suffer from HS during more extreme weather conditions also in the temperate climate of Northern Germany. Monitoring physiological traits during warm and humid conditions could provide precious information for detection of appropriate times for implementation of cooling systems and changes in feeding and management strategies. Subsequently, the inclusion of these physiological traits with THI specific breeding values into overall breeding goals could contribute to improving cattle adaptability by selecting the optimal animal for extreme hot and humid conditions. Furthermore, the recording of meteorological data in close distance to the cow and visualizing the surface body temperature by infrared thermography techniques might be helpful for recognizing heat tolerance and adaptability in cattle.

Estimation of milk production from smallholder dairy cattle in the coastal lowlands of Kenya

A study was carried out on 92 smallholder farms in Kwale district in Coast Province of Kenya to estimate the milk yield. The effect of concentrate feed supplementation on milk yield was also evaluated. Data were collected during a one-year observational longitudinal study. Analysis was done for 371 observations following 63 calving events. The mean annual milk offtake was estimated at 2021 kg/cow. Forty-nine (77.8%) of the lactating cows were supplemented with concentrate feeds at varying rates of 0.5-3.0 kg/cow per day. Supplementary feeding of lactating cows led to a significantly higher mean daily milk yield compared to non-supplemented cows throughout the year (p<0.05). The mean annual milk offtake from supplemented cows (2195 kg/cow) was 18.6% more than offtake from non-supplemented cows, a difference that was statistically significant (p<0.05). Therefore, supplementary feeding of commercial feed concentrates was a rational management practice. It was also concluded that milk production from smallholder dairy cows in the coastal lowlands of Kenya was comparable to that from similar production systems but lower than national targets.

Quantification of ruminal Clostridium proteoclasticum by real-time PCR using a molecular beacon approach

Aims: All members of the ruminal Butyrivibrio group convert linoleic acid (cis-9,cis-12-18 : 2) via conjugated 18 : 2 metabolites (mainly cis-9,trans-11-18 : 2, conjugated linoleic acid) to vaccenic acid (trans-11-18 : 1), but only members of a small branch, which includes Clostridium proteoclasticum, of this heterogeneous group further reduce vaccenic acid to stearic acid (18 : 0, SA). The aims of this study were to develop a real-time polymerase chain reaction (PCR) assay that would detect and quantify these key SA producers and to use this method to detect diet-associated changes in their populations in ruminal digesta of lactating cows. Materials and Results: The use of primers targeting the 16S rRNA gene of Cl. proteoclasticum was not sufficiently specific when only binding dyes were used for detection in real-time PCR. Their sequences were too similar to some nonproducing strains. A molecular beacon probe was designed specifically to detect and quantify the 16S rRNA genes of the Cl. proteoclasticum subgroup. The probe was characterized by its melting curve and validated using five SA-producing and ten nonproducing Butyrivibrio-like strains and 13 other common ruminal bacteria. Analysis of ruminal digesta collected from dairy cows fed different proportions of starch and fibre indicated a Cl. proteoclasticum population of 2-9% of the eubacterial community. The influence of diet on numbers of these bacteria was less than variations between individual cows. Conclusion: A molecular beacon approach in qPCR enables the detection of Cl. proteoclasticum in ruminal digesta. Their numbers are highly variable between individual animals. Signifance and Impact of the Study: SA producers are fundamental to the flow of polyunsaturated fatty acid and vaccenic acid from the rumen. The method described here enabled preliminary information to be obtained about the size of this population. Further application of the method to digesta samples from cows fed diets of more variable composition should enable us to understand how to control these bacteria in order to enhance the nutritional characteristics of ruminant-derived foods, including milk and beef.

Fluorescent amplified fragment length polymorphism genotyping of human and animal Staphylococcus aureus isolates from dairy farms with manual milking

Fluorescence amplified fragment length polymorphism (fAFLP) was used to assess the genetic relatedness of 40 Staphylococcus aureus strains isolated from human and animal skin samples in seven dairy farms with manual milking. S. aureus was isolated from 11 out of 30 (36%) human skin samples and from 29 out of 100 (29%) teat skin samples from apparently healthy cows. Genomic DNA from each isolate was double-digested with EcoRI and MseI and complementary oligonucleotide adaptors were ligated to the restriction fragments. Pre-selective and selective, amplification reactions were performed, the amplified fragments were separated by electrophoresis in an ABI377 sequencer and analysed using GeneScan 3.1 and Genotyper 2.5. Three single isolates (a-c), a predominant cluster with 35 isolates (d) and another cluster with two isolates (e) were identified. Both clusters d and e included human and animal isolates genetically related, because the profiles had 90-100% homology. Since no cluster was comprised uniquely of human or animal isolates and given the close genetic relatedness among human and animal samples in the farms, the present findings support the. hypothesis that dairy workers can spread S. aureus through manual milking. (C) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Influence of the season of year, stage of lactation and milking time on the chloride content in bovine milk

From January to October 1995, chloride content determinations were accomplished in 2,218 samples of milk collected from 67 quarters of 17 lactating cows, in initial, middle and final stages of lactation, in the morning and afternoon milking. The highest means of chloride contents were observed among the milk samples collected in the final stage of lactation (0,203 gC1/100ml), in the summer (0,212 gC1/100ml) and in the morning milking (0,189 g C1/100ml). The differences observed between the chloride contents in the samples obtained in the different stages of lactation and the seasons of the year were statistically significant (P<0.0001). The gratest occornce of chloride at rates superior to 0.22 gC1100ml was observed in the final stge of lactation (31.4%), summer (44.2%) and after the morning milking (27.8%). These results evidentiate the influence of physiological and external factors (stage of lactation and season of the year) on the concentration of chloride of milk.

Estudo da papila mamária em fêmeas bovinas (Bos taurus - Linnaeus, 1758), mediante as características ultra-sonográficas em modo-B (tempo real)

Nesta pesquisa foram utilizadas vinte fêmeas bovinas, sem patologias aparentes nas glândulas mamárias, em lactação, objetivando avaliar estruturas anatômicas das papilas mamárias. Quatro técnicas ultra-sonográficas foram avaliadas. Utilizou-se transdutor linear de 7,5 MHz para uso endoretal, na obtenção das imagens, padronizando-se o lado direito do animal para visualização das papilas craniais e caudais, em dois planos anatômicos (sagital e transversal). Os animais foram divididos em quatro grupos (G1, G2, G3, G4) que representaram as diferentes técnicas empregadas em momentos distintos (antes e após ordenha). Os resultados indicaram que entre as técnicas estudadas, as de exame direto e com uso de almofadada de silicone, foram as que apresentaram maior aplicabilidade, quando considerada a sua facilidade de uso na rotina com complementação do exame clinico. Entretanto, pólipos e cálculos lácteos tem sua extensão e localização convenientemente visibilizados mediante uso da técnica de pressão de liquido. Já a técnica de imersão em água, mostrou-se mais eficiente quanto à qualidade das imagens obtidas e na caracterização das estruturas anatômicas. O experimento realizado, traz subsídios anatomo-topográfico que irão contribuir com a qualidade do diagnóstico em pacientes que possam ter indicação cirúrgica (telotomia) e levanta questões que poderão ser respondidas conforme a casuística e a experiência consolidada do cirurgião.

Detecção de anticorpos contra o vírus da diarréia viral bovina no soro sangüíneo, no leite individual e no leite de conjunto em tanque de expansão de rebanhos não vacinados

Pela pesquisa de anticorpos contra o vírus da diarréia viral bovina (BVD), utilizando o teste de ELISA indireto, foi estudada a correlação existente entre a proporção de vacas lactantes e a presença de anticorpos no leite de conjunto do tanque de expansão. Para isso foram analisadas amostras de soro sangüíneo e de leite individual de 376 vacas lactantes não vacinadas, provenientes de 10 propriedades localizadas nas regiões Sul do Estado de Minas Gerais e Nordeste do Estado de São Paulo, assim como uma amostra do leite do tanque de expansão de cada rebanho. em todas as propriedades foram encontradas vacas reagentes no soro sangüíneo, cuja freqüência variou de 12,28 a 100,00%. Já a análise do leite individual não revelou animais reagentes em duas propriedades, e nas demais a freqüência variou de 5,26 a 70,83%. Foram detectados anticorpos no leite do tanque de expansão das propriedades cuja proporção de soros sangüíneos reagentes foi igual a ou maior que 82,86%, e cuja proporção de leites individuais reagentes foi igual a ou maior que 32,14%.

Ocorrência da diarréia viral bovina nas regiões sul do Estado de Minas Gerais e nordeste do Estado de São Paulo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Predição do consumo de pasto de capim-elefante (Pennisetum purpureum, Schumack) por vacas mestiças Holandês x Zebu em lactação

Foram desenvolvidas equações de predição de consumo de pasto de capim-elefante (Pennisetum purpureum, Schumack) por vacas mestiças Holandês x Zebu em lactação, utilizando-se procedimentos de stepwise em regressões múltiplas, aplicados a um banco de dados de experimentos conduzidos ao longo de três anos na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Gado de Leite (Coronel Pacheco, MG). As variáveis independentes disponíveis foram relacionadas a características inerentes às vacas (dias em lactação; teores de proteína, gordura e extrato seco total e produções destes componentes no leite; produção de leite in natura ou corrigida para 4% de gordura; ordem de lactação; peso vivo atual; peso vivo ao parto e grau de sangue Holandês x Zebu); ao manejo (dias de pastejo; disponibilidade de forragem e período de descanso da pastagem); ao ambiente (estação do ano e precipitação pluviométrica) e à alimentação (digestibilidade in vitro e parâmetros da composição química do pasto de capim-elefante e da cana-de-açúcar - Saccharum officinarum (L.) corrigida com 1% de uréia; consumos de suplemento volumoso (cana corrigida com uréia) e concentrado; concentrações fecais de proteína bruta e de fibras em detergente neutro e ácido). Efeitos linear e quadrático e transformações logarítmicas foram adicionalmente incluídos no banco de dados. Foram obtidas equações de predição de consumo de pasto de capim-elefante (expresso em kg/vaca/dia ou % do peso vivo) com coeficientes de determinação de 65,2 a 67,0%. As principais variáveis independentes incluídas nas equações foram o consumo do suplemento volumoso usado na estação seca do ano (cana corrigida com uréia); a digestibilidade in vitro do pasto de capim-elefante; a precipitação pluviométrica; a produção de leite corrigida para 4% de gordura; o peso vivo atual ou, em alternativa a este, o valor da pesagem realizada após o parto da vaca; além do consumo de suplemento concentrado, que evidenciou um efeito de substituição àquele do pasto de capim-elefante.

Ruminal methane emission by dairy cattle in Southeast Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estimativa do Consumo Voluntário do Capim-Tanzânia (Panicum maximum, Jacq. cv. Tanzânia) por Vacas em Lactação sob Pastejo Rotacionado

O estudo foi conduzido numa área de capim-Tanzânia (Panicum maximum), manejada em pastejo rotacionado para estimar o consumo de matéria seca de vacas em lactação. Os três tratamentos foram: vacas mestiças alimentadas com 3 kg de concentrado e vacas mestiças e Zebu (Gir) sem suplementação com concentrado. Observou-se uma quantidade de 7340,2 kg de matéria seca (MS) /ha de forragem disponível antes da ocupação e de 5.639,5 após o 3° dia de ocupação. O consumo de MS de capim-Tanzânia foi 8,26 ± 5,66, 11,01 ± 5,37 e 9,55 ± 2,31 kg de MS/vaca/dia ou 2,15%, 2,37% e 2,34% do peso vivo, respectivamente para as vacas suplementadas, cruzadas não suplementadas e vacas Zebu . A média da produção de leite foi maior para o grupo suplementado (11,98 kg/vaca/dia). A produção de leite observada para as vacas não suplementadas foi similar. Produção de leite de 6,53 foi obtida pelas vacas cruzadas não suplementadas e 5,46 por vaca/dia foi produzida pelas vacas Zebu.

Estimativa da ingestão voluntária a partir das características de degradação do capim-coastcross (Cynodon dactylon L. Pers.), sob pastejo, por vacas em lactação

O consumo de matéria seca (CMS) do capim-coastcross, sob pastejo, de vacas lactantes mestiças (HPB x Gir) e Gir, foi calculado a partir da relação entre a digestibilidade in vitro da MS (DIVMS) da forragem (extrusa colhida com animais esôfago- fistulados) e a produção fecal obtida com auxílio do cromo mordante por meio de um modelo não-linear. A pastagem foi manejada com uma taxa de lotação de 1,6 e 3,2 animais/ha, respectivamente para as épocas seca e chuvosa do ano, num sistema de pastejo rotativo com três dias de ocupação e 27 dias de descanso. Quatro diferentes equações baseadas em variáveis de degradação ruminal foram utilizadas para predizer o consumo de MS: CMS = -1,19 + 0,035 (a+ b) + 28,5c (1), CMS = -0,822 + 0,0748 (a+ b) + 40,7c (2), CMS = -8,286 + 0,266a + 0,102b +17,696c (3) e CMS = [%FDN na MS]* [consumo de FDN ] / [(1-a-b)/K P +b/(c+ k p)]/24] (4). Os dados observados utilizando as equações 1 e 2 (12,2 e 12,7 kg/vaca/dia respectivamente) foram similares entre si e superiores aos resultados obtidos na equação 4 (7,8 kg/vaca/dia). Já o resultado obtido pela equação 3 (5,5 kg/vaca/dia) foi menor do que aqueles determinados pelas outras equações, subestimando o CMS calculado a partir do cromo mordante (6,3 kg/vaca/dia). A predição do consumo de forrageiras tropicais sob pastejo, utilizando equações baseadas nas variáveis de degradação, constitui um importante potencial para estas avaliações. Entretanto, mais estudos devem ser realizados antes de se usarem estas equações na prática.

Relação entre variáveis na regulação do consumo de vacas Holandês × Zebu em lactação sob pastejo em capim-elefante

A análise fatorial de componentes principais (CP) foi usada no exame do relacionamento entre variáveis de um banco de dados da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Gado de Leite. As variáveis disponíveis foram relacionadas às vacas (dias em lactação, teores lácteos de gordura e extrato seco total, produção de leite, ordem de lactação, peso vivo e grau de sangue), ao manejo (dia de pastejo, disponibilidade e períodos de descanso da pastagem), ao ambiente (estação do ano, precipitação pluviométrica) e ao alimento (consumo de nutrientes do concentrado e da cana × uréia, consumo de MS de pastagem de capim-elefante, composição química e digestibilidade in vitro da pastagem e concentração fecal de PB, FDN e FDA). O primeiro CP (33,7% da inércia dos dados) representou o uso da suplementação volumosa (cana × uréia) da pastagem em resposta à redução sazonal da disponibilidade e do consumo de capim-elefante. O segundo CP (15,3% da inércia) foi relacionado ao consumo de nutrientes do concentrado. O terceiro CP (8,5% da inércia) representou efeitos do manejo sobre a composição química da pastagem. A interpretação gráfica dos resultados favoreceu a percepção mais dinâmica da intensidade da associação e do antagonismo entre as variáveis contextualizadas no estudo.