ALIMENTATION ET IMMUNITE EN PERIODE PERIPARTUM CHEZ

ÉCOLE NATIONALE VÉTÉRINAIRE D’ALFORT
Année 2015
ALIMENTATION ET IMMUNITE EN PERIODE
PERIPARTUM CHEZ LES BOVINS
THÈSE
Pour le
DOCTORAT VÉTÉRINAIRE
Présentée et soutenue publiquement devant
LA FACULTÉ DE MÉDECINE DE CRÉTEIL
le……………
par
Marie, Isabel SEGOVIA
Né (e) le 29 mars 1989 à Paris 13ème (Paris)
JURY
Président : Pr. Relaix
Professeur à la Faculté de Médecine de CRÉTEIL
Membres
Directeur : M. Andrew PONTER
Professeur à l’ENVA
Assesseur : Mme Fabienne Constant
Maître de conférences à l’ENVA
REMERCIEMENTS
Au Professeur Relaix de la faculté de Médecine de Créteil,
Qui nous a fait l’honneur d’accepter la présidence de notre jury de thèse.
Hommage respecteux et sincère gratitude.
A Monsieur Andrew Ponter,
Professeur à l’Ecole Vétérinaire nationale d’Alfort,
Qui m’a fait l’honneur de me proposer et de diriger ce travail,
Pour sa patience, sa bienveillance, et le temps qu’il m’a accordé,
Pour ses conseils et sa disponibilité,
Profonds remerciements,
A Madame Fabienne Constant,
Maître de conférences à l’Ecole Vétérinaire d’Alfort,
Qui a accepté de faire partie du jury,
Pour sa relecture attentive et ses précieux conseils,
Sincères remerciements,
A ma mère, parce que t’es une maman qui déchire !
A mon père, malgré tout,
A mon ami, le meilleur, mon confident, mon frère,
A ma yaya, partie trop tôt,
A ma famille,
A mes amis,
A Maryvonne Pinaud,
Table des matières
Liste des figures …………………………………………………………………………..... 5
Listes de tableaux ………………………………………………………………………..... 9
Liste des abréviations …………………………………………………………………..... 11
INTRODUCTION…………………………………………………. 13
PARTIE 1 : PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE…………………… 15
Le péripartum : une période sensible ...............................19
A. Les contraintes de rationnement et de conduite
d’élevage liées à la période péripartum .............................19
1. Variations de l’état corporel des animaux pendant la période péripartum .......19
2. Variation de la quantité de la matière sèche ingérée autour du part ...............19
3. Modification de la fonction ruminale au cours de la période de transition .......20
4. Déficit énergétique incontournable ..................................................................22
5. Stress oxydatif inévitable ................................................................................23
6. Un phénomène inflammatoire systématique ...................................................24
7. Gestion indispensable de la balance anion-cation ..........................................24
B. Les affections du péripartum liées à la déplétion du
système immunitaire ...........................................................27
1. Les affections d’origine métabolique ...............................................................27
a. La cétose de type I ................................................................................................................. 27
i. Définition ............................................................................................................................ 27
ii. Pathogénèse ...................................................................................................................... 28
iii. Symptômes ....................................................................................................................... 29
iv. Facteurs de risque............................................................................................................. 30
b. La cétose de type II ou syndrome de la vache grasse ........................................................... 30
i. Définition ............................................................................................................................ 30
ii. Pathogénie ......................................................................................................................... 30
iii. Symptômes ....................................................................................................................... 31
iv. Facteurs de risque............................................................................................................. 32
c. Les hypocalcémies ................................................................................................................. 32
2. Les affections d’origine infectieuse .................................................................32
1
a. Les infections utérines du post-partum ................................................................................ 32
i. Les métrites ........................................................................................................................ 32
ii. Les endométrites ............................................................................................................... 33
iii. Les pyromètres ................................................................................................................. 33
b. Les mammites ....................................................................................................................... 33
3. Les rétentions placentaires .............................................................................34
Le péripartum : une période pendant laquelle les
modifications physiologiques sont nombreuses ................35
A. Les changements métaboliques du péripartum ...........35
1. Le métabolisme glucidique ..............................................................................36
a. Les origines du glucose .......................................................................................................... 36
b. Les devenirs des glucides ...................................................................................................... 38
2. Le métabolisme lipidique .................................................................................38
a. La mobilisation des réserves et production d’AGNE ............................................................. 38
b. Les devenirs des corps cétoniques produits dans les hépatocytes ....................................... 40
B. Les modifications endocriniennes en péripartum
influençant le profil métabolique ........................................41
1. Les hormones de la reproduction ....................................................................41
2. L’hormone de croissance ou somatotropine ...................................................42
3. L’insuline .........................................................................................................43
4. Le glucagon ....................................................................................................43
5. Les catécholamines : adrénaline et noradrénaline ..........................................44
6. Leptine ............................................................................................................44
7. Hormones thyroïdiennes .................................................................................44
Le péripartum : altération du système immunitaire .......47
A. Les aspects généraux de la réponse immunitaire .......47
1. La réponse immunitaire innée ou non-spécifique ............................................48
a. Les acteurs ............................................................................................................................. 48
b. L’inflammation ...................................................................................................................... 49
2. La réponse immunitaire acquise ou spécifique ...............................................50
3. Le système immunitaire localisé à la mamelle ................................................51
a. Les défenses « basses » de la mamelle ................................................................................. 51
b. Les défenses « hautes » de la mamelle ................................................................................. 52
2
4. Le système immunitaire localisé à l’utérus (Herath et al., 2006; Sheldon et al.,
2009) ...................................................................................................................52
B. Une immunodépression physiologique au cours de la
période péripartum ..............................................................55
Le péripartum : un lien étroit entre immunodépression
et alimentation ........................................................................57
A. Environnement métabolique, nutriments et système
immunitaire ...........................................................................57
1. Glutamine et système immunitaire ..................................................................58
2. Glucose et système immunitaire .....................................................................60
3. Antioxydants et système immunitaire ..............................................................61
a. Sélénium et système immunitaire ......................................................................................... 61
b. Vitamine E et système immunitaire ...................................................................................... 61
c. Vitamine A, β-carotène et système immunitaire .................................................................. 63
d. Vitamine C et système immunitaire ...................................................................................... 64
4. Corps cétoniques et système immunitaire ......................................................66
5. AGNE et système immunitaire ........................................................................67
6. Minéraux et système immunitaire....................................................................70
a. Cuivre ..................................................................................................................................... 70
b. Zinc ........................................................................................................................................ 71
c. Chrome .................................................................................................................................. 71
B. Des variations métaboliques péripartum à
l’immunodépression ............................................................73
1. Impact du déficit énergétique sur le système immunitaire ...............................73
2. Maladies métaboliques et inflammation chronique autour du part ..................74
3. Impact du stress oxydatif sur le système immunitaire .....................................74
C. Des variations de concentrations plasmatiques en
nutriments en période péripartum à l’immunodépression
...............................................................................................75
1. Diminution de concentration plasmatique en glutamine ..................................75
2. Hypoglycémie .................................................................................................75
3. Déplétion en antioxydants ...............................................................................76
4. Hypocalcémie subclinique ...............................................................................77
3
D. Utérus et mamelle en péripartum : une sensibilité
accrue aux infections ..........................................................79
1. L’utérus ...........................................................................................................79
2. La mamelle .....................................................................................................79
a. Inflammation et santé de la mamelle ................................................................................... 79
b. Antioxydants et santé de la mamelle .................................................................................... 80
E. Stratégies alimentaires permettant de réduire
l’incidence des affections en période péripartum ............81
1. Maitrise de la balance énergétique .................................................................81
a. Répondre aux besoins sans excès : bénéfices obtenus sur les phénomènes inflammatoires
................................................................................................................................................... 81
b. Bénéfices obtenus sur l’immunosuppression ....................................................................... 82
2. Ration de préparation au vêlage .....................................................................83
3. Supplémentation de la ration permettant d’améliorer la transition entre la ration
de tarissement et la ration de production ............................................................83
a. Apport en glucides dans la ration prépartum ....................................................................... 83
b. Supplémentation en lipides dans la ration de transition ...................................................... 84
c. Apport de méthyle ................................................................................................................. 85
4. Lutte contre le stress oxydatif par l’apport d’antioxydants ...............................86
a. Supplémentation en vitamine E et sélénium en péripartum ................................................ 86
i. Bénéfices sur le système immunitaire................................................................................ 86
ii. Bénéfices sur les affections du péripartum ....................................................................... 87
iii. Des effets délétères possibles .......................................................................................... 87
b. Supplémentation en vitamine C en péripartum.................................................................... 87
c. Supplémentation en vitamine A et β-carotène en péripartum ............................................. 87
i. Bénéfices sur le système immunitaire................................................................................ 87
ii. Conséquences sur les affections du péripartum ............................................................... 88
5. Contenir les phénomènes inflammatoires et améliorer la qualité de la réponse
immunitaire : nutriments et micronutriments bénéfiques .....................................89
a. Acides gras ............................................................................................................................. 89
b. Antioxydants.......................................................................................................................... 89
c. Acides aminés ........................................................................................................................ 90
d. Minéraux ............................................................................................................................... 90
e. Vitamine D3 : une nouvelle perspective ? ............................................................................. 91
4
Le transfert d’immunité passive : alimentation et qualité
du colostrum ...........................................................................93
A. Définition du colostrum ..................................................93
B. Alimentation en prépartum et qualité du colostrum ....93
PARTIE 2 : PARTIE EXPERIMENTALE
95
INFLUENCE DE LA SUPPLEMENTATION EN β-CAROTENE
SUR LA FONCTION HEPATIQUE EN PERIODE
PERIPARTUM
Introduction..........................................................................97
Matériel et méthode ..........................................................102
A. Animaux et régie ...........................................................102
B. Mesure du β-carotène contenu dans les rations
distribuées ..........................................................................104
C. Supplémentation en β-carotène et mesure des
concentrations sanguines en β-carotène (figure 1) .......104
D. Echantillons de sang ....................................................104
E. Dosage des métabolites sanguins associé aux
phénomènes inflammatoires ............................................104
Analyse statistique ..........................................................107
Résultats ..........................................................................109
Discussion ........................................................................111
CONCLUSION .....................................................................114
ANNEXES
113
BIBLIOGRAPHIE
115
5
6
Liste des figures
Figure 1: Amplitude de note d’état corporel permettant aux vaches d’approcher le
maximum de production laitière permis par leur génétique et le système de
production assurant une reproduction, un état de santé et un bien-être non
compromis. (Roche et al., 2009)................................................................................19
Figure 2 : Quantité de matière sèche ingérée autour du part (Grant et Albright, 1995)
..................................................................................................................................20
Figure 3 : Effet du pH ruminal sur l’activité des bactéries cellulolytique et
amylolytique, d’après Chenost et Kayouli (1997) .......................................................21
Figure 4 : Influence de la composition de la ration sur le pH ruminal, d’après
(Sauvant et al., 1999) ................................................................................................21
Figure 5 : Courbes énergétiques types pour la vache en lactation (Ministère de
l’agriculture, de l’alimentation et des affaires rurales de l’Ontario, 2012) ...................22
Figure 6 : Courbe théorique de la concentration en corps cétoniques chez des
vaches avec une cétose clinique ou en cétose subclinique qui guérissent
(Andersson, 1988) .....................................................................................................28
Figure 7 : Mécanisme de la cétogenèse en péripartum (cours A2 rouanne, 2015) ..29
Figure 8 : Pathogénèse du syndrome de la vache grasse et conséquence sur le
métabolisme (Belbis, 2015). ......................................................................................31
Figure 9 : Changements de concentration plasmatique en glucose et en AGNE chez
des génisses (Ingvartsen et Andersen, 2000) ...........................................................36
Figure 10 : Schéma récapitulatif de la néoglucogenèse chez les Ruminants (cours
A1) .............................................................................................................................37
Figure 11 : Devenir des AGNE lors de lipolyse chez les Ruminants ........................39
Figure 12 : Variation des concentrations plasmatiques de leptine autour de la misebas (Ingvartsen et Boisclair, 2001) ............................................................................44
Figure 13 : Chronologie des principaux mécanismes intervenant dans la défense
immunitaire de l’organisme (Leroux, 2015a)..............................................................47
Figure 14 : Mécanismes déclenchés par l’activation des macrophages par des
lipopolysaccharides (constituants essentiels de la paroi des bactéries Gram -)
(Leroux, 2015b) .........................................................................................................49
7
Figure 15 : Les différentes cytokines sécrétées par les lymphocytes T-helper et leurs
actions (Leroux, 2015b) .............................................................................................51
Figure 16 : Anatomie du canal du trayon (Barone, 2001) .........................................52
Figure 17 : Anatomie de l’appareil génital de la vache (Barone, 2001) ....................53
Figure 18 : Concentration sanguine en IgG chez des vaches laitières avec un vêlage
eutocique et un post-partum normal entre 8 semaines prépartum et 4 semaines postpartum (Herr et al., 2011). .........................................................................................55
Figure 19 : Production de IL-6 in vitro par des macrophages après l’exposition à
différentes concentrations de glutamine (Yassad et al., 1997) ..................................58
Figure 20 : Taux de phagocytose de l’hémolysine opsonisée d’érythrocytes de
mouton par des macrophages de souris exposés à différentes concentrations de
glutamine (Wallace et Keast, 1992) ...........................................................................59
Figure 21 : Effet de l’exposition de neutrophiles de souris à des concentrations
croissante de LPS sur leur consommation en désoxyglucose (Schuster et al., 2007)
..................................................................................................................................60
Figure 22 : Effet dose-réponse de l’addition d’α-tocophérol à une culture in vitro de
cellules mononuclées du sang périphérique de bovins sur la production d’IgM (Stabel
et al., 1992)................................................................................................................62
Figure 23 : Effet d’addition in vitro d’α-tocophérol sur la production d’IL1 de cellules
mononucléées du sang périphérique de bovins (Stabel et al., 1992) ........................62
Figure 24 : Migration et chimiotactisme in vitro de macrophages prélevés chez
l’espèce murine cultivés dans des milieux auxquels sont additionnés différentes
concentrations de vitamine C et de vitamine E (Del Rio et al., 1998). .......................65
Figure 25 : Phagocytose de billes de latex par des macrophages prélevés chez
l’espèce murine cultivés dans des milieux auxquels sont additionnés différentes
concentrations de vitamine C et de vitamine E (Del Rio et al., 1998). .......................65
Figure 26 : Chimio-luminescence reflet du métabolisme respiratoire des leucocytes
polynucléaires circulants cultivés en présence de différentes concentration de BHB
(Hoeben et al., 1997) .................................................................................................66
Figure 27 : Effet des AGNE sur la synthèse d’ADN des cellules mononuclées du
sang périphérique stimulée à l’aide de phytohémaglutinine (1), de concanavaline A
(2) et de facteur mitogène dérivés du phytolaque (3) (Lacetera et al., 2004) ............67
8
Figure 28 : Effets des AGNE sur la sécrétion d’IgM par les cellules mononuclées du
sang périphériques stimulées par un facteur mitogène dérivé du phytolaque
(Lacetera et al., 2004). ..............................................................................................68
Figure 29 : Effet des AGNE sur la sécrétion d’IFN-γ par les cellules mononuclées du
sang périphérique stimulée par la concavaline A (Lacetera et al., 2004). .................68
Figure 30 : Pourcentage de leucocyte exprimant la molécule de surface d’adhésion
cellulaire (CD11a) chez l’homme (Percival, 1998) .....................................................70
Figure 31 : Interaction majeure entre la fonction immunitaire, le statut métabolique et
le système endocrine chez la vache laitière pendant la période de transition
(Esposito et al., 2014) ................................................................................................73
Figure 32 : Les orientations fermentaires du rumen, d’après Chenost et Kayouli
(1997) ........................................................................................................................75
Figure 33 : Variations des concentrations plasmatiques en α-tocophérol autour du
part, mesures prises sur 270 vaches, originaires de 9 élevages (Weiss et al., 1990).
..................................................................................................................................76
Figure 34 : Fonction neutrophilique de vaches soumises à une normocalcémie (NC)
ou à une hypocalcémie subclinique induite (SCH) (Martinez et al., 2014). ................77
Figure 35 : Taux de phagocytose à J7, J14 et J30 post-partum des PNN chez un
groupe de vaches contrôle et chez un groupe de vaches suralimenté (Moyes et al.,
2014). ........................................................................................................................82
Figure 36 : Concentration sanguine en β-carotène chez des vaches Holstein
recevant soit la ration contrôle (n = 20), soit la ration contrôle supplémentée en βcarotène (1g /jour/vache) (n = 20) depuis 8 semaines avant vêlage jusqu’au vêlage
(Kaewlamun, 2010) ...................................................................................................98
Figure 37 : Composition du lait (taux butyreux (TB) et taux protéique (TP)) chez des
vaches laitières recevant : une ration contrôle (n = 20) ou la ration contrôle
supplémentée en β-carotène (1 g / animal / jour) (n = 20) débutant 8 semaines avant
le vêlage jusqu’au vêlage. Les prélèvements ont été effectués tous les 15 jours postpartum pendant 10 semaines (Kaewlamun, 2010). ...................................................98
Figure 38 : Evolution de la NEC et du poids vif chez des vaches laitières recevant :
une ration contrôle (n = 20) ou la ration contrôle supplémentée en β-carotène (1 g /
animal / jour) (n = 20) débutant 8 semaines avant le vêlage jusqu’au vêlage
(Kaewlamun, 2010). ..................................................................................................99
Figure 39 : Concentration plasmatique en marqueurs de l’inflammation chez des
vaches Prim’Holstein recevant un régime témoin (n=20) ---- ou le même régime
supplémenté avec 1g/vache/jour en β-carotène (n=20) ---- commençant 8 semaines
avant le vêlage. .......................................................................................................109
9
10
Liste des tableaux
Tableau 1 : Liste des principales modifications métaboliques associées au début de
lactation chez les ruminants (↑ = augmentation, ↓ = diminution) (Ingvartsen, 2006). 35
Tableau 2 : Evolution de quelques hormones impliquées dans l’homéorhésie et
l’homéostasie, ainsi que la sensibilité et réponse tissulaire à ces hormones autour du
part (↑ = augmentation, ↓ = diminution, - = pas de modification) (Ingvartsen, 2006).
................................................................................................................................. 41
Tableau 3 : Effets de la somatotropine exogène sur les tissus et les processus
physiologiques chez des vaches en lactation ........................................................... 42
Tableau 4 : Effets de la glutamine, du glucose, des corps cétoniques, des acides
gras et de la balance énergétique sur la fonction des leucocytes (Ingvartsen et
Moyes, 2013) ............................................................................................................ 57
Tableau 5 : Effets de la vitamine A sur la fonction immunitaire (Jin et al., 2014) ..... 63
Tableau 6 : Effets des AGNE sur la viabilité, l’apoptose et la nécrose des leucocytes
polynucléaires (Scalia et al., 2006) ........................................................................... 69
Tableau 7 : Effet de la supplémentation en micronutriments à action antioxydante sur
l’inflammation (Sordillo et al., 2009) .......................................................................... 89
Tableau 8 : Composition et valeur nutritionnelles des rations distribuées aux vaches
laitière en période de tarissement et en lactation (Kaewlamun, 2010). .................. 103
Tableau 9 : Intervalles de référence des paramètres biochimiques sanguins étudiés
dans l’expérience ................................................................................................... 112
11
12
Liste des abréviations
ADN : Acide désoxyribonucléique
ARN : Acide ribonucléique
ASAT : aspartate aminotransférase
AGNE : Acides gras non estérifiés
BACA : Balance alimentaire anions-cations
BC : β-carotène (groupe)
BEA : bilan électrolytique
BHB : Béta-hydroxy-butyrate
C : Contrôle (groupe)
Ca : Calcium
Cu : Cuivre
GGT : gamma-glutamyl transpeptidase
GH : Growth hormone
Gln : glutamine
HDL : lipoprotéine de haute densité
IGF1 : Insulin-like growth factor 1
IgG : Immunoglobuline G
IgM : Immunoglobuline M
INF-γ : Interféron-γ
IL : interleukine
LB : Lymphocyte B
LPS : Lipopolysaccharides
LT : Lymphocytes T
Mg : Magnésium
MS : Matière sèche
NADPH : Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate
NC : Normocalcémique
NRC : National Research Council
PAL : Phosphatase alcaline
PNN : Polymorphonucléaire neutrophile
RC : ration complète
SCH : Hypocalcémie subclinique
TG : Triglycérides
TLR : Tool like receptor
TNF : tumor necrosis factor
VLDL : Very low density lipoprotein
Zn : Zinc
13
14
INTRODUCTION
La sélection génétique, la vulgarisation de l’insémination artificielle et l’utilisation
toujours plus importante du transfert d’embryons ont permis une amélioration
génétique exponentielle des bovins, notamment ces 25 dernières années. Ainsi, Le
Mézec (2010) rapporte, qu’entre 1989 et 2009, une augmentation constante de la
quantité de lait produite, de sa teneur en protéines et de son taux butyreux ont été
constatées. Concernant la quantité de lait, prenons l’exemple de la race Prim’Holstein,
première race laitière en France : la production laitière annuelle a augmenté en
moyenne de 2000 kg de lait en 20 ans. De telles améliorations de productivité ne sont
pas sans conséquences sur les animaux. En effet, cette augmentation de production
requiert une augmentation du métabolisme pour la synthèse du volume de lait
supplémentaire et de ses constituants. Les animaux sont ainsi soumis à des
contraintes toujours plus importantes, et notamment au cours de la période péripartum,
période qui se définit comme allant de trois semaines avant le part à trois semaines
après, au cours de laquelle les modifications métaboliques sont nombreuses et
importantes, et les contraintes multipliées.
Ajoutons qu’en plus des besoins importants, la vache est confrontée à un pic
d’incidence et de sévérité des affections, qu’elles soient métaboliques ou infectieuses.
Cette augmentation d’incidence a été attribuée aux larges modifications métaboliques
qui s’opèrent, mais également à une altération des mécanismes de l’immunité, ces
deux phénomènes étant étroitement liés. Il est donc indispensable de maitriser
parfaitement l’alimentation en période péripartum afin de limiter les modifications
métaboliques et ainsi, de limiter l’impact sur le système immunitaire.
La ration alimentaire du tarissement s’avère ainsi déterminante pour optimiser le
démarrage de la lactation et pour prévenir l’apparition de troubles autour du vêlage.
En effet, avant le vêlage, les besoins quantitatifs sont bas mais les exigences
qualitatives sont particulières à l’état de gestation des vaches et à la transition qui est
réalisée suite à la mise-bas. En début de lactation, une augmentation très rapide et
très importante des besoins nutritifs est constatée. Parallèlement, l’appétit, et donc les
quantités ingérées, ne progresse que lentement. Ainsi, la gestion de l’alimentation au
cours de cette période de transition est ardue mais indispensable.
Diverse stratégies de rationnement ont été étudiées afin d’améliorer la gestion de cette
période de transition et notamment afin de limiter la baisse d’immunité qui y est
associée. Les divers auteurs se sont intéressés à de nombreux paramètres et
notamment à la supplémentation en antioxydants tels que le β-carotène.
Ainsi, après une rapide revue des contraintes que représente le rationnement des
bovins en fin de gestation et en début de lactation et des modifications métaboliques
et endocriniennes qu’ils subissent, nous nous intéresserons à l’immunité au cours de
la période péripartum : les altérations subies, les mécanismes de ces altérations et les
stratégies proposées pour les palier. Puis, nous nous intéresserons aux effets de
l’alimentation sur la qualité immunologique du colostrum. Une partie expérimentale
s’intéressera ensuite à la supplémentation en β-carotène en prépartum et à ses effets
sur les phénomènes inflammatoires en péripartum, étude réalisée à partir d’une
banque d’échantillons mise en place par Kaewlamun (2010) lors de son étude visant
à étudier les effets de cette supplémentation sur les paramètres de production,
reproduction et sur le statut métabolique des vaches laitières.
15
16
PARTIE 1 : PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
17
18
Le péripartum : une période sensible
A. Les contraintes de rationnement et de conduite d’élevage liées
à la période péripartum
1. Variation de l’état corporel des animaux pendant la période
péripartum
La note d’état corporel est un outil fiable et facile à mesurer permettant de juger de
l’état nutritionnel d’un animal. L’évolution de l’état permet d’évaluer de façon concrète
le déficit énergétique subi par les animaux au cours du péripartum. Différentes échelles
de notation existent afin d’estimer l’état corporel des animaux. En France, l’échelle à
six points, permettant d’attribuer des notes de 0 à 5, proposée par l’Institut Technique
de l’Elevage Bovin (annexe 1) est l’échelle majoritairement utilisée pour noter les
vaches laitières (Froment, 2007). C’est en se basant sur des échelles à 5, 8 et 10 points
(utilisées respectivement en Irlande et aux Etats-Unis, en Australie et en NouvelleZélande), que Roche et al. (2009) proposent des profils idéaux de variations de note
d’état corporel permettant une production laitière optimale tout en préservant la
fonction de reproduction, la santé des animaux ainsi que leur bien-être (figure 1).
En se rapportant à l’échelle utilisée en France, la note optimale au tarissement, et donc
au vêlage, est située entre 3 et 4 selon les publications. La perte d’état observée dans
les deux premiers mois de lactation ne doit pas dépasser 1 point selon la majorité des
auteurs (Froment, 2007).
Figure 1: Amplitude de note d’état corporel permettant aux vaches d’approcher le
maximum de production laitière permis par leur génétique et le système de production
assurant une reproduction, un état de santé et un bien-être non compromis. (Roche et
al., 2009).
2. Variation de la quantité de la matière sèche ingérée autour du part
Autour du part, la quantité de matière sèche ingérée varie de façon importante et
relativement rapidement comme présenté par la figure 2. En effet, au cours du
19
tarissement, une diminution de près de 30% de la matière sèche ingérée est constatée.
A l’inverse, au cours des trois premières semaines post-partum, la quantité de matière
ingérée augmente progressivement de 1,5 à 2,5 kg de matière sèche par semaine,
cette augmentation étant plus rapide chez les multipares que chez les primipares
(Bertics et al., 1992 ; Block et Sanchez, 2000 ; Grant et Albright, 1995).
Figure 2 : Quantité de matière sèche ingérée autour du part (Grant et Albright, 1995)
3. Modification de la fonction ruminale au cours de la période de
transition
Chez les ruminants, l’essentiel de la digestion s’effectue dans le rumen. Cette
digestion est permise par une population microbienne symbiotique variée constituée
de bactéries (109 à 1010/mL de jus de rumen), de protozoaires (104 à 106/mL de jus de
rumen), de champignons (104/mL de jus de rumen) et d’archaea (108/mL de jus de
rumen). Parmi ces populations diverses, les principaux types de bactéries présents
sont les bactéries cellulolytiques et les bactéries amylolytiques, dont les proportions
sont variables et dépendantes du pH ruminal (figure 3), lui-même dépendant de la
composition de la ration comme présenté par la figure 4. En effet, une ration riche en
fibres, comme la ration de tarissement, a tendance à augmenter le pH ruminal alors
qu’une ration riche en amidon et en concentrés, comme la ration de lactation, a
tendance à abaisser le pH (Sauvant et al., 1999).
20
Figure 3 : Effet du pH ruminal sur l’activité des bactéries cellulolytiques et
amylolytiques, d’après Chenost et Kayouli (1997)
Figure 4 : Influence de la composition de la ration sur le pH ruminal, d’après
(Sauvant et al., 1999)
NDF : fibres insolubles dans les détergents neutres (parois)
MS : Matière sèche
Lors du tarissement, la ration des animaux est majoritairement composée de fourrages
et est donc très fibreuse. Au contraire, la ration des vaches en lactation contient des
concentrés en quantité proportionnellement supérieure ; elle est ainsi plus pauvre en
fibres et plus énergétique que la ration des vaches taries. Une des conséquences de
cette différence de composition s’observe sur la faune et la flore ruminale.
21
Ainsi, au cours de la période de tarissement, la forte teneur en fibres et la faible teneur
en énergie de la ration requiert, pour optimiser son utilisation, une adaptation du
rumen. En effet, la ration de lactation, plus riche en énergie et plus pauvre en fibres
est à l’origine d’une acidification du milieu ruminal, favorisant la croissance des
populations amylolytiques et la décroissance des populations cellulolytiques. La
composition de la ration des vaches taries influence inversement le pH ruminal, qui
augmente ; la population de bactéries cellulolytiques croît alors et devient
prédominante par rapport à la population de bactéries amylolytiques, qui parallèlement
décroit (Block et Sanchez, 2000). La transition doit donc être progressive pour
permettre à la flore de s’adapter à la nouvelle ration distribuée.
Ajoutons que la ration de transition étant pauvre en carbohydrates non fibreux, les
papilles ruminales régressent, jusqu’à la moitié de leur taille initiale, réduisant ainsi la
surface d’absorption et donc l’absorption des acides gras volatils (Goff et Horst, 1997).
Encore une fois, une période d’adaptation est nécessaire au passage de la ration de
tarissement à la ration de lactation pour permettre aux papilles de croitre et ainsi
optimiser l’absorption des acides gras volatils.
4. Déficit énergétique incontournable
En début de lactation, dans les semaines suivant la mise-bas, l’organisme des vaches
est confronté à un véritable défi. En effet, celui-ci doit assurer une production laitière
alors que la matière sèche ingérée et la supplémentation en nutriments restent
limitées. Les animaux rentrent alors dans un état physiologique dit de « balance
énergétique négative » puisque la dépense énergétique de l’organisme est supérieure
à l’énergie qu’elle est capable de fournir via l’alimentation. Pour assurer la production
laitière, une mobilisation importante des réserves corporelles est donc nécessaire
comme présenté en figure 5 (Esposito et al., 2014).
Figure 5 : Courbes énergétiques types pour la vache en lactation (Ministère de
l’agriculture, de l’alimentation et des affaires rurales de l’Ontario, 2012)
22
La mobilisation des réserves adipeuses entraine une diminution de la note d’état
corporel et, comme nous le verrons par la suite, une augmentation de la concentration
plasmatique en acides gras non estérifiés (AGNE).
5. Stress oxydatif inévitable
Le stress oxydatif est le résultat soit d’une exposition majeure à des oxydants, soit
d’une disponibilité insuffisante des antioxydants, soit d’une association de ces deux
facteurs. Les antioxydants disponibles pour l’organisme ont deux origines distinctes,
ils peuvent être endogènes ou apportés via l’alimentation. Concernant les antioxydants
endogènes, ils sont classés en trois catégories :
- Les antioxydants enzymatiques tels que la superoxyde dismutase dépendante
du cuivre et du zinc (SOD) ou encore la glutathion péroxydase dépendante du
sélénium (GSH-Px).
- Les protéines antioxydantes non enzymatiques telles que les groupements
thiol.
- Les antioxydants de faible poids moléculaire non enzymatiques tels que le
glutathion.
Bernabucci et al., (2005) se sont intéressés à ces antioxydants endogènes et à leur
concentration plasmatique en période péripartum. Ils ont ainsi démontré qu’en période
péripartum, il existe une diminution dans la quantité d’antioxydants, ce qui impose un
stress oxydatif aux animaux. De plus, les espèces dérivées de l’oxygène, molécules
oxydantes, sont présentes en quantité augmentée après le part secondairement à
l’augmentation de l’activité métabolique, ce qui constitue une seconde composante du
stress oxydatif subi par les animaux au cours de cette période.
Il a été souligné par ces auteurs l’importance de l’état corporel des vaches au
tarissement vis-à-vis du stress oxydatif. En effet, ils ont montré que les vaches ayant
une note d’état corporel plus importante (et par suite, une perte d’état supérieure en
début de lactation) sont plus sensibles à ce stress oxydatif.
Ce phénomène de stress oxydatif est à l’origine de lésions des macromolécules telles
que l’ADN, les lipides et les protéines, lésions qui débouchent sur des perturbations
physiologiques et métaboliques (Bernabucci et al., 2002). En effet, un excès d’espèces
réactives dérivées de l’oxygène peut conduire à des altérations des acides nucléiques,
notamment les bases de guanine de l’ADN et de l’ARN, qui y sont très sensibles. Les
lipides peuvent également subir des modifications de par un phénomène appelé la
peroxydation des lipides, engendrant une dégradation des lipides et une altération des
membranes cellulaires. Enfin, les protéines peuvent également être soumises au
stress oxydatif impliquant le plus souvent une perte de fonction ou une agrégation
protéique ; ces dommages peuvent parfois être réversibles (Sanders et Greenamyre,
2013).
Ainsi, le stress oxydatif peut être à l’origine de multiples lésions au sein de l’organisme
et peut notamment affecter le système immunitaire.
23
6. Un phénomène inflammatoire systématique
L’inflammation est un processus mettant en jeu de nombreux phénomènes
physiologiques et pathologiques. En réponse à une infection et/ou des lésions
tissulaires, des composants du système immunitaire inné et du système immunitaire
acquis se coordonnent et déclenchent une réponse inflammatoire.
L’existence d’un phénomène inflammatoire autour du part a été mise en évidence par
de nombreux auteurs (Bertoni et al., 2008 ; Bionaz et al., 2007). L’inflammation peut
être déclenchée par de nombreux événements tels qu’un stress, une infection ou
encore des dommages cellulaires et tissulaires. Ainsi, l’inflammation est stimulée par
des événements fréquents pendant la période péripartum, sans qu’il y ait pour autant
d’infection à l’origine de ce phénomène. En effet, de nombreux événements favorise
l’apparition de l’inflammation pendant cette période tels que les lésions utérines
provoquées par le part, les altérations subies par le foie, le tissu adipeux, les muscles
et le tube digestif suite au changement de ration, ou encore les différentes infections
auxquelles sont plus sensibles les animaux en transition (Bradford et al., 2015).
Ajoutons qu’il a été montré que, pendant cette phase, ces phénomènes inflammatoires
sont plus intenses et plus marqués qu’en dehors du péripartum, pour un même
stimulus. En conséquence de cette inflammation, les modifications métaboliques sont
exacerbées et les infections peuvent être favorisées (Trevisi et al., 2011). Ainsi, un
cercle vicieux se met inexorablement en place pendant cette période et un état
d’inflammation systémique et chronique apparait.
Des liens étroits existent donc entre inflammation, modifications métaboliques et
altération du système immunitaire mais leur compréhension reste imparfaite à l’heure
actuelle (Trevisi et al., 2012).
7. Gestion indispensable de la balance anion-cation
Le bilan électrolytique de la ration est un indicateur permettant d’évaluer l’équilibre
entre anions et cations de la ration. La valeur de cette balance électrolytique influence
à la fois la production laitière, le pH sanguin, le niveau d’ingestion et la qualité du
colostrum (Block, 1996 ; Brocard, et al., 2010 ; Wu et al., 2008).
Brocard et al. nous donnent deux formules permettant d’estimer cet équilibre dans une
ration :
- Le BACA, ou balance alimentaire cations-anions : BACA (mEq/kg MS) = [Na+]
+ [K+] – [Cl-] – [S-]. Cette formule se base sur les teneurs en ions de la ration
(Na+, K+, Cl- et S-).
- Le BEA, ou bilan électrolytique alimentaire : BEA (mEq/kg MS) = [Na+] + [K+] –
[Cl-]. Cette formule, quant à elle, traduit cet équilibre en écartant le souffre, car
cet élément est très couteux et plus difficile à doser dans les aliments.
Block (1996) considère quant à lui que seuls les ions « fixes » doivent être pris en
compte dans le calcul de la balance électrolytique, c’est-à-dire les ions biodisponibles
au sein de l’organisme et donc non métabolisés. Ainsi, selon cet auteur, le souffre ne
doit pas être pris en compte pour ce calcul puisqu’il est métabolisé sous forme
notamment de sulfates.
24
Quelle que soit la formule utilisée, sont considérés les ions ayant une importance
majeure dans le métabolisme des animaux que ce soit de par leur implication dans la
balance osmotique, dans la balance acide-base ou dans le maintien de l’intégrité des
membranes cellulaires pour ne citer que les rôles majeurs (Block, 1996). Notons que
le BACA et le BEA sont fortement corrélés pour la majorité des aliments utilisés dans
l’alimentation des bovins (Brocard. et al., 2010).
En pratique, Brocard et al. (2010) recommandent de rechercher des rations
acidifiantes en fin de gestation et durant les deux premières semaines de lactation,
avec un bilan électrolytique (BEA) inférieur à 50 mEq/kg de matière sèche (MS). Au
contraire, pour la suite de la lactation, un BEA proche de 250 mEq/kg de MS est
recommandé, sachant qu’il est inutile de dépasser les 350 mEq/kg de MS. Il est
d’autant plus important de respecter cette recommandation que la ration est riche en
amidon rapidement fermentescible et/ou pauvre en protéines digestibles dans l’intestin
(PDI).
En période de transition, les contraintes de rationnement et de conduite d’élevage sont
donc nombreuses. Seules les plus importantes ont été exposées dans cette première
partie. Au cours du tarissement, il s’agit donc de contrôler ces paramètres afin de
s’assurer de couvrir au mieux les besoins des animaux et d’ainsi limiter les
conséquences des erreurs de rationnement qui se répercutent, notamment, sur le
système immunitaire, comme nous le verrons par la suite.
25
26
B. Les affections du péripartum liées à la déplétion du système
immunitaire
1. Les affections d’origine métabolique
a. La cétose de type I
La cétose de type I touche un grand nombre d’animaux au sein des troupeaux au cours
de la période péripartum. En effet, chaque année, près de 50% des vaches laitières
présenteraient une cétose subclinique (Block, 2010), la forme clinique touche quant à
elle près de 1% des animaux annuellement (Scott et al., 2011a).
i. Définition
La cétose est une intoxication des animaux par les corps cétoniques produits en trop
grande quantité par l’organisme, le plus souvent suite à la mise-bas. Lors de cétose
de type I, cette production accrue de corps cétoniques a pour origine la mobilisation
importante des graisses corporelles en réponse à un déficit énergétique entre les
apports alimentaires et les besoins des animaux (Blowey et Weaver, 2011 ; Scott et
al., 2011a). Comme évoqué précédemment, cet état de déficit énergétique est
physiologique en début de lactation. Il peut ainsi devenir pathologique en cas de
mobilisation excessive des réserves adipeuses.
Le taux normal de corps cétoniques dans le sang est inférieur à 1 mg/L. Lorsque celuici est supérieur à 3,5 mg/L, on parle de cétose clinique. Entre ces deux valeurs, les
animaux sont dits en acétonémie subclinique, stade auquel les désordres
métaboliques et les troubles de production laitière commencent à apparaitre (figure 6).
Plusieurs paramètres biochimiques permettent de mettre en évidence l’existence
d’une acétonémie chez les animaux en déficit énergétique. Ainsi, le profil biochimique
d’un animal atteint est caractérisé par une hypoglycémie (<3 mmol/L), une
augmentation de la concentration plasmatique en acides gras non estérifiés
(>0,7 mmol/L) et une hyperacétonémie (beta-hydroxybutyrate ou BHB>3mmol/L)
(Esposito et al., 2014 ; Scott et al., 2011a).
27
Figure 6 : Courbe théorique de la concentration en corps cétoniques chez des vaches
avec une cétose clinique ou en cétose subclinique qui guérissent (Andersson, 1988)
Les vaches laitières hautes productrices sont les plus exposées au risque de
développer cette affection car les apports alimentaires sont souvent insuffisants pour
couvrir les besoins énergétiques requis en début de lactation.
Notons également que cette affection touche majoritairement les vaches dans leur
premier mois de lactation, mais peut également apparaitre plus tard au cours de la
campagne, secondairement à une affection provoquant une anorexie, et donc un
déficit énergétique (Scott et al., 2011a).
ii. Pathogénèse
Au cours de la période péripartum, les apports alimentaires étant inférieurs aux
dépenses de l’organisme, la balance énergétique est déficitaire. Ainsi, afin de couvrir
les besoins énergétiques requis en début de lactation les animaux disposent de deux
solutions : augmenter l’apport énergétique via l’alimentation et/ou mobiliser leurs
réserves corporelles. La quantité de matière sèche ingérée augmente lentement après
la mise bas, l’apport énergétique via la ration reste donc longtemps à un niveau ne
permettant pas de couvrir les besoins énergétiques (Scott et al., 2011a). Il y a donc
nécessité de mobilisation des réserves graisseuses de l’organisme. Les changements
endocriniens se déroulant pendant cette période favorisent alors la lipolyse, c’est à
dire la mobilisation des réserves de triglycérides sous forme, entre autre, d’acides gras
non estérifiés (AGNE) (Block et Sanchez, 2000).
Les AGNE ainsi mobilisés subissent une oxydation complète aboutissant à la
formation d’acétyl-coenzyme A au sein des cellules hépatiques. Ce dernier constitue
un métabolite utilisable comme substrat dans le cycle de Krebs pour la production
d’énergie. Cependant, cette entrée dans le cycle est favorisée lorsque le glucose est
en quantité suffisante. En cas d’hypoglycémie importante, l’intégration du cycle de
Krebs par l’acétyl-coenzyme A étant limitée, l’excédent est dérivé vers la voie
métabolique de production de corps cétoniques, que sont l’acide acétoacétique, l’acide
acétique et le béta-hydroxy-butyrate, toxiques pour l’organisme lorsqu’ils sont présents
en trop grande quantité dans le sang (Block, 2010) (figure 7).
28
Figure 7 : Mécanisme de la cétogenèse en péripartum (Rouanne, 2015)
iii. Symptômes
Il existe deux formes cliniques de cétose de type I distinctes mais souvent associées :
la cétose dite de « dépérissement » et la cétose nerveuse.
La forme la plus commune est la cétose dite de « dépérissement ». Elle se traduit par
une baisse d’appétit sélective et progressive (d’abord pour les concentrés, puis
l’ensilage) voire une anorexie, une diminution de la production laitière, un
amaigrissement, pouvant être constaté en 4 à 7 jours, une alternance de diarrhée et
constipation (avec des selles parfois foncées et fermes, dites en « crottins de
cheval »). Lors de stades avancés, il est possible d’observer des animaux s’isolant du
reste du troupeau, voire l’apparition de signes nerveux, tel que l'opisthotonos ou
l’amaurose partielle, dans les cas les plus graves (Blowey et Weaver, 2011 ; Fournet,
2012 ; Michaux, 2008).
La forme nerveuse est plus rare. Les signes cliniques apparaissent soudainement. Les
animaux présentent alors une encéphalopathie dite « hypoglycémique ». Les signes
cliniques sont nombreux mais inconstants. Ils sont caractérisés par des crises de
« délirium » accompagnées de signes tels qu’une marche en cercle, une poussée au
mur, une hypermétrie, une ataxie, une auto-auscultation, une amaurose, une
hyperesthésie, un léchage intense de la peau et d’objets divers, des mouvements de
mastication avec hypersalivation, des grincement de dents, une agressivité, des
fasciculations musculaires, etc… Ces symptômes peuvent être observés par crise
d’une à deux heures, réapparaissant toutes les huit à douze heures (Fournet, 2012 ;
Scott et al., 2011a).
29
iv. Facteurs de risque
Les facteurs de risques principaux sont les erreurs de rationnement, avec notamment
une densité énergétique insuffisante, l’ingestion d’une quantité insuffisante d’aliments,
l’ingestion d’une ration favorisant la cétose, une inadaptation du rumen due à une
transition alimentaire trop brutale ou encore à un phénomène d’acidose ruminale
subclinique, engendrant une baisse de la quantité d’aliments ingérés (Michaux, 2008).
b. La cétose de type II ou syndrome de la vache grasse
i. Définition
La cétose de type II est également connu sous le nom de syndrome de la vache grasse
ou encore syndrome du foie gras. Il est, le plus souvent, développé par des animaux
arrivant au vêlage avec un état corporel trop élevé. Cette affection résulte d’une
infiltration importante de lipides, sous forme de triglycérides, dans le foie,
dommageables pour sa fonction. Elle est majoritairement observée dans les premières
semaines post-partum (Bobe et al., 2004 ; Fournet, 2012 ; Goff et Horst, 1997).
ii. Pathogénie
Comme pour la cétose de type I, le point de départ est le déficit énergétique subi par
les animaux en post-partum, leur imposant une mobilisation des réserves adipeuses
de l’organisme. Des AGNE sont mobilisés depuis le tissu adipeux, en quantité
supérieure aux besoins des animaux et les excès sont transportés vers le foie. Au
contraire de ce qui se produit lors de cétose de type I, la cétogénèse et la
néoglucogénèse ne sont alors pas stimulées au maximum, ce qui induit un stockage
de ces AGNE sous forme de triglycérides dans le cytosol des hépatocytes. Un
stockage excessif compromet la fonction hépatique. La néoglucogenèse et la
cétogenèse sont alors ralenties. Parallèlement, la capacité d’exportation des
triglycérides dépend d’une liaison aux VLDL, lipoprotéines responsables du transport
des lipides endogènes depuis le foie vers les tissus périphériques via le flux sanguin.
Mais la synthèse de ces lipoprotéines étant limitée chez les vaches, les triglycérides
en excès sont stockés. Ainsi, le foie se charge en triglycérides : on parle de stéatose
hépatique (Goff et Horst, 1997 ; Grummer, 1993 ; Rukkwamsuk et al., 1998) (figure 8).
30
Figure 8 : Pathogénèse du syndrome de la vache grasse et conséquence sur le
métabolisme (Belbis, 2015).
On comprend alors que cette affection touche principalement les vaches en état
corporel trop élevé à l’approche de la mise bas. Leur foie étant chargé en triglycérides
au vêlage, ses fonctions sont préalablement altérées lors du déficit énergétique subit
en début de lactation (Fournet, 2012).
iii. Symptômes
Les signes cliniques apparaissent rapidement après le vêlage (5 à 35 jours postpartum). Deux formes cliniques existent : la forme aiguë et la forme subaiguë.
Lors de forme aiguë, les premiers signes cliniques sont peu spécifiques, les animaux
sont apathiques, anorexiques et le plus souvent en décubitus. Un amaigrissement
notable peut être constaté ainsi qu’une baisse de la production laitière. Les muqueuses
sont cyanosées à ictériques. Après une phase d’hyperthermie dans les premiers jours,
les animaux passent en hypothermie. Dans les cas les plus avancés et les plus graves,
une encéphalopathie hépatique peut être développée, conduisant à une
hypovigilance, une somnolence voire un coma.
La mort survient très rapidement après le début de la maladie, dans les 7 à 10 jours,
en dépit des traitements mis en place. Le plus souvent, elle est la conséquence d’une
défaillance hépatique sévère mais peut également être secondaire à un arrêt
cardiaque ou à une atteinte rénale (Bobe et al., 2004).
La forme subaiguë est caractérisée par des signes cliniques modérés par rapport à la
forme décrite précédemment. Les animaux présentent alors des troubles métaboliques
et/ou infectieux. Parmi les complications possibles, nous pouvons citer les mammites,
les métrites, la cétose de type I. Le plus souvent, cette forme de cétose évolue vers la
guérison, mais des séquelles importantes persistent (Fournet, 2012).
31
iv. Facteurs de risque
Les principaux facteurs de risques sont l’embonpoint des animaux en fin de période
sèche (note d’état supérieur à 3 ou 4 selon le système français en fonction des
publications (Froment, 2007)), une alimentation à densité énergétique trop importante
pendant le tarissement aboutissant à un engraissement des animaux, ou encore, chez
les génisses, la distribution d’une ration trop énergétique dans les 6 à 12 semaines
précédant la mise bas (Fournet, 2012 ; Rukkwamsuk et al., 1998 ; Wright, 2006).
c. Les hypocalcémies
Après la mise-bas, la demande en calcium est telle chez la vache laitière que la plupart
des animaux souffrent d’un état d’hypocalcémie plus ou moins sévère.
Concernant les cas moins sévères, l’hypocalcémie a des conséquences variées sur la
période péripartum telles qu’une diminution du tonus utérin ou encore une baisse de
l’immunité. Ces altérations ont pour conséquences une augmentation d’incidence des
rétentions placentaires, des métrites et des mammites autour du part (Goff et Horst,
1997).
Dans les cas les plus sévères, la concentration en calcium décroit à des concentrations
telles que les fonctions nerveuse et musculaire ne peuvent plus être assurées. On
parle alors d’hypocalcémie clinique ou encore de fièvre de lait.
2. Les affections d’origine infectieuse
a. Les infections utérines du post-partum
Les infections utérines sont des affections touchant fréquemment les vaches en postpartum. Différents types d’infection utérine existent. Leur définition prend en compte
l’aspect des sécrétions vaginales, le nombre de jours s’étant écoulés depuis le part,
les signes cliniques présents et le statut endocrinien.
i. La métrite
La métrite résulte d’une inflammation sévère impliquant toutes les épaisseurs de la
paroi de l’utérus (endomètre, sous-muqueuse, musculeuse et séreuse). Le plus
souvent, les métrites se déclarent dans la semaine suivant le part et peuvent être
associées à un vêlage dystocique, une rétention placentaire ou à un vêlage forcé.
Les symptômes sont une dépression, une anorexie, une diminution de la production
laitière et une présence de décharges utérines abondantes, rougeâtres à noirâtres,
fétides et à l’odeur nauséabonde. Les animaux atteints sont hyperthermes et peuvent
présenter des signes de septicémie (Risco et al., 2007).
32
ii. L’endométrite
L’endométrite est caractérisée par l’inflammation de l’endomètre. Elle peut être
secondaire au part mais aussi à l’accouplement, à l’insémination artificielle ou encore
à l’infusion de substance irritante dans la lumière utérine. Le plus souvent, la présence
d’un exsudat purulent est constatée à l’inspection de la vulve ou à la palpation
vaginale.
Les animaux atteints ne présentent pas de signes cliniques généraux et l’utérus est
d’aspect normal à la palpation transrectale.
Le plus souvent, il s’agit d’un phénomène aigu qui, après plusieurs cycles œstraux, se
résout par l’élimination de la bactérie en cause. Cependant, des endométrites
chroniques existent, avec persistance de la décharge purulente (Risco et al., 2007).
iii. Le pyomètre
Le pyomètre est une accumulation d’un exsudat purulent en quantité variable dans la
lumière utérine associé à la persistance d’un corps jaune et à la suspension du cycle
œstral. Les animaux les plus sensibles sont les vaches ayant une première ovulation
avant l’élimination complète de la contamination bactérienne utérine (Risco et al.,
2007).
b. Les mammites
Une mammite est une inflammation d’un ou plusieurs quartiers de la mamelle,
provoquée le plus souvent par une infection bactérienne. Il existe des mammites
causées par d’autres agents (levures, algues, traumatismes) mais celles-ci restent
rares. L’infection mammaire peut s’exprimer de différentes façons chez l’animal : on
distingue ainsi les mammites cliniques des mammites subcliniques (Gedilaghine,
2005).
Les mammites cliniques sont caractérisées par une altération de l’aspect
macroscopique du lait, qu’il s’agisse d’une modification de sa couleur (hémolactation,
lait jaune cidre) ou de sa consistance (présence de grumeaux ou flammèches), ou des
deux à la fois. Ces symptômes peuvent être associés à des symptômes locaux tels
que l’inflammation de la mamelle, et voire d’une atteinte de l’état général dans les cas
les plus graves (Gedilaghine, 2005).
Les mammites subcliniques, quant à elle, ne sont détectables que par une analyse du
lait. Aucune modification n’est macroscopiquement visible et un examen
complémentaire est nécessaire pour mettre en évidence l’augmentation du taux
cellulaire du lait ou l’augmentation de conductivité du lait (Gedilaghine, 2005).
33
3. Les rétentions placentaires
Les rétentions placentaires sont définies comme une rétention partielle ou complète
des membranes fœtales au-delà de 12 heures post-partum par Scott et al. (2011b).
Celles-ci sont secondaires à une anomalie de désengrènement des caroncules
maternels et des cotylédons fœtaux dans 98% des cas causée par une migration
leucocytaire insuffisante ; plus rarement, l’origine peut être un défaut d’expulsion par
une augmentation trop faible de la PGF2α ou une hypocalcémie.
Les conséquences des rétentions placentaires sont nombreuses et concernent
notamment la fonction de reproduction. En effet, elles favorisent l’apparition de métrite
et d’endométrite provoquant une baisse de fertilité et de fécondité.
Les affections autour du part sont donc nombreuses, qu’elles soient métaboliques ou
infectieuses. De plus, un lien étroit existe entre elles, puisqu’une infection peut être à
l’origine d’une accentuation des modifications métaboliques (anorexie, stress
oxydatif…), et donc elle peut être à l’origine de l’expression clinique d’une affection
métabolique et inversement, les affections métaboliques favorisent l’apparition
d’infection, de par, notamment, leur répercussion sur le système immunitaire comme
nous le verrons par la suite.
Leurs répercussions sanitaires et économiques sont importantes dans les élevages. Il
est donc indispensable de comprendre leur origine et la cause de l’augmentation de
leur incidence pour mieux les prévenir.
34
Le péripartum : une période pendant laquelle les
modifications physiologiques sont nombreuses
A. Les changements métaboliques du péripartum
En fin de gestation et en début de lactation, les besoins énergétiques augmentent
considérablement du fait de la croissance fœtale, accélérés dans les derniers mois de
gestation, et de l’initiation de la lactation. Les changements métaboliques s’opérant
pendant cette période sont résumés dans le tableau 1. Ils permettent de faire face à
cette augmentation des besoins en substrat énergétique et en nutriments.
Tableau 1 : Liste des principales modifications métaboliques associées au début de
lactation chez les ruminants (↑ = augmentation, ↓ = diminution) (Ingvartsen, 2006).
Fonction physiologique
Synthèse du lait
Métabolisme lipidique
Métabolisme glucidique
Métabolisme protéique
Métabolisme minéral
Changement métabolique
↑ nombre de cellules
sécrétoires
↑ flux sanguin
↑ consommation de nutriments
↑ lipolyse
↓ estérification d’acides gras
↓ captation d’acides gras
↑ utilisation des lipides en tant
que source d’énergie
↑ taille du foie
↑ flux sanguin
↑ néoglucogenèse
↓ utilisation du glucose
↓ synthèse de protéines
↑ protéolyse
↑ synthèse de protéines
↑ absorption
↑ mobilisation
Ingéré
↑ consommation d’aliment
Digestion
↑ hypertrophie du tube digestif
↑ capacité d’absorption des
nutriments
↑ activité métabolique
↑ volume d’éjection
↑ afflux sanguin à la mamelle
↑ afflux sanguin au système
digestif (foie inclus)
Flux sanguin
35
Tissus impliqués
Mamelle
Tissu adipeux
Autre tissus
Foie
Autres tissus
Muscles
Autres tissus
Intestins
Os
Système nerveux
central
Système digestif et
glandes annexes
Cœur
1. Le métabolisme glucidique
Les premières grandes modifications dans le métabolisme glucidique en début de
lactation sont l’augmentation de la néoglucogenèse hépatique et la diminution de
l’oxydation du glucose dans les tissus périphériques, le glucose étant ainsi préservé
pour la synthèse de lactose s’opérant dans le tissu mammaire (Overton et Waldron,
2004). En effet, Ingvartsen et Andersen (2000) ont montré que, chez des génisses en
péripartum, la concentration plasmatique en glucose est relativement haute pendant
la gestation, augmente légèrement dans la semaine précédant le part, puis diminue
brutalement après la mise bas, atteignant un minimum une à trois semaines
postpartum. Ces variations sont présentées dans la figure 9. Des résultats similaires
seraient obtenus pour des multipares.
Figure 9 : Evolution de la concentration plasmatique en glucose et en acides gras
non estérifiés (AGNE) chez des génisses (Ingvartsen et Andersen, 2000)
a. Les origines du glucose
Chez les ruminants, contrairement aux non-ruminants, la majorité du glucose circulant
ne provient pas de l’absorption réalisée au niveau du tube digestif (qui représente 2 à
18 %) mais de la néoglucogenèse (à hauteur de 60 à 90 %) et de la mobilisation des
réserves (approximativement 25 % du glucose circulant). Des réserves glucidiques
existent également et sont mobilisées en début de lactation, mais celles-ci restent
restreintes.
Ainsi, les diverses origines du glucose disponible, en particulier en période péripartum,
révèle une implication majoritaire de voies cataboliques. Cela implique notamment une
forte mobilisation des réserves après la mise-bas, et explique donc l’amaigrissement
observé.
36
La néoglucogenèse est la voie métabolique d’origine de la majorité du glucose
disponible pour les animaux permettant la couverture de leurs besoins énergétiques
pour le métabolisme de base et pour la production laitière. Elle est définie par Borel et
Randoux (1997) comme étant une voie métabolique conduisant à la formation de
glucose à partir de précurseurs de nature non glucidique. Elle s’effectue
essentiellement dans le foie, mais peut aussi s’effectuer au niveau des reins. La figure
10 récapitule ses principales étapes.
Figure 10 : Schéma récapitulatif de la néoglucogenèse chez les Ruminants (cours
A1)
Ainsi, plusieurs substrats sont disponibles pour la réalisation de la néoglucogenèse
(Forgeat, 2013 ; Fournet, 2012 ; Isler, 2007) :
- Le propionate : il est l’un des acides gras volatils produit par les fermentations
ruminales s’opérant sur les éléments de la ration. Il représente 50 % des
substrats entrant dans la néoglucogenèse. Sa production est favorisée lorsque
les rations sont riches en concentrés.
- Les acides aminés glucoformateurs (alanine, glutamine, glycine, sérine et
valine) : ils représentent en moyenne 30 à 50 % des entrées dans cette voie
métabolique en fin de gestation. Leur libération est permise par le phénomène
de protéolyse.
- Le lactate : il provient majoritairement de la dégradation du propionate qui a lieu
dans la muqueuse ruminale et minoritairement de la production endogène qui
se produit dans les tissus de l’organisme. Il représente 15 % des entrées en
moyenne.
- Le glycérol : il provient de la mobilisation des triglycérides des réserves
adipeuses de l’organisme. Ainsi, le phénomène de lipolyse permet la libération
de ce substrat de la néoglucogenèse. Il est donc particulièrement disponible en
cas de déficit énergétique, et notamment en début de lactation.
37
La glycogénolyse est une autre voie métabolique permettant la libération de glucose.
Cependant, les réserves glucidiques sont faibles chez les ruminants et s’épuisent
rapidement. Ainsi, les réserves hépatiques et les réserves musculaires représentent à
elles deux 300 g de glycogène. Cette voie métabolique fournit donc du glucose, mais
sur une période très courte et en faible quantité.
b. Les devenirs des glucides
Chez la vache laitière, le glucose est un substrat énergétique mais il est aussi un
précurseur de l’un des constituant du lait : le lactose.
Les besoins d’entretien chez la vache sont d’environ 700 g de glucose par jour.
De plus, au cours de la gestation, le glucose est la première source d’énergie pour le
fœtus : près de 45% du glucose est consommé pour couvrir les besoins fœtoplacentaire.
Au cours de la période postpartum, la consommation de glucose par oxydation dans
les tissus périphériques est réduite. Ainsi, le glucose est préservé pour la synthèse de
lactose se déroulant au sein de la glande mammaire, forme majoritaire des glucides
présents dans le lait (Overton et Waldron, 2004). Ainsi, 60 à 85 % du glucose présent
est prélevé par la mamelle. La teneur de lactose du lait est très stable : entre 48 et 50
g/L, une vache produisant en moyenne 30 L de lait par jour a donc des besoins en
glucose de 1500 g par jour uniquement consacrés à la sécrétion lactée et de 2300 g
au total.
2. Le métabolisme lipidique
a. La mobilisation des réserves et production d’AGNE
La mobilisation des réserves adipeuses de l’organisme est la première modification
constatée concernant le métabolisme lipidique en début de lactation. Ce phénomène
permet aux animaux de répondre aux besoins énergétiques lors du déficit enduré
pendant les premières semaines de lactation. Comme nous l’avons vu précédemment,
les réserves lipidiques sont mobilisées sous la forme d’AGNE, libérés dans le flux
sanguin (Overton et Waldron, 2004). Les résultats obtenus par Ingvartsen et Andersen
(2000), lors de leur étude sur des génisses, montrent que le taux d’AGNE est
relativement bas pendant la gestation, commencent à augmenter progressivement
dans les deux à trois semaines précédant le part, puis augmentent brutalement à la
mise bas ou dans la semaine suivante (figure 8). Comme pour le glucose, des résultats
similaires seraient présentés par des multipares.
38
La majorité des AGNE libérés sont prélevés par le foie, où ils peuvent suivre plusieurs
voies comme présenté dans la figure 11 (Cuvelier et al., 2005) :
- Soit ils subissent une oxydation, complète ou incomplète. Ils sont alors
dégradés en acétyl-coA dans le cytoplasme, puis dirigés dans les
mitochondries. Le passage dans la mitochondrie est influencé par la
disponibilité du glucose : lorsque le glucose est disponible en grande quantité,
son entrée dans la mitochondrie est inhibée. L’acétyl-coA, une fois dans le
stroma mitochondrien, entre dans le cycle de Krebs ou est transformé en corps
cétonique puis libéré dans la circulation sanguine.
- Soit ils subissent une estérification aboutissant à la formation de nouveaux
triglycérides dans le cytoplasme des hépatocytes. Ces triglycérides sont alors
soit stockés dans le cytosol des hépatocytes soit redirigés vers les tissus
périphériques, après liaison aux VLDL. La synthèse de VLDL étant limitée chez
les ruminants, l’exportation est limitée.
Figure 11 : Devenir des acides grans non estérifiés (AGNE) lors de lipolyse chez les
Ruminants
Le métabolisme des lipides est régulé par l’insuline, mais serait également influencé
directement par la glycémie selon Herdt (2000). Ainsi, une diminution de la
concentration plasmatique en glucose serait à l’origine de l’augmentation de la
libération d’AGNE par les adipocytes. Au contraire, une augmentation de la glycémie
entrainerait une augmentation du stockage des acides gras sous forme de
triglycérides, secondairement à une augmentation de concentration en glycérol.
39
b. Les devenirs des corps cétoniques produits dans les
hépatocytes
Les corps cétoniques produits dans les hépatocytes constituent une source importante
d’énergie, notamment en période d’hypoglycémie, comme c’est le cas autour de la
mise-bas. Ils sont présents de façon physiologique à faible quantité dans le sang des
ruminants (100 µmol/L). Leurs effets néfastes n’existent que lorsque leur concentration
sanguine devient trop importante.
Ainsi, les corps cétoniques produits sont ensuite libérés dans la circulation comme
présenté dans la figure 9. Lorsque la glycémie est basse, ils sont captés par les tissus
périphériques, transformés en acétyl-coA et sont intégrés dans le cycle de Krebs pour
la production d’énergie. Le BHB est également utilisé pour la production de la matière
grasse du lait.
Ainsi, au cours de la période péripartum, les modifications métaboliques sont
conséquentes. Les principales idées à retenir en termes d’impacts sur l’intégrité de
l’organisme sont la présence d’une hypoglycémie et l’augmentation de la concentration
plasmatique en AGNE, secondaire à la mobilisation des réserves.
40
B. Les modifications endocriniennes en péripartum influençant le
profil métabolique
Les modifications endocriniennes au sein de l’organisme sont nombreuses au cours
de la période péripartum, comme en atteste le tableau 2. Elles jouent un rôle primordial
dans la régulation du métabolisme de l’organisme, soumis à de nombreuses
modifications autour du part. Bauman et Currie (1980) rattachent ce phénomène au
concept d’« homeorhésie » qu’ils définissent comme « les changements orchestrés ou
coordonnés du métabolisme des tissus de l’organisme nécessaire au soutien d’un état
physiologique donné ».
Tableau 2 : Evolution de quelques hormones impliquées dans l’homéorhésie et
l’homéostasie, ainsi que la sensibilité et réponse tissulaire à ces hormones autour du
part (↑ = augmentation, ↓ = diminution, - = pas de modification) (Ingvartsen, 2006).
Fin de gestation
Début de lactation
(↓)
↑
(↑)
(↑)
-/↑
↑↓
↓
↓
↑
↑
↑
↓
↑↓
?
-/↑
-/↑
-/↓
↓
↑?
?
↑
↑
↓
Hormones homéorhétiques
Progestérone
Œstrogènes
Prolactine
Somatotropine
Glucocorticoïdes
Leptine
Hormones homéostatiques
Insuline
Glucagon
CCK et somatostatine
Hormone parathyroïde
1,25-dihydroxyvitamine D3
Calcitonine
Sensibilité tissulaire (à l’exception de la glande mammaire)
Insuline
Catécholamines
↓
↑
↓
↑
Réponse des tissus (à l’exception de la glande mammaire)
Insuline
Catécholamines
↓
↑
↓
↑
1. Les hormones de la reproduction
Dans les cinq jours précédant la mise bas, une augmentation importante des
concentrations plasmatiques en œstrogènes et une diminution de la concentration en
progestérone sont constatées. Concernant les œstrogènes, un maximum est atteint
trois jours avant le vêlage, puis s’ensuit une décroissance jusqu’à son niveau basal du
post-partum en quelques jours (Ingvartsen et Andersen, 2000).
Les œstrogènes ont un effet anorexigène via une action sur l’hypothalamus. La
progestérone quant à elle, n’agit pas directement sur le système nerveux central, mais
augmente la prise alimentaire en bloquant l’effet central des œstrogènes.
41
Les hormones de la reproduction vont donc influencer la prise alimentaire et donc le
bilan énergétique, la mobilisation des réserves et donc la concentration plasmatique
en AGNE, ce qui influence indirectement le fonctionnement du système immunitaire,
comme nous le verrons par la suite.
2. L’hormone de croissance ou somatotropine
La concentration en hormone de croissance augmente en fin de gestation et en début
de lactation. Sa sécrétion est notamment stimulée par l’hypoglycémie. Elle exerce de
nombreuses actions au sein de l’organisme, résumées dans le tableau 3.
Tableau 3 : Effets de la somatotropine exogène sur les tissus et les processus
physiologiques chez des vaches en lactation
Tissu
Processus affecté pendant le traitement
Mammaire
↑ synthèse de lait de composition normale
↑ assimilation de nutriments utilisés pour la synthèse du lait
↑ activité des cellules sécrétoires
↓ de la perte de cellules sécrétoires
↑ flux sanguin
↑ taux basal de néoglucogenèse
↓ capacité de l’insuline à inhiber la néoglucogenèse
= effets du glucagon sur la néoglucogenèse et la glycogénolyse
↓ lipogenèse basale si la balance énergétique est positive
↑ lipolyse basale si la balance énergétique est négative
↓ sensibilité à l’insuline dans la lipogenèse (stimulation)
↑ sensibilité à l’insuline dans la lipolyse (inhibition)
↑ sensibilité aux catécholamines dans la lipolyse (stimulation)
↓ assimilation de glucose
= sécrétion d’insuline basale ou stimulée par le glucose
= sécrétion de glucagon stimulée par le glucose ou l’insuline
↑ production de vitamine D3
↑ absorption de Ca, P et autres minéraux nécessaires à la synthèse de
lait
↑ stimulation de la protéine de liaison au Ca par de la vitamine D3
↑ protéine de liaison au Ca
↓ oxydation du glucose
↑ oxydation des AGNE si la balance énergétique est négative
= clairance de l’insuline et du glucagon
= dépense énergétique pour le métabolisme de base
↑ dépense énergétique liée à la production de lait
↑ volume d’éjection cardiaque en lien avec l’augmentation de
production laitière
↑ efficacité d’utilisation de la ration
Hépatique
Adipeux
Musculaire
Pancréatique
Rénal
Intestinal
Ensemble de
l’organisme
42
Les principaux effets de l’hormone de croissance à retenir parmi ceux exposés dans
le tableau ci-avant sont la réduction de la lipogenèse et la stimulation de la mobilisation
des AGNE. Ajoutons que Bauman et al. (1985) ont mis en évidence une augmentation
de la quantité d’aliment consommée secondaire à une augmentation de production
laitière chez des animaux recevant quotidiennement des doses variables de
somatotropine exogène. Cette augmentation ayant lieu plusieurs semaines après
l’augmentation de production, ils ont proposé que l’augmentation de la production
laitière stimulée par l’injection de la somatotropine, via un effet sur le métabolisme,
stimule la prise alimentaire.
L’augmentation de la concentration sanguine en hormone de croissance a donc des
effets bénéfiques sur le bilan énergétique, atténuant ainsi le déficit énergétique et donc
la mobilisation des réserves. Cependant, l’effet retardé de celle-ci mis en évidence par
Bauman et al. (1985) soulève la question de son impact direct sur le bilan énergétique
autour du part.
3. L’insuline
L’insulinémie varie en fonction de la glycémie ou de la disponibilité des précurseurs du
glucose tels que le propionate. Ainsi, lors d’une diminution du glucose disponible,
comme en période péripartum, la sécrétion d’insuline diminue, et réciproquement
(Herdt, 2000). Une corrélation négative peut être mise en évidence entre les
concentrations plasmatiques en hormone de croissance et en insuline (Ingvartsen et
Andersen, 2000).
L’insuline stimule la lipogenèse et l’utilisation du glucose par les tissus périphériques
tels que les muscles. Parallèlement, elle inhibe la lipolyse, la néoglucogenèse
hépatique et l’entrée des AGNE dans les mitochondries des hépatocytes. Ainsi, une
augmentation de l’insulinémie va favoriser un stockage de triglycérides dans le
cytoplasme des hépatocytes, diminuer la glycémie et diminuer la quantité d’AGNE
circulant. Cependant, il faut noter qu’il existe une résistance à l’insuline dans les tissus
périphériques (sauf la mamelle) en période péripartum, favorisant la mobilisation des
réserves et la lipolyse en fin de gestation notamment (Bell, 1995).
Cette diminution de la concentration plasmatique en insuline est donc à l’origine d’une
intensification du phénomène de lipolyse, de néoglucogenèse et d’entrée des AGNE
dans les mitochondries des hépatocytes, et donc indirectement d’une augmentation
de la concentration plasmatique en corps cétoniques.
4. Le glucagon
La concentration en glucagon augmenterait peut être suite à la mise-bas selon
Ingvartsen (2006), mais sa position quant aux variations de la concentration
plasmatique de cette hormone autour du part n’est pas ferme.
Cette hormone, comme l’insuline, a un rôle prépondérant dans la régulation du
métabolisme et exerce des actions inverses de l’insuline. Elle stimule la lipolyse et la
néoglucogenèse hépatique. De plus, elle active l’entrée des AGNE dans les
mitochondries et donc oriente le métabolisme vers la production de corps cétoniques.
Ainsi, si l’augmentation de sa concentration est effective autour du part, elle serait à
l’origine d’une augmentation de la lipolyse, de la néoglucogenèse et de la
concentration sanguine en corps cétoniques.
43
5. Les catécholamines : adrénaline et noradrénaline
La sensibilité des tissus à l’adrénaline et la noradrénaline est augmentée en période
péripartum (Bell, 1995). Or, ces deux hormones stimulent la lipolyse et donc augmente
la concentration plasmatique en AGNE autour du part.
6. Leptine
En période péripartum, la concentration plasmatique en leptine augmente pendant la
gestation puis décroit une à deux semaines avant le part pour atteindre son niveau
minimal au début de la lactation comme présenté par la figure 12 (Ingvartsen et
Boisclair, 2001).
Figure 12 : Variation des concentrations plasmatiques de leptine autour de la misebas (Ingvartsen et Boisclair, 2001)
La leptine est une hormone anorexigène. Elle diminue donc la prise alimentaire quand
sa concentration augmente en apportant une impression de satiété à l’organisme. De
plus, elle stimule la lipolyse, inhibe la lipogenèse et augmente la sensibilité à l’insuline.
La diminution de concentration en leptine autour du part favorise donc la prise
alimentaire et limite la mobilisation du tissu adipeux et donc la libération d’AGNE dans
le sang.
7. Hormones thyroïdiennes
Au cours du péripartum, il existe une diminution de la concentration sanguine en
hormones thyroïdiennes qui est plus marquée en début de lactation. Dans une étude,
Djoković et al. (2014) ont montré qu'il existait une corrélation positive entre les
concentrations sanguines de T3 et T4 et à l'inverse, que la T3 était négativement
corrélée à la concentration en BHB et AGNE.
44
Ces hormones, et plus particulièrement la triiodothyronine, joue un rôle prépondérant
dans la régulation du métabolisme énergétique. Ainsi, cette diminution mène à une
diminution du métabolisme, et à une mobilisation importante des réserves de
l'organisme.
Les modifications hormonales exposées ont donc des répercussions conséquentes
sur le métabolisme des animaux. Elles permettent à l’organisme de contrer le déficit
énergétique en favorisant la lipomobilisation et la production de corps cétoniques.
Les modifications physiologiques autour du part sont donc, comme nous l’avons vu,
très nombreuses. Les modifications endocriniennes accentuent les modifications
métaboliques qui s’opèrent durant cette période, permettant aux animaux de lutter
contre le déficit énergétique qui s’impose à eux en début de lactation. Cependant, ces
modifications influencent l’état de santé des animaux, puisque comme nous l’avons
évoqué, ces changements ne sont bénéfiques que dans une certaine mesure. En effet,
si ces phénomènes, tels que la lipomobilisation ou la production de corps cétoniques,
s’opèrent dans des proportions trop grandes, des effets délétères pour l’organisme
apparaissent et notamment, une dépression du système immunitaire qui peut se
traduire par la genèse d’infections diverses. Nous allons donc maintenant nous
intéresser au système immunitaire et à l’influence de ces modifications sur son
fonctionnement.
45
46
Le péripartum : altération du système immunitaire
Le péripartum est la période pendant laquelle l’incidence des maladies infectieuses est
maximale chez les bovins. En effet, l’existence d’un état d’immunodépression
physiologique a été mise en évidence par différents auteurs au cours de cette période.
Ce déficit de la fonction immunitaire intervient, directement ou indirectement, dans les
troubles observés pendant ces six semaines cruciales qui entourent le part. Il favorise
notamment l’expression clinique et la sévérité des affections telles que les mammites
et les infections utérines (Drackley, 1999 ; Drackley et al., 2010 ; Salat, 2005).
A. Les aspects généraux de la réponse immunitaire
Le système immunitaire est constitué d’un réseau complexe de molécules solubles et
de cellules capables de reconnaitre non spécifiquement (système immunitaire inné)
ou spécifiquement (système immunitaire acquis) les microorganismes pathogènes
pour l’hôte et de les éliminer. La figure 13 résume les principaux mécanismes et leur
chronologie.
Figure 13 : Chronologie des principaux mécanismes intervenant dans la défense
immunitaire de l’organisme (Leroux, 2015a)
47
1. La réponse immunitaire innée ou non-spécifique
a. Les acteurs
L’immunité innée est rapidement activée et constitue la première barrière de défenses
dans les stades initiaux d’une infection. Elle est assurée par les phagocytes tels que
les polynucléaires neutrophiles (PNN) et les macrophages, et les cellules appelées
« natural killer » (NK). Les épithéliums et endothéliums sont également des acteurs
clés de l’immunité innée puisqu’ils constituent des barrières physiques de défense
contre les agents pathogènes. Les cellules qui les constituent possèdent des
récepteurs spécifiques hautement conservés lors de l’évolution qui permettent la
reconnaissance de micro-organismes « étrangers », les Toll-like receptors (TLR). Ces
récepteurs peuvent être activés à la fois par des inducteurs microbiens ou non, mais
aussi par des molécules endogènes témoins de lésions, stress ou encore de
dysfonctionnement tissulaire.
Les mécanismes immunitaires sont complexes, mais ils peuvent être résumés de la
façon suivante. Dans un premier temps, les macrophages détectent et reconnaissent
les agents pathogènes puis produisent des cytokines (interleukin (IL)-1β, IL-6 et tumor
necrosis factor (TNF)-α) qui activent la réponse immunitaire innée, principalement via
le recrutement des PNN sur le site de l’infection, et la réponse acquise via les cellules
NK et les autres macrophages (figure 14). Ils phagocytent et tuent les pathogènes puis
en présentent les antigènes, via le complexe majeur d’histocompatibilité, aux cellules
de l’immunité acquises : les cellules T et B.
Après l’initiation de la réponse inflammatoire, les PNN deviennent le type cellulaire
prédominant sur le site de l’infection. Ils migrent du sang au site d’inoculation de l’agent
pathogène par chimiotactisme. Une fois sur le site de l’infection, les PNN phagocytent
et tuent les microorganismes.
Aucune mémoire n’est mise en place dans ce mécanisme, à chaque agression par un
même agent, la réponse sera donc identique en intensité comme en vitesse.
Dans 95% des cas, seule l’intervention des acteurs de l’immunité innée suffit à lutter
contre une infection (Ingvartsen et Moyes, 2013).
48
Figure 14 : Mécanismes déclenchés par l’activation des macrophages par des
lipopolysaccharides (constituants essentiels de la paroi des bactéries Gram -)
(Leroux, 2015b)
b. L’inflammation
L’inflammation est le sceau de la réponse immunitaire innée. Il s’agit d’une réponse
biologique complexe qui se déclenche en cas d’attaques par des agents pathogènes
ou de lésions tissulaires. Elle possède une double fonction : éliminer l’agent pathogène
et initier la réparation des dommages tissulaires subis. On distingue la réponse
inflammatoire aiguë de la réponse inflammatoire subaiguë.
La réponse inflammatoire est donc un phénomène complexe impliquant différents
phénomènes. En effet, lors de stimulation du système immunitaire inné, les
macrophages résidents des tissus sont stimulés et produisent des médiateurs de
l’inflammation. Ces médiateurs sont multiples et inclus : des amines et peptides
vasoactifs, des fragments du complément, des prostaglandines, thromboxanes,
leucotriènes et lipoxines (lipides médiateurs de l’inflammation), des cytokines proinflammatoires telles que IL6, IL1 et TNF-α, des chimiokines, des enzymes
protéolytiques… Les cytokines jouent un rôle important dans la réponse inflammatoire
en activant les leucocytes et les cellules endothéliales et déclenchent la phase aiguë
de la réponse. Il s’agit là d’une des clés du processus inflammatoire. Produits en
grande majorité par le foie, les protéines de la phase aiguë de l’inflammation sont
l’haptoglobine, la céruloplasmine, l’amyloïde A et la protéine C-réactive. Ces protéines
sont généralement retrouvées en faible concentration dans la circulation sanguine
mais leur concentration augmente consécutivement à un phénomène inflammatoire
systémique. Parallèlement, la concentration plasmatique d’autres protéines sécrétées
par le foie telle que l’albumine diminue. Le rôle de ces différentes protéines de la phase
aiguë n’est pas encore bien compris, mais elles sont utilisées comme marqueurs de
l’inflammation. La libération de ces différents médiateurs de l’inflammation cités plus
49
haut provoque également des réponses physiologiques variées telles que la libération
de médiateurs solubles, vasodilatation, augmentation du flux sanguin, extravasation
de fluide, affluence cellulaire par chimiotactisme, élévation du métabolisme cellulaire
et libération par le foie de protéines de la phase aiguë de l’inflammation (Sordillo et al.,
2009).
L’inflammation subaiguë quant à elle, cause une augmentation modérée des
médiateurs de l’inflammation contribuant à des changements chroniques et progressifs
des fonctions tissulaires. Ainsi, l’inflammation chronique secondaire à des affections
métaboliques est considérée comme une inflammation subaiguë (Bradford et al.,
2015).
2. La réponse immunitaire acquise ou spécifique
Si l’infection persiste malgré l’action de l’immunité innée, l’immunité acquise est
activée. L’immunité spécifique est constituée de macrophages présentateurs
d’antigène, de lymphocytes T, de lymphocytes B et d’anticorps. Deux catégories de
cellules T existent : les lymphocytes T-helper ou auxiliaires (LT-h) et les lymphocytes
T-cytotoxiques (LT-c). Il existe deux types de LT-h : les LT-h1 jouant un rôle dans
l’immunité cellulaire, et les LT-h2 intervenant dans l’activation de la réponse humorale.
Les cellules T-helper sécrètent des cytokines telles que l’IL2 ou l’interféron (INF)-γ,
indispensables à une réponse cellulaire efficace (figure 15). Les cellules Tcytotoxiques quant à elles, reconnaissent et éliminent les cellules infectées par un
antigène ainsi que les cellules immunitaires âgées ou détériorées.
Les cellules B se différencient en plasmocytes et produisent des anticorps également
appelés immunoglobulines ou établissent la mémoire immunitaire (Ingvartsen et
Moyes, 2013). Dans ce mécanisme d’immunité, il existe donc la mise en place d’une
mémoire, c’est-à-dire qu’à chaque exposition, une amplification de la réponse
immunitaire est détectable.
50
Figure 15 : Les différentes cytokines sécrétées par les lymphocytes T-helper et leurs
actions (Leroux, 2015b)
3. Le système immunitaire localisé à la mamelle
Les mécanismes de défense de la mamelle sont variés. De même que pour la réponse
immunitaire générale, il est possible de les classer en deux catégories : immunité non
spécifique et immunité spécifique (Sordillo, 2005). Cependant, dans cet exposé nous
préférerons une distinction anatomique entre défenses « basses » et « hautes ».
a. Les défenses « basses » de la mamelle
Les défenses basses de la mamelle relèvent exclusivement de l’immunité innée,
puisqu’il s’agit quasi-exclusivement de barrière physique.
Les premiers systèmes de défense de la mamelle sont situés sur le trayon d’où
l’appellation de défenses « basses ». Il s’agit de la peau et du canal du trayon.
La peau du trayon est recouverte d’un film hydro-lipidique empêchant la fixation de
germes sur la mamelle.
Le canal du trayon constitue une défense physique originale puisqu’il possède une
structure permettant de limiter la pénétration de germes dans la mamelle. Comme
présenté dans la figure 16, il est constitué du sphincter du trayon, d’une paroi tapissée
de plis muqueux composés de kératine et de la rosette de Furstenberg, prolongation
du réseau de kératine à l’entrée de la citerne du trayon formant le point d’entrée des
leucocytes. Ces structures permettent une fermeture étanche du canal du trayon
formant une barrière physique à la pénétration de germes (Constant, 2015 ; Sordillo,
2005).
51
Figure 16 : Anatomie du canal du trayon (Barone, 2001)
b. Les défenses « hautes » de la mamelle
La première ligne de défense haute relève de l’immunité innée. Il s’agit de
l’inflammation. Lors de pénétration de germes dans la mamelle, les macrophages et
les PNN résidents détectent l’agent étranger et déclenchent une réaction immunitaire.
Une réaction vasculaire se met en place rapidement : le flux sanguin et la perméabilité
des vaisseaux augmentent. Cette réaction permet un afflux rapide de leucocytes,
notamment de PNN sur le site d’infection, mais aussi de lymphocytes B et T,
naturellement présents en faible quantité dans une mamelle saine.
La phagocytose par les macrophages et les PNN est en général suffisante pour
l’élimination d’un germe. Cependant, si l’infection résiste à ces premières défenses, le
nombre de lymphocytes impliqués dans la réponse est augmenté et les premières
réactions sont ainsi renforcées (Constant, 2015 ; Sordillo, 2005).
4. Le système immunitaire localisé à l’utérus (Herath et al., 2006 ;
Sheldon et al., 2009)
Tout comme la mamelle, l’anatomie de l’utérus lui confère une protection physique
constituant la première barrière aux agents pathogènes (figure 17). Le vestibule du
vagin et la cavité vaginale sont les premières barrières anatomiques contre les agents
pathogènes. En effet, pour atteindre l’utérus, les agents pathogènes doivent d’abord
les traverser. Après ces deux éléments, le col de l’utérus représente la seconde
barrière physique. Il est constitué d’anneaux de collagène et de mucus qui le tapissent,
permettant ainsi de limiter le passage d’éléments contaminants dans la lumière utérine
(Singh et al., 2008).
52
Figure 17 : Anatomie de l’appareil génital de la vache (Barone, 2001)
Concernant les mécanismes cellulaires, la réponse immunitaire de l’utérus lors
d’infection est majoritairement basée sur l’immunité innée. La réponse cellulaire est
prédominante par rapport à la réponse humorale, faisant, elle, intervenir des
immunoglobulines.
Le stroma sous-épithélial de l’utérus contient des macrophages, des lymphocytes B et
des lymphocytes T, où ils sont présents en quantité plus importante que dans
l’endomètre et le myomètre. Les cellules NK sont présentes de façon éparse dans
l’endomètre. La particularité de l’utérus réside dans la participation de cellules non
immunitaires dans les mécanismes de défense. Les cellules du stroma et de
l’épithélium utérin régulent la transcription de certains gènes impliqués dans la réaction
inflammatoire et augmentent leur production de prostaglandines en présence d’agents
pathogènes.
Lors d’intrusion d’un pathogène dans la lumière utérine, les PNN sont les premières
cellules de l’immunité à intervenir, recrutés depuis la circulation sanguine vers
l’endomètre et la lumière utérine sous l’action des cytokines pro-inflammatoires
sécrétées suite à la reconnaissance de l’agent pathogène. En cas d’infection, ils
constituent la population cellulaire recrutée en plus grand nombre et agissent par
phagocytose. Leur mort peut entrainer la formation de pus dans la lumière utérine.
53
L’étude du système immunitaire localisé à l’utérus est complexe puisqu’il varie en
fonction des différents stades physiologiques, sous l’influence des hormones. Ainsi,
les changements hormonaux qui s’opèrent durant le cycle œstral ou encore autour du
part l’influencent. La progestérone et les œstrogènes ont en effet des propriétés
immunomodulatrices. Leurs rôles exacts ne sont pas bien définis, les recherches à ce
sujet ayant mené à des résultats contradictoires le plus souvent, cependant un grand
nombre d’auteurs s’accordent sur le fait que les œstrogènes stimulent la prolifération
des LTh et des cellules régulatrice du système immunitaire et renforcent la survie et la
production d’anticorps des LB (Delves et al., 2008). Enfin, leur action sur la prise
alimentaire et sur le métabolisme influence également le fonctionnement du système
immunitaire par les mécanismes que nous étudierons par la suite.
54
B. Une immunodépression physiologique au cours de la période
péripartum
Plusieurs études ont montré qu’il existe une altération du système immunitaire autour
du part, qu’il s’agisse de l’immunité innée ou acquise. Par exemple, Rinaldi et al. (2008)
ont montré in vitro que les neutrophiles des animaux en péripartum présentent une
altération de leurs fonctions. Meglia et al. (2005) ont mis en évidence, chez des bovins,
l’existence d’une modification de la numération formule sanguine dans les semaines
précédant et suivant la mise-bas avec présence d’une neutrophilie, d’une éosinopénie,
d’une lymphopénie et d’une monocytose. Citons également Herr et al. (2011) qui ont
démontré que les taux d’immunoglobulines G et M (IgG et IgM) diminuent de façon
drastique dans les semaines qui précèdent le part et ne reviennent à des taux normaux
que plusieurs semaines après, comme indiqué dans la figure 18 indiquant les
concentrations sanguines en IgG pendant la période péripartum.
Certains auteurs ont précisé que les vaches multipares sont plus sensibles à cette
immunodépression que les vaches primipares. Mehrzad et al. (2002) ont ainsi montré
que les polynucléaires présents dans le lait des primipares ont une viabilité supérieure
à ceux des multipares, de même que la quantité d’éosinophiles circulants et la quantité
de neutrophiles immatures dans le sang sont supérieures chez les primipares. Gilbert
et al. (1993) ont, eux, mis en évidence, que la fonction des neutrophiles est plus
profondément affectée chez les animaux dans leur quatrième lactation et plus que
chez les animaux plus jeunes.
Figure 18 : Concentration sanguine en IgG chez des vaches laitières avec un vêlage
eutocique et un post-partum normal entre 8 semaines prépartum et 4 semaines postpartum (Herr et al., 2011).
p = jour du part
décroissance significative entre *1 et *2
augmentation significative entre *2 et *3
55
Le système immunitaire est donc une machinerie complexe, dont les mécanismes
varient en fonction de l’organe considéré, ce qui rend d’autant plus compliqué son
étude et sa compréhension. En effet, il est nécessaire pour comprendre les
modifications qu’il subit de considérer d’une part, l’intégralité de ses acteurs, mais
également de prendre en compte la constitution et l’anatomie de chaque organe.
De plus, il est sensible à l’environnement hormonal et métabolique comme nous le
verrons dans la prochaine partie. Ainsi, la période péripartum étant une période de
grandes modifications métaboliques et hormonales, les phénomènes immunitaires
sont eux aussi impactés lors de cette période, et notamment en ce qui concerne la
santé de la mamelle et des organes de la reproduction.
56
Le péripartum : un lien étroit entre immunodépression et
alimentation
A. Environnement métabolique, nutriments et système
immunitaire
L’alimentation joue un rôle crucial dans la réponse immunitaire, et notamment en
période péripartum, période pendant laquelle les contraintes sont nombreuses comme
nous l’avons vu en première partie.
En effet, les nutriments et l’environnement métabolique en général peuvent influencer
différents aspects de la réponse immunitaire. Ainsi, les principales sources d’énergie
utilisées par les cellules de l’immunité sont le glucose, les AGNE, le BHB et la
glutamine (Gln). Or, comme nous l’avons vu précédemment, ces métabolites subissent
des variations importantes au cours de la période péripartum, ce qui va impacter le
fonctionnement du système immunitaire.
Le tableau 4 résume l’influence de ces métabolites sur le système immunitaire et ses
différents acteurs.
Tableau 4 : Effets de la glutamine, du glucose, des corps cétoniques, des acides
gras et de la balance énergétique sur la fonction des leucocytes (Ingvartsen et
Moyes, 2013)
Effet sur l’immunité
Stimulation
Production de dérivés du
métabolisme de l’oxygène
(ROM) et de cytokines,
division cellulaire,
phagocytose, quantité de
LT4
Prolifération, différenciation,
survie, chimiotactisme,
phagocytose
Nutriment
Inhibition
Glutamine
Glucose
Corps cétoniques
Acides gras non estérifés
Déficit énergétique
Chimiotactisme,
métabolisme
oxydatif,
phagocytose, production de
ROM, blastogenèse des
lymphocytes,
sécrétion
d’IgM
Sécrétion d’IgM, production
de
cytokines,
viabilité
cellulaire,
phagocytose,
diapédèse,
présentation
d’antigène
Phagocytose,
chimiotactisme, diapédèse,
présentation
d’antigènes,
inflammation
aiguë,
métabolisme
oxydatif,
production de cytokines
57
Métabolisme
oxydatif,
phagocytose, production de
ROM et de cytokines,
activation
du
TLR
et
signalement
Diapédèse,
présentation
d’antigène,
inflammation
aiguë,
production
de
cytokines, signalement de
TLR
1. Glutamine et système immunitaire
La glutamine est un acide aminé utilisé dans de nombreux mécanismes biologiques
liés au fonctionnement du système immunitaire. Elle est utilisée comme source
d’énergie via son oxydation et intervient dans la synthèse d’ADN et d’ARN en tant que
précurseur de la purine et de la pyrimidine. La glutamine est également utilisée au sein
des phagocytes en tant que précurseur du NADPH participant lui-même à la
production de superoxydes et est utilisée pour la production d’oxyde nitrique au sein
des macrophages, ce dernier étant impliqué dans l’élimination des bactéries.
De plus, il a été montré chez les hommes et les rats que la glutamine est un précurseur
important pour la synthèse des interleukines par les macrophages et les neutrophiles,
qu’elle intervient dans la phagocytose et dans la production de métabolites dérivés de
l’oxygène (Ingvartsen et Moyes, 2013). Ainsi, Yassad et al. (1997) ont mis en évidence
qu’il existe une augmentation croissante de la production d’IL-6 par des macrophages,
stimulés par des LPS, cultivés avec des concentrations croissantes de glutamine
(figure 19).
Figure 19 : Production de IL-6 in vitro par des macrophages après l’exposition à
différentes concentrations de glutamine (Yassad et al., 1997)
Wallace et Keast, (1992) ont quant à eux mis en évidence l’existence d’un lien entre
la concentration en glutamine et l’activité de phagocytose des macrophages, leur
synthèse d’ARN et la sécrétion d’IL-1 par les macrophages activés.
58
Figure 20 : Taux de phagocytose de l’hémolysine opsonisée d’érythrocytes de
mouton par des macrophages de souris exposés à différentes concentrations de
glutamine (Wallace et Keast, 1992)
En tant que substrat énergétique principal du système immunitaire, la glutamine est
donc indispensable à son fonctionnement optimal.
59
2. Glucose et système immunitaire
Le glucose est la principale source énergétique utilisée par les macrophages, les PNN
et les lymphocytes au cours des phénomènes inflammatoires. De plus, le glucose est
un nutriment essentiel à la prolifération, à la survie et à la différenciation des cellules
phagocytaires (macrophages et PNN).
Dans l’espèce murine, il a été mis en évidence que l’utilisation du glucose par les PNN
et les macrophages était augmentée après stimulation par des lipopolysaccharides
(LPS) (figure 21) (Schuster et al., 2007). Dans cette même espèce, Lang et Dobrescu
(1991) ont montré que lors d’hypoglycémie, les capacités de phagocytose étaient
diminuées et le risque infectieux était alors augmenté.
Figure 21 : Effet de l’exposition de neutrophiles de souris à des concentrations
croissantes de LPS sur leur consommation en désoxyglucose (Schuster et al., 2007)
* : P < 0,05 comparé à la valeur sans LPS
+ : P < 0,05 comparé à la plus petite concentration en LPS
# : P < 0,05 comparé à la concentration de 100 ng/mL en LPS
Le glucose constitue ainsi un des principaux substrats énergétiques des cellules de
l’immunité. Sa présence en quantité suffisante est donc un élément indispensable au
bon fonctionnement du système immunitaire.
60
3. Antioxydants et système immunitaire
Les réserves en antioxydants de l’organisme permettent une protection contre les
dommages occasionnés par le stress oxydatif par captation directe des dérivés de
l’oxygène ou en diminuant la quantité de molécules oxydées. Il existe de nombreuses
molécules antioxydantes, qu’elles soient d’origine endogène (superoxyde dismutase,
catalase, glutathion peroxydase (GSH), enzymes dépendantes du sélénium) ou
exogène via l’alimentation (vitamines A, C, E, β-carotène).
Chez les bovins, divers micronutriments ont la capacité d’agir sur les phénomènes
inflammatoires de par leur action antioxydante, comme exposé ci-dessous.
a. Sélénium et système immunitaire
Comme nous l’avons précédemment évoqué, le sélénium est un élément
indispensable au fonctionnement des enzymes antioxydantes d’origine endogène
telles que la superoxyde dismutase, la catalase ou encore la GSH. Or, ces enzymes
sont essentielles à la protection des cellules et des tissus de l’organisme soumis à
l’action des radicaux libres, produits sous l’effet du stress oxydatif. Ainsi, il a été montré
qu’une carence en sélénium pouvait aboutir à une altération de la fonction des
neutrophiles, premières cellules de l’immunité intervenant lors de l’élimination
bactérienne (Sordillo et al., 1997).
b. Vitamine E et système immunitaire
La vitamine E est une vitamine liposoluble recouvrant un ensemble de huit molécules
organiques (quatre tocophérols et quatre tocotriénols) ayant la capacité de capter et
de stabiliser les électrons célibataires des radicaux libres. La forme la plus active
biologiquement est l’α-tocophérol. Elle assure la stabilité des membranes cellulaires
et prévient la peroxydation des lipides les constituant. Ajoutons que la vitamine E
possède un rôle immunomodulateur sur l’immunité humorale et cellulaire et participe
à la biosynthèse de divers médiateurs de l’inflammation (Sordillo et al., 1997).
L’influence de cette vitamine sur le bon fonctionnement du système immunitaire est
donc conséquente. Ainsi, Stabel et al. (1992) ont étudié, in vitro, l’effet de la
complémentation en vitamine E sur la production et la transcription d’IgM et d’IL-1β
par les cellules mononuclées du sang chez les bovins. Ainsi, ils ont mis en évidence
qu’une addition d’α-tocophérol dans les milieux de culture cellulaire stimulait la
production d’IgM par rapport aux milieux témoins (figure 22). La production d’IL-1
restait, quant à elle, inchangée dans les premières 24 h, qu’il s’agisse des milieux de
culture complémentés en α-tocophérol ou non, par contre, elle persiste plus longtemps
dans les milieux complémentés que dans ceux qui ne l’étaient pas (figure 23). Les
auteurs en ont conclu que la vitamine E joue un rôle fondamental dans la régulation
du système immunitaire. D’abord, elle est étroitement impliquée dans l’activation de la
sécrétion d’Ig par les cellules B du système immunitaire. De plus, elle possède un rôle
immunostimulateur de par son effet sur la sécrétion d’IL-1, elle-même impliquée dans
l’activation des cellules T et B.
61
Figure 22 : Effet dose-réponse de l’addition d’α-tocophérol à une culture in vitro de
cellules mononuclées du sang périphérique de bovins sur la production d’IgM (Stabel
et al., 1992)
Figure 23 : Effet d’addition in vitro d’α-tocophérol sur la production d’IL1 de cellules
mononucléées du sang périphérique de bovins (Stabel et al., 1992)
Ainsi, en limitant le stress oxydatif, la vitamine E permet d’optimiser l’action des
différents acteurs du système immunitaire. De plus, sa présence permet également de
limiter l’inflammation constatée autour du part, et donc les lésions tissulaires qui en
découlent.
62
c. Vitamine A, β-carotène et système immunitaire
La vitamine A est une vitamine liposoluble, présente dans l’organisme sous quatre
formes : rétinol, rétinal, acide rétinoïque et rétinyl phosphate. Elle est apportée via
l’alimentation sous forme de carotène, précurseur du rétinol.
De nombreuses études ont souligné l’importance de la vitamine A pour le bon
fonctionnement du système immunitaire.
Ainsi, Il a été mis en évidence qu’une carence en vitamine A était associée à un risque
accru d’apparition d’infections. En effet, il s’agit d’un nutriment indispensable au
développement et au fonctionnement des lymphocytes B et T. Un déficit en vitamine
A résulte donc en une diminution de la réponse immunitaire cellulaire et humorale
(Bendich, 1993). Ajoutons qu’elle stimule la multiplication des lymphocytes, l’apoptose,
la production de cytokines et la production d’anticorps.
De plus, Jin et al. (2014) ont montré au cours de leur étude que la supplémentation en
vitamine A permettait d’activer le système anti-oxydant et stimulait le système
immunitaire via l’augmentation de production d’IgA, d’IgG, d’IL-1, de lymphocytes T
CD4 et l’augmentation du rapport CD4/CD8 dès 30 jours de supplémentation et une
augmentation de la production d’IgM et une diminution des lymphocytes T CD8 après
60 jours de supplémentation. De plus, il a été mis en évidence au cours de cette étude
que le comptage cellulaire dans le lait était diminué chez les animaux complémentés
en début de lactation (tableau 5).
Tableau 5 : Effets de la vitamine A sur la fonction immunitaire (Jin et al., 2014)
Niveau de supplémentation en vitamine A
(UI/kg de poids)
110
220
30 jours
IgM, g/L
IgG, g/L
IgA, g/L
IL-1, ng/mL
CD4, U/mL
CD8, U/mL
CD4/CD8
60 jours
IgM, g/L
IgG, g/L
IgA, g/L
IL-1, ng/mL
CD4, U/mL
CD8, U/mL
CD4/CD8
P-value
1,41
13,88
1,01
0,26
65,7
42,95
1,64
1,62
15,6
1,34
0,37
77,56
36,75
1,94
0,29
0,0035
0,0001
0,01
0,04
0,02
0,01
1,23
14,04
0,79
0,25
74,85
48,16
1,8
1,71
16,52
0,98
0,41
93,44
42,42
2,04
0,01
0,0069
0,02
0,001
0,01
0,03
0,02
63
Ainsi, l’action de la vitamine A se porte sur toutes les cellules de l’immunité :
lymphocytes B et T, macrophages, polynucléaires, cellules NK (Carroll et Forsberg,
2007).
Le β-carotène a quant à lui longtemps été considéré comme une simple source de
vitamine A. Cependant, des études ont montré qu’il pouvait stimuler la réponse
immunitaire indépendamment de l’activité de la vitamine A. Il possède en effet une
action anti-oxydante puisqu’il est capable de désactiver certaines espèces chimiques
réactives telles que les radicaux libres ou encore les singlets d’oxygène. Les
caroténoïdes sont également capables d’agir de façon directe ou indirecte sur le
système immunitaire. Des études en laboratoire chez l’espèce murine ont montré que
les caroténoïdes stimulent la prolifération des lymphocytes B et T, augmentent l’activité
anti-tumorale des cellules T-cytotoxiques et des macrophages et activent la sécrétion
de TNF-α (Bendich, 1993). Chez les humains, il a été mis en évidence qu’une
supplémentation en β-carotène stimule la cytotoxicité des cellules NK. Chez les
bovins, plusieurs études ont révélé une augmentation de l’activité phagocytaire et
d’élimination des bactéries des PNN chez des animaux supplémentés en β-carotène
(Chew, 1996).
La vitamine A et le β-carotène sont donc indispensables au bon fonctionnement du
système immunitaire. Ils agissent à la fois sur le système immunitaire innée et acquis,
et sont ainsi nécessaires dans la lutte contre les agents pathogènes à tous les stades
de l’infection.
d. Vitamine C et système immunitaire
La vitamine C est un important agent protecteur de l’organisme contre les radicaux
libres. Elle est notamment accumulée dans les cellules du système immunitaire
(Carroll et Forsberg, 2007). La vitamine C pourrait avoir un rôle anti-oxydant de par sa
capacité à restaurer les fonctions de la vitamine E (Chew, 1996). Diverses études ont
mis en évidence, chez différentes espèces, la capacité d’activation de la vitamine C
sur le système immunitaire innée et acquis. Citons par exemple Del Rio et al. (1998)
qui ont montré au cours de leur expérience sur des macrophages prélevés chez
l’espèce murine et cultivés in vitro, que la vitamine C stimule leur activité phagocytaire,
leurs capacités d’adhésion et de migration, leur chimiotactisme et leur activité
d’élimination des bactéries (figures 24 et 25).
64
Figure 24 : Migration et chimiotactisme in vitro de macrophages prélevés chez
l’espèce murine cultivés dans des milieux auxquels sont additionnés différentes
concentrations de vitamine C et de vitamine E (Del Rio et al., 1998).
Figure 25 : Phagocytose de billes de latex par des macrophages prélevés chez
l’espèce murine cultivés dans des milieux auxquels sont additionnés différentes
concentrations de vitamine C et de vitamine E (Del Rio et al., 1998).
Tous les mécanismes d’action de la vitamine C ne sont pas encore élucidés mais il est
clair qu’elle exerce une action bénéfique sur le fonctionnement du système
immunitaire.
65
4. Corps cétoniques et système immunitaire
Les corps cétoniques sont les produits issus de l’oxydation incomplète des AGNE dans
les hépatocytes. Ils constituent une source d’énergie importante pour les tissus
périphériques.
Plusieurs études ont mis en évidence une sensibilité accrue au développement
d’affections lors de cétose subclinique. Ainsi, Hammon et al. (2006) et Duffield et al.
(2009) ont montré qu’il existait une incidence plus élevée d’endométrites subcliniques
et de métrites chez des vaches présentant un taux de BHB supérieur à 1200 µmol/L.
De même, Kremer et al. (1993) ont montré que l’incidence et la sévérité des mammites
étaient plus importantes chez des vaches présentant un taux de BHB augmenté.
Les mécanismes d’immunodépression liés à l’augmentation de BHB ne sont pas
encore entièrement compris. Il a été mis en évidence que le chimiotactisme et le
métabolisme respiratoire des PNN circulants (figure 26) sont réduits lors de
supplémentation en BHB (Suriyasathaporn et al., 1999 ; Hoeben et al., 1997). De plus,
en ce qui concerne l’immunité active, il a été mis en évidence par des expériences in
vitro qu’en présence de BHB, la culture de cellules de l’immunité présente une
diminution de la blastogenèse, de la réponse mitotique, une inhibition de la sécrétion
d’IgM et de la prolifération des lymphocytes.
Figure 26 : Métabolisme respiratoire des leucocytes polynucléaires circulants cultivés
en présence de différentes concentrations de BHB mesuré par chimio-luminescence
(Hoeben et al., 1997)
L’augmentation de la concentration plasmatique en corps cétoniques observée autour
du part peut donc affecter le système immunitaire, qu’il s’agisse du système
immunitaire innée ou du système immunitaire acquis.
66
5. AGNE et système immunitaire
Les AGNE sont libérés en grande quantité lors du phénomène de lipolyse qui
accompagne le déficit énergétique constatée dans les premières semaines postpartum chez la vache laitière.
Une concentration plasmatique accrue en AGNE est associée à un risque augmenté
de développement de diverses affections tels que la stéatose hépatique, la rétention
placentaire ou encore la mammite (Ingvartsen et Moyes, 2013).
Les AGNE jouent divers rôles vis-à-vis du système immunitaire. Ils stimulent certaines
réactions inflammatoires et inhibent le bon fonctionnement des cellules de l’immunité.
Ils peuvent être utilisés en tant que ligand par les TLR, en particulier chez les
macrophages non circulants.
Comme présenté dans les figures 27, 28 et 29, Lacetera et al. (2004) ont montré que
des monocytes exposés à des concentrations élevées en AGNE (1 à 2 mmol/L)
présentaient une diminution de la synthèse d’ADN, de la sécrétion d’IgM et de la
production d’IFN-γ en comparaison à une exposition à des concentrations plus faibles
(0,0625 à 0,125 mmol/L).
Figure 27 : Effet des AGNE sur la synthèse d’ADN des cellules mononuclées du
sang périphérique stimulée à l’aide de phytohémagglutinine (1), de concanavaline A
(2) et de facteur mitogène dérivés du phytolaque (3) (Lacetera et al., 2004)
67
Figure 28 : Effet des AGNE sur la sécrétion d’IgM par les cellules mononuclées du
sang périphérique stimulées par un facteur mitogène dérivé du phytolaque (Lacetera
et al., 2004).
Figure 29 : Effet des AGNE sur la sécrétion d’IFN-γ par les cellules mononuclées du
sang périphérique stimulée par la concanavaline A (Lacetera et al., 2004).
Scalia et al. (2006) se sont intéressés aux effets des AGNE sur le fonctionnement des
PNN et leurs résultats sont résumés dans le tableau 6. Ainsi, ils ont mis en évidence
lors de manipulations réalisées in vitro que la concentration en AGNE influence
l’activité oxydative des phagocytes permettant l’élimination d’agent pathogène ainsi
que le phénomène de nécrose. En effet, leurs résultats montrent que pour des
concentrations faibles à modérées d’AGNE (0,0625 à 0,5 mmol/L), la production de
dérivés de l’oxygène est diminuée, alors qu’elle est identique au témoin pour des
concentrations élevées (2 mmol/L). Une concentration élevée en AGNE augmente
l’incidence du phénomène de nécrose à hauteur de 48 %, cette augmentation est
concomitante à une diminution de la viabilité des cellules de près de 50 % par rapport
à une exposition à des concentrations faibles. L’apoptose, quant à elle, n’est pas
influencée par la concentration en AGNE.
68
Tableau 6 : Effets des AGNE sur la viabilité, l’apoptose et la nécrose des leucocytes
polynucléaires (Scalia et al., 2006)
Concentration en AGNE
(mmol/L)
0
Viabilité (% de
cellules)
97,5 (+/- 5,6)
Apoptose (% de
cellules)
1,96 (+/- 0,34)
Nécrose (% de
cellules)
0,49 (+/- 5,73)
0,0625
97,5 (+/- 5,6)
1,99 (+/- 0,34)
0,47 (+/- 5,73)
0,125
97,5 (+/- 5,6)
1,98 (+/- 0,34)
0,51 (+/- 5,73)
0,25
97,5 (+/- 5,6)
2,14 (+/- 0,34)
0,54 (+/- 5,73)
0,5
97,5 (+/- 5,6)
2,24 (+/- 0,34)
0,56 (+/- 5,73)
1
97,5 (+/- 5,6)
2,45 (+/- 0,34)
0,81 (+/- 5,73)
2
97,5 (+/- 5,6)
2,45 (+/- 0,34)
49,38 (+/- 5,73)
Il a également été démontré chez l’homme que les acides gras sont d’importants
médiateurs de la réponse inflammatoire. En effet, dans cette espèce, lorsque les
niveaux d’AGNE circulants augmentent de façon trop importante, une inflammation
systémique apparait. Chez les vaches laitières, des concentrations élevées en AGNE
augmentent de la même façon le risque de développement de phénomènes
inflammatoires.
Différents mécanismes ont été proposés pour expliquer ce phénomène : incorporation
dans les membranes cellulaires et altération des fonctions cellulaires via une
modification de la fluidité membranaire, régulation de l’expression génétique,
activation de la réponse immunitaire innée via les TLR… Il s’agit probablement d’une
association de ces différents mécanismes (Sordillo et al., 2009).
Les AGNE ont donc la capacité d’influencer le fonctionnement du système
immunitaire. Quand ils sont présents en grande quantité, une déplétion du système
immunitaire apparaît touchant les cellules de l’immunité innée comme de l’immunité
acquise.
69
6. Minéraux et système immunitaire
a. Cuivre
Chez l’homme, il a été rapporté qu’un déficit en cuivre pouvait être associé à une
défaillance du système immunitaire.
Diverses publications, concernant des études menées principalement sur les rongeurs
et les hommes, mais également sur les ruminants, rapportent qu’une carence en cuivre
peut impacter le système immunitaire innée et acquis. En effet, elle conduit à une
diminution de la synthèse en anticorps, une diminution de la production de cytokines,
une altération de la maturation des cellules immunitaires et de leur fonctionnement
(figure 30).
Cependant, les résultats concernant les études menées sur les bovins sont
inconstants, bien qu’il ait été démontré qu’un déficit en cuivre pouvait conduire à une
sensibilité augmentée des animaux aux agents pathogènes. Des études
supplémentaires sont donc nécessaires pour comprendre les mécanismes d’action du
cuivre sur le système immunitaire (Carroll et Forsberg, 2007).
Figure 30 : Influence des apports en cuivre sur le pourcentage de leucocytes
exprimant la molécule de surface d’adhésion cellulaire (CD11a) chez l’homme
(Percival, 1998)
70
b. Zinc
Chez les hommes et les animaux de laboratoire, il a été mis en évidence que le zinc
influençait plusieurs composantes de l’immunité telles que la réponse immunitaire
cellulaire, la régénération tissulaire, la synthèse de protéines et les phénomènes
inflammatoires. Ainsi, des études ont montré que le zinc soutenait la réponse
immunitaire humorale et cellulaire en favorisant la prolifération cellulaire faisant suite
à un stimulus, via son rôle de cofacteur indispensable à plusieurs enzymes intervenant
dans le fonctionnement du système immunitaire. De plus, un déficit en zinc est associé
à une déplétion de la fonction des lymphocytes T et à une diminution de la synthèse
d’anticorps.
Cependant, chez les ruminants, les effets d’un déficit en zinc sur le système
immunitaire ne seraient que minimes, bien qu’une supplémentation en zinc s’avère
bénéfique. Les études à ce sujet ne concordent pas et des études supplémentaires
seraient nécessaires afin de mieux comprendre les différents rôles du zinc sur le
système immunitaire chez les bovins (Carroll et Forsberg, 2007).
c. Chrome
Chez les bovins de race bouchère, des études ont mis en évidence que la
supplémentation en chrome améliorait l’efficacité du système immunitaire. En effet, la
supplémentation en chrome augmente la prolifération des lymphocytes circulants. De
plus, cette supplémentation augmente le taux d’IgM chez des bovins soumis à un
stress, stimule la production d’anticorps lors d’une stimulation du système immunitaire
avec des anticorps humains et augmente les concentrations sanguines en IgG. Chez
des vaches laitières, des résultats similaires ont été obtenu lors de supplémentation
en chrome avec une augmentation de la blastogenèse chez des périparturientes, une
augmentation en IgG suite à une confrontation à la toxine tétanique, une augmentation
du taux d’anticorps chez des animaux confrontés à l’ovalbumine.
Cependant, les études concernant les bénéfices de la supplémentation en chrome ne
sont pas toujours en accord. Ce qui semble être constant est un bénéfice indéniable
de la supplémentation chez des animaux soumis à un stress, comme c’est le cas
autour de la mise bas (Carroll et Forsberg, 2007).
L’influence des minéraux sur le système immunitaire n’est donc, à l’heure actuelle, pas
encore complètement élucidée. Cependant, leur rôle dans le système antioxydant
endogène laisse supposer qu’en cas de déficit de ces éléments, des répercussions
sur la réponse à l’attaque d’agent pathogène existent.
Les cellules de l’immunité sont donc sensibles à l’environnement métabolique et
minéral de l’organisme. Ainsi, on comprend que les nombreuses modifications
présentes autour de la mise-bas, qui ont été exposées dans la première partie, ont des
répercussions conséquentes sur la santé des animaux. Nous allons maintenant
exposer l’implication des modifications métaboliques du péripartum dans les
mécanismes d’immunosuppression observée autour du part.
71
72
B. Des variations métaboliques péripartum à l’immunodépression
1. Impact du déficit énergétique sur le système immunitaire
Pendant la période péripartum, nous avons vu que les vaches subissaient un déficit
énergétique, d’autant plus intense que la production laitière est élevée.
La lipomobilisation intense, secondaire au déficit énergétique, engendre la libération
d’AGNE, qui, comme nous l’avons décrit précédemment, diminue l’efficacité du
système immunitaire. De plus, la balance énergétique négative et le taux plasmatique
élevé en AGNE se mettant alors en place participe au développement du syndrome
de stéatose hépatique et contribuent ainsi au phénomène d’immunosuppression
observé (figure 31) (Esposito et al., 2014). Ainsi, il a été montré que chez les vaches
en déficit énergétique, les gènes impliqués dans la réponse inflammatoire sont activés
alors que les gènes impliqués dans la réponse immunitaire acquise sont inhibés.
Ajoutons que ce déficit énergétique favorisant la production de corps cétoniques, leur
accumulation dans le sang est fréquemment observée chez les bovins durant cette
période. Or, il a été mis en évidence qu’il existait une immunodépression chez les
vaches en cétose. Il a notamment été constaté que la fonction chimiotactique des
neutrophiles est diminuée chez les animaux souffrant de cétose. Des manipulations
menées in vitro ont abouti aux mêmes conclusions : le chimiotactisme des neutrophiles
est diminué lorsqu’ils sont cultivés dans des milieux enrichis en corps cétoniques.
Figure 31 : Interaction majeure entre la fonction immunitaire, le statut métabolique et
le système endocrine chez la vache laitière pendant la période de transition
(Esposito et al., 2014)
73
2. Maladies métaboliques et inflammation chronique autour du part
Après la mise-bas, un état inflammatoire chronique se met en place chez les animaux
comme décrit dans la première partie.
Chez les non-ruminants, il a été démontré qu’il existait un phénomène d’inflammation
non-spécifique lié à une accumulation lipidique dans le foie chez des patients
diabétiques ou obèses. Ce mécanisme n’a pas été exploré chez les vaches en
péripartum, ou dans un contexte mimant cette période, cependant des preuves de
l’existence d’un lien entre le développement d’une inflammation non-spécifique et la
présence de maladies métaboliques ou de lipidose hépatique commencent à
apparaitre dans la littérature. Il a par exemple été mis en évidence que la quantité
d’ARN messagers codant pour la cytokine pro-inflammatoire TNF-α augmentait autour
de la mise-bas, ce qui témoigne de la présence d’une inflammation non-spécifique
(Janovick et al., 2011).
3. Impact du stress oxydatif sur le système immunitaire
Le stress oxydatif est un autre facteur pouvant contribuer au dysfonctionnement
immunitaire chez les animaux en péripartum. Les radicaux libres sont par définition
des molécules possédant au moins un électron libre dans leur structure atomique.
Celui-ci est à l’origine d’une instabilité moléculaire autorisant des réactions avec les
molécules environnantes telles que l’ADN, les lipides et les protéines. Il a été mis en
évidence, chez les vaches laitières, que le stress oxydatif pendant la période
péripartum était à l’origine d’une augmentation significative de peroxydation des
lipides. Les produits de cette réaction peuvent entrainer des dommages des
membranes et des organites, altérant ainsi leur fonction et modifiant la transduction
des signaux. Diverses études menées sur les cellules endothéliales ont montré que
cette réaction en chaine conduit à une augmentation du profil pro-inflammatoire de ces
cellules. L’accumulation de dérivés de l’oxygène, dont les acides gras ayant subi une
peroxydation, affecte la réponse inflammatoire par une action en tant que messager
secondaire dans les cellules, et notamment de par l’activation du facteur de
transcription NFκ-B, sensible au potentiel redox du milieu. Par exemple, lors d’infection
par une bactérie gram négatif, l’interaction entre l’endotoxine produite et le récepteur
TLR4 provoque une augmentation de production de dérivés de l’oxygène, s’ensuit une
activation du facteur NFκ-B conduisant à l’accroissement du niveau d’expression de
diverses cytokines de l’inflammation aiguë comme les molécules d’adhésion
vasculaire contribuant à la pathogenèse de ces agents infectieux. Ces molécules
d’adhésion sont essentielles à la migration des leucocytes à travers les endothéliums
pour rejoindre les sites d’infection. Cependant, une activation accrue, lors de stress
oxydatif notamment, peut conduire à une réaction inflammatoire pathologique.
Ainsi, une production accrue de cytokines pro-inflammatoires et de molécules
d’adhésions résulte du stress oxydatif, ce qui impacte la sensibilité des animaux aux
maladies en période péripartum (Sordillo et al., 2009).
Notons l’existence d’une corrélation entre l’intensité de ce stress oxydatif et
l’importance des modifications impliquant certains antioxydants.
74
C. Des variations de concentrations plasmatiques en nutriments
en période péripartum à l’immunodépression
1. Diminution de concentration plasmatique en glutamine
Pendant la période péripartum, les besoins métaboliques importants en glutamine
provoque une diminution de sa concentration plasmatique. En effet, la glutamine
intervient dans la néoglucogenèse, la synthèse des protéines du lait et la croissance
tissulaire (de la glande mammaire notamment) (Zhu et al., 2000). Or, comme nous
l’avons vu précédemment, la glutamine est un acide aminé indispensable au bon
fonctionnement du système immunitaire puisqu’elle constitue un des premiers
substrats énergétiques des cellules immunitaires. Son déficit constaté autour du part
participe ainsi à l’immunodépression observée en période péripartum, selon les
mécanismes décrits dans le paragraphe précédent.
2. Hypoglycémie
Comme nous l’avons exposé précédemment, en période péripartum, l’utilisation du
glucose est orientée vers les besoins du fœtus puis la production laitière. Or, le glucose
est le principal substrat énergétique des cellules de l’immunité. Ainsi, la fonction
immunitaire est limitée par la disponibilité de son principal substrat et la sensibilité des
animaux aux infections est augmentée autour du part.
Ajoutons que le principal substrat de la néoglucogenèse est l’acide propionique, acide
gras volatil produit par les fermentations ruminales. Or, la ration du prépartum, de par
sa richesse en fibres, oriente ces fermentations vers la production d’acide acétique en
augmentant le pH ruminal, l’acide propionique est alors produit en très faible quantité
(figure 32). La composition de la ration en prépartum favorise donc l’état
d’hypoglycémie observé au cours de cette période.
Figure 32 : Les orientations fermentaires du rumen, d’après Chenost et Kayouli (1997)
75
3. Déplétion en antioxydants
Au cours de la période péripartum, les animaux risquent un état de stress oxydatif
secondaire à une déplétion en antioxydants comme exposé dans la première partie.
Concernant les antioxydants exogènes, il a été mis en évidence que les concentrations
plasmatiques en vitamine E, principal antioxydant exogène, étaient diminuées
parallèlement à l’augmentation du taux d’infections intramammaires et à la diminution
d’efficacité des PNN observées en péripartum. Cette diminution peut être reliée à
l’augmentation de la consommation en vitamine E secondaire au stress oxydatif qui se
développe et à la diminution de capacité de transport de cette vitamine dans le plasma.
Habituellement, la concentration plasmatique en α-tocophérol s’effondre 7 à 10 jours
avant la mise-bas et reste à un niveau faible dans les deux premières semaines de
lactation, et ce même lorsque la supplémentation en vitamine E a été constante
pendant le tarissement (Smith et al., 1997) (figure 33). Or, comme nous l’avons vu, la
vitamine E joue un rôle prépondérant dans la régulation du système immunitaire et est
indispensable à son bon fonctionnement. Cette déplétion intervenant autour du part
aura donc des effets délétères sur la réponse immunitaire.
Figure 33 : Variations des concentrations plasmatiques en α-tocophérol autour du
part, mesures prises sur 270 vaches, originaires de 9 élevages (Weiss et al., 1990).
76
4. Hypocalcémie subclinique
En début de lactation, la majorité des animaux présente une hypocalcémie, qu’elle soit
subclinique ou clinique.
Martinez et al. (2014) ont montré qu’une hypocalcémie subclinique était à l’origine
d’une diminution de l’appétit qui est elle-même responsable d’une augmentation de la
mobilisation des réserves, d’une augmentation des AGNE circulants et donc d’une
altération du système immunitaire. De plus, lors de leur étude, ces auteurs ont
également mis en évidence une diminution de la phagocytose par les neutrophiles
ainsi qu’une activité oxydative diminuée lors de confrontation à des bactéries
pathogènes, comme représenté dans la figure 34, indiquant les résultats obtenus
quant à la phagocytose et à l’activité oxydative des neutrophiles chez des vaches
normocalcémiques et hypocalcémiques.
Figure 34 : Fonction neutrophilique de vaches soumises à une normocalcémie (NC)
ou à une hypocalcémie subclinique induite (SCH) (Martinez et al., 2014).
Ainsi, la baisse d’immunité induite par l’hypocalcémie expose les animaux à un plus
grand risque de développer une infection telle qu’une mammite ou une infection utérine
(Martinez et al., 2012).
77
78
D. Utérus et mamelle en péripartum : une sensibilité accrue aux
infections
1. L’utérus
Les barrières physiques précédemment décrites deviennent perméables à la suite du
part. En effet, lors de la mise bas, le col de l’utérus se dilate, autorisant une pénétration
de bactéries dans le tractus génital, et donc une contamination bactérienne de l’utérus
chez près de 90 % des animaux dans les 21 jours postpartum. Cette contamination,
lorsqu’elle est trop importante et insuffisamment maîtrisée par le système immunitaire,
est à l’origine de métrites, phénomène observé chez plus de 10% des animaux. La
présence permanente de bactéries à la suite de la mise bas provoque une
inflammation et peut être à l’origine d’un retard d’involution de l’utérus (Constant,
2015).
La période péripartum est associée à des modifications des proportions des différentes
populations de globules blancs localement. En effet, à l’approche du part, les
lymphocytes T sont présents en grande quantité dans l’endomètre. L’IFN τ,
responsable de l’inhibition de l’activité et de la prolifération des lymphocytes, est
absent dans le tractus génital en fin de gestation. En postpartum, il existe une
augmentation de la population de neutrophiles localisée à l’utérus ainsi qu’une
augmentation de leur activité oxydative, favorisant l’élimination des bactéries. De plus,
lorsque le taux d’œstrogènes est élevé, en péripartum, un grand nombre de
mastocytes sont présents dans l’endomètre des bovins.
Ajoutons que les vaches développant des endométrites postpartum ont un taux de
leucocytes augmenté par rapport aux vaches non atteintes, mais que les neutrophiles
recueillis chez les animaux atteints ont une capacité de phagocytose diminuée (Singh,
2007).
2. La mamelle
a. Inflammation et santé de la mamelle
Les phénomènes inflammatoires au cours du péripartum ont des répercussions
localement sur la santé de la mamelle.
En effet, les cytokines pro-inflammatoires semblent jouer un rôle prépondérant dans
la réponse de la glande mammaire aux agents pathogènes tels que Staphylococcus
aureus, Streptococcus uberis et Escherichia coli. Ainsi, différentes études ont montré
que la sévérité de la mammite coliforme pendant la période péripartum était liée à la
présence de cytokines telles que l’IL-1β, l’IL-6, l’IL-8 et le TNF-α. Il a notamment mis
en évidence que l’expression de TNF-α dans les nœuds lymphatiques supramammaires et dans la circulation était plus importante en période péripartum qu’en
milieu de lactation lors d’infection. De plus, une corrélation inverse entre l’activité des
antioxydants et la production de TNF-α a été mise en évidence, ce qui affaibli d’autant
plus les défenses de la mamelle.
79
b. Antioxydants et santé de la mamelle
Le stress oxydatif a des effets néfastes sur le système immunitaire, comme nous
l’avons vu précédemment, et impacte la santé de la mamelle. Ainsi, dans leur étude,
Smith et al. (1984) ont montré que la supplémentation en vitamine E pendant la période
prépartum permettait de diminuer l’incidence des mammites cliniques de plus d’un tiers
durant la lactation suivante, avec une fréquence d’apparition diminuée de 37% dans
le groupe supplémenté par rapport au groupe témoin. L’administration parentérale de
sélénium en prépartum n’a, quant à elle, pas eu d’effet sur cette incidence d’après
l’étude. La supplémentation en vitamine E et l’administration de sélénium ont permis
la réduction de la durée d’expression clinique des mammites. En effet, ils ont mis en
évidence une diminution de la durée de la phase clinique à hauteur de 46% dans le
groupe d’animaux recevant une injection du sélénium, de 44 % dans le groupe
d’animaux recevant une supplémentation en vitamine E, et de 62 % dans le groupe
recevant à la fois du sélénium et de la vitamine E, par rapport au groupe témoin.
Ainsi, une ration carencée en vitamine E peut être à l’origine d’une augmentation de
l’incidence des mammites et d’une augmentation de la durée d’expression de leurs
symptômes. Une carence en sélénium peut, quant à elle, être à l’origine d’une
augmentation de la durée d’expression des symptômes. Une action synergique de la
vitamine E et du sélénium sur la durée de la phase clinique des mammites peut
également être notée, justifiant l’association de ces deux éléments dans la
complémentation des animaux.
Ajoutons que de nombreuses autres études ont mis en évidence le bénéfice de la
supplémentation en sélénium sur l’incidence des mammites. Ainsi, il a été montré que
la capacité d’élimination des neutrophiles est d’avantage stimulée chez des vaches
supplémentées en sélénium que chez des vaches carencées. De même, une
supplémentation en sélénium permet de diminuer la durée et la gravité des mammites
ainsi que le nombre de bactéries présentes au pic de l’infection.
80
E. Stratégies alimentaires permettant de réduire l’incidence des
affections en période péripartum
Comme nous l’avons vu précédemment, l’alimentation est impliquée dans l’efficacité
du système immunitaire et dans la genèse des phénomènes inflammatoires. Elle est
un acteur direct de ceux-ci au travers de maladies métaboliques ou de dommages
tissulaires secondaire aux erreurs de rationnement, mais aussi de par la présence de
toxines ou de mycotoxines. Elle peut aussi affecter le système immunitaire
indirectement en augmentant la sensibilité à divers agents infectieux (Bertoni et al.,
2015).
Ainsi, durant la période péripartum, les vaches sont sous l’influence de nombreux
facteurs favorisants les phénomènes inflammatoires : affections métaboliques et
infectieuses, déficit énergétique, stress secondaire à la conduite d’élevage…
Les principaux buts à atteindre lors de la mise en place d’une ration de transition qui
se dégagent de ce qui a été précédemment exposé sont ainsi :
-
Maximisation de l’appétit des animaux.
Assurance d’une ration bien équilibrée et hautement digestible pour permettre
aux vaches d’approcher au mieux leurs besoins nutritionnels.
Stimulation de la fonction immunitaire.
Minimisation de la mobilisation des réserves adipeuses.
Assurance d’un apport en protéines métabolisables pour assurer les besoins
en acides aminés.
Maintien de la calcémie.
Différente stratégies d’alimentation sont proposées par les auteurs pour atteindre ces
objectifs.
1. Maitrise de la balance énergétique
a. Répondre aux besoins sans excès : bénéfices obtenus sur les
phénomènes inflammatoires
Comme nous l’avons vu, il est important d’obtenir un état corporel au vêlage de 3 à
3,5 sur l’échelle proposée par l’institut de l’élevage, puis de limiter la perte d’état à 1
point sur cette échelle après la mise bas. Ce maintien passe notamment par la
distribution répondant strictement aux besoins des animaux. Janovick et al. (2011) ont
supposé qu’il existait, chez les ruminants, un mécanisme similaire à celui existant chez
les hommes, impliquant un syndrome de surnutrition associé à des phénomènes
inflammatoires chez les animaux nourris en excès pendant les dernières semaines de
tarissement. De plus, Ji et al. (2014) ont montré dans leur étude que la suralimentation
des animaux était à l’origine d’une réponse inflammatoire au sein du tissu adipeux
viscéral accumulé en réponse à l’excès d’énergie. Ce phénomène pourrait expliquer
le fait que les animaux nourris excessivement avant la mise bas soient plus sensibles
aux infections et aux affections inflammatoires. Il est donc nécessaire d’apporter une
ration à la densité énergétique contrôlée en prépartum pour limiter les phénomènes
inflammatoires qui se développent en période péripartum (Janovick et al., 2011).
81
Graugnard et al. (2013) ont, quant à eux, montré qu’en période postpartum, la réponse
inflammatoire à une instillation intramammaire d’endotoxines était diminuée chez des
animaux nourris avec une ration en excès énergétique avant la mise bas.
Ainsi, l’excès d’énergie dans la ration en prépartum conduit à une augmentation des
phénomènes inflammatoires généraux, et donc à une augmentation des lésions
tissulaires et une perturbation du métabolisme qui en découle tout en diminuant
l’efficacité des réponses inflammatoires localisées sur les sites d’infection.
b. Bénéfices obtenus sur l’immunosuppression
Comme précédemment dans le cas de la maitrise du phénomène inflammatoire, il est
nécessaire, pour la limitation du déficit énergétique, de maitriser l’énergie ingérée par
les animaux. Le fait de nourrir les animaux avec une ration permettant de couvrir leurs
besoins énergétiques sans excès durant la période péripartum permet de limiter le
déficit énergétique et réduit les taux d’AGNE et de BHB plasmatiques, ainsi que
l’accumulation de lipides et de TG hépatiques en postpartum.
Moyes et al. (2014) ont montré que chez des animaux nourris en excès en période
prépartum, la fonction des PNN en postpartum était altérée. En effet, après instillation
intramammaire d’endotoxine, les neutrophiles présentaient une diminution des
capacités de phagocytose (figure 35) et de la transcription de gènes permettant la
capture extracellulaire, du métabolisme oxydatif ainsi que du signalement par les TLR.
Figure 35 : Taux de phagocytose à J7, J14 et J30 postpartum des PNN chez un
groupe de vaches témoin et chez un groupe de vaches suralimenté (Moyes et al.,
2014).
Avec les informations variées tirées de ces études, nous comprenons bien que la
densité énergétique distribuée en péripartum doit être contrôlée et ne doit pas se faire
en excès. En effet, plus une vache arrive avec un embonpoint important au vêlage,
plus elle mobilise de réserves en début de lactation, et donc plus ses concentrations
plasmatiques en AGNE et en corps cétoniques sont élevées. Un apport énergétique
excessif avant la mise bas augmente donc l’importance des phénomènes
inflammatoires et la sensibilité des animaux aux maladies métaboliques, mais aussi
aux maladies infectieuses, de par les répercussions sur le système immunitaire, selon
les mécanismes étudiés précédemment.
82
2. Ration de préparation au vêlage
L’utilisation de deux rations distinctes entre la période précédant le vêlage et la période
suivant le vêlage, principalement lors d’utilisation de ration complète, peut permettre
d’aider le maintien des quantités de matière sèche ingérée autour du part et favorise
l’augmentation rapide de l’ingéré après la mise bas, ce qui permet ainsi de diminuer
l’incidence des désordres sanitaires postpartum. Ainsi, le concept général de gestion
de la ration de la période sèche consiste à augmenter graduellement la densité en
nutriments au fur et à mesure de l’approche de la mise bas. Comme nous l’avons vu
précédemment, la capacité d’ingestion des animaux diminue effectivement de façon
drastique dans les dernières semaines de gestation, l’augmentation de la densité des
rations en nutriments permet ainsi d’autoriser l’ingestion de quantité suffisante des
nutriments clés tels que les protéines, malgré la diminution des quantités effectives
ingérées (Drackley et al., 2010). Ainsi, l’impact de la transition alimentaire sur le
métabolisme est moindre et, par suite, le système immunitaire est moins fortement
impacté.
3. Supplémentation de la ration permettant d’améliorer la transition
entre la ration de tarissement et la ration de production
a. Apport en glucides dans la ration prépartum
Comme nous l’avons vu, le rumen subit des modifications structurales et fonctionnelles
pendant la période de transition. La distribution de rations riches en glucides avant la
mise bas favorise le développement des papilles ruminales et permet une adaptation
des microorganismes du rumen aux rations plus riches en énergie distribuées après
le vêlage. Ces deux phénomènes permettent une meilleure absorption des acides gras
volatils produits et un meilleur équilibre des fermentations dans le rumen lors de la
transition vers une ration adaptée à la lactation. De plus, il existe une corrélation
positive entre la quantité de matière sèche ingérée et la proportion d’hydrates de
carbone contenus dans la ration prépartum (Hayirli et al., 2002). Cependant, il faut
rester prudent, car la distribution de rations riches en énergie en quantité excessive
avant le vêlage est également accompagnée d’une diminution de la quantité de
matière sèche ingérée et des apports en énergie à l’approche du part (Rabelo et al.,
2003). Ajoutons qu’un excès d’énergie apporté avant la mise bas peut être délétère en
période postpartum comme nous l’avons vu dans la partie précédente.
Ce type de rations, enrichies en glucides, en plus de favoriser l’adaptation du rumen,
acidifie le pH ruminal et oriente ainsi les fermentations vers la production de
propionate, acide gras volatil principal précurseur de la néoglucogenèse hépatique.
Notons cependant que différents auteurs ont précisé que les effets des rations
enrichies en hydrates de carbone non fibreux était dus, non pas aux hydrates de
carbone non fibreux en eux-mêmes, mais à l’apport énergétique qu’ils constituent
(Esposito et al., 2014).
83
Enfin, limiter la teneur et la disponibilité de l’amidon dans les rations augmente la
quantité de matière sèche ingérée en début de lactation secondairement à une
production et une absorption ralenties de propionate (Esposito et al., 2014). De plus,
il est possible d’améliorer la balance énergétique et de diminuer l’importance des
désordres métaboliques autour du part en augmentant les apports en nutriments
glucogéniques par rapport à ceux en nutriments lipogéniques. La distribution de rations
riches en nutriments glycogéniques pendant les neufs premières semaines postpartum
permet de limiter le déficit énergétique et ainsi, diminue la production d’AGNE et de
BHB ainsi que l’accumulation de triglycérides dans le foie.
Nous constatons donc que le contrôle des apports glucidiques en quantité et en qualité
dans la ration autour du part permet de limiter l’impact de l’initiation de la lactation sur
le métabolisme et donc d’atténuer les phénomènes inflammatoires et
l’immunosuppression qui apparaît en péripartum.
b. Supplémentation en lipides dans la ration de transition
Le métabolisme lipidique est altéré pendant la période péripartum. Ainsi, certains
auteurs se sont intéressés aux bénéfices obtenus lors de supplémentation en lipides
dans les rations autour du part.
Les acides linoléiques conjugués (CLA) constituent une famille constituée d’environ
28 isomères de l’acide linoléique. Les études menées jusqu’alors se sont intéressées
plus particulièrement aux isomères cis-9, trans-11, trans-10 et cis-12 et à leurs effets.
Ils ont une influence importante sur le métabolisme et le système immunitaire.
Ainsi, concernant le métabolisme, l’apport de ces isomères sous une forme résistante
aux conditions ruminales permet d’amoindrir le déficit énergétique, de diminuer la
mobilisation des réserves et donc les concentrations plasmatiques en AGNE et de
diminuer les concentrations plasmatiques en corps cétoniques. De plus, la
supplémentation en CLA augmente la quantité de matière sèche ingérée et la
concentration plasmatique de certaines molécules (comme l’albumine et le
cholestérol) qui ont habituellement tendance à diminuer en cas de phénomène
inflammatoire comme celui développé en péripartum. Des études menées in vitro ont
également montré les effets protecteurs de ces lipides vis-à-vis du stress oxydatif via
l’action protectrice sur la paraoxonase, enzyme au rôle antioxydant.
Ces actions des acides gras sur le métabolisme auront des répercussions sur le
système immunitaire, puisque comme nous l’avons vu précédemment, métabolisme
et immunité sont étroitement liés. Outre ces actions, les acides gras exercent
également des actions directes sur le système immunitaire (Esposito et al., 2014). En
effet, des études ont montré que l’apport de CLA permettait l’inhibition de
l’inflammation induite par les LPS sur certains macrophages par la modulation de
signaux de transcription. Ajoutons que la distribution de rations enrichies en acides
gras ω3 permettait l’obtention d’une modulation de la réponse immunitaire, telle que
la réponse inflammatoire secondaire à une stimulation des macrophages par les LPS.
Enfin, certains acides gras pourraient avoir un effet bénéfique sur la fonction des
neutrophiles en activant la phagocytose et en diminuant leur excrétion de dérivés de
l’oxygène à l’origine de lésions tissulaires (Esposito et al., 2014).
Au niveau moléculaire, ces acides gras diminuent la production de cytokines proinflammatoires telles que le TNF ou l’IL-6.
84
Ces acides gras peuvent également avoir un rôle de protecteur hépatique important.
En effet, ils favorisent la sécrétion d’apolipoprotéine B100 ainsi que la stabilité de
VLDL, ce qui permet une plus grande exportation des acides gras depuis le foie,
limitant ainsi le stockage dans les hépatocytes sous forme de TG.
c. Apport de méthyle
La choline appartient à une classe proche des vitamines. Elle joue de nombreux rôles
dans le métabolisme des mammifères.
La plupart des applications potentielles de la choline dans la période de transition chez
la vache laitière est centrée sur le métabolisme lipidique car la phosphatidyl-choline,
constituée entre autre de choline, est indispensable à la synthèse et à la libération des
VLDL par le foie. Ainsi, il a été montré dans l’espèce murine qu’un déficit en choline
conduisait à une multiplication par 6 de la quantité de triglycérides stockés dans les
hépatocytes (Esposito et al., 2014). Zhou et al. (2015) ont mis en évidence qu’une
supplémentation en méthionine dans les trois dernières semaines de gestation avait
un effet positif sur le système immunitaire et la fonction hépatique, en réduisant
notamment les phénomènes inflammatoires et le stress oxydatif. En effet, il a été mis
en évidence que la supplémentation en choline pendant les trois dernières semaines
de gestation permettait notamment de stimuler l’activité oxydative des monocytes et
des neutrophiles.
Ainsi, tous les bénéfices de l’apport de méthyle n’ont pas encore été mis en lumière.
Mais les études montrent que la supplémentation en choline apporte une protection
hépatique, protège du stress oxydatif et stimule le système immunitaire.
85
4. Lutte contre le stress oxydatif par l’apport d’antioxydants
L’organisme des bovins est soumis à un stress oxydatif important pendant la période
péripartum. Celui-ci impacte l’intégrité du système immunitaire et favorise le
développement de phénomènes inflammatoires. Ainsi, une des stratégies permettant
de lutter contre ce phénomène est l’apport d’antioxydants via la ration.
a. Supplémentation en vitamine E et sélénium en péripartum
i. Bénéfices sur le système immunitaire
La supplémentation des rations avec 5000 UI de vitamine E par vache par jour,
débutant 2 semaines avant la mise bas et jusqu’à 4 jours après la mise bas, prévient
la diminution du taux de vitamine E plasmatique autour du part. Les animaux
complémentés avec cette quantité de vitamine E ont une prévalence d’infections moins
élevée au vêlage et en début de lactation, par rapport aux animaux complémentés à
hauteur de 200 UI, apports recommandés par le NRC (National Research Council,
conseil américain de la recherche dont le comité de nutrition animale publie les
recommandations d’apport en nutriments pour la couverture des besoins des animaux,
mises à jour régulièrement) pour couvrir les besoins et aux animaux nourris à hauteur
de 1000 UI par vache par jour.
Hogan et al. (1990) se sont intéressés aux bénéfices de la supplémentation en
vitamine E et sélénium au cours du péripartum. Au cours de leur étude, ils ont étudié
in vitro les fonctions des neutrophiles issus de vaches supplémentées en vitamine E,
en sélénium et en ces deux nutriments simultanément. Ils ont ainsi mis en évidence
qu’une supplémentation en vitamine E augmentait la capacité d’élimination
intracellulaire de Staphylococcus aureus et d’Escherichia coli par les neutrophiles.
L’élimination intracellulaire de Staphylococcus aureus était plus importante pour les
neutrophiles provenant de vaches supplémentées en sélénium mais restait inchangée
dans le cas d’E. coli. Les auteurs n’ont mis en évidence aucune différence de capacité
phagocytaire entre les différents groupes d’animaux quelle que soit la bactérie à
laquelle les neutrophiles ont été confrontés.
Deux ans plus tard, Hogan et al. (1992) ont mis en évidence le bénéfice d’une
administration de vitamine E en fin de gestation. Ils ont effectivement montré que les
animaux ayant reçu 3000 UI de vitamine E 10 jours et 5 jours avant la mise bas avaient
des concentrations plasmatiques en α-tocophérol supérieures à celles des animaux
ayant reçu des injections de placébo, que ce soit 5 jours après la première injection,
au vêlage ou une semaine après le vêlage. Les neutrophiles (prélevés au moment de
la mise bas) des vaches supplémentées avaient une meilleure efficacité d’élimination
intracellulaire des bactéries par rapport aux neutrophiles des vaches des groupes
témoins.
D’autres auteurs ont également montré que la supplémentation en vitamine E en
période péripartum permettait de prévenir la suppression de la fonction des
neutrophiles et de macrophages sanguins pendant les premières semaines
postpartum.
86
ii. Bénéfices sur les affections du péripartum
Concernant les phénomènes infectieux, Smith et al. (1984) ont montré que la
supplémentation en vitamine E autour du part permettait de diminuer l’incidence des
mammites cliniques à hauteur de 37%. De plus, cette supplémentation permettait de
diminuer la durée d’expression des symptômes de 44%. Pontes et al. (2015) ont quant
à eux mis en évidence un effet bénéfique de la supplémentation en vitamine E au
cours de la période péripartum sur l’incidence des rétentions placentaires, avec une
incidence inférieure de près de 7% chez les animaux supplémentés, ce qui limite la
probabilité de développement d’une infection utérine par les animaux en postpartum.
iii. Des effets délétères possibles
Il faut cependant rester prudent lors de supplémentation en vitamine E. En effet, au
cours d’une étude menée dans le but de démontrer les effets bénéfiques de la
supplémentation en vitamine E au cours du péripartum sur la santé de la mamelle en
début de lactation, Bouwstra et al. (2010b) ont mis en évidence l’existence d’une
augmentation de la prévalence des mammites cliniques et subcliniques chez les
animaux supplémentés à des taux plus élevés (3000 U.I contre 135 U.I./vache/jour).
Dans une seconde étude rétrospective, Bouwstra et al. (2010a) ont montré que ce
phénomène était secondaire à une saturation du système de régénération de la
vitamine E.
Ainsi, l’apport de vitamine E est bénéfique en période péripartum. Cependant, il est
indispensable que l’apport ne dépasse pas les capacités de régénération de
l’organisme, car dans le cas contraire, il n’est plus efficace voire néfaste.
b. Supplémentation en vitamine C en péripartum
Les résultats concernant les bénéfices sur le système immunitaire d’une
supplémentation en vitamine C au cours du péripartum sont variables et inconstants.
L’intérêt d’une supplémentation sur le système immunitaire n’est donc pas encore
établit (Carroll et Forsberg, 2007).
c. Supplémentation en vitamine A et β-carotène en péripartum
i. Bénéfices sur le système immunitaire
Daniel et al. (1991) ont montré, lors d’une étude menée in vitro sur des phagocytes
bovins, que la supplémentation en β-carotène permettait de stimuler leur activité
d’élimination des bactéries lors d’une stimulation avec des Staphylococcus aureus.
Par ailleurs, cette supplémentation n’a eu aucun effet sur leur capacité de
phagocytose. La complémentation en vitamine A sous la forme de rétinol et d’acide
rétinoïque n’a quant à elle eu aucun effet sur l’activité des phagocytes selon ces
mêmes auteurs. Ainsi, nous pouvons en conclure que l’apport de β-carotène en luimême, et non pas en tant que précurseur de la vitamine A, permet une activation du
système immunitaire.
87
Michal et al. (1994) ont avancé cette même idée en montrant que la supplémentation
en β-carotène en péripartum stimulait la prolifération lymphocytaire lors d’une
stimulation par un antigène.
ii. Conséquences sur les affections du péripartum
Des études se sont intéressées aux bénéfices de l’apport en vitamine A et en βcarotène sur le système immunitaire et notamment en ce qui concerne la santé de la
mamelle, démontrant que la supplémentation est bénéfique sur le système immunitaire
localisé à la mamelle. Cependant, les études d’Oldham et al. (1991) et d’Oliveira et al.
(2015) viennent contredire ces informations, en démontrant que la supplémentation en
vitamine A et β-carotène n’a pas d’effet sur l’incidence des mammites. Les résultats
sont donc inconstants quant à l’effet bénéfique sur la santé de la mamelle.
Notons qu’Oliveira et al. (2015) ont montré que la supplémentation en β-carotène
permettait de réduire le taux de rétention placentaire en postpartum.
Une supplémentation en vitamine A et β-carotène est donc positive pour le soutien du
système immunitaire au cours du péripartum. Bien que les résultats soient inconstants
en ce qui concerne les effets sur la santé de la mamelle, les auteurs s’accordent sur
les effets observés sur le système immunitaire.
88
5. Contenir les phénomènes inflammatoires et améliorer la qualité de la
réponse immunitaire : nutriments et micronutriments bénéfiques
Les premiers nutriments supposés avoir une action anti-inflammatoire utilisés dans
l’alimentation des vaches laitières ont été les acides gras polyinsaturés (ω3) et les
antioxydants tels que le sélénium, la vitamine C, la vitamine E, le β-carotène, les
polyphénols et les acides aminés soufrés.
a. Acides gras
Les ω6, comme l’acide linoléique conjugué semblent moduler l’expression de divers
facteurs de transcription nucléaires, influençant ainsi l’expression de gènes intervenant
dans l’inflammation. Or, comme nous l’avons vu, autour du part, les phénomènes
inflammatoires peuvent devenir pathologiques pour les animaux. Ainsi, la
supplémentation en éléments capable de moduler la réponse inflammatoire, tels que
les acides gras, apporte une protection à l’organisme face à ces phénomènes
inflammatoires.
b. Antioxydants
Les antioxydants agissent quant à eux en neutralisant les dérivés de l’oxygène, qui
stimulent la libération d’activateurs de la synthèse de cytokines pro-inflammatoires.
Chez les bovins, plusieurs micronutriments agissent sur le phénomène via une action
antioxydante, comme résumé dans le tableau 7.
Tableau 7 : Effet de la supplémentation en micronutriments à action antioxydante sur
l’inflammation (Sordillo et al., 2009)
Antioxydant
Vitamine E
α-tocophérol
Sélénium
Vitamine A
β-carotène
Rétinol
Vitamine C
Fonction
- Augmentation de l’activité bactéricide et de phagocytose des
neutrophiles
- Stimulation du chimiotactisme des neutrophiles
- Diminution de l’infection intramammaire
- Diminution du comptage cellulaire de tank
- Augmentation de la production de superoxydes
- Diminution du comptage cellulaire de tank
- Amélioration de l’activité bactéricide des neutrophiles
- Diminution de la persistance et de la sévérité des mammites
- Amélioration de la fonction et de l’efficacité des phagocytes
- Diminution de l’adhésion endothéliale des molécules
- Diminution de l’expression des molécules d’adhésion intracellulaire
- Diminution de production du facteur d’activation plaquettaire
- Diminution du risque de développement de mammites cliniques
- Diminution de l’incidence des métrites
- Stimulation de la prolifération sanguine de lymphocytes
- Augmentation de l’activité bactéricide et de phagocytose
- Stimulation de la récupération après une épreuve de confrontation à
E. coli
- Diminution du comptage de cellules somatiques
- Amélioration des signes cliniques après épreuve de confrontation à
un germe intramammaire
89
La vitamine E et le sélénium sont les micronutriments antioxydants dont les effets ont
été les plus étudiés dans la littérature. La vitamine E est un antioxydant de rupture de
chaine permettant de limiter la peroxydation des lipides. Les cellules activées du
système immunitaire inné sont particulièrement sensibles aux lésions causées par la
peroxydation des lipides puisqu’elles produisent des dérivés de l’oxygène en grand
nombre et contiennent de nombreux acides gras polyinsaturés au sein de leur
membrane. Ainsi, l’apport de nutriment permettant de limiter la peroxydation, permet
de limiter les effets du stress oxydatif et par suite, de limiter les phénomènes
inflammatoires qui en découlent.
c. Acides aminés
Certains acides aminés peuvent également exercer une action anti-inflammatoire. La
glutamine renforce la barrière intestinale, et donc limite la pénétration de germes dans
l’organisme et les phénomènes inflammatoires. Il a également été mis en évidence
que la supplémentation en méthionine rumino-résistante limitait les phénomènes
inflammatoires et le stress oxydatif pendant la transition (Osorio et al., 2013).
Ajoutons que supplémentation en glutamine chez les vaches en péripartum permet de
soutenir la fonction immunitaire et réduit le risque de développement de mammite en
début de lactation. Ainsi, il a été constaté que les animaux recevant des injections de
glutamine dans l’abomasum pendant les 21 premiers jours de lactation présentaient
une augmentation du taux plasmatique en glutamine et de la quantité des cellules T4
circulantes par rapport à des animaux témoins. La prolifération des lymphocytes T et
la sécrétion de cytokines (notamment de l’IFN-γ) n’étaient pas, quant à elles,
influencées par ces injections (Doepel et al., 2006).
d. Minéraux
Comme nous l’avons vu précédemment, les études sur les bénéfices de la
supplémentation en minéraux sur le système immunitaire ne sont pas toutes en
accord. Cependant, le rôle de certains minéraux, notamment en ce qui concerne le
système antioxydant, nous laisse raisonnablement penser qu’ils ont une influence,
même mineure.
Batistel et al. (2015) ont évalué l’effet d’une supplémentation en minéraux organiques
ou inorganiques, basée sur l’apport de zinc, cuivre, manganèse et cobalt, sur les
phénomènes inflammatoire et le stress oxydatif subis par les bovins en période
péripartum. Au cours de l’étude, les animaux ont été supplémenté depuis 30 jours
avant la date estimée de mise bas, jusqu’au 30ème jour postpartum. Les biopsies de
foie et les prélèvements sanguins effectués ont mis en évidence un phénomène
inflammatoire moins marqué chez les vaches supplémentées.
Batistel et al. (2015) (b) ont également évalué la supplémentation en minéraux
organiques et inorganiques (zinc, cuivre, manganèse et cobalt) sur la régulation des
PNN au niveau de l’endomètre utérin. Il a été mis en évidence qu’il existait une
influence bénéfique de cette supplémentation sur les réactions cellulaires et
inflammatoires au sein de l’utérus.
90
Ainsi, la supplémentation en minéraux autour du part a des effets bénéfiques sur les
phénomènes inflammatoires et sur les cellules de l’immunité selon ces auteurs. Des
études supplémentaires pour mieux comprendre l’ensemble des mécanismes d’action
de ces minéraux et les effets bénéfiques qu’ils apportent sur le système immunitaire
sont, à l’heure actuelle, encore nécessaires.
e. Vitamine D3 : une nouvelle perspective ?
Notons qu’il a été montré chez l’homme que la vitamine D3 diminuait la production de
cytokines pro-inflammatoires par les Th1, et stimulait la production de cytokines antiinflammatoires par les Th2 (Hewison, 2012). Cette perspective nouvelle peut donc être
intéressante à explorer chez les bovins dans le but de réduire les phénomènes
inflammatoires ayant lieu en période péripartum.
Bien que tous les mécanismes ne soient pas encore entièrement compris, il est
indéniable que l’alimentation ait un impact important sur le système immunitaire
pendant la période péripartum. Or, au cours de cette période, et plus particulièrement
en période prépartum, le système immunitaire des vaches est également sollicité pour
la production de colostrum, seule source d’immunoglobulines pour les veaux nouveaunés. Ainsi, la suite de l’exposé s’intéresse à l’impact de l’alimentation des mères sur la
qualité du colostrum produit en fin de tarissement.
91
92
Le transfert d’immunité passive : alimentation et qualité du
colostrum
A. Définition du colostrum
Légalement, d’après la réglementation française, « ne peut être considéré comme lait
propre à la consommation humaine […] le lait provenant d'une traite opérée moins de
sept jours après le part, et, d'une manière générale, le lait contenant du colostrum ».
Cette définition répond principalement aux besoins de l’industrie agro-alimentaire
puisque les procédés de transformation utilisés pour le lait ne sont pas applicables au
colostrum de par sa composition.
Biologiquement, le colostrum est la première sécrétion mammaire après le part et il est
sécrété dans les 48 premières heures qui le suivent. Macroscopiquement, il se
distingue du lait de par son apparence et de par sa composition. Il est en effet jaunâtre,
plus épais, plus dense et plus visqueux que le lait sécrété pendant le reste de la
lactation. Concernant sa composition, le colostrum est plus riche en protéines, en
matière grasse et en minéraux, et moins riche en lactose que le lait. Il constitue ainsi
un apport énergétique important pour le veau. Ajoutons que le colostrum assure un
transfert d’immunité locale et générale puisqu’il contient des cellules de l’immunité et
des immunoglobulines dont la concentration est très variable d’un colostrum à l’autre.
Quatre-vingt-dix pour cent de ces immunoglobulines sont des IgG (Mangin, 2002).
B. Alimentation en prépartum et qualité du colostrum
Les études s’intéressant à l’influence de l’alimentation sur la production du colostrum
ne sont pas toutes unanimes. Il semblerait que l’alimentation ait un impact sur la
quantité de colostrum produit et sur sa teneur en minéraux et vitamines mais l’impact
sur sa qualité immunologique reste minime.
Une restriction des apports énergétiques et protéiques durant le tarissement n’ont pas
d’effet sur la teneur en IgG du colostrum selon Hough et al. (1990) et Olson et al.
(1980).
Kaewlamun et al. (2011) ont montré que la complémentation en β-carotène pendant
toute la durée du tarissement n’a pas d’influence sur la composition en IgG du
colostrum.
Il a était démontré que la supplémentation des mères en acides gras avant la mise bas
permettait d’obtenir une plus grande concentration plasmatique en IgG chez les veaux,
et ce de façon plus importante avec des acides gras saturés qu’avec des acides gras
polyinsaturés (Garcia et al., 2014). Cependant, cette augmentation de transfert
d’immunité passive a été attribuée à une absorption plus efficace des IgG au niveau
intestinal, et non à une teneur plus importante en IgG dans le colostrum.
93
Ainsi, l’influence de l’alimentation des mères sur la qualité du colostrum n’est à priori
que mineure. Cependant, il reste tout de même indispensable de bien contrôler
l’alimentation afin de favoriser la production d’une bonne quantité de colostrum,
d’assurer un bon apport énergétique pour les premières heures de vie du veau et
d’optimiser l’absorption des IgG.
94
PARTIE 2 : PARTIE EXPERIMENTALE
95
96
INFLUENCE DE LA SUPPLEMENTATION EN β-CAROTENE
SUR LA FONCTION HEPATIQUE EN PERIODE
PERIPARTUM
Introduction
Le β-carotène est le principal précurseur de la vitamine A chez les bovins et est
surtout apporté via les fourrages. Il est soit absorbé directement soit métabolisé par la
muqueuse intestinale aboutissant à la formation de rétinol absorbé. Le β-carotène est
transporté dans la lymphe par les corps gras et transitoirement stocké dans le foie.
De plus en plus de publications mettent en évidence la fonction anti-oxydante
du β-carotène de par sa capacité à capter les singlets d’oxygène et à piéger les
radicaux peroxyl, contrairement au rétinol qui lui, en est incapable. Le β-carotène
constitue ainsi un antioxydant impliqué dans le fonctionnement du système
immunitaire. Le système antioxydant des bovins est suffisamment puissant pour
surmonter la production de radicaux libres dans des conditions physiologiques de
base. Cependant, pendant la période péripartum, l’organisme subit des modifications
métaboliques et physiologiques entre la gestation et la lactation. Le plus souvent, la
production de radicaux libres pendant cette période dépasse les capacités du système
antioxydant de l’organisme, conduisant à l’apparition d’un stress oxydatif. Différentes
affections apparaissent ainsi fréquemment dans la période postpartum telles que les
métrites, les mammites ou encore les rétentions placentaires. Une supplémentation
en β-carotène chez les vaches laitières pendant la période péripartum stimule la
prolifération de lymphocytes induite par un facteur mitogène. De plus, il a été mis en
évidence que les vaches laitières présentant une rétention placentaire sont plus
susceptibles de présenter des concentrations plasmatiques en β-carotène basses
comparées à des vaches saines.
Les échantillons utilisés pour cet essai sont issus d’une banque constituée au
cours de l’étude de Kaewlamun (2010) dont l’objectif était d’étudier si la
supplémentation en β-carotène pendant le tarissement pouvait 1) augmenter les
concentrations sanguines en β-carotène postpartum, 2) améliorer la production laitière
et la composition du lait et 3) modifier le statut hormonal et métabolique de la vache.
Il a été mis en évidence que la supplémentation en β-carotène pendant le tarissement
a augmenté les concentrations plasmatiques en β-carotène des vaches pendant cette
période (P<0,0001) mais aucune différence entre les deux groupes n’est plus
constatée deux semaines après le vêlage (figure 36).
97
Figure 36 : Concentration sanguine en β-carotène chez des vaches Holstein
recevant soit la ration contrôle (n = 20), soit la ration contrôle supplémentée en βcarotène (1g /jour/vache) (n = 20) depuis 8 semaines avant vêlage jusqu’au vêlage
(Kaewlamun, 2010)
Différence significative entre les traitements : *** P<0,0001, ** P<0,01, V : vêlage.
Concernant la production laitière et la composition du lait, aucun effet de la
supplémentation en β-carotène n’a été mis en évidence (figure 37).
Figure 37 : Composition du lait (taux butyreux (TB) et taux protéique (TP)) chez des
vaches laitières recevant : une ration contrôle (n = 20) ou la ration contrôle
supplémentée en β-carotène (1 g / animal / jour) (n = 20) débutant 8 semaines avant
le vêlage jusqu’au vêlage. Les prélèvements ont été effectués tous les 15 jours
postpartum pendant 10 semaines (Kaewlamun, 2010).
98
Le traitement n’a pas eu d’effet sur l’évolution de la note d’état corporel ni sur celle
du poids vif en période péripartum (figure 38).
Figure 38 : Evolution de la NEC et du poids vif chez des vaches laitières recevant :
une ration contrôle (n = 20) ou la ration contrôle supplémentée en β-carotène (1 g /
animal / jour) (n = 20) débutant 8 semaines avant le vêlage jusqu’au vêlage
(Kaewlamun, 2010).
Cette étude utilisant les échantillons de l’étude précédemment décrite a pour but
d’évaluer l’impact de la supplémentation en β-carotène pendant la période de
tarissement sur le fonctionnement hépatique, qui comme nous l’avons vu
précédemment est étroitement lié au déficit immunitaire et aux phénomènes
inflammatoires, particulièrement en période péripartum. Ces marqueurs constituent
ainsi des témoins indirects de l’immunodépression et des phénomènes inflammatoires
constatés en période péripartum.
99
100
101
Matériel et méthodes
A. Animaux et conduite d’élevage
Quarante vaches laitières hautes productrices, primipares et multipares, ont été
utilisées lors de cette étude (production laitière annuelle moyenne d’environ 10000 kg).
Le jour du tarissement, déterminé comme étant 60 jours avant la date présumée de
mise bas, les animaux ont été allotés en deux groupes recevant une alimentation
différente : un groupe recevant une ration de contrôle (groupe contrôle, C : n=20) et
un groupe recevant une ration contrôle supplémentée avec 1 g de β-carotène par
vache par jour (groupe β-carotène, BC : n=20. Rovimix® β-carotène contenant 10%
de β-carotène. DSM Nutritional Products Ltd., Paris, France). Les critères utilisés pour
la formation de deux groupes d’animaux similaires étaient : poids vifs, note d’état
corporel, âge, niveau de production laitière après les 100 premiers jours de la lactation
précédente, date estimée de mise bas et concentration sanguine en β-carotène. Le
tarissement était de deux mois. Les animaux étaient logés en stabulation libre sur aire
paillée et recevaient une ration complète (RC), formulée pour couvrir les besoins
d’entretien et de production des animaux. Trois rations différentes, décrites dans le
tableau 8, basées sur l’utilisation de l’ensilage de maïs, ont été formulées et distribuées
aux animaux en fonction de leurs besoins (premier mois de tarissement, second mois
de tarissement et lactation). Les rations du tarissement ont été distribuées à des
quantités déterminées par animal alors que la ration de lactation a été distribuée à
volonté. Les rations contenaient un complément minéral et vitamine permettant de
couvrir les besoins en vitamine A. Les vaches avaient un accès libre à l’eau et aux
pierres à sels. Une des vaches du groupe BC a été écartée à la fin de l’expérience
suite à un accident n’ayant pas de relation avec le protocole.
102
Tableau 8 : Composition et valeur nutritionnelles des rations distribuées aux vaches
laitière en période de tarissement et en lactation (Kaewlamun, 2010).
Tarissement
Lactation
1er mois
2ème mois
Composition de la ration
(kg MS / vache / jour)
(kg MS / vache / jour)
% MS
Ensilage de maïs
5,2
5,9
38,74
Drèche de brasserie
-
-
6,44
Pulpe de betterave
-
-
9,26
Mélasse
-
-
0,84
Ecorces d'orange
0,6
-
-
Tourteau de colza
1,4
0,85
18,04
Foin
2,6
2,6
14,33
Orge
-
-
6,92
Mélange vitaminique et minéral
0,2
0,2
1
Urée
-
-
3,62
Pierres à sel
A volonté
A volonté
A volonté
CaCO3
0,02
-
0,12
MgCl
-
0,05
-
Bicarbonate de sodium
-
-
0,4
Valeur nutritionnelle
(/vache/jour)
(/vache/jour)
(/kg MS)
Energie nette (Mcal)
14,11
10,88
1,632
PDIN (g)
703
500
106
PDIE (g)
755
546
101
Calcium (g)
52,3
22
7,6
Phosphore (g)
38,8
24,2
4
Amidon (%)
-
-
16,8
Fibre brut (%)
-
-
19,3
β-carotène (mg)
42,3
41,8
2,35
103
B. Mesure du β-carotène contenu dans les rations distribuées
Les rations distribuées pendant l’expérience ont été prélevées mensuellement (500 g)
et immédiatement congelées (-20 °C). A la fin de l’expérience, les rations congelées
ont été séchées. Un dosage du β-carotène dans chaque échantillon des trois RC et
dans le tourteau de colza a été effectué. Les niveaux de β-carotène ont été évalués
par HLPC au centre de recherche analytique, DSM Nutritional Products Ltd, Basel,
Suisse. Les moyennes des résultats obtenus sont données dans le tableau 8.
C. Supplémentation en β-carotène et mesure des concentrations
sanguines en β-carotène
Les vaches allotées dans le groupe BC ont été supplémentées individuellement avec
1 g de β-carotène par vache par jour (β-carotène purifié et encapsulé) depuis le jour
du tarissement jusqu’à la mise bas. Le supplément en β-carotène a été recouvert par
500 g de tourteau de soja une fois par jour, les animaux du groupe contrôle ne
recevaient quant à eux que 500 g de tourteau de soja sans supplément. Les animaux
étaient attachés au cornadis lors des distributions de tourteau de soja, avec ou sans
β-carotène. Les concentrations sanguines en β-carotène ont été mesurées après
prélèvement sanguin à la veine caudale toutes les deux semaines avant la mise bas
et toutes les semaines après la mise bas jusqu’à 10 semaines postpartum (figure 36).
Les concentrations en β-carotène ont été mesurées après une première étape de
dénaturation des protéines et extraction du β-carotène dans un solvant organique avec
utilisation du système iExTM. Les concentrations en β-carotène ont été mesurées par
photométrie (iCheck™; BioAnalyt GmbH, Allemagne).
D. Echantillons de sang
Les échantillons de sang ont été prélevés à -8, -6, -4, -2 semaines avant le vêlage, au
vêlage et à 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et 10 semaines après le vêlage par ponction de la
veine caudale, avant la distribution d’aliment du matin. Le sang a été prélevé dans des
tubes héparinés de 9 mL et placé immédiatement dans de l’eau glacée. La
concentration en β-carotène a été mesurée puis l’échantillon a été centrifugé 10
minutes à 4 °C et 2500 rotations par minute (Eppendorf centrifuge 5702 R). Le plasma
a ensuite été prélevé et congelé (-20 °C) jusqu’au dosage de métabolites.
E. Dosage des métabolites sanguins associé au fonctionnement
hépatique
Les échantillons de plasma ont été décongelés à température ambiante. Les
concentrations plasmatiques en différents métabolites témoins du fonctionnement
hépatiques ont été mesurées avec un automate (Cobas Mira, Roche Diagnostics,
Switzerland). Les kits de dosage ont été achetés chez Biomérieux (France).
Ainsi, ont été dosés les métabolites décrits ci-dessous (Achard, 2005) :
- PAL (UI/L) et ASAT (UI/L) : ce sont des enzymes hépatiques, qui bien que peu
spécifique du fonctionnement hépatique, peuvent être utile pour évaluer la
cinétique d’apparition de l’atteinte hépatique si elle existe (une élévation
104
-
-
-
importante sera témoin d’une atteinte aiguë, une élévation modérée sera témoin
d’une atteinte chronique). De par leur faible spécificité, ces paramètres ne
peuvent être évalués seuls, mais peuvent orienter une interprétation associés
à d’autres marqueurs du fonctionnement hépatique.
GGT (UI/L) : ce sont des enzymes spécifiques du fonctionnement hépatique,
leur concentration plasmatique augmente lors de dommages hépatiques.
HDL (mmol/L) et cholestérol (mmol/L) : leur concentration plasmatique est très
sensibles à de nombreux facteurs. Lors d’atteintes hépatiques aiguë ou
dégénératives notamment, on observe une diminution de leur concentration,
lors d’atteinte plus chronique, leur concentration a tendance à augmenter.
Bilirubine (µmol/L) : elle est captée par le foie qui transforme la bilirubine non
conjuguée en bilirubine conjuguée puis excrétée majoritairement par voie
biliaire. Un dysfonctionnement hépatique sera donc à l’origine d’une
augmentation de la concentration plasmatique en bilirubine, insuffisamment
éliminée.
Albumine (mmol/L) : bien que non spécifique du foie, la variation de sa
concentration peut être expliquée en autre par une défaillance hépatique. En
effet l’hypoalbuminémie peut être secondaire à un défaut de synthèse
hépatique, mais aussi à une fuite de protéine d’origine rénale ou intestinale.
105
106
Analyse statistique
La méthode PROC MIXED avec mesures répétées de SAS a été utilisée pour analyser
les résultats avec un effet ‘random’ de la vache. Les effets du traitement, temps et
l’interaction entre traitement et temps sur la fonction hépatique ont été évalués par
comparaison des concentrations sanguines des différents marqueurs de
l’inflammation. Les résultats sont présentés en LS moyenne ± erreur standard des
moyennes (ESM). Une différence est considérée comme significative dès lors que
P<0,05.
107
108
Résultats
L’effet temps sur les marqueurs de l’inflammation étudiés est significatif pour chacun
d’eux (P<0,01).
Ainsi, on constate que les PAL atteignent un pic au vêlage puis décroissent
brutalement dans les semaines qui suivent (figure 39 a). Les GGT, le cholestérol, et
l’albumine diminuent avant vêlage puis augmentent dans les semaines qui suivent
(figure 39 b, e, g et h). Les ASAT, les HDL et la bilirubine augmentent suite au vêlage
(figure 39 c, d, f). Enfin, les concentrations plasmatiques en Mg augmentent avant le
vêlage puis diminuent.
Figure 39 : Concentration plasmatique en marqueurs de l’inflammation chez des
vaches Prim’Holstein recevant un régime témoin (n=20) ---- ou le même régime
supplémenté avec 1 g/vache/jour en β-carotène (n=20) ---- commençant 8 semaines
avant le vêlage.
b
50
Concentration plasmatique
en GGT (UI/L)
Concentration plasmatique
en PAL (UI/L)
a
40
30
20
-8 -6 -4 -2 0
1
2
3
4
6
8 10
Temps par rapport à la mise bas (semaine)
Contrôle
β-carotène
35
30
25
20
15
10
-8 -6 -4 -2 0
Contrôle
100
80
60
40
1
2
3
4
6
8 10
Temps par rapport à la mise bas (semaine)
Contrôle
2
3
4
6
8 10
β-carotène
d
β-carotène
109
Concentration plasmatique
en HDL (mmol/L)
Concentration plasmatique
en ASAT (UI/L)
c
-8 -6 -4 -2 0
1
Temps par rapport à la mise bas (semaine)
2
1,5
1
0,5
0
-8 -6 -4 -2 0
1
2
3
4
6
8 10
Temps par rapport à la mise bas (semaine)
Contrôle
β-carotène
f
9
Concentration plasmatique
en bilirubine (µmol/L)
Concentration plasmatique
en cholestérol (mmol/L)
e
7
5
3
1
-8 -6 -4 -2 0
1
2
3
4
6
8 10
Temps par rapport à la mise bas (semaine)
Contrôle
β-carotène
35
25
15
5
-8 -6 -4 -2 0
1
2
3
4
6
8 10
Temps par rapport à la mise bas (semaine)
Contrôle
β-carotène
Concentration plasmatique
en albumine (mmol/L)
g
43
41
39
37
35
-8 -6 -4 -2 0 1 2 3 4 6 8 10
Temps par rapport à la mise bas (semaine)
Contrôle
β-carotène
(a : PAL ; b : GGT ; c : ASAT ; d : HDL ; e : cholestérol ; f : bilirubine ; g :albumine)
Aucune différence n’a été observée entre les deux lots (ration contrôle et ration
supplémentée en β-carotène) pour les marqueurs de l’inflammation (PAL, GGT, ASAT,
HDL, cholestérol, bilirubine et albumine) (P>0,05).
110
Discussion
Les marqueurs dosés étaient influencés par la date du prélèvement par rapport au
vêlage. Cependant, aucun effet lot n’a été observé, et donc la supplémentation en βcarotène n’a pas eu d’effet sur les marqueurs de la fonction hépatique au cours de
cette expérience.
Concernant la quantité de β-carotène apportée par les différentes rations, les rations
de bases avait des teneurs en β-carotène mesurées de 4,22 mg/kg MS pour la ration
distribuée lors du premier mois de tarissement et de 4,35 mg/kg de matière sèche pour
celle distribuée lors du second mois de tarissement. Or, les recommandations des
apports en β-carotène sont de 15 à 70 mg/kg de matière sèche (Rollin, 2014). Les
rations de base sans supplémentation étaient donc carencées en β-carotène. A
l’inverse, la supplémentation des rations permet d’atteindre une teneur de plus 100
mg/kg de MS lors du tarissement. Ainsi, la supplémentation des rations en β-carotène
a recommandation.
Concernant la durée de la supplémentation en β-carotène de la ration de base, la
supplémentation pendant la période prépartum n’a pas montré d’effet sur la fonction
hépatique au cours de la période péripartum. Or, l’étude précédente menée par
Kaewlamun (2010) avait mis en évidence une décroissance marquée de la
concentration plasmatique en β-carotène dès lors de l’arrêt de la supplémentation en
postpartum (figure 36). La question des bénéfices d’une supplémentation plus longue,
notamment lors du postpartum reste donc ici en suspens.
Ajoutons que seul l’effet d’une supplémentation à 1 g/animal/jour de β-carotène a été
étudié lors de cette étude. Le recours à un plus grand nombre de lots, et donc à
plusieurs niveaux de supplémentation pourrait être intéressant afin d’évaluer l’effet
dose sur le soutien de la fonction hépatique. En effet, l’étude de Yeh et al. (2009)
menée in vitro a montré un effet-dose du β-carotène sur les phénomènes
inflammatoires. Ainsi, pour la dose la plus élevée de supplémentation (20 µM), il a été
constaté que le β-carotène avait des effets pro-inflammatoires alors que la dose de 2
µM avait des effets anti-inflammatoires. D’autres études démontrent qu’il existe
effectivement un effet anti-inflammatoire du β-carotène chez les souris, les rats mais
aussi chez l’homme (Kaulmann et Bohn, 2014). D’autres études viennent contredire
ces publications en évoquant un effet pro-inflammatoire du β-carotène (Fernandes,
1997) voire rapportent des concentrations élevées en β-carotène chez des bovins
développant certaines affections telles que les mammites (Johnston et Chew, 1984;
Oldham et al., 1991). Ainsi, les bénéfices d’une supplémentation en β-carotène sur les
phénomènes inflammatoires existant en période péripartum demande à être
d’avantage explorés, en tenant compte de cet effet dose mis en avant dans la
bibliographie.
Enfin, soulignons que les marqueurs choisis ne sont que des indicateurs indirects
d’une altération de la fonction immunitaire et de l’inflammation. En effet, cette étude
ne s’intéresse qu’à des indicateurs du fonctionnement hépatique et donc ne permet
pas de conclure quant aux bénéfices de la supplémentation en β-carotène sur le
système immunitaire et sur les phénomènes inflammatoires.
111
Les intervalles de références des paramètres sont indiqués dans le tableau 9.
Tableau 9 : Intervalles de référence des paramètres biochimiques sanguins étudiés dans
l’expérience
Métabolite
PAL
GGT
ASAT
HDL
Cholestérol
Bilirubine
Albumine
Intervalles de référence
33-114 UI/L
17-51 UI/L
56-176 UI/L
30-170 UI/L
2,4-3,2 mmol/L
2,1 – 6,8 mmol/L
0-5 µmol/L
<10 µmol/L
34-43 g/L
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Aubadie-Ladrix, 2003
Aubadie-Ladrix, 2003
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Achard, 2005
Aubadie-Ladrix, 2003
Achard, 2005
Aubadie-Ladrix, 2003
Chez les vaches du groupe C, les concentrations plasmatiques en PAL restent dans
les normes jusqu’à la première semaine post-partum puis passent à des valeurs
inférieures à l’intervalle de référence dans le groupe C à partir de la semaine 9. La
diminution de concentration en PAL est témoin d’une insuffisance hépato-cellulaire,
cependant, l’intervalle de référence donné est indicatif et inconstant dans les
publications car la concentration en PAL est très variable chez les bovins (Achard,
2005). Les concentrations plasmatiques en HDL, quant à elles, sont inférieures à
l’intervalle de référence donné par Isler (2007) pendant les 12 semaines. En effet, les
concentrations plasmatiques en HDL sont dépendantes du statut physiologique des
bovins, et notamment, atteignent des taux particulièrement faibles en période
péripartum puisque comme nous l’avons vu précédemment, la stéatose hépatique
entrainent une diminution de production de ces derniers par le foie. Les concentrations
en GGT, ASAT, cholestérol, bilirubine et albumine sont dans l’intervalle de référence
donné pour les 12 dosages. Ainsi, ces résultats impliquent que le bénéfice de la
supplémentation β-carotène ne pouvait être évalué que pour ses effets sur les
concentrations en PAL et en HDL, et donc que l’utilisation de ces paramètres pour
évaluer les bénéfices de la supplémentation sur le fonctionnement hépatique était
relativement restrictive.
Pour répondre au mieux à l’objectif initial qui était d’étudier le bénéfice d’une
supplémentation en β-carotène sur l’immunodépression et les phénomènes
inflammatoires développés au cours du péripartum par les bovins, il aurait été
intéressant de pouvoir réaliser des numérations formules sanguines sur les
échantillons frais afin d’évaluer l’évolution de la répartition des différents types de
leucocytes dans les deux groupes, au cours de ces 12 semaines, ainsi que d’en
évaluer les différentes fonctions. En effet, Detilleux et al. ont montré que les
neutrophiles des vaches en péripartum présentaient une diminution de l’ensemble de
leurs fonctions, à l’exception de la migration directe et l’ingestion de Staphylococcus
aureus. Ainsi, une neutrophilie ne confère pas une protection immunitaire plus efficace
dans le cas des vaches en péripartum. De plus, le dosage de facteurs intervenant dans
les phénomènes inflammatoires tels que les amines et peptides vasoactifs, les lipides
médiateurs de l’inflammation ou encore les cytokines pro-inflammatoires aurait
également pu constituer un indicateur plus pertinent et nous aurait permis de répondre
de façon plus directe à notre question, évitant ainsi de limiter l’étude au soutien de la
112
fonction hépatique, qui de façon indirecte contribue tout de même au maintien de la
fonction immunitaire et à la limitation de développement de phénomènes
inflammatoires, mais qui ne constitue pas le seul facteur influençant ces phénomènes.
113
114
CONCLUSION
La période péripartum est une période sensible au cours de laquelle de nombreuses
modifications ont lieu au sein de l’organisme. Ces modifications ont des conséquences
notables sur l’intégrité du système immunitaire comme le montre l’augmentation de
l’incidence de diverses affections au cours de cette période. Ces affections ont des
répercussions économiques directes mais elles se répercutent également sur les
performances des animaux en termes de production et de reproduction. La
compréhension des mécanismes impliqués dans l’augmentation de sensibilité des
animaux aux affections est donc un véritable défi pour optimiser la gestion sanitaire et
économique des élevages. De nombreux paramètres de conduite d’élevage ont été
étudiés afin de mieux comprendre ces phénomènes, et l’importance de la gestion de
l’alimentation au cours de cette période a souvent été mise en avant.
Comme nous l’avons exposé au cours de ce travail, l’alimentation est un des facteurs
prépondérants dans les modifications subies par le système immunitaire. Son
fonctionnement est en effet dépendant de l’environnement physiologique, endocrinien
et métabolique, il est donc sensible aux modifications s’opérant pendant cette période.
Or, nous avons vu que la transition alimentaire opérée entre la période de tarissement
et le début de lactation impacte grandement les modifications s’opérant pendant cette
période telles que le déficit énergétique, le stress oxydatif ou encore les variations de
la concentration en divers nutriments. De nombreux paramètres sont donc à prendre
en compte pour optimiser la gestion alimentaire, imposant ainsi de considérer la
nature, la quantité et la qualité des apports.
Au cours de cette étude bibliographique, il a été possible de mettre en avant
quelques éléments clés dans la gestion de l’alimentation permettant de soutenir
l’efficacité et l’intégrité du système immunitaire au cours de la période péripartum. Il
s’agit effectivement d’une étape essentielle au cours de laquelle il est indispensable
de procéder à une transition entre la ration de vache tarie et la ration adaptée aux
animaux en lactation. D’abord, la ration des vaches taries doit contenir un niveau
d’énergie suffisant sans être excessif, des protéines de haute qualité, riches
notamment en glutamine et méthionine et doit être supplémentée en agents
antioxydants et minéraux, tels que les acides gras, les vitamines A, C, E, le β-carotène,
le sélénium, le cuivre ou encore le zinc. De plus, la nature des constituants de la ration
peut également faciliter la transition dans les dernières semaines de tarissement avec
par exemple l’apport d’hydrates de carbones non fibreux qui aide à l’adaptation
ruminale pour le passage à la ration de lactation. Ensuite, pour soutenir la production
laitière qui requiert un niveau d’énergie important surtout dans les premières semaines
de lactation, il est nécessaire de passer à une ration riche en énergie, les besoins
n’étant jamais entièrement couverts, contenant, de même, des protéines de bonne
qualité et des suppléments en antioxydants et minéraux.
Ces éléments ne sont pas tous quantifiés et toutes les publications ne sont pas
unanimes quant à l’efficacité de leurs apports, de nombreux phénomènes restent
115
encore inexpliqués et requiert que des études ultérieures soient menées afin de mieux
comprendre l’intégralité des effets de l’alimentation sur le système immunitaire et
notamment, en ce qui concerne la période péripartum.
Concernant les effets bénéfiques de la supplémentation en β-carotène sur le
fonctionnement hépatique, et par suite sur le déficit immunitaire et sur les phénomènes
inflammatoires, en période péripartum, l’étude que nous avons menée ne nous a pas
permis de les mettre en évidence. Cependant, comme nous l’avons mis en avant, les
bénéfices de la supplémentation en β-carotène ne sont effectifs que dans un intervalle
donné, selon la bibliographie et celui-ci peut avoir des effets délétères lorsque les
apports sont insuffisants ou trop élevés. Ainsi, des études supplémentaires incluant un
plus grand nombre de groupes, supplémentés à des doses différentes pourrait
conduire à des résultats différents de ceux obtenus ici.
116
ANNEXES
Annexe 1 : Grilles de notation de l’état corporel des vaches proposées par l’institut de
l’élevage.
117
118
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ALIMENTATION ET IMMUNITE EN PERIODE
PERIPARTUM CHEZ LES BOVINS
NOM et Prénom : SEGOVIA Marie
Résumé :
La péripartum est une période au cours de laquelle les bovins sont confrontés
à un pic d’incidence et de sévérité d’affections qu’elles soient métaboliques ou
infectieuses. Ce phénomène engendre des pertes économiques importantes dans les
élevages où les exigences vis-à-vis des animaux sont toujours plus grandes. Il est
donc naturel de s’intéresser aux différents facteurs influençant cette augmentation de
sensibilité pour ainsi la pallier plus facilement.
De nombreux auteurs se sont notamment penchés sur l’influence de
l’alimentation (matière première de la ration, quantité, supplémentation) sur
l’immunodépression observée chez les animaux durant cette période. Ainsi, ce travail
vise à rassembler les différentes publications s’étant attaché à développer ce sujet. Au
cours de ce travail, la maitrise de la composition des rations, de l’apport énergétique
en fonction de l’état physiologique et de la supplémentation en différents éléments tels
que les vitamines et minéraux se sont révélés être des éléments clés dans la gestion
de l’alimentation des animaux autour de la mise bas.
Notre attention s’est ensuite portée sur un élément en particulier, le β-carotène,
dont nous avons étudié l’influence de la supplémentation sur les phénomènes
inflammatoires existant en période péripartum, liés à la dépression immunitaire autour
du part. Pour ce faire, nous avons utilisé une banque d’échantillons précédemment
construite lors d’une étude visant à étudier l’effet d’une supplémentation en β-carotène
sur des paramètres de production, de reproduction et sur le statut métabolique des
vaches laitières en péripartum. Au cours de notre étude, aucune influence de la
supplémentation en prépartum n’a pu être mise en évidence. Cependant, des études
supplémentaires incluant une supplémentation plus longue, une gamme plus étendue
de niveau de supplémentation et des groupes de plus grande taille pourraient être
envisagées.
Mots clés :
ELEVAGE / PERIPARTUM / IMMUNITE / STRESS / METABOLISME / DEFICIT
IMMUNITAIRE / DEFICIT ENERGETIQUE / INFLAMMATION / TARISSEMENT /
LACTATION / COLOSTRUM / ALIMENTATION / SUPPLEMENTATION / BETACAROTENE / VITAMINE / MINERAUX / ANIMAL DE RENTE / BOVIN
Jury :
Président : M. Relaix, Pr. A la Faculté de Médecine de Créteil
Directeur : M. PONTER Andrew
Assesseur : Mme CONSTANT Fabienne
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128
FEEDING AND IMMUNITY DURING THE
PERIPARTURIENT PERIOD IN CATTLE
SURNAME: SEGOVIA
Given name: Marie
Summary:
During the periparturient period, cattle are exposed to an increased risk in the
incidence and the severity of metabolic or infectious diseases. This phenomenon has
important consequences on the economy of farms, where livestock productivity
increases continually. It is interesting to study the factors which contribute to this
increased risk in order to try to attenuate its importance.
Numerous authors have studied the influence of feeding (raw materials in the
ration, amount and supplementations) on immunity depression observed in animals
during this period. This work aimed to summarize the relevant information on the
subject. The control of the composition of the diet, of energy supply in relation to the
physiological status of the animals and supplementation with different elements such
as vitamins or minerals appear to be key elements in the management of livestock
feeding around parturition.
Lastly, we focused our attention on one element: β-carotene. We studied the
effect of a β-carotene supplement on the inflammatory status during the periparturient
period since immune deficiency is often observed around parturition. In order to
achieve this, we use samples collected to study the effects of a β-carotene supplement
during the prepartum period on production and reproduction parameters and on the
metabolic status of dairy cows. During this study, β-carotene did not affect
inflammation markers. However, more studies including a longer supplementation
period, step-wise increases in supplementation level and larger-sized groups of
animals could be considered.
Key words :
BREEDING / PERIPARTUM / IMMUNITY / STRESS / METABOLISM / IMMUNE
DEPRESSION / INFLAMMATION / DRY-OFF / LACTATION / COLOSTRUM /
FEEDING / SUPPLEMENTATION / BETA-CAROTEN / VITAMIN / MINERALS /
LIVESTOCK / CATTLE
Jury:
President: Mr. Relaix, Pr. At the Creteil Medicine Faculty
Director: Mr. PONTER Andrew
Assessor: M. CONSTANT Fabienne
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