Arnaud Nogues Etudiant à l’Esitpa, école d’ingénieurs en agriculture, Rouen.

Actuellement, dans le cadre de mes études, j’effectue un stage de recherche et développement, au sein de l’entreprise anglaise eCow Ltd. Basé au Royal Agricultural University à Cirencester, ma thématique sujet porte sur « Le bénéfice commercial du suivi du pH réticulo-ruminal chez les vaches laitières. » Utilisant la technologie développée par eCow, mon travail consiste à recueillir des données de pH et de les analyser. Après réalisation de représentations graphiques, les informations sont envoyées aux vétérinaires, nutritionnistes et éleveurs. Tous changements de ration ou autre, émergeant de ces données, sont enregistrés puis mis en parallèle avec la production laitière, ce qui permet de comparer les valeurs de pH obtenues a une valeur de pH optimum, c’est-à-dire sans risque de maladie.

Introduction

Les ruminants sont des animaux adaptés pour digérer et métaboliser principalement des régimes composés de fourrages. Cependant, les taux de croissance et de production laitière sont considérablement accrus lorsque la part d’amidon dans la ration est augmentée. Un excès de concentrés dans la ration avec un taux de fibres inadéquat est la conséquence majeure de l’acidose ruminale chronique, aussi appelée acidose ruminale subaiguë ou latente. Cette dernière s’avère être un trouble de la digestion bien reconnu qui s’observe de plus en plus fréquemment dans la plupart des troupeaux de vaches laitières.

De nos jours, les éleveurs repoussent les frontières de production laitière et de croissance mais la santé des animaux est un point majeur pour une production de qualité. Les résultats de plusieurs études indiquent une prévalence de l’acidose ruminale chronique de 11-29.3% pour des vaches en début de lactation et de 18-26.4% des vaches en milieu de lactation (Garrett et al, 1997; Kleen, 2004; Tajik et al, 2009). C’est un problème nutritionnel, économique et sanitaire important, principalement dans les troupeaux laitiers à haut rendement, dû à la réponse d’un régime plus important en graines, moins important en fibres pour maximiser l’énergie ingérée et ainsi augmenter la production laitière.

Les troupeaux laitiers expérimentant l’acidose chronique ont une diminution de l’ingestion, une réduction de la digestion des fibres, une dépression du taux butyreux et un état sanitaire altéré qui se traduit souvent par un taux de réforme élevé.

Devant ce problème, les producteurs laitiers et les spécialistes de la nutrition doivent mettre en œuvre des pratiques d’élevage et de gestion alimentaire qui préviennent ou qui réduisent l’incidence de l’acidose subaiguë, même dans les troupeaux laitiers à très haute production où la proportion de concentrés doit être élevée pour maximiser l’ingestion d’aliments énergétiques.

 

Qu’est-ce que l’acidose ruminale chronique ?

L’acidose ruminale subaiguë est actuellement définie comme étant une diminution du pH ruminal en dessous d’un certain seuil et ce, sur une période journalière prolongée. Le pH du liquide ou ” suc ” ruminal est une mesure de l’état d’acidité ou d’alcalinité du contenu ruminal. Ce pH varie continuellement au cours de la journée mais un pH situé entre 6,0 et 6,4 est considéré optimal pour la fermentation et la digestion des fibres. En effet, un pH inférieur à 6.0 inhibe l’activité et la croissance des bactéries cellulolytiques, qui jouent un rôle important dans la digestion ruminale      (L. Commun, 2011).

Néanmoins, même chez des vaches en bonne santé, le pH ruminal est parfois inférieur à cette limite sur de courts laps de temps durant la journée, en raison de la dégradation des glucides alimentaires (ex. Amidon), en particulier ceux contenus dans les grains de céréales. Les grains sont riches en glucides fermentescibles dont la digestion rapide par les bactéries du rumen produit des acides gras volatils (AGV) et de l’acide lactique.

Dans des conditions d’alimentation normales, les AGV sont rapidement absorbés par les papilles ruminales, petits appendices en forme de doigts qui tapissent la paroi du rumen et représentent donc une importante surface d’absorption. Une fois absorbés, les AGV passent dans le sang et peuvent être utilisés pour produire du lait. Les papilles ruminales s’adaptent en fonction du type de d’alimentation et par conséquent leur taille devient plus importante lorsque la proportion de concentrés augmente. Ceci accroît la surface et la capacité d’absorption des AGV et ainsi protège l’animal contre l’accumulation d’acide dans le rumen. Si un quelconque problème détériore cette capacité d’absorption alors, il devient beaucoup plus difficile pour un animal de maintenir un pH ruminal stable.

L’accumulation des AGV dans le rumen est la principale cause de l’acidose subaiguë chez les vaches laitières, contrairement à l’accumulation de l’acide lactique chez les bovins engraissés.

Cependant, les ruminants possèdent un système très développé pour maintenir le pH ruminal dans un intervalle physiologique de 5.5 à 7.0. Au moment où le pH commence à diminuer suite à l’ingestion d’un repas, la première réaction est d’arrêter de manger. Ensuite, en fonction de la quantité de fibres dans la ration, la rumination commence et par conséquent il y a production d’une grande quantité de solution tampon via la salive, ce qui augmente le pH ruminal. A l’inverse, si la proportion de fibres dans la ration est trop faible, la rumination sera altérée et l’effet tampon de la salive ne sera pas assez important pour empêcher la réduction du pH. Si la chute du pH est trop importante, c’est-à-dire que le pH passe en dessous du seuil durant plusieurs heures dans la journée, l’animal sera considéré en acidose chronique.

Deux situations sont susceptibles de représenter le risque d’apparition de l’acidose chronique. Premièrement, la période de transition entre l’état de vache pleine tarie à l’état de vache vêlée en lactation est la période durant laquelle la majorité des maladies métaboliques surviennent et où la prévalence de l’acidose chronique est la plus élevée. Pendant cette période, qui s’étale de trois semaines avant le vêlage jusqu’à trois semaines après, l’animal passe d’une ration avec un grand pourcentage de fibres, peu de concentrés à une ration avec un ratio concentré/fibres plus important.

La capacité d’absorption d’acides dans le rumen peut être réduite de 50% pendant la période de tarissement, en raison d’une réduction de la longueur et de la densité des papilles ruminales. Il faut plusieurs semaines pour que la capacité d’absorption redevienne adaptée à une ration riche en énergie (Dirksen et al, 1985; Duffield et al, 1999).

Deuxièmement, dans une lactation plus avancée, un mauvais calcul de la matière sèche ingérée causant un mauvais ratio concentrés/fourrages, un mauvais aspect de la ration ou encore  un oubli dans la préparation de celle-ci peut engendrer une acidose subaiguë (Kleen et al, 2003).

 

Comment l’acidose chronique était-elle diagnostiquée ?

L’acidose ruminale chronique peut être une condition difficile à diagnostiquer car c’est une maladie subtile.  Les symptômes cliniques de cette dernière ne sont pas facilement détectables et le lorsqu’ils le sont il est souvent trop tard pour agir.

Le signe clinique le plus commun associé à ce trouble de la fermentation ruminale est la réduction de la quantité ingérée dans le but de réduire l’acidité du rumen. Cependant, dans le cas de vaches logées et soignées en groupe, il devient plus difficile de voir l’ingestion individuelle et cela est donc souvent non repéré. Les autres signes sont la réduction du taux butyreux, réduction de la digestion des fibres (Lean et al. 2000), fourbure causant des boiteries (Nocek 1997; Owens et al. 1998), abcès du foie (Owens et al. 1998), diarrhées (Nocek 1997), et une fréquence importante de retournements de caillette (Shaver 1997).

Néanmoins, ces signes n’apparaissent qu’à la suite d’un épisode d’acidose chronique, quelque fois plusieurs mois après, ce qui renforce la subtilité dans la détection de cette maladie.

Le seul outil fiable et précis pour diagnostiquer l’acidose ruminale chronique est la mesure du pH du liquide ruminal, qui peut être effectuée par différents moyens avec plus ou moyen de facilité et de précision.

La première technique consistait à prélever du liquide ruminal par le biais d’une vache fistulée, et de l’analyser à l’aide d’un pH mètre portable. Ensuite, le développement d’une sonde résidant dans le rumen et étant reliée à un boitier extérieur, a permis d’obtenir des résultats fiables et précis. Après quelques recherches, il a été démontré qu’il existait une différence entre la mesure du pH in situ et celle effectuée par prélèvement à travers la canule (Smith, 1941; Dado and Allen, 1993; Garett et al, 1995).

De plus, les vaches canulées ne peuvent être utilisées que pour un but de recherche scientifique en raison du coût de l’intervention chirurgicale. Par conséquent, des techniques pouvant être appliquées au sein d’une exploitation ont été développé.

Le prélèvement du jus de rumen à l’aide d’une sonde gastrique (passant par l’œsophage) a déjà été pratiqué. Cependant, il a rapidement été démontré que les résultats d’analyse des échantillons ainsi recueillis sont souvent faussés à cause d’une contamination par la salive (Duffield et al., 2002; Alzahal et al., 2007).

La ruminocentèse, parfois aussi appelée ponction percutanée, consiste à enfoncer une aiguille (calibre 1.3 mm, 12.7 cm de long) dans le sac ruminal ventral et à aspirer un échantillon de jus du rumen dans une seringue de 10 mL. Bien que des résultats fiables aient été mesurés par cette technique, il est important de choisir le bon moment où prélever l’échantillon pour ne pas fausser l’interprétation des résultats en raison des variations du pH lors de la digestion d’un repas. D’autre part, le pH varie significativement entre différents emplacements du rumen (Duffield et al, 2004; Kimura et al, 2012), ce qui induit que les échantillons doivent être prélevés au même endroit à chaque fois. La ruminocentèse est une technique invasive pour l’animal et peut être à l’origine d’une baisse de production de lait, d’hématomes et de la formation d’abcès au niveau du site de poncture si elle n’est pas effectuée correctement (Kleen et al., 2004; Garrett et al, 1999).

 

Nouvelle méthode de diagnostic.

Récemment, un nouvel appareil a été développé, utilisant la technologie sans fil incorporée dans une sonde intra ruminale, appelé Bolus (Mottram et al, 2008). Le Bolus est constitué d’une électrode de pH, d’un module d’enregistrement des données, d’une batterie et d’une antenne permettant de transmettre les données. Le Bolus mesure le pH toute les minutes et fait une moyenne pour chaque quart d’heure, ce qui permet d’obtenir 96 valeurs de pH par jour. Cet appareil mesure des données fiables pendant plusieurs mois et c’est un avantage car il peut détecter de rapides fluctuations journalières de pH qui sont souvent plus difficiles à obtenir avec un échantillonnage ponctuel (Keunen et al, 2002; Duffield et al, 2004). La mesure du pH intra-ruminal par un système de transmission de données sans fil est un outil approprié et très pratique pour la mesure du pH ruminal sur le long terme chez les vaches laitières (Gasteiner et al, 2012).

Le Bolus peut être utilisé pour n’importe quels types de vache (fistulée ou non), il est simplement avalé par l’animal et se retrouve directement dans le réticulum (aussi appelé réseau) où, en raison de son poids, il restera et mesurera le pH. Du fait qu’il repose dans le réticulum, le terme réticulo-rumen est utilisé et le pH mesuré y est plus élevé que dans le sac ruminal (Kumara et al, 2012) ce qui par conséquent a besoin d’être pris en compte lors de l’interprétation des résultats.

 

Conclusion

La définition de l’acidose ruminale chronique est générale, il n’y a pas de point critique défini  pour déterminer la présence ou non de ce trouble de la digestion. Le seuil limite dépend de la méthode utilisée pour mesurer le pH, le temps après un repas (pour le prélèvement ponctuel), et l’endroit du prélèvement. Le temps passé en dessous de cette limite chaque jour est également important par le fait de variations diurnes.

La technique utilisée pour obtenir une mesure du pH est également un point qui affecte la valeur obtenue. La mesure en continue du pH s’avère être une méthode très pratique par sa facilité d’utilisation et sa précision. Elle permet aussi d’obtenir les variations du pH ruminal chaque jour et après un repas, ce qui est utile dans la détermination de la présence de l’acidose ruminale subaiguë chez les bovins laitiers.

L’acidose chronique est une condition subtile à appréhender, présente dans la plupart des troupeaux laitiers à haut rendement et causant un déficit économique inutile. La nutrition animale a suffisamment été améliorée depuis des années pour éviter l’acidose ruminale. Le développement technologique de ces Bolus fournit un moyen pratique pour détecter la présence ou non d’un tel trouble dans un troupeau. Les données recueillies sont simples mais nécessitent  l’interprétation d’un vétérinaire ou/et d’un nutritionniste pour permettre une aide dans la gestion d’un élevage.

References:

Alzahal O., B. Rustomo, N.E. Odongo, T.D. Duffield, B.W. McBride. Technical note: a system for continuous recording of ruminal pH in cattle. Journal of Animal Science, 85 (2007), pp. 213–217

Commun. L, 2011. Physiopathologie de l’acidose subclinique. Le Point Vétérinaire, 321 : 56-57.

Dado, R. G. and M. S. Allen, 1993: Continuous computer acquisition of feed and water intakes, chewing, reticular motility, and ruminal pH of cattle. J. Dairy. Sci. 76, 1589–1600.

Dirksen G., H.G. Liebich, W. Mayer. Adaptive changes of the ruminal mucosa and their function and clinical significance. Bovine Practitioner, 20 (1985), pp. 116–120

Duffield TF, Leslie KE, Sandals D, Lissemore K, McBride BW, Lumsden JH, et al. Effect of a monensin controlled release capsule on cow health and reproductive performance. J. Dairy Sci. 1999;82:2377–2384

Duffield T., J.C. Plaizier, A. Fairfield, R. Bagg, G. Vessie, P. Dick, J. Wilson, J. Aramini, B.W. McBride. Comparison of techniques for measurement of rumen pH in lactating dairy cows. Journal of Dairy Science, 87 (2004), pp. 59–66

Garrett, E.F., K.V. Nordlund, W.J. Goodger and G.R. Oetzel, 1997. A cross-sectional field study investigating the effect of periparturient dietary management on ruminal pH in early lactation dairy cows. J. Dairy Sci., 80: 169-169.

Garrett, E. F., M. N. Pereira, L. E. Armentano, K. V. Nordlund, and G. R. Oetzel, 1995: Comparison of pH and VFA concentration of rumen fluid from dairy cows collected through a rumen canula vs. rumenocentesis. J. Dairy Sci. Supplement 1, Abstract 78, 299 pp.

Garrett, E.F., M.N. Perreira, K.V. Nordlund, L.E. Armentano, W.J. Goodger and G.R. Oetzel, 1999. Diagnostic methods for the detection of subacute ruminal acidosis in dairy cows. J. Dairy Sci., 82: 1170-1178.

J. Gasteiner, T. Guggenberger, J. Häusler, and A. Steinwider, 2012. Continuous and long term measurement of reticuloruminal pH in grazing dairy cow by an indwelling and wireless data transmitting unit. Vet. Med. Int., 236956.

Keunen, J. E., J. C. Plaizier, L. Kyriazakis, T. F. Duffield, T. M. Widowski, M. I. Lindinger, and B. W. McBride. 2002. Effects of a subacute ruminal acidosis model on the diet selection of dairy cows. J. Dairy Sci. 12:3304–3313.

Kleen, J.L., 2004. Prevalence of subacute ruminal acidosis in Deutch dairy herds-A field study. Ph.D. Thesis, School of Veterinary Medicine Hanover, pp: 93-104

Kleen, J. L.; Hooijer, G. A.; Rehage, J.; Noordhuizen, J. P.  Subacute ruminal acidosis (SARA): a review. Journal of veterinary medicine. 2003; 50: 406-414.

Lean, I. J., L. K. Wade, et al. (2000). New Approaches to Control of Ruminal Acidosis in Dairy Cattle. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences 13(Suppl): 266-269.

Kleen, J. L.; Hooijer, G. A.; Rehage, J.; Noordhuizen, J. P. Rumenocentesis: A viable instrument in herd health diagnosis. Dtsch. Tierarztl. Wochenschr., 2004, 111: 458-462.

Kimura A., Sato S., Goto H., Yamagishi N., Okada K., Mizuguchi H., Ito K. Simulataneous estimation of the pH of Rumen and Reticulum Fluids of Cows using a Radio-transmission pH-Measuremnt System. J. Vet. Med. Sci, 2012; 74(4): 531-535

Mottram T., Lowe J., McGowan M., Phillips N. A wireless telemetric method of monitoring clinical acidosis in dairy cows. Computers and Electronics in Agriculture, 2008; 64: 45-48

Nocek, J. E. (1997). Bovine Acidosis: Implications on Laminitis. Journal of Dairy Science 80(5): 1005-1028.

Owens, F. N., D. S. Secrist, et al. (1998). Acidosis in Cattle: A Review. Journal of Animal Science 76: 275-286.

Smith, V. R. 1941: In vivo studies of hydrogen ion concentrations in the rumen of the dairy cow. J. Dairy. Sci. 24, 659–665

Shaver, R. D. (1997). Nutritional Risk Factors in the Aetiology of Left Displaced Abomasum in Dairy Cows: A Review. Journal of Dairy Science 80: 2449-2453

Tajik, J., M.G. Nadalian, A. Raoofi, G.R. Mohammadi and A.R. Bahonar, 2009. Prevalence of subacute ruminal acidosis in some dairy herds of Khorasan Razavi province, northeast of Iran. Iranian J. Vet. Res., 10: 28-32