La hausse des températures pose des défis majeurs à l’industrie laitière – la production de lait d’un Holstein peut diminuer de 30 à 70% par temps chaud – mais une nouvelle étude dirigée par Cornell a trouvé une solution basée sur la nutrition pour restaurer la production de lait lors d’événements de stress thermique, tout en identifier la cause du déclin.
L’étude, publiée le 2 août dans le Journal des sciences laitières, a confirmé pour la première fois que les vaches laitières stressées par la chaleur développent une perméabilité intestinale, ou leaky gut, qui contribue à une réduction de la production de lait. Les chercheurs ont également découvert que la production de lait peut être partiellement restaurée en nourrissant les vaches avec des acides organiques et des plantes pures.
« Cela a une application immédiate », a déclaré Joseph McFadden, professeur agrégé de biologie des bovins laitiers au Collège d’agriculture et des sciences de la vie et auteur principal de l’article. « Et nous espérons qu’il servira de catalyseur pour le domaine et déclenchera de nouvelles recherches sur les approches diététiques. »
Le premier auteur de l’article est Ananda Fontoura, étudiante au doctorat dans le laboratoire de McFadden.
La recherche aidera à maintenir l’efficacité et la durabilité de l’industrie laitière à mesure que la demande et les températures augmentent. Le changement climatique entraîne déjà une réduction de la production et une santé menacée chez les Holstein, de loin la race dominante dans l’élevage laitier américain. McFadden a déclaré que l’industrie laitière de l’État de New York n’est pas sûre en raison de son climat relativement frais – le stress thermique chez les Holstein commence à se produire à 75 degrés Fahrenheit.
« Dans l’État de New York, nous prévoyons une augmentation des événements de stress thermique au cours de la prochaine décennie, mais les précipitations sont censées rester », a déclaré McFadden. « Avec des sécheresses majeures et des demandes en eau dans d’autres régions du pays, l’accent pourrait être mis davantage sur le maintien de la force de l’industrie laitière du Nord-Est, mais nous aurons encore plus d’événements de stress thermique, et nous devons être proactifs et prêts . »
Le stress thermique fait que les vaches mangent moins, et la baisse de l’apport alimentaire explique 30 à 50 % de la baisse de la production laitière, c’était connu. Les chercheurs ont apporté la preuve que le déclin restant se développe avec une augmentation de la perméabilité intestinale, qui active le système immunitaire.
« L’hypothèse de travail générale était qu’un système immunitaire activé sépare l’énergie de la production de lait pour soutenir la fonction immunitaire », a déclaré McFadden. « Lorsque l’intestin devient perméable, il permet aux bactéries d’entrer dans la vache qui activent le système immunitaire et provoquent une inflammation. Mais aucune étude n’a jamais confirmé directement que les vaches laitières stressées par la chaleur ont développé un intestin qui fuit. Les données antérieures n’ont fait que déduire cette possibilité. «
Les chercheurs ont découvert que les vaches exposées à des conditions de stress thermique développaient rapidement des fuites intestinales, après seulement trois jours. Un groupe témoin dans un environnement thermiquement neutre, avec le même apport alimentaire réduit, a connu un retard dans le développement d’une perméabilité intestinale améliorée.
L’étude a également révélé que la consommation d’acides organiques et de plantes pures réduisait la perméabilité intestinale de la vache et augmentait l’apport alimentaire et la production de lait, restaurant environ trois kilogrammes de lait par jour. Les vaches ont également montré une efficacité accrue de l’azote, ce qui peut signifier moins d’azote excrété dans l’environnement.
Actuellement, les arroseurs et les ventilateurs sont utilisés pour atténuer le stress thermique des vaches, mais ces stratégies brûlent des combustibles fossiles et ne restaurent qu’environ 60 % de la production de lait. On estime que les pertes économiques dues aux vaches laitières stressées par la chaleur dépassent 1,5 milliard de dollars par an, plus que tout autre système de production animale domestique, en grande partie à cause de l’intolérance des Holstein à la chaleur.
L’équipe de McFadden travaille avec des chirurgiens du Collège de médecine vétérinaire, qui ont pu isoler des échantillons de l’intestin de la vache, et avec des collègues du Collège d’ingénierie et de l’Université Johns Hopkins pour analyser le profil du microbiome et des métabolites du tractus gastro-intestinal de la vache. Ces études aideront à déterminer pourquoi la perméabilité intestinale se produit en cas de stress thermique et fourniront des informations supplémentaires sur la façon de garder les vaches en bonne santé.
« Le domaine manque vraiment d’approches diététiques pour améliorer la santé intestinale; c’est un domaine sous-développé », a déclaré McFadden. « C’est très difficile à étudier car vous avez besoin des installations pour faire les études de stress thermique et des chirurgiens pour obtenir ces précieux échantillons. Cornell est vraiment unique en ce sens que nous avons beaucoup de ressources à notre disposition pour répondre à ces questions. »
Des recherches plus poussées pourraient révéler l’efficacité de différents additifs, ou même recommander des changements à l’alimentation de base des vaches aux États-Unis, grâce à l’optimisation du Cornell Net Carbohydrate and Protein System, un modèle largement utilisé pour déterminer ce que les bovins laitiers et de boucherie devraient manger.
« Ce modèle aide les nutritionnistes à formuler des régimes pour les vaches », a déclaré McFadden. « Si nous pouvons améliorer ce modèle et comprendre les besoins en nutriments d’une vache lors d’un événement de stress thermique, nous pouvons nous assurer qu’elle obtient ce dont elle a besoin pour maintenir une santé et des performances optimales. »
ABP Fontoura et al, Le stress thermique se développe avec une perméabilité intestinale totale accrue, et l’acide organique alimentaire et la supplémentation botanique pure restaurent en partie les performances de lactation chez les vaches laitières Holstein, Journal des sciences laitières (2022). DOI : 10.3168/jds.2022-21820