Changements physiologiques et métaboliques causés par le stress thermique chez les vaches laitières

Le stress thermique peut être défini comme la condition qu’une vache laitière éprouve lorsqu’elle est incapable de dissiper l’excès de chaleur de son environnement. Le nombre de jours où l’indice de température et d’humidité (THI) dépasse le seuil de confort des vaches laitières a augmenté au cours de la dernière décennie. Ce phénomène, combiné à l’augmentation des performances des vaches, représente un défi économique important pour de nombreux producteurs laitiers.

Pour surmonter cette hyperthermie, de nombreux changements physiologiques et métaboliques peuvent être observés chez les vaches. Cependant, certaines de ces adaptations nuisent à leur santé, à leur reproduction et à leur productivité à long terme.

Les réponses typiques au stress thermique sont bien documentées et peuvent inclure une augmentation de la consommation d’eau, des besoins métaboliques et de la température corporelle, une diminution des performances de reproduction, de la consommation de matière sèche (MS), de la santé du rumen et de l’absorption des nutriments. Ces exemples font partie de la réponse d’acclimatation thermique à court terme des vaches.

La réponse d’acclimatation thermique à long terme est caractérisée par des changements endocriniens dans le but de diminuer la production de chaleur métabolique et d’augmenter la dissipation de chaleur par les vaches.

De manière générale, une diminution de la production laitière et du pourcentage de protéines du lait est observée principalement en cas d’acclimatation thermique à long terme comme on peut le voir dans le Tableau 1.

Réponses inflammatoires

Divers facteurs de stress peuvent contribuer à l’inflammation systémique chez la vache tel qu’illustré à la Figure 1. Un changement physiologique important identifié en réponse au stress thermique est une augmentation des réponses inflammatoires.

Bien que nous sachions que les dommages aux barrières épithéliales intestinales ne sont pas propres au stress thermique, cette réponse liée à l’infiltration de cellules immunitaires dans l’intestin, en particulier de macrophages, semble être un marqueur clé du stress thermique.

Les macrophages sont des cellules effectrices du système immunitaire inné qui engloutissent les bactéries et sécrètent à la fois des médiateurs proinflammatoires et antimicrobiens. Des recherches sur des intestins de porc ont montré que l’intégrité intestinale peut être compromise par l’élévation de la température corporelle interne dû au stress thermique. Ce phénomène de diminution de la fonction de la barrière intestinale entraîne une réduction de l’apport en nutriments, des restrictions alimentaires, une diminution de la digestion ou une augmentation des risques d’acidose.

Bien que ce mécanisme puisse jouer un rôle important dans les réponses inflammatoires, des études récentes ont attribué les dommages à la barrière intestinale par l’infiltration de cellules de type macrophage dans l’épithélium de l’intestin au stress thermique. L’inflammation est due à la pénétration de composés toxiques et bactériens, en raison de la perméabilité de la barrière intestinale, qui est provoquée par la réponse inflammatoire des cellules de type macrophage lors d’un stress thermique.

Cela déclenche une réponse immunitaire modulée et induit un mécanisme de défense antioxydant pour maintenir l’équilibre du système. La modulation de ces réponses immunitaires durant les périodes de chaleur pourrait aider à réduire les impacts négatifs internes du stress thermique.

Stress oxydatif

Le stress thermique est connu pour affecter le statut oxydatif des animaux : il augmente généralement la production de radicaux libres, entraînant un stress oxydatif. Ce stress oxydatif, appelé déséquilibre entre radicaux libres et antioxydants, peut être observé à tous les stades de vie de l’animal, y compris durant la période de tarissement. La recherche a montré que les marqueurs du statut oxydatif dans le plasma des vaches en tarissement subissant un stress thermique étaient régulés à la hausse, entraînant un déséquilibre chez ces vaches. Ce stress oxydatif a un impact négatif sur les fonctions immunitaires et reproductives : augmentation de la fréquence des mammites, augmentation du nombre de cellules somatiques dans le lait, diminution de la fertilité, augmentation de la mortalité embryonnaire, rétention placentaire post-partum et vêlage précoce.

Il est donc important d’assurer un apport optimal en antioxydants aux vaches pour les aider à surmonter ce déséquilibre et limiter certaines de ces acclimatations à long terme à la chaleur. De nombreuses recherches ont montré que la supplémentation d’additifs augmentant la capacité antioxydante améliore les performances des animaux dans des conditions de stress thermique. De nombreux antioxydants commerciaux ou produits riches en vitamine E ont montré qu’ils amélioraient aussi la capacité antioxydante des vaches laitières. La recherche a également conclu que l’utilisation de ces types de produits entraînait une augmentation de la production de lait pour les vaches laitières exposées au stress thermique.

Dans une étude récente, la levure de chrome, qui est utilisée pour améliorer la capacité antioxydante, a montré une augmentation de l’activité des marqueurs antioxydants chez la vache laitière sous hyperthermie. Ce ne sont là que quelques exemples de sources d’antioxydants, mais il existe de nombreuses autres sources différentes provenant de produits à base de levure, phytogéniques ou autres qui ont démontré une capacité antioxydante améliorée dans la nutrition des vaches laitières en réduisant l’impact négatif du stress thermique.

Protéines de choc thermique

L’augmentation de la dissipation de la chaleur et de la consommation d’eau ainsi que la diminution de la consommation sont des exemples des réponses d’acclimatation thermique à court terme par les vaches. Mais lorsque la phase d’acclimatation initiale est terminée et que la vache s’est acclimatée à la chaleur, un besoin d’acclimatation thermique à long terme se produit.

Ces adaptations sont causées par une reprogrammation des expressions géniques et des réponses cellulaires entraînant une efficacité accrue des voies et processus métaboliques, et cela, en grande partie, est causé par les réponses des protéines de choc thermique.

Les protéines de choc thermique, des protéines spécifiques, sont obtenues lorsque les cellules sont brièvement exposées à des températures supérieures à leur température de croissance normale. Ce changement dans la conformation tridimensionnelle des protéines (agrégation) peut avoir un impact sur les performances des vaches laitières.

Les recherches ont montré que le stress thermique peut induire l’agrégation des protéines, entraînent une perte de fonction de ces protéines. Cependant, toutes les protéines ne semblent pas perdre leur conformation de la même façon et des classes spécifiques de protéines sont plus sensibles à l’agrégation induite par la chaleur. Chez les vaches laitières, il est typique de voir la teneur en protéines du lait et la production diminuer pendant l’épisode de stress thermique, probablement à cause de la réponse d’agrégation des protéines. Comprendre ce qui rend certaines protéines moins sensibles au stress thermique pourrait être une découverte clé pour réduire la perte de fonction des protéines durant pendant les mois d’été.

Comprendre et moduler ces changements physiologiques et l’impact sur la réponse homéostatique des vaches pourrait aider à améliorer les stratégies d’atténuation du stress thermique chez les vaches laitières. Il existe de nombreuses façons d’aider à minimiser l’inflammation systémique chez la vache à un coût relativement faible.

Les changements nutritionnels commençant par une ration bien équilibrée pour répondre à la demande énergétique de nos vaches, y compris des additifs spécifiques pour supporter le système immunitaire des vaches, améliorer l’hydratation et augmenter les niveaux d’antioxydants sont les stratégies les plus économiques et les plus efficaces pour soutenir les vaches laitières pendant les périodes de chaleur.

Alors que les températures continuent d’augmenter, il est important de trouver de nouveaux moyens innovants afin d’améliorer les performances des vaches laitières dans leur environnement et de maintenir leur productivité et, plus important encore, leur santé.