Détection de l’oestrus chez les bovins

Estrus detection in cow

• Auteur / Autrice : Chrystelle Le Danvic
• Direction : Patricia Nagnan-Le Meillour, Patrice Humblot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations
• Date : Soutenance le 30/09/2009
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dissertations académiques

Détection de l'oestrus

Phéromones

Chromatographie en phase gazeuse

Spectrométrie de masse

Reproduction (biologie)

Bovins

Mots clés libres

Protéines de liaison d'odeurs

Résumé

L’œstrus (ou chaleurs) est une période critique dans la mise en place des processus de reproduction au sein des élevages. Or, les techniques de détection actuelles s’avèrent lourdes à mettre en place, onéreuses et n’assurent pas une détection systématique de l’œstrus. Le mâle est capable de détecter l’œstrus par l’intermédiaire de signaux chimiques émis dans les urines de femelle. La connaissance de ces signaux, ainsi que de leurs protéines de liaison dans les tissus olfactifs devrait permettre le développement d’un biosenseur, permettant de détecter de façon automatique et précise les composés volatils émis par les femelles en œstrus. Afin de mettre en évidence les signaux chimiques de l’œstrus chez les bovins (Bos Taurus), des urines de vaches (30) ont été collectées à différents stades de leur cycle œstral. La composition chimique de ces urines a été déterminée par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. La comparaison des profils chimiques urinaires au cours de cycle œstral a permis l’identification d’une série de composés présents de façon spécifique aux stades pré-œstrus et/ou œstrus chez certains animaux. Une grande variabilité interindividuelle et entre les collectes a été observée. Aucune protéine impliquée dans la liaison des composés œstrus-spécifiques identifiés n’a pu être mise en évidence dans les urines des femelles émettrices. Chez l’animal détecteur, plusieurs isoformes de la protéine bovine de liaison aux odeurs (OBPb) ont pu être mises en évidence dans les tissus olfactifs. Des études biochimiques ont confirmé la phosphorylation d’un des variants de l’OBPb et la présence d’une chaîne N-glycannique sur la partie N-terminale de la protéine. L’existence d’une diversité d’OBPb suggère une spécificité de liaison de chaque isoforme vis-à-vis des ligands odorants. Leur propriété de liaison a été quantifiée par spectroscopie de fluorescence, ouvrant ainsi la voie à des études de relations structure-fonction de ces OBP.

Estrus detection is the critical stage in livestock reproduction. Efficiency of artificial insemination, the major method of reproduction used in cattle, depends on the accurate detection of this short female stage. Currently used detection methods are quite expensive and insecure. This work aims to the elucidation of chemical communication involved in estrus detection by the male. Indeed, male can detect heats by olfactory cues emitted in urine of female. Identification of such chemical cues and their associated binding proteins in estrus behaviour will permit to develop new biotechnological tools as biosensors for estrus detection. To characterize estrus specific molecules, urine from 30 cows was collected at specific stages of the estrus cycle and their chemical composition has been assayed by GC/MS analysis. No systematic estrus specific compounds have been characterized, but we were able to characterize a few compounds as pre-estrus and/or estrus specific in some animals. Identified compounds remain to be tested for their biological activity and ability to elicit sexual behaviour to confirm their implication in estrus detection. No protein binding these molecules could be identified in urine. The urinary serum albumin, described in female elephant urine as a pheromone carrier protein, was characterized. The study of protein in the olfactory area led us to identify several isoforms of bovine Odorant Binding Protein (bOBP), in male and female olfactory tissues. Isoforms can be distinguished by their post-translational modifications. Biochemical experiments showed phosphorylation on one bOBP variant and a N-glycan is present at the N-terminus of the protein. Existence of various bOBP isoforms suggests function specificity, in particular in their binding properties. Spectroscopic fluorescence experiments were performed to analyze the structure-function relationships between the various bOBP isoforms and odorant molecules to ascertain this hypothesis.