Dynamiques des émissions de méthane entérique et du métabolisme énergétique chez le Zébu gobra dans les systèmes pastoraux du Ferlo (Nord Sénégal)

Dynamics of enteric methane and energy metabolism of Gobra Zebu, in the pastoral systems of Ferlo (Northern Senegal)

• Auteur / Autrice : Bérénice Bois
• Direction : Eliel Gonzalez-Garcia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 09/12/2019
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Système d'élevage méditerranéens et tropicaux - SELMET - Montpellier SupAgro, dir-selmetcirad.fr
• Jury : Président / Présidente : Charles-Henri Moulin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eliel Gonzalez-Garcia, Harry Archimède, Laurence Fortun-Lamothe
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Harry Archimède, Laurence Fortun-Lamothe

Mots clés

Mots clés libres

Gaz à effet de serre

Intensification écologique

Élevage pastoral

Greenhouse gas

Ecological intensification

Livestock

Résumé

L’élevage pastoral au Sahel, est de prime intérêt pour la région, par son rôle dans la sécurité alimentaire, et par son implication dans les émissions de gaz à effet de serre. Ce projet de thèse a pour objectif de mesurer, au Nord du Sénégal, les effets concomitants des saisons sahéliennes et du système de production sur le métabolisme énergétique et les émissions de méthane entérique du Zébu Gobra.Un cycle sahélien se compose de cinq saisons, une saison des pluies unique (3 mois) suivies par une période de transition avant la succession des 3 saisons sèches, pendant lesquelles les fourrages naturels se raréfient et perdent en valeur nutritive. Dans cet environnement, deux systèmes de production existent : i) le système traditionnel (TRAD) reposant sur les fourrages naturels et une faible complémentation, et ii) le système intensifié (INT) associé à une complémentation plus soutenue (durée et quantité). L’étude de 16 mois (2016-2017), couvrant un peu plus d’un cycle sahélien, s’est déroulée dans la région du Ferlo au Nord du Sénégal. Des vaches allaitantes (n=12 à 20 selon l’accès aux animaux), classées selon leur date de vêlage et équitablement réparties entre les systèmes de production, ont été suivies individuellement tous les deux mois. Des échantillons de leur régime alimentaire, fèces, jus de rumen et sang ont été collectés. La composition chimique des régimes et fèces a été déterminée par SPIR, la composition en Acide Gras Volatile (AGV) du jus de rumen par GC et le méthane entérique par fermentation in vitro des régimes. Les réserves corporelles ont été suivies via des mesures zootechniques (poids vifs PV et note d’état corporel NEC) et le dosage plasmatique de métabolites énergétiques : glucose, Acides Gras Non Estérifiés (AGNE), β-hydroxybutyrate et lactose.La Matière Sèche Ingérée (MSI, kg/jour) et la Matière Organique Digestible Ingérée (MODI, kg/jour) ont diminuées au fil de la saison sèche, indépendamment du système. Le potentiel méthanogène (production de méthane in vitro × MSI) a suivi des tendances opposées entre systèmes, avec les valeurs les plus faibles pour les vaches TRAD (45,8 g/jour) et maximale pour les vaches INT (66 g/jour) pendant la saison sèche, résultant en partie de la consommation à cette période par les vaches TRAD d’espèces ligneuses contenant des composés secondaires anti-méthanogénique. La concentration en AGV totaux du jus de rumen et le profil des AGV (proportions respectives des différents AGV), ont montrés des valeurs constantes et homogènes exceptées pendant la période de transition. La concentration en AGV Totaux (TRAD: -7%; INT: -15%), tout comme le ratio acetate:propionate (TRAD: -12%, and INT:-21%), ont diminué au cours de la saison sèche dans les deux systèmes, en cohérence avec la production de méthane in vitro. Malgré la diminution de la MSI, les vaches n’ont pas beaucoup mobilisées leurs réserves corporelles à en juger par les concentrations d’AGNE plasmatique toujours inférieures à 0.50 mmol/L. Paradoxalement à la fin de la saison sèches, les vaches du système INT ont plus puisées dans leurs réserves, probablement due aux déplacements que leur imposent les allers et retours pour recevoir leurs compléments alimentaires.La forte variabilité inter-annuelle de la disponibilité fourragère, suggère d’interpréter avec précautions les résultats de l’étude, qui représente un cycle sahélien moyen (précipitations annuelles moyennes). La stratégie de l’éleveur, varie d’une année à l’autre, en réponse à la variabilité environnementale et au contexte socio-économique. Sous l’effet de ces deux sources de variations, il est indispensable de poursuivre les recherches sur plusieurs cycles sahéliens afin de comprendre les véritables effets des saisons et des systèmes sur les émissions de méthane entérique et sur les adaptations métaboliques des Zébus Gobra.

Sahelian pastoral livestock systems are of great interest according to their social and food security roles and their environmental footprint related to greenhouse gases emissions. The aim of this thesis project was to monitor, in Northern Senegal, the effect of seasons and production systems on the energetic metabolism and the enteric methane production of Gobra Zebu cows.A whole Sahelian cycle gathers five seasons i.e. a single rainy season (3 months) followed by a transition period before 3 seasons of drought which lead the forages to decrease in nutritive value till the end of the cycle. In this environment, two production systems coexist i.e. i) traditional (TRAD), relying on natural pastures with low supplementation rates; and ii) the intensified (INT) system, with higher supplementation. The study was carried out during 16 months (2016-2017), covering a bit more than a Sahelian cycle. Lactating cows (n=12 to 20, depending on availability) grouped by their calving date and equally distributed between systems were studied. The cows were individually monitored every two months, and samples of their estimated ingested diets, faeces, rumen juice and blood were collected. Throughout seasons, the chemical composition of the diets was determined (by NIRS). The volatile fatty acids (VFA) was analysed from the collected rumen juice by GC. The methane production potential of the diets of the cows was measured by in vitro fermentation. The dynamcs of the body reserves (BR) and the energy balance status was also monitored by combining zootechnical measures (bodyweight- BW-, body condition score –BCS-) and plasma metabolic profiles of glucose, non- esterified fatty acids -NEFA, β-hydroxybutyrate and lactose. The dry matter (DMI, kg/day) and the dry organic matter (DOMI, kg/day) intakes decreased with the progression of the dry seasons, without systems’ effects. The methanogen potential in vitro methane production × DMI) showed opposite trend between systems, with lowest values for TRAD cows (45.8 g/day), and maximal for INT animals (66 g/day) during the dry seasons. In TRAD diets, the presence of ligneous fodder and trees species in the diet, containing secondary compounds (saponin) seemed to mitigate the methane emissions compared to INT diets which contained more fermentable ingredients. The total VFA concentration and their profiles in the rumen juice collected, showed relative constant tendencies, with homogeneous proportion of the individual VFA, except for the Transition period. Total VFA (TRAD: -7%; INT: -15%) as well as the acetate:propionate ratio (TRAD: -12%, and INT:-21%) decreased from the early to late dry seasons in both systems, which was consistent with trends in the in vitro methane production. Despite the observed decrease of DMI during the dry seasons, the cows’ energy balances was not at stake, as illustrated by NEFA concentration which were always lower than 0.50 mmol/L. Paradoxically, at the end of the dry season, the most supplemented INT cows showed higher BR mobilization than TRAD ones, which might be due to longer walks during the day motivated by the distribution of complements. The high inter-annual variability of biomass availability makes every year a different situation, thus the results must be interpreted carefully, as they represent the condition in which they were taken, i.e. an average rainfall Sahelian cycle. The strategy of the livestock keeper, could differ through years, in response to this variability and the socio-economic context. Further research efforts are thus required to understand the complex mechanisms related to the metabolic adaptations of local Gobra Zebu cattle, and the enteric methane emissions in such fluctuating environment, in Northern Senegal