Research in dairy cows for biomarkers of negative energy balance in milk | Recherche, chez la vache laitière, de biomarqueurs du déficit énergétique dans le lait

English. Dairy cows are very susceptible to negative energy balance, which occurs when their energy needs exceed their intake. Negative energy balance affects milk production as well as the animal health. Its early detection is thus essential and feed restriction experiments are conducted to it. The objective of this thesis was to identify milk molecules affected by feed restrictions of different intensity to propose a panel of non-invasive biomarkers of negative energy balance, usable in dairy farming. The study of milk contents, metabolites, major proteins, as well as proteome and miRNome, allowed the identification of variable molecules reflecting the adaptation of the mammary metabolism to the energy stress. Variations induced by these restrictions were a factor of their intensity and some of the identified variableswere verified on other animals, during the physiological negative energy balance in early lactation. The integrative study of all these data led to 25 candidate biomarkers among which some were selected for their potential to be monitored by a tool commonly used in breeding: the mid infrared spectrometry. Equations will be developed to evaluate the concentrations of glutamate, uric acid and isocitrate via these spectra and will be used with those already existing to evaluate the lactose content and the fatty acids concentrations, to constitute a panel of biomarkers of the negative energy balance. Validation of this tool will have to be done but, if its reliability is confirmed, it will allow a better monitoring of the energy balance in dairy cows and will help to improve their health, their welfare, and their productivity.

French. La vache laitière est très sujette au déficit énergétique, qui survient quand ses besoins énergétiques dépassent ses apports. Ce déficit affecte la production laitière et la santé animale. Sa détection précoce est donc essentielle, et des expérimentations de restrictions alimentaires sont menées pour l’étudier. L’objectif de cette thèse était d’identifier des molécules du lait affectées par des restrictions alimentaires de différentes intensités, afin de proposer un panel de biomarqueurs non invasifs du déficit énergétique, utilisable en élevage. L’étude des taux, métabolites, protéines majeures, protéomes et miRNomes du lait a permis de mettre en évidence des molécules variables reflétant l’adaptation du métabolisme mammaire au stress énergétique subit.La réponse à ces restrictions était facteur de leur intensité et certaines variables identifiées ont pu être vérifiées sur d’autres animaux lors du déficit énergétique physiologique de début de lactation. L’étude intégrative de ces données a permis de proposer 25 biomarqueurs dont certains ont été sélectionnés pour intégrer un outil utilisé en élevage : la spectrométrie moyen infra-rouge. Des équations vont être développées pour évaluer les concentrations en glutamate, acide urique et isocitrate via ces spectres et seront utilisées avec celles déjà existantes évaluant le taux de lactose et les concentrations en acides gras, afin de constituer un panel de biomarqueurs du déficit énergétique. La validation de cet outil reste à réaliser mais, si sa fiabilité est confirmée, il permettra un meilleur suivi du bilan énergétique des vaches laitières et aidera à améliorer leur santé, leur bien-être et leur productivité.