Le contrôle de la photopériode dans les élevages laitiers permet d’obtenir d’intéressantes augmentations de production. Pourquoi cette technologie n’est-elle pas davantage utilisée?

La photopériode est la répartition de l’éclairage et de l’obscurité dans un cycle de 24 heures. Le préfixe « phot » est d’ailleurs une ancienne unité d’éclairage qui représente 10 000 lux. Avec 16 à 18 heures de lumière et 6 à 8 heures de noirceur (16L : 8N), la photopériode est dite longue. À l’opposé, c'est-à-dire avec 8 heures de lumière et 16 heures de noirceur (8L : 16N), la photopériode est dite courte.

Les animaux utilisent la photopériode pour régler leur rythme biologique. Selon la quantité de lumière reçue, la glande pinéale sécrétera une quantité variable d’une hormone appelée mélatonine1 qui joue un rôle essentiel dans les rythmes biologiques.

La lumière reçue par la rétine de l’oeil est transformée en signaux chimiques qui sont acheminés via le nerf optique à une région du cerveau appelée hypothalamus. Par la voie de neurones, l’hypothalamus transmet les signaux reçus jusqu’à la glande pinéale qui reçoit le message de cesser ou de réduire la sécrétion de la mélatonine. Quand la « brunante » revient, ce message disparaît et la glande pinéale reçoit cette fois le message de sécréter la mélatonine.

Les animaux réagissent donc au cycle de sécrétion de la mélatonine pour régler leurs rythmes biologiques et leur horloge interne. Pour que la photopériode ait un effet, il doit y avoir alternance de lumière et de noirceur, autrement les animaux perdront la possibilité de retracer la longueur du jour et, de ce fait, le synchronisme de leur horloge biologique. Ainsi, il n’est pas recommandé d’avoir un éclairage continu durant 24 heures dans les étables laitières.


L’effet hormonal
Les principes endocriniens à la base de l’effet de la photopériode sont complexes et ont longtemps été étudiés. Les effets de la durée de l’éclairage sur la production de lait ne sont pas dus à des changements de comportement, mais plutôt à un changement physiologique. La manipulation de la photopériode altérera la sécrétion des hormones telles que la prolactine, la mélatonine, l’IGF-I (Insulin-like Growth Factor) et la leptine. Le cycle de sécrétion de la mélatonine affectera la sécrétion des autres hormones. Une photopériode longue augmentera la synthèse de la prolactine et de la leptine (Dahl, 2003).
Chez les vaches laitières, les changements de la production de lait sont dictés par l’IGF-I. Le mécanisme par lequel l’IGF-I affecte la production de lait n’est pas complètement élucidé, car la photopériode n’influence pas directement la sécrétion de l’hormone de croissance. Lorsqu’il y a une diminution de mélatonine en raison d’un niveau adéquat de lumière, le foie reçoit le message d’augmenter la synthèse d’IGF-I qui, à son tour, commande à la glande mammaire d’augmenter la production de lait. L’IGF-I contrôle l’augmentation de lait lors de l’administration de l’hormone de croissance. L’augmentation de l’IGF-I hausse la production de lait qui, ensuite, accroît la consommation de matière sèche mais, semble-t-il, pas l’inverse.

Certaines observations indiquent également que la sécrétion de leptine, une hormone produite par les cellules adipeuses, serait influencée par la photopériode. Cette hormone jouerait un rôle dans le transfert des nutriments vers la glande mammaire pour supporter une plus grande production de lait durant les jours à photopériode longue.

Les pieds chandelles
Un pied chandelle (pc) représente l’intensité de la lumière sur une surface d’un pied carré placée à un pied de distance d’une source de lumière qui équivaut à la force d’une chandelle. Cette unité se mesure en lumen. Un pied chandelle vaut 10,8 lux, le lux représentant la mesure du nombre de lumen par mètre carré. Dans un bureau bien éclairé, on retrouve environ 35 à 50 pieds chandelles. Pour lire adéquatement un journal, il faut un minimum de 20 à 30 pc. Une journée ensoleillée apporte 1 000 pieds chandelles.
Pour que la photopériode ait un effet, il faut à la fois une durée (16L : 8N) et une intensité (15 à 20 pc) de luminosité. Un chercheur de l’Université de l’Illinois recommande une intensité de 20 pieds chandelles, possiblement pour tenir compte de la variation dans un bâtiment et s’assurer d’avoir le minimum nécessaire.

L’intensité de la lumière se mesure à l’aide d’un photomètre ou d’un luxmètre placé à environ un mètre du sol, ce qui correspond à la hauteur de l’œil des vaches lorsqu’elles mangent. Les luxmètres convertissent les pieds chandelles en lux et vice versa.

Pour que la lumière ait un impact, elle doit atteindre l’œil de la vache. Dans une étable à logettes, les vaches vont de l’allée d’alimentation, aux logettes, à l’abreuvoir, etc. On doit donc s’assurer que, partout, l’intensité de la lumière qui atteint l’œil correspond au niveau recommandé. Dans une étable dite attachée, les vaches demeurent à la même place, il est donc plus facile d’avoir l’intensité recherchée dans l’allée d’alimentation.


Effet sur la production laitière
Un sommaire de dix études démontre l’effet positif d’une photopériode longue (18L : 6N) sur la production laitière, soit une augmentation moyenne de 2,5 kg ou 8 % de la production. La composition du lait en général n’a pas été affectée à l’exception de quelques études où le test de gras a légèrement diminué, possiblement en raison de l’effet de dilution que l’on observe lorsqu’il y a une augmentation de lait. Une de ces études a été effectuée au Québec en 1989 à la station de recherches de Lennoxville et une autre à la Ferme de recherche CRF.

Les vaches ne répondent pas à la photopériode en mangeant davantage et en produisant ensuite plus de lait. Les vaches reçoivent en fait le signal physiologique de produire plus de lait et, ensuite, la consommation de matière sèche suit pour supporter cette hausse de lait d’environ 6 %. Il y a donc une légère amélioration de l’efficacité alimentaire, comme c’est le cas avec l’hormone de croissance. Avec la photopériode, il y a cependant un délai de 2 à 4 semaines avant de voir un effet sur la production. C’est le temps de réaction des hormones après avoir reçu le signal d’un taux réduit de mélatonine dans l’organisme.


Le tarissement
Durant le tarissement, la manipulation de la photo-période doit être à l’inverse de la lactation, c’est-à-dire que l’on doit viser une photopériode 16N : 8L, comme dans la période hivernale. La période de noirceur augmentera la sécrétion de mélatonine. Celle-ci « réinitialisera » l’horloge biologique pour sensibiliser les récepteurs à l’augmentation de la photopériode. De plus, la période de noirceur augmentera la sensibilité des récepteurs à la prolactine, de sorte qu’au moment du vêlage, l’effet de cette hormone qui agit sur la différentiation des cellules de la glande mammaire et de la production de lait subséquente sera plus grand.

Il a été démontré, chez les rongeurs, que les jours courts, comparativement aux jours longs, sont associés à une hausse de l’immunité et de la prolifération des anticorps. Il est donc logique que la photopériode courte accroîtra l’immunité des vaches laitières durant la période périvêlage, une période critique où l’immunité est justement réduite.

Mais il y a des complications à avoir deux modes d’éclairage, particulièrement lorsque tous les animaux sont logés dans la même étable et lorsque l’étable est dotée d’un système de ventilation naturelle. Cependant, si les vaches taries sont logées dans une aile différente, il est plus facile d’appliquer le concept de la photopériode.


L’effet sur la croissance des taures
Comparativement à une photopériode courte, une photopériode longue augmente le développement de la glande mammaire et limite la déposition du gras chez les génisses. Une photopériode courte augmente la sécrétion de mélatonine qui entraîne une modification des hormones qui influencent la déposition du gras. D’une façon imagée, avec les jours courts et l’augmentation de mélatonine, c’est comme si, tel un ours, le système s’endort, se prépare à hiberner et entrepose de la graisse pour passer l’hiver. Au contraire, les jours longs stimulent l’activité métabolique et le système endocrinien pour augmenter la synthèse de la prolactine, l’efficacité alimentaire et le gain de poids maigre.

L’effet sur la reproductionLa manipulation de la reproduction influencera la saison de reproduction des animaux saisonniers comme les chèvres, les moutons et les chevaux. Les bovins laitiers ne sont pas saisonniers dans le sens strict du terme, mais on sait que la photopériode intervient dans la reproduction des bovins. Par exemple, le retour à la cyclicité est plus long pour les vaches qui vêlent l’hiver que celles qui vêlent l’été.

Chez les génisses exposées à des jours longs, l’apparition de la puberté est plus hâtive que celles exposées à des jours courts. Les génisses exposées à 18L : 6N, répondront mieux aux hormones qui régissent les chaleurs que les génisses exposées à 8L : 16N. Une partie de l’effet de la photopériode sur la reproduction s’explique par la croissance et la composition corporelle. Il a été démontré que l’apparition de la puberté dépend du poids corporel. La puberté apparaît à un poids donné plutôt qu’à un âge donné, donc plus l’animal atteint son poids rapidement, plus vite apparaissent les chaleurs.


Une étude CRF
Une expérience a été menée en 2001 par le réseau Cooperative Research Farms pour valider l’effet sur la production laitière du contrôle de la photopériode (lumière naturelle et lumière contrôlée avec 18L : 6N et une intensité supérieure à 15 pc). Avant l’installation du nouveau système, l’intensité variait de 5 à 20 pc selon la distance des lumières pour une période de 20 à 24 heures par jour. Une étable de la section attachée a été modifiée pour se conformer aux standards d’une longue photopériode alors que l’autre étable attachée a servi de contrôle. Les vaches avec la photopériode (+) ont donné 2,3 kg de plus de lait que la quantité attendue, soit une baisse normale de 7 % par 28 jours, alors que dans l’étable non contrôlée les vaches ont donné la quantité de lait prévue.


Calcul économique ($ US et $ CAN)
Avec l’augmentation de 2,3 kg, le coût du capital investi, 4 200 $ (32 $/vache), sera récupéré en 90 jours en se basant sur 130 vaches dans les 2 étables. En soustrayant le coût additionnel de l’électricité, évalué à 5,50 $ par jour, le revenu supplémentaire estimé, aux États-Unis, est de 12 500 $ (96 $/vache).

Le temps de recouvrement du capital est de 90 à 100 jours, selon les résultats obtenus et les frais d’installation. Ces frais représentent entre 60 et 120 $ selon le type de bâtiment, de lumière et de câblage. Un bon estimé pour les étables à logettes est de 70 $ par vache et de 110 $ par vache pour une étable attachée.

Les données calculées en dollars canadiens apparaissent au tableau ci-contre. Si les frais d’installations coûtent 120 $ par vache, il faudra 103 jours pour recouvrer l’investissement.

 
Revenus par vache
(s/jour)
Dépenses par vache
(s/jour)
Hausse de 8 % de lait à 35 kg à 58 $/hl
1,62
Hausse de 6 % CVMS à 15 $/hl
0,315
Éclairage (2 kwh à 0,07 $/kwh)
0,14
Total
1,62
0,455
Différence $/jour
1,165


L’utilisation de cette technologie

Les producteurs avicoles utilisent le contrôle de la luminosité depuis des décennies pour améliorer la croissance des poules pondeuses et l’éclosion. Qu’en est-il pour les producteurs laitiers?

On sait que l’utilisation de l’hormone de croissance augmente la production de lait de 15 à 20 %, mais cette technologie n’est pas homologuée au Canada. Le passage de 2 à 3 traites par jour augmente aussi la production de lait de 15 à 20 %, mais elle exige plus de main d’œuvre. Le contrôle de la photopériode est une technologie qui augmente la production de lait de 8 % par rapport à un environnement non contrôlé. C’est une technologie naturelle qui n’exige pas d’investissements importants par rapport au temps de récupération. Alors, pourquoi ne l’utilisons nous pas davantage?

Il importe, d’abord, de faire la distinction entre la durée d’éclairage et l’intensité d’éclairage. Aujourd’hui, beaucoup de fermes augmenteront la durée de l’éclairage à 16 heures par jour durant les périodes hivernales, mais qu’en est-il de l’intensité ou du degré de l’éclairage? À ma connaissance, il n’y a pas de données publiées sur l’intensité moyenne de l’éclairage dans les fermes du Québec.

Une étude réalisée en 2000 au Wisconsin (Possin et al. 2000) a démontré que l’éclairage moyen des étables attachées était en moyenne de 20,35 pc dans l’allée d’alimentation. Les minimum et maximum enregistrés étaient respectivement de 14,7 pc et 26 pc. Cette intensité est donc suffisante pour influencer positivement la production laitière durant les jours longs.

Par contre, en étables à logettes il y a eu plus de variation. Il y avait en moyenne 14,23 pc dans l’allée d’alimentation avec des écarts de 2 à 38 pc. Dans les logettes, la valeur moyenne était de 7,3 pc avec une variation de 0,7 à 100 pc. Dans les étables à logettes, 58 % avaient 2 pc ou moins dans l’allée d’alimentation ou dans les stalles. Seulement 16 % des étables à logettes rencontraient la norme de 15 à 20 pc.

Il ne faut pas conclure que les étables à logettes au Québec sont moins bien éclairées que les étables attachées. Il faut aussi tenir compte de l’âge des bâtiments. Ici, la plupart des étables à logettes sont récentes et rencontrent les normes du 15 à 20 pc. Des mesures prises par nos experts-conseils dans des étables attachées et à stabulation libre ont révélé que plusieurs étables n’étaient pas suffisamment éclairées. Se pourrait-il que la technologie du contrôle de la photopériode ne soit pas très utilisée parce qu’on croit, à tort, que nos étables sont suffisamment éclairées, ou encore parce qu’on surestime les coûts de cette façon de faire?


En conclusion
Avec les effets bénéfiques de la photopériode démontrés par de multiples recherches, il est temps d’évaluer l’application de ce concept sur nos fermes. L’équation de la photopériode comprend la durée et l’intensité. Actuellement, la plupart des fermes utilisent une partie de cette équation, à savoir le contrôle de la durée d’éclairage. L’étape suivante est donc de vérifier l’intensité en pied chandelle de l’éclairage de l’allée d’alimentation pour les étables attachées et de l’allée d’alimentation et du bâtiment pour les étables à logettes. Selon les études effectuées aux États-Unis, il y a plus de chance de ne pas avoir suffisamment d’éclairage dans les anciennes étables à logettes, ce qui n’est pas le cas dans les nouvelles étables conformes aux normes.

Des luxmètres disponibles par l’entremise du réseau CO-OP permettront d’évaluer la qualité de l’éclairage sur vos fermes. Si les valeurs sont plus faibles que 15 pc, il faudra évaluer les frais nécessaires pour hausser cette valeur à 20 pc et estimer la période de recouvrement de l’investissement.

Le contrôle de la photopériode est un concept naturel qui ne nécessite pas un investissement élevé et qui se récupère rapidement. Appuyée par de multiples recherches positives, cette technologie mérite donc d’être appliquée sur vos fermes dans tous les types de logement. Le contrôle de la photopériode, ce n’est pas un « LUX ».

Estimation du nombre de lumens nécessaires

Formule
Nombre total de lumens = AIRE x PC x K


L’AIRE : Le nombre de pieds carrés du bâtiment
PC : Le nombre de pieds chandelles
K : Une constante pour les conditions de lumière exté-rieure. Une étable à logettes ou attachée avec des rideaux nécessite une valeur K égale à 3. Une étable attachée fermée avec des murs blancs ou pâles qui réfléchissent la lumière nécessitera une valeur K égale à 2.



Étable à logettes : K = 3
AIRE = 56 pieds x 112 pieds = 6 272 pieds carrés
Le nombre de pieds chandelles désirés = 20 PC
Supposons que nous choisissons des lampes de 250 watts de type halogénure (20 500 lumens)

Nombre total de lumens = 6 272 pieds carrés x 20 x 3 = 376 320 lumens


Intensité des lampes
 
LUMENS
WATTS
*LAMPE AU SODIUM HP
**LAMPE AUX HALOGÈNES
400
50 000
36 000
250
27 500
20 500
150
16 000
14 000
* Lampe au sodium à haute pression (HPS pour High Pressure Sodium)
** Lampe aux halogénures : lampe à haute intensité obtenue en combinant un halogène avec un métal (MH pour Métal Halide)


Nombre de fixations = Total des lumens/Capacité des lampes

Nombre de fixations = 376 320 lumens/20 500 lumens = 18 fixations

Espacement entre les fixations = Hauteur d’installation x 1,5

Chaque type de lumière possède à la fois des avantages et des désavantages. Selon les chercheurs, certaines personnes auraient de la difficulté à s’adapter aux lumières au sodium à cause de la couleur jaunâtre qu’elles produisent.

Pour faciliter le mouvement durant la période de noirceur, utilisez des lumières infrarouges qui n’interfèrent pas avec la perception de la noirceur des vaches, donc avec la sécrétion de mélatonine.

Pour faire un choix éclairé sur ce sujet, tel que la longévité et le coût d’utilisation de chaque type de lumière par rapport à un autre, consultez un ingénieur agronome spécialisé dans le domaine.


(Source : Dahl, 2001)



* L’auteur est spécialiste de la nutrition des ruminants, de la recherche et des développements de programme à la Coopérative fédérée de Québec.




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