Introduction
L'insémination artificielle (IA) bovine est une technique de reproduction largement répandue qui a révolutionné l'élevage. Elle consiste à collecter la semence d'un taureau, la conditionner (souvent par congélation), la transporter et l'introduire dans les voies génitales de la vache. Cette méthode offre de nombreux avantages, mais présente également certains inconvénients qu'il est important de considérer. L’IA s’est développée en France à partir de la fin des années 1940, en particulier chez les bovins.
Avantages de l'Insémination Artificielle Bovine
Amélioration Génétique Accélérée
L'un des principaux avantages de l'IA est son impact considérable sur la diffusion du progrès génétique. Un éleveur pratiquant l’IA peut bénéficier d’un progrès génétique de l’ordre de 0,2 à 0,4 écart-type génétique par an, par la simple utilisation de taureaux d’insémination bien choisis, et sans considérer la sélection intratroupeau qu’il peut pratiquer. L'avantage majeur de l'IA bovine est la dilution de la semence qui permet de produire jusqu'à plusieurs centaines de doses par éjaculat de taureau. Le nombre de descendants par reproducteur peut ainsi être démultiplié, un taureau pouvant produire plusieurs dizaines de milliers de doses en quelques mois. Elle permet le découplage entre production de sperme et insémination, ce qui évite le transport des reproducteurs, limite les risques sanitaires, favorise les échanges à plus grande distance et souvent entre pays. Grâce à cette pratique, vous avez accès aux meilleurs taureaux des organismes de sélections. Cela va vous permettre de booster l’avancée génétique en corrigeant efficacement les points limitants de votre élevage, en particulier les points peu héritables (qualités maternelles, largeur du bassin, facilité de vêlage). L'IA permet donc de diffuser facilement le progrès génétique dans le monde ; elle offre de nombreuses garanties tant pour la qualité de la production qu’au niveau sanitaire. Un taureau dit "améliorateur" (c'est-à-dire qu’il apportera à la nouvelle génération un "plus" au niveau du critère de sélection choisi) peut ainsi engendrer de 100 à 200 000 veaux en 2 ou 3 ans.
Maîtrise Sanitaire
Dans les élevages, les canaux de transmissions des maladies sont à maîtriser. La monte naturelle est un vecteur de diffusion de maladies sexuellement transmissibles comme la BVD ou encore les métrites (maîtrisées lors du suivi reproduction). Il faut aussi prendre en compte le brassage des animaux entre les troupeaux, notamment lors de copropriété des animaux de monte. À l’inverse, les semences d’inséminations artificielles sont produites avec un protocole qui exclut les risques de transmissions entre individus. L’IA permet avant tout d’éviter la diffusion des maladies. « Les animaux prélevés sont exempts de toutes affections vénériennes. Détenir un taureau, le partager ou le louer avec d’autres exploitations augmente le risque qu’il diffuse le pathogène au sein du troupeau.
Sécurité de l'Éleveur
Qu’ils soient directement dans les troupeaux ou dans des cases à proximité, les taureaux restent imprévisibles et dangereux. Ne subissez pas la reproduction de votre troupeau !
Optimisation Économique
Avec les frais réels cumulés, l’insémination devient économiquement intéressante. En élevage laitier moyen, on considère souvent qu'une bonne stratégie de renouvellement (avec un taux entre 25 et 30%) et une bonne maîtrise de la reproduction des animaux permettent de réaliser de très fortes économies. Les pratiques d'insémination conditionnent donc la productivité des animaux et la génétique du troupeau, ainsi que l'efficience économique de l'atelier de production.
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Flexibilité et Contrôle de la Reproduction
L’IA permet de contrôler de manière plus précise les saillies et le pourcentage de réussite. Elle offre la possibilité de raisonner au cas par cas pour augmenter la valeur génétique du troupeau. Une vache mauvaise laitière pourra être croisée avec un taureau dont les filles sont bonnes productrices. Il devient ainsi possible de disposer d'un panel de géniteurs de bonne qualité afin de mettre en place un plan d’accouplement. En effet, on étudie généralement le potentiel des taureaux de monte naturelle selon les performances des parents. Il est ainsi possible de disposer de taureau porteur d’un défaut génétique ne s’exprimant que sur la descendance. L'IA de service ou l'IA de réforme, généralement effectuées à partir de semences viande, elles sont parfois pratiquées avant réforme et permettent ainsi de calmer les animaux en bloquant leur cycle de chaleur.
Insémination Par l'Éleveur (IPE)
Arnaud Brette, éleveur de vaches laitières dans la Loire (42), pratique l’Insémination Par l'Eleveur (IPE) depuis 6 ans, parce qu’il souhaitait se « réapproprier la gestion de la reproduction » de son troupeau bovin. L’insémination par l’éleveur me permet de me réapproprier la gestion de la reproduction de mon troupeau, l’inséminateur ne passant pas à heures régulières. Par la même occasion j’ai aussi appris à fouiller mes vaches pour vérifier si elles sont gestantes ou pour déclencher les chaleurs par exemple. L’IPE me permet aussi d’économiser de l’argent en ne faisant pas intervenir l’inséminateur (environ 3000 euros par an pour un troupeau de 60 VL + génisses). J’ai noté une hausse de fécondité car je fais les inséminations artificielles des vaches (IA) quand je le souhaite, notamment après la traite. J’effectue des IA multiples sur vaches moins fertiles à un coût réduit (doses à 1€). Je saisis mon plan d'accouplement et mon plan de cuve grâce à l'application smartphone de mon logiciel de gestion de troupeau. Ainsi, la saisie des IA est très facile et je peux envoyer mes inséminations à l'Etablissement de l'Elevage (EDE) en un clic ! Je conseille à toute personne qui souhaite se lancer dans l’insémination par l’éleveur de faire une formation individuelle. L’avantage c’est que cette formation est personnalisée à son exploitation avec ses animaux. L’expérience est convaincante pour ma part car en plus de l’aspect économique non négligeable c’est aussi une facilité de travail. La formation dispensée au démarrage est intéressante car elle permet d’apprendre de nombreuses choses. Je me sens plus autonome dans mes choix. Je peux inséminer quand je le souhaite sans dépendre de personne pour l’heure d’insémination, ni le choix des doses.
Inconvénients et Défis de l'Insémination Artificielle Bovine
Détection des Chaleurs
Avoir recourt à l’insémination nécessite une détection des chaleurs efficace. Or le point le plus souligné par les éleveurs est le manque de temps pour détecter les chaleurs. En effet, il est établi qu’il faut passer une heure par jour en trois périodes (matin, midi et soir) dans le troupeau pour avoir un taux de détection satisfaisant (80 %). L'IA est d'ailleurs plus ou moins compatible avec les différentes pratiques d'élevage. Dans un contexte d'augmentation des troupeaux et de stratégie de réduction des coûts, beaucoup d'éleveurs développent les systèmes pâturants. Avec des vêlages de printemps, la détection des chaleurs doit se faire au pâturage. La rigueur dans la détection des chaleurs est essentielle pour avoir des bons résultats à l'IA. Cet aspect peut intimider les éleveurs, mais des solutions existent. Des programmes de synchronisation des chaleurs reviennent en général à un vingtaine d'euros par vache.
Coût
Le recours à l’insémination a un coût non négligeable. En plus du coût de la semence, il faut ajouter le coût de l’acte (insémination par tiers ou par l’éleveur). A contrario l’acte ne coûte « rien » avec un taureau. Dans ce cas de figure, il faut prendre en compte le coût d’achat de l’animal, ses frais réels d’élevage (charges courantes et fixes) et le temps passé au transfert des animaux (si saillie hors du troupeau). Il faut aussi prendre en compte les risques d’infertilité de l’animal et les risques de réformes anticipées (comportement, boiteries…).
Moindre Utilisation en Élevage Allaitant
Si l'insémination artificielle se pratique dans plus de 79 % des élevages laitiers, elle reste peu utilisée sur les troupeaux allaitants. En effet, 67 % des élevages allaitants sont en monte naturelle et en 2017, seuls 5 % des troupeaux sont intégralement à l'IA. Selon les races, les veaux issus d'IA représentent de 6 à 31 % des naissances sur la campagne 2018 - 2019 d'après Reproscope de l'Institut de l'élevage. Il est indéniable que la monte naturelle limite les interventions de l’éleveur : pas besoin de s’occuper de la détection des chaleurs, le taureau s'en occupe très bien et les vaches sont saillies au bon moment. C'est certainement la technique de reproduction la moins chronophage pour l'éleveur, mais la monte naturelle n'est pas sans inconvénients.
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Freins au Développement en Systèmes Allaitants
Hélène Boÿreau a cherché à mettre en évidence les principaux freins au développement de l'IA dans les systèmes allaitants. Sur 94 éleveurs interrogés, les principaux freins à la pratique de l'IA mis en évidence sont la charge de travail supplémentaire, le temps nécessaire à observer les vaches pour la détection des chaleurs, ainsi que la difficulté à détecter les chaleurs. En effet, la surveillance des chaleurs doit se faire lorsque le troupeau est calme, hors des horaires de paillage ou d'affouragement. C'est donc une astreinte en plus pour l'éleveur. Le coût généré par l'IA intervient ensuite dans une moindre mesure « 61 % des éleveurs sont conscient que l'achat et l'entretien d'un taureau est susceptible d'avoir un coût plus élevé que la pratique de l'insémination artificielle avec de bons taux de gestation ». Il n'empêche que les objectifs élevés en termes de taux de réussite peuvent peser dans la balance.
Semence Sexée
Principe et Fonctionnement
Le principe est de séparer, par un traitement particulier, les spermatozoïdes portant un chromosome X et donnant une femelle, des spermatozoïdes portant un chromosome Y et donnant un mâle. Le procédé appliqué actuellement a été développé par des chercheurs de l’USDA dans les années 1990 sur différentes espèces de mammifères, puis breveté par la société XY Inc. Le procédé repose sur le tri de spermatozoïdes après traitement de la semence avec une substance, le Hoechst 33342, qui se fixe sur l’ADN. Ce produit est fluorescent quand il est éclairé par les UV et les spermatozoïdes traités, éclairés par un laser UV, sont d’autant plus fluorescents qu’ils contiennent plus d’ADN. Le chromosome X étant plus grand que le chromosome Y, les spermatozoïdes femelles ont plus d’ADN (4 %) que les spermatozoïdes mâles et sont légèrement plus fluorescents, et cette différence est utilisée pour séparer les deux types de spermatozoïdes. De façon plus détaillée, la semence est diluée et sa concentration est standardisée, puis elle est traitée au Hoechst 33342 pendant une heure. À l’entrée du trieur de cellules, la solution est finement brumisée de sorte que chaque spermatozoïde est enfermé dans une gouttelette et orienté pour que le signal lumineux soit interprétable, ce qui constitue une des difficultés techniques importantes. En fonction du niveau de fluorescence détecté après éclairage par un laser, les spermatozoïdes sont chargés électriquement positivement ou négativement, et déviés dans l’une ou l’autre direction. Les spermatozoïdes morts, qui n’ont pas intégré de fluorophore Hoechst 33342, sont également éliminés. Les distributions de fluorescence mesurée lors du tri n’étant pas disjointes, on ne peut pas retenir les 50 % de spermatozoïdes du sexe choisi. Pour garantir un niveau de pureté suffisant, on ne retient donc que la partie de la distribution constituée en majorité de spermatozoïdes du sexe choisi. L’objectif fréquemment fixé est une précision de tri de 90 à 95 %. Ces valeurs résultent d’un compromis entre pureté souhaitée et quantités produites, car plus la pureté recherchée est élevée, plus importante est la perte de semence et plus long est le procédé, et donc plus la technique est coûteuse. Le rendement est d’autant meilleur que les deux distributions de fluorescence sont moins chevauchantes et il est important que le signal de fluorescence soit le moins bruité possible. En théorie, le procédé permet de produire des doses mâles ou des doses femelles. Mais compte tenu de la dissymétrie de la sélection pratiquée, la fraction non sélectionnée n’est pas utilisable, car elle ne présente pas un niveau de pureté acceptable pour l’autre sexe. Inventée dans les années 1990, cette technique a largement profité des avancées des technologies de tri cellulaire, avec une augmentation du débit et une diminution du coût, et elle a pu être commercialisée depuis 2004. Une tête de trieur actuel permet d’obtenir environ 6 000 spermatozoïdes triés par seconde, un débit qui permet la production de quelques centaines de doses par machine et par jour. Les doses produites avec le protocole usuel contiennent moins de spermatozoïdes que les doses conventionnelles (environ 2 millions vs 8 millions), ce qui résulte également d’un optimum économique du process. Selon Sexing Technologies, qui reste discret sur la nature des améliorations, le procédé le plus récent, appelé sexedULTRA®, préserve mieux l’intégrité des spermatozoïdes et doit réduire la perte de fertilité. Les semences sexées usuelles garantissent 90 à 92 % de descendants du sexe demandé. L’essentiel des besoins concerne la production de doses femelles pour insémination dans les élevages commerciaux. Aujourd’hui, trois ateliers de sexage de la semence bovine fonctionnent en France. Propriétés de l’entreprise Sexing Technologies, ils sont installés dans trois centres d’insémination dans l’est (Roulans, 25), l’ouest (St Aubin du Cormier, 35) et plus récemment le nord de la France (Douai, 59). Il arrive que la semence de certains taureaux ne puisse pas être sexée. Ce phénomène est généralement dû à la présence d’un réarrangement chromosomique dans le génome du taureau. La méiose conduit alors à une forte proportion de spermatozoïdes au génome déséquilibré, avec deux copies ou zéro copie du segment chromosomique concerné. Cette variation de quantité d’ADN perturbe la distribution de la fluorescence qui n’est plus représentative de la distribution des chromosomes X et Y. Une impossibilité de sexage est donc un signal d’appel d’un possible réarrangement chromosomique.
Utilisation et Impact
Un bilan complet d’utilisation de la semence sexée a été réalisé par Idele (Dominique, 2023). L’utilisation de la semence sexée a décollé à partir de 2010, après l’installation du premier laboratoire de sexage en France à Roulans (25). Ce bilan montre des différences très marquées. Tout d’abord, logiquement, la pratique du sexage est très limitée en races allaitantes (quelques %) alors qu’elle est beaucoup plus développée en races laitières. Elle est beaucoup plus importante sur les génisses que sur les vaches, du fait de leur fertilité plus élevée et d’une certaine sécurisation des conditions de naissance. Elle est plus développée sur la première insémination que sur les retours, 76 % des IA sexées étant des IA premières. Elle est très variable entre races : la race jersiaise présente le taux d’utilisation le plus élevé (60 % sur les génisses, 40 % sur les vaches), afin de limiter la naissance de veaux mâles dont la valorisation est quasi nulle ; les races brune et montbéliarde viennent ensuite, avec des niveaux élevés sur les génisses (45 % et 32 %) mais aussi sur les vaches (20 %) ; en races holstein et normande, le niveau d’utilisation est assez élevé en génisses (35 % et 23 %) mais faible en vaches (5 %) ; enfin, les races régionales ont des taux d’utilisation relativement bas. Le surcoût affiché par les entreprises d’insémination varie entre 18 et 25 € par dose. Les premiers laboratoires ont été installés aux USA, au Royaume-Uni et en Suisse au début des années 2000. Depuis, leur nombre a augmenté et Sexing Technologies propose la même organisation dans chaque pays. Il dispose actuellement de 52 laboratoires de sexage répartis dans 20 pays, installés dans des centres de production de semence pour lesquels ils travaillent en prestation. Chaque laboratoire dispose généralement de plusieurs trieurs voire, pour les plus importants, de plusieurs dizaines de trieurs de cellules. La production mondiale de doses était estimée en 2018 à plus de 10 millions par an. L’intérêt majeur de la technique pour l’éleveur est évident et cette approche renouvelle considérablement la pratique de l’insémination et les stratégies de production de descendants. Elle permet de garantir le sexe du produit avec un haut niveau de fiabilité et donc de produire les génisses de renouvellement à partir de la partie du troupeau choisie par l’éleveur.
Impact sur la Fertilité
Le procédé de sexage correspond à une manipulation lourde et assez longue qui a des conséquences sur la fertilité. Dans un premier temps, la semence est traitée au Hoechst 33342 qui a une certaine cytotoxicité. Même si seuls les spermatozoïdes vivants sont conservés après la phase de tri, il est probable que ce produit altère la survie ultérieure des spermatozoïdes triés. Par ailleurs, le traitement d’un éjaculat dure plusieurs heures, un délai que ne subit pas une semence conventionnelle. Le traitement implique des étapes de dilution, stress de température pendant le marquage, tri sous haute pression, exposition aux rayons laser UV, puis reconcentration. Enfin, pour des raisons économiques et pratiques, le nombre final de spermatozoïdes contenu dans une dose sexée est nettement inférieur à celui d’une dose conventionnelle, même en prenant en compte l’élimination des morts dans le processus de sexage. En 2009, Frijters et al. (2009) attribuaient près des deux tiers de la baisse de fertilité à la concentration plus faible et un tiers au procédé lui-même. L’analyse de la base nationale permet de mesurer l’impact du sexage sur la fertilité. Le taux de réussite moyen des inséminations artificielles conventionnelles varie d’environ 40 à 65 % selon la race et la parité. De nombreux facteurs affectent le taux de réussite et il convient de bien distinguer l’effet du sexage des autres effets. Le modèle utilisé en évaluation génétique intègre le statut de la semence (conventionnelle ou sexée) parmi de nombreux autres facteurs (troupeau, année, saison, parité, inséminateur, taureau, âge, intervalle mise bas insémination, valeur génétique de la femelle en fertilité…). La prise en compte de ces facteurs permet de limiter les biais liés à des confusions partielles entre effets et d’estimer l’effet propre du sexage de la semence. Dans les trois principales races laitières, la perte de fertilité est systématique et assez importante (-6 à -10 points de réussite à l’IA selon les races, les années, et la parité). Les résultats se sont un peu améliorés dans le temps, surtout chez les vaches holstein et normandes, et la perte n’était plus que de six à huit points ces dernières années. De même, la différence de perte entre génisses et vaches, initialement forte, a pratiquement disparu aujourd’hui. Cette moindre fertilité de la semence sexée est un effet bien connu, comme le montre la méta-analyse de Reese et al. (2021). En conséquence, compte tenu de son surcoût et d’un souhait de maintenir une bonne fertilité du troupeau, la semence sexée est utilisée préférentiellement dans les conditions de fertilité maximale. Elle est donc plutôt pratiquée à la première ou lors des deux premières inséminations, les IA ultérieures correspondant à des vaches nettement moins fertiles. En Holstein, elle est utilisée plutôt chez les génisses que chez les vaches en lactation, alors que cette stratégie est moins nette en Montbéliarde.
Impact sur les Produits Nés
L’impact sur les produits nés est moins connu et en général supposé nul ou négligeable. Il convient cependant de le vérifier, compte tenu de la large diffusion de la semence sexée. Des études ont été réalisées pour répondre à deux questions : i) le procédé de sexage respecte-t-il l’intégrité du génome du produit né ? En effet, le Hoechst 33342 se fixe sur l’ADN et pourrait donc induire des mutations de novo. Le pouvoir mutagène du Hoechst 33342 fait débat. Pour Johnson & Schulman (1994), ce produit n’est pas un intercalant de l’ADN (au sens qu’il ne se fixe pas à l’intérieur de la double hélice) et sa fixation est réversible. De ce fait, il ne serait pas dangereux. Gardiner-Garden (1999), lui, indique qu’il peut déstabiliser les histones de l’ADN et affecter sa compaction dans les spermatozoïdes. Selon Parrilla et al. (2004), il n’a pas d’effet génotoxique sur la semence de verrat. Tirant profit des avancées des technologies de séquençage, des travaux de séquençage du génome ont été conduits en France en 2013-2014 dans le cadre du projet SexSeq financé par APIS-GENE pour répondre à la première question et rechercher les mutations de novo. Une mutation de novo est un variant observé avec certitude chez le produit et absent du génome de ses deux parents. Il existe un taux de mutation naturelle, estimé à environ 10-8 mutation par base d’ADN et par méiose chez les mammifères, soit environ 60-80 néomutations par individu.
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