Chez les vaches laitières, l'hypercétonémie (HYK) est une maladie définie par une concentration anormalement élevée de cétones, principalement de bêta-hydroxybutyrate (BHB)¹. Les concentrations supérieures à 1,4 mmol/L sont généralement considérées comme le début de l'HYK et sont associées à des risques accrus de cétose clinique (combustion des graisses au lieu des glucides pour produire de l'énergie et produire des cétones), à une diminution des taux de conception et à une diminution de la production laitière chez les vaches laitières¹. L'HYK dépend des taux de BHB dans le sang ; l'analyse sanguine est donc une référence pour son diagnostic. La figure 1 illustre le processus de prélèvement sanguin chez les vaches, qui n'est pas très pratique pour l'animal.
Le prélèvement sanguin continu des animaux à risque n'est pas réalisable, car il s'agit d'une procédure laborieuse et source de détresse chez les vaches². De plus, l'analyse des échantillons en laboratoire est coûteuse, ce qui rend le processus encore plus irréalisable. L'obtention des métabolites du lait et la mise en place d'un système de surveillance en ligne sont plus pratiques et moins laborieuses. Des chercheurs ont mesuré le BHB par FTIR¹. L'idée est que des molécules spécifiques du lait absorbent un rayonnement IR spécifique et que, grâce à la modélisation chimiométrique des spectres d'absorption, il est possible d'identifier ou de quantifier l'ingrédient. Les prédictions IR de la présence de cétones dans les corps par FTIR ont une précision relativement faible de 0,71, mais elles peuvent néanmoins être utilisées pour prédire l'apparition d'une cétose clinique (CK)¹.
La spectroscopie proche infrarouge est une autre méthode d'analyse des métabolites du lait de vache. Après analyse des échantillons de lait, des liaisons chimiques spécifiques absorbent des longueurs d'onde spécifiques et produisent un profil d'absorption constitué des valeurs d'absorbance pour chaque longueur d'onde proche infrarouge associée aux composants du lait. La spectroscopie proche infrarouge présente certains avantages par rapport à la méthode FTIR, notamment sa rapidité d'acquisition, sa rentabilité et sa lecture continue. Elle permet de mesurer la taille des particules par diffusion, évitant ainsi la répétition des mesures de référence².
D'autres métabolites dans le sang peuvent également être prédits par des mesures NIR du lait telles que le glucose, le cholestérol total et l'urée (r> 0,6) et le BHBA (r = 0,54)².
La figure 2 montre la corrélation entre les métabolites présents dans le sang de vache et dans le lait de vache.
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Outre les métabolites mentionnés ci-dessus, la spectroscopie proche infrarouge permet de détecter la présence de minéraux tels que le sodium, le zinc, le calcium, le phosphore et le magnésium. Ces minéraux ne présentent pas de bandes d'absorption spécifiques dans le spectre proche infrarouge ; leur prédiction est donc liée à leur présence dans les molécules organiques ou à l'effet de l'élément sur les bandes d'absorption d'eau. En d'autres termes, ils agissent comme un indicateur.
Dans une étude², un système d'analyse du lait en ligne a été installé, équipé de 32 LED dans la gamme 350-1000 nm. Les données ont été traitées par dérivée première et variable standard (VNS), et une analyse en composantes principales (ACP) a été utilisée pour éliminer les valeurs aberrantes. Les équations de prédiction mises en œuvre ont permis de mesurer en temps réel l'état métabolique des vaches plusieurs fois par jour. Les maladies subcliniques sont définies comme celles qui peuvent être identifiées par des méthodes de laboratoire, mais dont les symptômes sont asymptomatiques. Grâce aux systèmes NIR en ligne, il est possible de surveiller ces maladies.
ASP Laser Inc. propose le spectrophotomètre proche infrarouge à transmittance NIRvascan, parfaitement adapté à cette application. La figure 3 illustre l'appareil, qui nécessite une cuvette en verre pour fonctionner et fonctionne dans la gamme proche infrarouge de 900 à 1700 nm. L'appareil peut également être utilisé via une application, sans connexion physique.
Figure 3 : Unité de transmission NIRvascan
Il suffit de verser le lait dans la cuvette et la mesure est effectuée instantanément. Grâce au kit de développement logiciel (SDK) fourni, il est possible d'intégrer cet appareil à un système de surveillance du lait en ligne et de développer une application personnalisée. Pour plus d'informations sur cet appareil, consultez le lien suivant : https://www.alliedscientificpro.com/nirvascan
Ce spectrophotomètre présente l'avantage de collecter l'intégralité des données entre 900 et 1700 nm, et pas seulement à des longueurs d'onde discrètes. Grâce à son balayage par traitement numérique de la lumière (un détecteur monoélément est utilisé au lieu d'un détecteur matriciel coûteux), il est également plus économique que les spectrophotomètres à détecteur matriciel. Références:
- Prédiction de la teneur en β-hydroxybutyrate sanguin et de l'apparition d'hypercétonémie chez les vaches laitières en début de lactation élevées au pâturage à l'aide des spectres infrarouges du lait V. Bonfatti,1 * S.-A. Turner,2 B. Kuhn-Sherlock,2 T. D. W. Luke,3 P. N. Ho,3 C. V. C. Phyn,2 et J. E. Pryce2, J. Dairy Sci. 102:6466–6476 https://doi.org/10.3168/jds.2018-15988© Association américaine des sciences laitières®, 2019.
- Analyse en ligne du lait dans le proche infrarouge couplée à des méthodes d'apprentissage automatique pour la prédiction quotidienne du profil métabolique sanguin chez les vaches laitières DianaGiannuzzi1*, Lucio Flavio Macedo Mota1 , Sara Pegolo1 , LuigiGallo1 , Stefano Schiavon1 , FrancoTagliapietra1 , Gil Katz2 , David Fainboym2 , Andrea Minuti3 , ErminioTrevisi3 & Alessio Cecchinato, Nature, Scientifc Reports | (2022)