Reproduction animale : quand le CEA et l'INRAE s'allient aux éleveurs pour développer un dispositif connecté

En marge du salon international de l'agriculture qui s'est ouvert à Paris ce samedi jusqu'au 6 mars, il est une innovation récente qui pourrait transformer le quotidien des éleveurs, en répondant à un enjeu d'élevage : la gestion de la période de reproduction des vaches. Dans le giron de l'INRAE, de VetAgro Sup et du CEA, une chercheuse a développé un biocapteur dont l'utilisation permettait notamment à terme de sécuriser le revenu des éleveurs, tout en réduisant les échecs d'insémination artificielle.

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Cette première collaboration locale entre l'INRAE, VetAgro Sup et CEA ouvre des espaces pour l'agroécologie numérique, estime Pascal Mailley au CEA-Leti. Car à terme, les briques technologiques développées et financées pour ce projet pourront à terme répondre à d'autres problématiques animales.
"Cette première collaboration locale entre l'INRAE, VetAgro Sup et CEA ouvre des espaces pour l'agroécologie numérique", estime Pascal Mailley au CEA-Leti. Car à terme, les briques technologiques développées et financées pour ce projet pourront à terme répondre à d'autres problématiques animales. (Crédits : DR)

La jeune chercheuse du CEA-Leti Juliette Simon vient de concevoir un biocapteur qui se veut révolutionnaire, dans le cadre du projet SmartRepro, mené par le CEA-Leti et l'Institut national de la recherche agronomique (INRAE), Ce capteur permet de détecter en temps réel la période de chaleurs des vaches.

Son principe ? Il s'agit d'un patch auriculaire et indolore, qui repère les fluctuations hormonales chez les vaches et permet ainsi aux éleveurs de déceler avec une avance allant jusqu'à 48h, la période optimale pour l'insémination.

"Le résultat pourrait être concret dans les fermes dans un délai de 4 à 5 ans", précise Pascal Mailley, directeur de recherche au CEA-Leti et directeur scientifique du département dédié aux technologies pour la santé et la biologie.

"Sur ce projet de recherche, nous devions répondre à une problématique pour laquelle il existe déjà des outils moins précis."

En effet, 80% des vaches laitières et 13% des vaches allaitantes sont concernées par l'insémination artificielle. Cela représente un coût économique important dans la gestion d'un troupeau bovin, et identifier précisément la période d'ovulation conditionnerait ainsi la réussite de la reproduction.

Jusqu'ici, les éleveurs choisissaient la date d'insémination en observant le comportement des vaches. La taille de plus en plus importante des troupeaux rend cette activité chronophage.

De plus, la modification de comportement juste avant l'ovulation se fait plus discrète chez les vaches à fort potentiel laitier, plus nombreuses aujourd'hui. Identifier facilement et avec succès la date d'ovulation sécuriserait ainsi les inséminations artificielles et par conséquent les résultats économiques des exploitations.

Mesurer à l'oreille des vaches

Le projet de la thèse de Juliette Simon, porté par l'INRAE, VetAgro Sup et le CEA, était ainsi de créer un premier prototype de monitoring des hormones de la reproduction, sous forme d'un patch, posé sur l'oreille des bovins. Il devient ainsi capable de mesurer les concentrations en hormones au cours du cycle ovarien, à partir de prélèvements de fluides interstitiels. Ce dispositif est en mesure de prédire une ovulation et d'en avertir l'éleveur.

Les travaux de thèse ont visé à développer les premières briques technologiques du patch. "La première étape fut la conception et la création de microaiguilles (MAs) creuses. Ces aiguilles collectent les fluides interstitiels (entre les cellules du derme de l'oreille) dans lesquels les hormones sont présentes. Deuxièmement, trouver une solution pour que ces fluides arrivent jusqu'à une chambre de mesure. La troisième et dernière partie développée au cours de la thèse est le biocapteur pour la détection des hormones dans le liquide interstitiel", détaille Pascal Mailley.

Pour être compétitif sur le marché, le patch doit répondre aux attentes des éleveurs : facilité d'utilisation pour l'éleveur sans aide vétérinaire, peu coûteux, confortable pour la vache et être développé avec des matériaux biocompatibles pour ne pas induire de réactions inflammatoires.... Dans un seul objet, le patch réussi le tour de force de prélever le liquide à analyser et de l'envoyer dans un "mini-laboratoire", qui mesure les hormones.

Collaborations interdisciplinaires pour la santé

"Cette première collaboration locale entre l'INRAE, VetAgro Sup et CEA ouvre des espaces pour l'agroécologie numérique", prévoit Pascal Mailley.

En termes d'application, le projet va désormais passer à un autre stade. A savoir : comment faire savoir à l'éleveur ce que le patch a mesuré et avec quels résultats. La communication entre le patch et l'éleveur, pourrait ainsi s'effectuer grâce à un collier ou un système de bornes numériques.

A l'issue de cette phase de recherche, le développement d'une solution concrète pour commercialisation sera ensuite confiée à des sociétés privées capables de gérer ces technologies, à travers un transfert de technologique.

Il ne pourra cependant pas être lancé auprès des éleveurs avant encore quelques années. "Nous allons essayer de travailler plus fréquemment avec l'INRAE à Theix (63). Nous souhaitons développer de plus en plus de technologie dans l'agriculture, comme à Quimper par exemple", affirme  Pascal Mailley, qui se dit "à l'écoute" des demandes de la filière pour lui apporter de la technologie.

"L'intelligence artificielle et la data pénètrent aussi ces secteurs. Ce sont aujourd'hui les besoins qui priment lorsqu'on décide de lancer une recherche dans ce domaine", conclut Pascal Mailley.

Le projet mené par Juliette Simon a démarré il y a quatre ans sous l'égide de la Région Auvergne Rhône-Alpes, l'un des principaux financeurs de la preuve de concept (montant : NC), et il est également porté par l'INRAE, VetAgro Sup et le CEA.

Le centre CEA-Grenoble consacre quant à lui l'essentiel de ses recherches au développement de solutions innovantes, dans les domaines de l'énergie, de la santé, de l'information et de la communication.

A l'origine du premier pôle d'excellence européen en micro et nanotechnologies, Minatec, et également membre et fondateur du campus d'innovation Giant, il réunit plus de 4.500 collaborateurs, dont 2.000 travaillant pour l'institut du CEA-Leti. Tout un volet de sa recherche s'inscrit dans la démarche One Health, une stratégie mondiale visant à développer les collaborations interdisciplinaires pour la santé humaine, animale et environnementale. Les briques technologiques développées et financées pour ce projet pourront à terme répondre à d'autres problématiques animales.

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