L'insémination artificielle (IA) est une technique de reproduction assistée qui consiste à déposer instrumentalement du sperme dans l'utérus d'une femelle pour éviter le rapport sexuel. Cette méthode a trouvé de nombreuses applications, notamment chez les bovins, les chevaux et dans la production de semences de maïs. Elle offre un contrôle sanitaire plus strict, réduit les risques physiques pour les animaux et optimise l'utilisation des reproducteurs.
Récolte de Semence chez les Étalons
La récolte de la semence chez les étalons est une étape cruciale dans le processus d'insémination artificielle. Voici comment elle se déroule :
- Préparation : Lorsque l'étalon est en érection, il chevauche une jument en chaleur ou un mannequin.
- Récolte : La verge de l'étalon est déviée dans un vagin artificiel adapté, et la semence est récoltée.
- Filtration : Au laboratoire, la semence est filtrée pour éliminer le gel et les impuretés.
- Mesure de la concentration : La concentration de spermatozoïdes est mesurée (en moyenne 150 millions de spermatozoïdes par ml).
- Dilution : Un dilueur adapté au mode de conservation désiré est ajouté. Les dilueurs couramment utilisés sont le lait 1/2 écrémé, Kenney, INRA 82 et INRA 96. Pour la semence congelée, on utilise INRA 82 + 2% jaune d'oeuf + 2.5% glycérol, INRA freeze. Des antibiotiques sont ajoutés pour prévenir la contamination.
- Évaluation de la mobilité : Le pourcentage de spermatozoïdes mobiles est estimé au microscope.
- Fractionnement : La semence diluée est fractionnée en doses d'insémination.
- Dépôt : La semence est déposée dans l'utérus de la jument.
Types d'Insémination Artificielle
Il existe plusieurs types d'insémination artificielle, chacun ayant ses propres caractéristiques et exigences :
- IA Immédiate (IAI): La mise en place a lieu sans réfrigération, dans l’heure qui suit la récolte. Le dilueur utilisé est le lait 1/2 écrémé, et le conditionnement se fait en seringues. Un minimum de 200 millions de spermatozoïdes par dose IA est requis, et environ 25 doses d'IA sont produites par récolte en moyenne. La température de conservation est de 22°C, et le délai de conservation est de 1 heure.
- IA 12 heures ou 24 heures (IAR): La semence est réfrigérée et utilisée dans la journée ou le lendemain de la récolte. Les dilueurs utilisés sont le lait 1/2 écrémé, Kenney et INRA 82, INRA 96. Le conditionnement se fait en tubes ou en seringues. Un minimum de 200 millions de spermatozoïdes par dose IA est requis, et environ 25 doses d'IA sont produites par récolte en moyenne. La température de conservation est de 4°C, et le délai de conservation est de 24 heures maximum.
- IA Congelée (IAC): La semence est congelée, et les paillettes sont décongelées juste avant l'insémination. Le dilueur utilisé est INRA 82 + 2% jaune d'oeuf + 2.5% glycérol, INRA freeze. Le conditionnement se fait en paillettes ou pailles. Un minimum de 400 millions de spermatozoïdes par dose IA est requis, et environ 12 doses d'IA sont produites par récolte en moyenne. La température de conservation est de -196°C, et le délai de conservation est indéterminé.
Plus l'IA est différée de la récolte dans le temps (ce qui implique la réfrigération ou la congélation), plus la fertilité diminue et plus le coût de fabrication d'une dose d'IA augmente. Lorsque l'étalon utilisé a une semence de qualité "inférieure", le nombre de spermatozoïdes par dose doit être augmenté, ce qui diminue le nombre de juments pouvant être servies par récolte.
Avantages de l'Insémination Artificielle
L'insémination artificielle offre plusieurs avantages significatifs :
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- Réduction des risques physiques : Elle limite les risques physiques inhérents à la saillie naturelle, tels que les coups de pieds et les morsures.
- Diminution de la contamination : Elle évite le contact direct entre l'étalon et la jument, réduisant ainsi la contamination inhérente à chaque dépôt de semence dans l'utérus.
- Économie de l'étalon : Un éjaculat permet de servir en moyenne 25 juments sans limitation du nombre d'IA par chaleur, économisant ainsi l'étalon.
- Évaluation du sperme : Elle permet d’évaluer le sperme des étalons à chaque récolte et de constater des changements de qualité du sperme.
- Augmentation du nombre de juments saillies : Elle peut augmenter le nombre de juments saillies par étalon.
Insémination Artificielle Chez les Bovins
L’insémination artificielle (IA) s’est développée en France à partir de la fin des années 1940, en particulier chez les bovins. Elle consiste à collecter la semence d’un reproducteur mâle, la conditionner, le plus souvent la congeler, puis la transporter et la mettre en place dans les voies génitales de la femelle. 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. 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.
Chez les bovins laitiers, 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. Le développement de l’IA dépend surtout de son adéquation pratique au système de production. Elle est très majoritaire chez les bovins laitiers, l’éleveur étant proche de ses vaches pour la détection des chaleurs comme pour l’acte d’insémination.
Semence Sexée
L’utilisation de semence sexée est très développée chez les bovins. 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.
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.
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Impact sur la Fertilité
Le procédé de sexage correspond à une manipulation lourde et assez longue qui a des conséquences sur la fertilité. 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). 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.
Insémination Artificielle et Production de Semences de Maïs
La multiplication de semences de maïs a pour objectif de produire des semences de maïs en vue d’être conditionnées et vendues aux agriculteurs utilisateurs de semences. La production de semences de maïs repose sur la technique d’hybridation, c’est-à-dire la fécondation croisée entre deux plantes de la même espèce.
Techniques d'Hybridation
Pour favoriser l’isolement de la culture, certains obstacles naturels peuvent faire écran au déplacement de pollen étranger comme des bosquets d’arbres suffisamment hauts, larges et denses. L’agriculteur peut également semer des rangées supplémentaires du géniteur mâle en bordure de parcelle. Ces rangées supplémentaires appelées « mâles d’isolement » font écran au pollen étranger en formant une « barrière pollinique ».
Une fois l’emplacement de la parcelle définie, l’agriculteur-multiplicateur sème en alternance les rangées de géniteurs mâles et les rangées de géniteurs femelles. La proportion entre les plantes mâles et femelles constitue le dispositif de semis. Les géniteurs mâles ont pour rôle de produire le pollen qui fécondera les fleurs femelles des géniteurs femelles.
Facteurs Clés pour une Hybridation Réussie
- Quantité de pollen suffisante et bien répartie : Il faut une quantité de pollen suffisante par rapport au nombre de plantes femelles à féconder. En fonction de l’aptitude du géniteur mâle à produire du pollen, sa proportion dans le dispositif de semis sera adaptée : 2 rangs femelles encadrés de 2 rangs mâles ou 4 rangs femelles encadrés de 3 rangs mâles. Ce dernier dispositif est le plus utilisé. Le peuplement de géniteurs mâles doit être régulier.
- Pollen au bon moment : L’émission du pollen par le géniteur mâle doit couvrir toute la période de réceptivité des soies du géniteur femelle pour que tous les grains de l’épi puissent être fécondés exclusivement par ce mâle. Si les géniteurs mâle et femelle ont une précocité de floraison différente, ils sont semés à des dates différentes pour qu’il y ait concordance de leurs floraisons.
Castration
Pour les géniteurs mâles, cette épuration doit obligatoirement être réalisée avant la floraison. La castration consiste à supprimer les panicules des plantes sur les rangs femelles, avant l’émission du pollen de ces panicules. Une seule panicule oubliée sur un rang peut fournir jusqu’à 5 millions de grains de pollen qui risquent, par autofécondation, de donner des semences non conformes. Les plantes chétives et les talles doivent être arrachées avant la castration, car ils peuvent être préjudiciables à la conduite de la culture. Au cours de la castration, des comptages par sondage des fleurs oubliées permettent de s’assurer d’une bonne castration.
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Récolte et Traitement des Semences
Les semences de maïs sont uniquement récoltées sur les plantes femelles, grâce à un matériel spécifique qui ne récolte que les épis. De cette façon, les grains ne sont pas « blessés » ce qui évite d’altérer la qualité germinative de la semence. De plus, la récolte en épi facilite le tri des épis abîmés, parasités, mal fécondés et des épis aberrants.
Une fois récoltés, les épis de maïs doivent encore être triés, égrenés et conditionnés. Avant d’être traitées en usine, les récoltes sont stockées et ventilées afin d’éviter le développement de champignons et l’altération de la faculté germinative. Puis, chaque récolte est traitée individuellement sur une chaîne complète d’appareils. Tout au long du processus, des précautions sont prises pour éviter de dégrader les grains de maïs et donc la qualité des semences.
Étapes de Traitement des Semences
- Table de triage : Elle permet l’élimination manuelle des épis aberrants, des épis parasités par les champignons ou par la pyrale, des épis immatures et des épis mal fécondés.
- Séchage : Le séchage à basse température (environ 40° C) permet de ne pas dégrader la faculté germinative et de garantir la conservation des semences.
- Trieur-séparateur : Après égrenage, cet appareil élimine les bouts de rafles, les petits grains et les brisures.
- Cylindres calibreurs : Ils permettent de répartir les graines par calibre et ainsi de constituer des lots homogènes nécessaires pour le semis de précision.
- Table densimétrique : Elle est indispensable pour éliminer les grains malades et les grains échaudés qui germent mal.
- Traitement : La semence est traitée pour la protéger contre les parasites pendant la phase de germination et de développement des jeunes plantules.
- Conditionnement : Chaque sac de semences de maïs contient un nombre déterminé de grains, 50 000 ou 80 000.
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