Santé animale

Urinary metabolomics fingerprinting around parturition identifies metabolites that differentiate lame dairy cows from healthy ones

Par 5 octobre 2020 novembre 20th, 2020 Pas de commentaire

Type de document : article scientifique publié dans Animal

Auteurs : E. F. Eckel, G. Zhang, E. Dervishi, G. Zwierzchowski

Résumé en français (traduction) : La boiterie est un trouble très important chez les vaches laitières périparturientes, qui a des implications sur la production et la composition du lait ainsi que sur les performances de reproduction. L’étiologie de la boiterie n’est pas claire, bien que diverses hypothèses aient été avancées au fil des ans. L’objectif de cette étude était d’étudier les métabolites de l’urine des vaches laitières avant, pendant et après le début de la boiterie en évaluant les semaines -8, -4 avant le vêlage, la semaine du diagnostic de boiterie, et +4 et +8 semaines après le vêlage. Nous avons utilisé une approche métabolomique pour analyser les échantillons d’urine prélevés sur les vaches laitières au moment du vêlage (6 vaches atteintes de boiterie contre 20 vaches témoins en bonne santé). Un total de 153 métabolites ont été identifiés et quantifiés à l’aide d’une bibliothèque interne MS et classés en 6 groupes, dont 11 acides aminés (AAs), 39 acylcarnitines (ACs), 3 amines biogènes (BAs), 84 glycérophospholipides, 15 sphingolipides et hexose. Au total, 23, 36, 40, 23 et 49 métabolites ont été observés comme étant significativement différents entre les vaches boiteuses et les vaches saines à -8 et -4 semaines avant le vêlage, à la semaine du diagnostic de boiterie ainsi qu’à +4 et +8 semaines après le vêlage, respectivement. Il convient de noter que la plupart des métabolites identifiés étaient plus élevés, mais que quelques-uns étaient également plus faibles chez les vaches boiteuses. Dans l’ensemble, les AC et les glycérophospholipides, en particulier les phosphatidylcholines (PC), étaient les groupes de métabolites présentant les plus fortes différences dans l’urine des vaches avant le vêlage et des vaches boiteuses. Les lysophosphatidylcholines (LysoPC), bien que dans une moindre mesure que les PC, ont été altérées à tous les moments. Des altérations des concentrations urinaires d’AA ont également été observées au cours de la présente étude pour quatre points dans le temps. Pendant la période précédant le vêlage, on a observé une augmentation de l’arginine (-8 semaines), de la tyrosine (-8 semaines) et de l’aspartate (-4 semaines), ainsi qu’une diminution du glutamate urinaire (-4 semaines). Dans cette étude, on a en outre observé que les concentrations de plusieurs sphingomyélines et d’une BA étaient altérées chez des vaches pré-boiteuses et boiteuses. La diméthylarginine symétrique était élevée à la fois dans la semaine précédant le vêlage (-8 semaines) et dans la semaine du diagnostic de boiterie. Les données ont montré que l’empreinte urinaire pourrait être une méthodologie fiable à utiliser à l’avenir pour différencier les vaches boiteuses des vaches saines.

Résumé en anglais (original) : Lameness is a very important disorder of periparturient dairy cows with implications on milk production and composition as well as with consequences on reproductive performance. The aetiology of lameness is not clear although there have been various hypotheses suggested over the years. The objective of this study was to metabotype the urine of dairy cows prior to, during and after the onset of lameness by evaluating at weeks −8, −4 pre-calving, the week of lameness diagnosis, and +4 and +8 weeks post-calving. We used a metabolomics approach to analyse urine samples collected from dairy cows around calving (6 cows with lameness v. 20 healthy control cows). A total of 153 metabolites were identified and quantified using an in-house MS library and classified into 6 groups including: 11 amino acids (AAs), 39 acylcarnitines (ACs), 3 biogenic amines (BAs), 84 glycerophospholipids, 15 sphingolipids and hexose. A total of 23, 36, 40, 23 and 49 metabolites were observed to be significantly different between the lame and healthy cows at −8 and −4 weeks pre-calving, week of lameness diagnosis as well as at +4 and +8 weeks post-calving, respectively. It should be noted that most of the identified metabolites were elevated; however, a few of them were also lower in lame cows. Overall, ACs and glycerophospholipids, specifically phosphatidylcholines (PCs), were the metabolite groups displaying the strongest differences in the urine of pre-lame and lame cows. Lysophosphatidylcholines (LysoPCs), although to a lesser extent than PCs, were altered at all time points. Alterations in urinary AA concentrations were also observed during the current study for four time points. During the pre-calving period, there was an observed elevation of arginine (−8 week), tyrosine (−8 week) and aspartate (−4 week), as well as a depression of urinary glutamate (−4 weeks). In the current study, it was additionally observed that concentrations of several sphingomyelins and one BA were altered in pre-lame and lame cows. Symmetric dimethylarginine was elevated at both −8 weeks pre-calving and the week of lameness diagnosis. Data showed that urinary fingerprinting might be a reliable methodology to be used in the future to differentiate lame cows from healthy ones.

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