L’ÉLEVAGE DE PRÉCISION ET LES OUTILS À DISPOSITION - Le Point Vétérinaire n° 409 du 01/09/2020
Le Point Vétérinaire n° 409 du 01/09/2020

SUIVI TECHNOLOGIQUE

Article de synthèse

Auteur(s) : Annick Valentin-Smith*, Raphaël Guatteo**

Fonctions :
*Vet IN Tech
35510 Cesson-Sévigné
AVS H.F.
78000 Versailles
**BioEpar, Inrae, Unité de médecine des animaux d’élevage,
Oniris
101, route de Gachet
44300 Nantes

En cinquante ans, l’élevage laitier s’est profes­sionnalisé et nous assistons, depuis les années 2000, à sa transformation numérique. Les troupeaux s’agrandissent et, en parallèle, la santé, les performances et le bien-être des animaux d’élevage nécessitent un suivi continu et de plus en plus précis. Parallèlement, les jeunes générations d’éleveurs aspirent aussi à une meilleure organisation de leur travail et à un meilleur équilibre dans leur vie privée.

C’est pour répondre à ces exigences d’efficience de l’élevage et de simplification du travail de l’éleveur qu’est né, dans les années 2000, l’élevage de précision (en anglais precision livestock farming ou smart farming), qui repose sur l’utilisation combinée de biocapteurs et de technologies de l’information et de la communication (TIC) pour améliorer la conduite des troupeaux.

En pratique, des capteurs sont placés dans l’environnement, les champs, les bâtiments, ou embarqués sur les animaux pour recueillir de nombreux paramètres afin d’améliorer la conduite de l’exploitation [3]. Au départ, l’élevage de précision s’est progressivement développé dans les exploitations laitières essentiellement. Selon une étude réalisée en 2015 dans l’ouest de la France, en élevage bovin laitier, près de 70 % des exploitations sont équipées d’au moins un objet connecté. Ce taux monte à 90 % pour les élevages de plus de cent vaches laitières [7].

ÉLEVAGE DE PRÉCISION ET OBJETS CONNECTÉS

Aujourd’hui, l’élevage doit être multiperformant pour relever de nombreux défis : produire des denrées saines et de qualité au coût le plus bas, respecter la santé et le bien-être des animaux, préserver l’environnement, et tout cela selon des modalités comprises et acceptées par la société.

L’élevage de précision est l’une des réponses au défi de la multiperformance. Il a été rendu possible par le développement de nouvelles technologies dans les domaines de la microélectronique, de l’informatique, des télécommunications et des nanotechnologies.

Lorsqu’un éleveur utilise de manière coordonnée des outils de monitoring (capteurs ou objets connectés embarqués ou fixes, automates robotisés, etc.) pour préserver, voire piloter, les performances techniques, sanitaires et économiques de son élevage, il fait de l’élevage de précision. En outre, l’utilisation d’outils de monitorage peut notamment permettre de surveiller, donc d’améliorer le bien-être des animaux, d’adapter l’alimentation à leurs besoins, ou encore de réduire l’impact environnemental de l’élevage, en optimisant l’efficience alimentaire.

Une définition relativement consensuelle aux différentes filières animales a été proposée par Hostiou et ses collaborateurs en 2014 : « L’élevage de précision, c’est l’utilisation coordonnée de capteurs pour mesurer des paramètres comportementaux, physiologiques ou de production sur les animaux, de technologies de l’information et de la communication pour échanger, stocker, transformer et restituer ces informations à l’éleveur afin de l’aider dans sa prise de décision en complément de ses observations. » (encadré) [5].

L’utilisation d’automates ou de robots équipés de capteurs et de technologies de transfert d’informations, qui permettent de décharger l’éleveur de certaines tâches lourdes et répétitives (traite, alimentation, régulation de l’ambiance des bâtiments), peut également être associée à l’élevage de précision (figure 1).

Les objets connectés fournissent des informations quantifiées, en continu et à distance. Certaines de ces mesures n’étaient pas réalisables jusque-là (ingestion ou rumination fine, pH ruminal en continu, activité) ou pas disponibles en continu (par exemple, la température corporelle). Cela constitue un véritable service qui répond aux attentes de l’élevage actuel, dans lequel des effectifs importants ne peuvent être en permanence sous l’œil de l’éleveur. Par ailleurs, ces données sont conservées et peuvent être partagées par l’éleveur avec les personnes de son choix, dont le vétérinaire peut faire partie. Il s’agit d’autant d’informations ou de signes cliniques supplémentaires pour le praticien dans le cadre d’une propédeutique 2.0.

L’obtention de données individualisées en grand nombre, pour chaque animal équipé d’outils de monitorage et à des intervalles de temps qui peuvent être très courts, est l’une des grandes avancées de l’élevage de précision. Le pilotage en continu de l’élevage est ainsi possible [4]. La quantité de données disponibles explose grâce à l’élevage de précision. À titre d’exemple, un bovin équipé d’un bolus intraruminal de prise de température fournira automatiquement (sans effort pour l’éleveur) une valeur de température ruminale toutes les cinq minutes. Un éleveur qui voudrait suivre la température de ses animaux, au prix d’efforts importants, ne parviendrait à mesurer une température par animal qu’une à deux fois par jour, s’il n’a pas trop d’animaux à surveiller.

Ces données vont devoir être traitées, analysées, synthétisées et mises en forme pour que les décideurs, l’éleveur ou ses conseillers, puissent les intégrer dans leur prise de décision. Mais il faut d’abord s’assurer que la mesure correspond fidèlement à ce qu’elle est censée mesurer. Les données collectées sont l’une des sources d’informations indispensables pour la mise au point d’outils d’aide à la décision. Devant la surabondance des données, il n’est pas pensable de les visualiser dans leur ensemble. Il est nécessaire qu’un tri, une analyse et une restitution utiles à la décision soient effectués. Aujourd’hui, les données fournies par les objets connectés sont analysées par des programmes développés sur la base de l’intelligence artificielle, qui permettent de générer des alertes (le plus souvent à partir d’une modification par rapport aux données “habituelles” ou “attendues” de l’animal lui-même, qui est son propre témoin) ou de prédire l’évolution d’un comportement. Demain, dès que cela sera autorisé en France, les données fournies par les solutions connectées pourront servir de support à la télémédecine vétérinaire (télérégulation, téléconsultation, télésurveillance, téléexpertise), ce qui les fera, de fait, entrer dans la pratique quotidienne des vétérinaires.

USAGES DES DISPOSITIFS CONNECTÉS DISPONIBLES

En analysant la nature des dispositifs connectés ou des outils de monitorage (ou d’élevage de précision) présents dans les exploitations bovines, deux grands types peuvent être distingués (figure 2) :

• des outils ou solutions visant à se substituer à des tâches quotidiennes, à des pratiques d’élevage (comme le robot de traite ou le distributeur automatique de concentrés), ou à surveiller les animaux (caméra, par exemple) ;

• des outils ou solutions visant à monitorer ou encore à détecter des événements physiologiques (vêlages, chaleurs, rumination) ou pathologiques, le plus souvent embarqués sur ou dans l’animal.

Des inventaires des dispositifs disponibles, en particulier pour les vaches laitières, ont été effectués au niveau européen et international : tous les dispositifs, ainsi que leur position sur l’animal et leurs caractéristiques technologiques, sont classés par usage.

Le suivi des dispositifs disponibles, assuré par le réseau Data driven decisions for dairy farmers (4D4F), se révèle très utile. En tenant à jour une base de données sur les outils connectés existants, il se concentre sur le rôle que les capteurs peuvent jouer dans la collecte d’informations en temps réel afin d’aider à la décision dans l’élevage laitier. Le réseau, financé par l’Union européenne, regroupe une communauté comprenant des agriculteurs, des conseillers agricoles, des fournisseurs de technologie, des vétérinaires et des chercheurs qui travaillent ensemble pour débattre, collecter et faciliter la création conjointe des meilleures pratiques en matière de technologie de données et de capteurs.

Une liste des dispositifs disponibles est régulièrement mise à jour et accessible sur le site 4D4F [10]. La dernière version, du mois d’août 2019, contient 161 dispositifs avec les coordonnées de leur fabricant et distributeur, ainsi qu’un lien vers le site internet correspondant. Elle fournit aussi des informations complémentaires concernant les bénéfices, les inconvénients, le coût, etc. Ces outils connectés sont classés par usage (figure 3) :

• détection des chaleurs (28 dispositifs) ;

• rumination et ingestion (12 dispositifs) ;

• pH ruminal (5 dispositifs) ;

• distribution automatique aliments (35 dispositifs) ;

• distribution aliments veaux (24 dispositifs) ;

• capteurs mammites (17 dispositifs) ;

• analyse du lait (6 dispositifs) ;

• position à l’intérieur des bâtiments (4 dispositifs) ;

• position à l’extérieur des bâtiments (7 dispositifs) ;

• vêlage (7 dispositifs) ;

• capteurs pour chèvres (9 dispositifs) ;

• hauteur de l’herbe (7 dispositifs).

En parallèle, l’International Committee for Animal Recording (Icar), une organisation non gouvernementale qui regroupe 120 membres issus de 60 pays, tient à jour au niveau international un autre inventaire des dispositifs disponibles, l’Icar overview of recording and sensor devices and sampling systems on dairy farms, lui aussi très complet, avec toutes leurs caractéristiques (nom, fabricant, technologie, validation, certification, usage) [6].

En France, depuis 2020, l’Institut de l’élevage met à disposition sur son site un outil qui recense les dispositifs connectés et les capteurs avec un tri par filière (bovins, ovins, caprins /lait, viande), par paramètre étudié et par usage. Cet inventaire fournit également le nom du fabricant, du distributeur, ainsi qu’une une fiche détaillée de chaque dispositif [9].

Les dispositifs les plus récents peuvent, pour certains, combiner plusieurs fonctions et permettent le suivi des chaleurs et de la santé grâce à des capteurs d’activité (accéléromètres) et à des programmes capables d’identifier les comportements et toute déviation par rapport à la situation de base (SenseHub®, Allflex®, Smartbow®, FarmLife®) (photo 1). Ces solutions “multiservices” combinent le monitorage et le suivi d’indicateurs pour la gestion de l’exploitation.

À partir des paramètres mesurés par les capteurs, les outils de monitorage extraient des indicateurs ou des alertes à l’aide d’algorithmes. Ces modèles prédictifs estiment les valeurs normalement attendues des différents paramètres, en prenant en compte les conditions environnementales et d’élevage. La problématique de la qualité des données récoltées (et également de leur propriété) est ainsi cruciale et devrait être renseignée. Cependant, le plus souvent, les éleveurs (ou leurs conseillers) doivent agréger eux-mêmes les indicateurs et les alertes issus des outils de monitorage avec d’autres informations (observation des animaux, informations technico-économiques) pour prendre une décision (comme modifier la ration ou mettre un animal à la reproduction), sans toujours disposer d’informations sur la qualité des outils disponibles.

La qualité des dispositifs connectés dépend de celle des capteurs utilisés pour recueillir les données, mais surtout du traitement de ces données par des algorithmes, formules qui permettent de tirer des conclusions exploitables et utiles à partir des données. La valeur d’un dispositif est donc celle des algorithmes qu’il contient et, depuis quelques années, celle des processus d’intelligence artificielle qu’il contient.

Les dispositifs connectés qui évaluent la santé ou le bien-être des animaux sont commercialisés par des sociétés européennes ou nord-américaines, généralement spécialisées dans le matériel d’élevage, et n’ont que rarement été codéveloppés en partenariat avec des vétérinaires.

1. Taux d’équipements numériques en élevage laitier

Selon une étude menée en France en 2015 auprès des élevages bovins laitiers du grand Ouest (plus de 50 vaches), près de 70 % des exploitations sont équipées d’au moins un objet connecté (robot de traite, autre robot, objet connecté fixe ou placé sur l’animal) (figure 4) [7]. Ce taux monte à 90 % pour les élevages de plus de 100 vaches laitières.

Plus récemment, ces chiffres ont été confirmés par une étude réalisée au cours de l’été 2018 dans toute la France, auprès de 120 éleveurs et 20 techniciens en majorité dans des élevages de grande taille (70 % de l’échantillon avec plus de 50 vaches). Elle montre que les outils numériques sont largement utilisés pour le suivi de la reproduction (près de 80 %) [1]. Les suivis de la production laitière, de l’alimentation et de la santé arrivent en deuxième, troisième et quatrième position, avec des scores inférieurs (respectivement 55 %, 48 % et 38 %).

Parmi les motifs qui poussent les éleveurs à s’équiper, une meilleure connaissance et compréhension des animaux arrive en tête, devant le confort de travail (déplacements, astreintes, sommeil), alors que le coût des équipements et les frais d’aménagement des bâtiments, ainsi que les zones blanches, représentent des freins majeurs.

2. Autres élevages (ruminants)

Les outils connectés ne sont pas très répandus dans les élevages ovins et caprins en France. Il faut toutefois mentionner les dispositifs de géolocalisation utilisés pour localiser les troupeaux en estive, être alerté en cas de franchissement de limites, gérer les zones de pâturage. Ils peuvent être couplés à un accéléromètre pour repérer les mouvements anormaux, ou encore les attaques de loups ou de chiens (figures 5 et 6).

Références

Conflit d’intérêts :

Aucun

DÉFINITION DE L’ÉLEVAGE DE PRÉCISION

L’élevage de précision est celui qui coordonne l’utilisation :

• des capteurs fournissant des données comportementales, biologiques, de production, de consommation, de suivi de croissance des fourrages, etc. ;

• des automates (robot de traite, distributeur d’aliments) ;

• des logiciels ;

• des observations de l’éleveur ;

• des technologies de l’information et de la communication (TIC) pour échanger, transformer, stocker la donnée et restituer ces informations (texto de notification, rapports, etc.).

• L’élevage de précision concerne tous les modes de production : intensif, extensif, y compris biologique. Il permet de suivre les animaux de façon individuelle ou par groupes homogènes. De la puce de radio-identification (RFID) au distributeur automatique de concentrés (DAC), des premiers robots de traite au collier connecté, l’élevage de précision a fait son chemin depuis les années 1970.

Cependant, son champ d’application est désormais plus large, avec des technologies plus pointues et des domaines d’application comme le prédiagnostic, la prévention et le bien-être animal, la traçabilité, le contrôle des intrants.

D’ailleurs, les agriculteurs sont de plus en plus connectés.

Ainsi, 67 % des éleveurs disposent d’au moins un outil connecté “métier” (source : Institut de l’élevage pour le Salon de l’agriculture 2017). Pour les vêlages, 24,7 % d’entre eux se fient à leurs outils de surveillance et de détection, selon un sondage Web-Agri.fr.

D’après [2].

Points clés

• Les objets connectés fournissent des informations quantifiées, en continu et à distance, ce qui constitue un véritable service qui répond aux attentes de l’élevage actuel, dans lequel des effectifs importants ne peuvent être en permanence sous l’œil de l’éleveur.

• Deux grands types d’outils et/ou de solutions existent : ceux visant à se substituer à des tâches quotidiennes ou à des pratiques d’élevage (robot de traite, distributeur automatique de concentrés) ou à surveiller les animaux (caméra par exemple), et ceux servant à monitorer ou à détecter des événements physiologiques (vêlages, chaleurs, rumination) ou pathologiques, le plus souvent embarqués sur/dans l’animal.

• Près de 70 % des élevages sont équipés d’au moins un objet connecté (robot de traite, autre robot, objet connecté fixe ou placé sur l’animal). Ce taux monte à 90 % pour les élevages de plus de cent vaches laitières.

CONCLUSION

L’élevage, comme tous les autres secteurs de l’agriculture, vit sa transition numérique. L’éleveur est connecté en permanence via son smartphone et peut ainsi recevoir des informations quand il le souhaite. De l’autre côté, les avancées technologiques, en particulier les capteurs, les batteries et les réseaux de communication permettent de récolter un nombre considérable de données sur et à côté des animaux. Une fois triées, mises en forme et synthétisées, ces données nourrissent des tableaux de bord pour piloter l’exploitation au long cours, ou émettent des alertes pour attirer l’attention sur une situation inhabituelle ou anormale. L’élevage de précision, et les dispositifs connectés qui en sont les piliers, vont continuer à se développer régulièrement pour augmenter la rentabilité des élevages, tout en réduisant la charge de travail des éleveurs, grâce à des solutions d’évaluation de l’activité et du comportement, ainsi qu’à la surveillance des animaux et de leur environnement.

L’élevage de précision donne accès à de nouveaux paramètres (fréquence ruminale, durée d’ingestion alimentaire, activité de l’animal, etc.) qui étaient jusque-là impossibles à mesurer en conditions réelles d’élevage. Il faut donc apprendre à utiliser, à valoriser ces nouveaux paramètres pour piloter par exemple l’alimentation, la reproduction, la santé ou le bien-être des animaux et la production de phénotypes fins. Pour cela, il est indispensable de disposer de la valeur informative de ces outils (sensibilité, spécificité), ainsi que de leur fiabilité (corrélation avec la mesure, répétabilité, reproductibilité).

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