Projet sur la réduction de la dispersion d’agents pathogènes lors du transport d’animaux

Aperçu du projet

L’axe d’intervention prioritaire sur les environnements destinés aux animaux, qui comprend deux projets distincts, a pour objectifs de déterminer les concentrations de contaminants aéroportés entrant et sortant des bâtiments et des équipements destinés à la production porcine (incluant les porcheries et les remorques pour le transport des porcs), et de réduire ces concentrations par l’entremise de systèmes efficaces de filtration de l’air. Le but ultime de cet axe d’intervention prioritaire consiste à favoriser les retombées positives sur la santé et l’économie dans l’industrie de l’élevage d’animaux en testant des techniques de contrôle des contaminants aéroportés, incluant les agents pathogènes et les bioaérosols.

L’un de ces deux projets a pour nom Projet sur la réduction de la dispersion d’agents pathogènes lors du transport d’animaux. Ce projet vise à mettre au point et à tester un nouveau modèle de remorque pour le transport d’animaux facilitant le contrôle de la contamination par les agents pathogènes aéroportés, en tenant compte de l’efficacité des opérations telles que le nettoyage et la désinfection, et de la viabilité économique. Ce projet permettra de concevoir un système pratique de filtration de l’air pour les remorques de transport; il permettra en outre d’obtenir des données sur son efficacité à prévenir les infections, et sur sa faisabilité, notamment en ce qui a trait à son implémentation immédiate dans l’industrie.  

Ce projet implique une équipe nationale de chercheurs, d’analystes et d’experts en application des connaissances provenant du Prairie Swine Centre (PSC; Saskatoon, Saskatchewan), du Centre canadien de santé et sécurité en milieu agricole (CCSSMA; Saskatoon, Saskatchewan), du Collège d’ingénierie de l’Université de la Saskatchewan (Saskatoon, Saskatchewan), de l’École de santé publique et des populations de l’Université de la Colombie-Britannique (Vancouver, Colombie-Britannique), et de l’Association canadienne de sécurité agricole (ACSA; Winnipeg, Manitoba).

À l’instar des autres projets du Programme en agrisécurité, l’application des connaissances et la diffusion des résultats de recherche s’effectueront en collaboration avec le CCSSMA, dans le cadre du volet du Programme en agrisécurité consacré à l’application des connaissances. Veuillez consulter les onglets « Mises à jour sur le projet » et « Réalisation dans le cadre du projet » pour obtenir plus d’information sur les activités en cours et sur le matériel visant l’application des connaissances issues de ce projet.

Justification scientifique

La croissance et le succès que connaît l’industrie porcine canadienne depuis les dernières décennies reposent grandement sur l’accès à un cheptel de reproducteurs hautement améliorés. Pour cette raison, plusieurs entreprises spécialisées dans la génétique porcine ont établi leurs principales installations destinées à la production et à la multiplication de reproducteurs dans différentes provinces du pays où la présence de maladies est faible et où de vastes périmètres de biosécurité ont été mis en place. Des reproducteurs de grande valeur sont expédiés de ces installations pour être distribués aux producteurs porcins dans différentes régions du Canada. En Saskatchewan, la plupart des fermes productrices de reproducteurs sont situées dans des endroits isolés; elles sont ainsi entourées de vastes zones biologiquement sécuritaires, ce qui minimise les risques de contamination par des agents pathogènes aéroportés. Cependant, ces reproducteurs de grande valeur devront tôt ou tard être livrés à des producteurs industriels situés dans des régions du pays à forte densité porcine, ce qui risque de les exposer aux agents pathogènes présents sur le trajet. Au Canada, le transport de reproducteurs a lieu quotidiennement, et chaque ferme applique des protocoles de biosécurité afin d’assurer que les animaux livrés ne sont pas admis au sein du troupeau si une infection y a été détectée. Malgré les protocoles de biosécurité actuellement en place, le risque d’infection des reproducteurs durant leur transport peut être important, particulièrement lorsqu’ils traversent les régions à forte densité porcine du Québec, de l’Ontario et du Manitoba; les risques d’épidémies demeurent donc présents.

Les microorganismes — incluant les virus — peuvent se retrouver sous forme d’aérosols, et être transportés par l’air, parfois sur de grandes distances; ils peuvent ainsi être transmis à d’autres animaux et à l’humain, et potentiellement compromettre leur santé. Les microorganismes laissent conséquemment planer un important risque sanitaire et économique sur les producteurs, en plus de constituer une menace pour les populations humaines et animales. Les maladies transmissibles par l’air telles que le syndrome reproducteur et respiratoire porcin (SRRP) peuvent causer d’importantes pertes économiques pour l’industrie porcine canadienne en raison d’une perte de productivité animale, de coûts supplémentaires engendrés par l’achat de médicaments et les mesures d’éradication des maladies et, éventuellement, de l’impossibilité de commercialiser les porcs canadiens. Outre le SRRP, d’autres maladies porcines importantes sont transmissibles par l’air, incluant la pneumonie enzootique du porc causée par Mycoplasma hyopneumoniae, et la grippe porcine classique causée par le virus de l’influenza porcine (VIP). La pneumonie à mycoplasmes est une maladie respiratoire chronique hautement contagieuse qui cause des lésions aux voies respiratoires supérieures, ce qui peut rendre les porcs vulnérables à des surinfections, notamment par M. hyopneumoniae et le VIP. Puisque la pneumonie à mycoplasmes est souvent accompagnée d’autres infections respiratoires, il demeure difficile d’attribuer les pertes à un seul agent pathogène. Une étude effectuée aux États-Unis a estimé que les coûts de cette maladie s’élevaient à 4,08 $ US par porc (ce qui tient compte de la perte de productivité, mais pas du coût des médicaments). Au sein de l’industrie porcine canadienne, les pertes engendrées uniquement par le virus responsable du SRRP sont estimées à 100 millions de dollars par année. Le VIP est également très contagieux; une morbidité de près de 100 % lui est associée (ce qui signifie que la maladie apparaît subitement, et qu’elle peut se propager rapidement à l’ensemble du troupeau), mais elle engendre généralement peu de mortalité. Cette maladie peut également être exacerbée par des surinfections, ce qui engendre une perte de poids chez les porcs et, conséquemment, une augmentation de la période nécessaire pour qu’ils atteignent le poids du marché. Depuis quelque temps, l’industrie porcine est sérieusement menacée par une maladie émergente : la diarrhée épidémique porcine (DEP). Il a été établi que les remorques de transport constituent l’un des principaux vecteurs contribuant à la propagation du virus responsable de la DEP, mais de récents travaux ont montré que ce virus peut également être transmis par l’air, ce qui suggère que l’installation d’un système de filtration de l’air sur les remorques représente un moyen de protection approprié contre cette maladie.

À la lumière de ces informations, il devient impératif de mettre au point des moyens de protéger les reproducteurs durant leur transport afin d’éviter leur infection et les importantes pertes économiques susceptibles d’en découler et, chose encore plus importante, de combler cette faille en matière de biosécurité en raison de laquelle les troupeaux commerciaux en excellentes conditions de santé pourraient être infectés.

Les résultats de ce projet de recherche permettront d’assurer la protection des précieux reproducteurs élevés en Saskatchewan durant leur transport qui, habituellement, s’effectue à partir de régions où les concentrations en agents pathogènes sont faibles (comme la Saskatchewan) vers des régions où les concentrations d’agents pathogènes sont plus élevées (par ex. : l’Ontario, le Québec et le Midwest des États-Unis). Dans le futur, plus de fermes dotées de systèmes de filtration de l’air devraient être construites au Québec et en Ontario; par conséquent, l’utilisation de remorques de transport pourvues d’un système de filtration de l’air deviendra nécessaire afin d’assurer de manière ininterrompue la biosécurité des reproducteurs provenant de la Saskatchewan.

Ce projet permettra de concevoir un système pratique de filtration de l’air pour les remorques de transport; il permettra en outre d’obtenir des informations sur son efficacité à prévenir les infections, et sur sa faisabilité, notamment en ce qui a trait à son implémentation immédiate dans l’industrie.

Dans l’ensemble, les retombées de ce projet contribueront à assurer l’un des aspects de la prévention de la dispersion des maladies transmissibles par l’air au sein du cheptel porcin canadien. Bien que cela dépasse le cadre du présent projet, il est possible que ces retombées bénéficient également aux volailles et à d’autres espèces d’animaux d’élevage, ce qui contribuera à la durabilité et à la rentabilité d’ensemble des secteurs agricole et agroalimentaire canadiens.[N10] 

Buts du projet

  1. Concevoir un nouveau modèle amélioré de remorque de transport pour animaux qui facilitera le contrôle de la contamination par les agents pathogènes aéroportés, et améliorera l’efficacité des opérations telles que leur nettoyage et leur désinfection.
  2. Construire un prototype de remorque de transport pour animaux selon le modèle retenu.
  3. Évaluer la performance d’ensemble de la remorque nouvellement conçue pour contrôler les émissions d’agents pathogènes.
  4. Effectuer une analyse économique du nouveau modèle de remorque.

Pour plus d’information sur ce projet, veuillez communiquer avec Mme Nadia Smith, coordonnatrice du programme, par téléphone au 306 966-1648, ou par courriel à nadia.smith@usask.ca.

Mise à jour pour l’Année 1 (2014-2015)

Malgré les mesures de sécurité mises en place, les risques d’infection par l’entremise du transfert de microorganismes et de maladies transmissibles par l’air peuvent demeurer élevés. Ce projet a été conçu pour mettre au point un modèle pratique de remorque de transport, pour fournir de l’information sur l’efficacité du système visant à prévenir les infections, et pour évaluer la faisabilité pour l’industrie de mettre ce modèle de remorque en service immédiatement. 

Le projet en est encore à ses débuts. Un sondage a été mené auprès de divers acteurs de l’industrie afin de connaître leur avis sur la conception de la remorque. Ce sondage a permis d’obtenir de précieuses informations, notamment quant aux caractéristiques de conception actuelles et additionnelles qui peuvent être intégrées au nouveau modèle de remorque.

Le projet comporte quatre étapes. La première étape consiste à recourir à la simulation informatique afin d’élaborer un modèle de prototype pour la remorque de transport d’animaux. La géométrie du modèle a été établie, et les simulations informatiques sont en cours. Les résultats des premières simulations menées en soufflerie ont été obtenus. Afin d’évaluer le modèle, des simulations intégrant divers paramètres dont la température, la distribution de l’air, la baisse de pression et les exigences relatives aux motoventilateurs sont en cours.

Prochaines étapes

Au cours de la deuxième étape du projet, le modèle considéré le meilleur sur la base des résultats de simulation servira de guide pour l’assemblage et la fabrication d’un prototype. Par la suite, une évaluation complète du prototype sera menée en fonction de critères tels que sa fabricabilité, ses coûts, sa facilité d’utilisation et d’entretien, ses besoins en matière d’alimentation électrique, de même que d’aspects liés au bien-être animal. La prise en compte de nouvelles spécifications de conception, l’optimisation et l’analyse économique seront effectuées au cours de la quatrième étape du projet.

Mise à jour pour l’Année 2 (2015-2016)

Malgré les mesures de sécurité mises en place, les risques d’infection par l’entremise du transfert de microorganismes et de maladies transmissibles par l’air peuvent demeurer élevés. Ce projet a été conçu pour mettre au point un modèle pratique de remorque de transport, pour fournir de l’information sur l’efficacité du système visant à prévenir les infections, et pour évaluer la faisabilité pour l’industrie de mettre ce modèle de remorque en service immédiatement. Les résultats d’un sondage mené auprès de divers acteurs de l’industrie couplés aux résultats de simulations informatiques ont permis de recueillir de précieuses informations, notamment sur les caractéristiques de conception actuelles et additionnelles à retenir pour la construction du nouveau modèle de remorque. L’assemblage et la fabrication du prototype sont commencés; une fois ces étapes terminées, sa performance sera évaluée lors de tests statiques et d’essais routiers.

Les principales tâches accomplies au cours de l’Année 2 comprennent :

1. Simulation avec un modèle de base (remorque traditionnelle)

Un modèle informatique d’un « modèle de base » de remorque de transport d’animaux a été généré à l’aide du module DesignModeler de l’entreprise ANSYS. Les résultats des travaux de simulation informatique ont permis de relever les problèmes suivants en ce qui concerne le modèle de remorque traditionnelle :

a. L ’air peut entrer et sortir de la remorque de manière aléatoire dans n’importe quelle direction, ce qui rend les porcs hautement vulnérables à l’exposition aux agents pathogènes aéroportés et à la contamination par ceux-ci durant le transport.

b.  La différence de température entre l’air à l’extérieur et à l’intérieur de la remorque peut être aussi grande que 5 °C malgré sa configuration ouverte. Dans cet exercice de simulation, il a été présumé que la température de l’air extérieur lors d’une           journée d’été était de 20 °C, ce qui a engendré une température de 25 °C dans certaines zones à l’intérieur de la remorque. Cela implique que lorsque la température extérieure atteint 25 °C, ce qui se produit notamment en Saskatchewan, la                 température intérieure peut être aussi élevée que 30 °C, ce qui peut induire un stress thermique chez les porcs commerciaux.

2. Simulation avec le prototype de remorque (concept initial)

Afin de résoudre le problème des mouvements d’air incontrôlés dans les remorques de transport traditionnelles, le prototype de remorque a été conçu de manière à être complètement fermé, à l’exception d’ouvertures aménagées pour faire entrer et sortir l’air auxquelles a été ajouté un système de filtration empêchant les agents pathogènes dans l’air d’entrer dans les compartiments où sont confinés les animaux. Le modèle informatique de ce nouveau modèle de remorque a été généré. Après avoir raffiné la géométrie et la taille des mailles, des simulations de flux d’air, de température et d’humidité ont été lancées en utilisant les mêmes conditions limites initiales que celles employées pour le modèle de base.

Sous l’action de ventilateurs, l’air extérieur pénétrait dans la remorque par les entrées d’air situées à l’avant de la remorque, passait à travers les filtres, et était évacué par les sorties à l’arrière de la remorque. Cela indique que la totalité de l’air extérieur est filtrée avant d’être distribuée dans les compartiments, ce qui confirme que le système peut protéger le troupeau contre la contamination potentielle par les maladies aéroportées.

3. Comparaison des résultats des simulations menées avec les deux modèles

Comme pour le modèle de base, des variations de température et d’humidité à l’intérieur des compartiments ont également été observées dans le nouveau modèle de remorque. Les deux premiers compartiments du prototype de remorque possédaient une température et un taux d’humidité relativement plus faibles que ceux de la remorque traditionnelle. Cependant, la température et le taux d’humidité dans les compartiments 3 et 4 du prototype de remorque étaient plus élevés[N7] ; cela est dû au fait que l’air absorbe la chaleur et l’humidité produites par les animaux alors qu’il se déplace de l’avant vers l’arrière de la remorque. Comme dans le cas de la remorque traditionnelle, la température de tous les compartiments était plutôt élevée (> 20 °C) durant l’été, celle des compartiments 3 et 4 atteignant même 26 °C. De plus, la vélocité de l’air dans les compartiments avant était élevée, ce qui peut causer un inconfort thermique chez les animaux qui y sont confinés. Afin de résoudre ce problème, un système de distribution d’air a été intégré aux simulations subséquentes; un conduit a été installé à chaque étage de la remorque afin de distribuer l’air uniformément parmi les compartiments et de réduire la vélocité de l’air dans les compartiments avant.

Prochaines étapes

Les préparatifs pour la construction du prototype ont été menés durant les dernières étapes des travaux de simulation informatique. Une remorque à plateau a déjà été acquise, et une boîte de remorque a déjà été commandée au fabricant selon nos spécifications. Les motoventilateurs, les filtres, les contrôleurs et les autres composantes ont également été commandés. La batterie de filtres, les ventilateurs, les contrôleurs, le générateur d’énergie électrique et les autres composantes seront logés dans un compartiment séparé qui sera bâti à l’avant de la boîte de la remorque. L’assemblage pourra commencer dès que nous aurons reçu les composantes manquantes, et celui-ci devrait être complété dans un délai raisonnable.

Mise à jour pour l’Année 3 (2016-2017)

Une série de modélisations informatiques ont été effectuées afin de résoudre les problèmes relevés durant la conception du modèle initial de remorque. Ces modélisations informatiques ont ensuite servi à déterminer la meilleure configuration pour le prototype de remorque. Le modèle final du prototype de remorque a donc été conçu à partir des résultats des simulations informatiques et de ceux du sondage effectué auprès de divers acteurs de l’industrie. Ce modèle comporte différents éléments de conception caractéristiques, dont un compartiment frontal où sont logés les ventilateurs et le système de filtration de l’air, et un compartiment fermé servant à recevoir les animaux comportant deux étages avec planchers pliants à charnières. Le prototype de remorque possède également deux entrées d’air latérales situées à sa partie avant, et quatre sorties d’air situées à proximité de sa partie arrière. Cette configuration permet de mieux uniformiser la température et le taux d’humidité dans le compartiment animal, et d’assurer des conditions ambiantes adéquates durant le transport des animaux. Un système de chauffage de 5 kW de même qu’un système de brumisation d’eau ont été ajoutés au modèle final du prototype de remorque afin que les conditions ambiantes dans le compartiment animal demeurent dans les plages prescrites lorsque la température extérieure est inférieure à -10 °C durant l’hiver et supérieure à 22 °C durant l’été.

La construction et l’assemblage du prototype de remorque sont en cours. La planification et les préparatifs nécessaires à la prochaine étape de ce projet — acquisition du matériel d’échantillonnage, des capteurs et des enregistreurs de données destinés au suivi des conditions ambiantes; mise au point des protocoles expérimentaux —, qui consiste à tester et à évaluer le prototype de remorque, ont été menés de manière à accélérer sa réalisation.

Un retard dans la livraison du compartiment animal a empêché la finalisation des activités prévues pour cette année, qui consistaient à assembler le compartiment frontal et le compartiment animal sur une remorque à plateau, et à tester la remorque à air filtré sous des conditions hivernales. Des négociations sont en cours avec le vendeur afin que le compartiment animal soit livré le plus rapidement possible au cours du premier trimestre de l’Année 4. Afin d’atténuer les conséquences de ce retard, toutes les autres composantes de la remorque et tout le matériel nécessaire aux tests ont été acquis et sont prêts à l’emploi. De plus, des arrangements concernant le travail et les installations nécessaires ont déjà été conclus afin d’accélérer la finalisation de l’assemblage de la remorque et la réalisation des tests dès que le compartiment animal sera livré.

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