Étude comportementale de l'intérêt des porcs à l'engraissement envers des objets d'enrichissement et évaluation de l'utilisation d'une analyse automatisée

basée sur des données d'accélérométrie comparativement à l'analyse vidéo

Mémoire

Jean-Michel Beaudoin

Maîtrise en sciences animales

Maître ès sciences (M. Sc.)

Québec, Canada

© Jean-Michel Beaudoin, 2017

Étude comportementale de l'intérêt des porcs à l'engraissement envers des objets d'enrichissement et évaluation de l'utilisation d'une analyse automatisée

basée sur des données d'accélérométrie comparativement à l'analyse vidéo

Mémoire

Jean-Michel Beaudoin

Sous la direction de :

Jean-Paul Laforest, directeur de recherche

iii

Résumé

Dans un premier temps, ce projet visait à évaluer la possibilité d’utiliser des accéléromètres pour

automatiser l’analyse comportementale des porcs à l’engraissement envers des objets

d’enrichissement. Les accéléromètres ont été placés dans sept différents objets qui ont été mis à la

disponibilité de 328 porcs logés en groupes, dans des parcs entièrement lattés et sans litière, sur des

périodes de cinq jours. Les analyses des données d’accéléromètres ont été effectuées à l’aide d’un

algorithme de classification basé sur des seuils de vélocité et de durée de déplacement. Chacun des

parcs était muni d’une caméra vidéo pour comparer les résultats d’analyse d’accélérométrie et

d’analyse vidéo de référence, toutes les deux basées sur la fréquence et le temps d’interactions avec

les objets. Les comparaisons par objet montrent que la correspondance des deux types d’analyses

dépend de la mobilité et de la disposition des objets, mais que pour l’instant, elle n’atteint en aucun

cas un niveau satisfaisant pour baser une analyse comportementale sur les données

d’accélérométrie. Néanmoins, certaines modifications des paramètres des accéléromètres

pourraient apporter un plus haut taux de fiabilité.

Ce projet de recherche visait également à évaluer l’intérêt des porcs à l’engraissement envers

différents types d’objets d’enrichissement placés dans leur parc. L’effet de la propreté des objets

ou de leur renouvellement quotidien sur l’intérêt des porcs à l’engraissement a aussi été déterminé.

Les porcs ont un intérêt supérieur pour les objets faits de matériaux flexibles, destructibles et qui

sont aisément manipulables avec la gueule ou le groin. Les porcs ne semblent pas avoir de

préférence pour les objets qui sont lavés (objets de plastique ou de caoutchouc) ou renouvelés

(objets destructibles) quotidiennement, sur une période de cinq jours, comparativement aux mêmes

objets intouchés.

iv

v

Table des matières

Résumé .......................................................................................................................................... iii

Liste de tableaux ........................................................................................................................... ix

Liste de figures .............................................................................................................................. xi

Remerciements .............................................................................................................................. xv

Avant-propos ............................................................................................................................. xvii

Introduction .................................................................................................................................... 1

CHAPITRE 1 Revue des travaux antérieurs ............................................................................... 3

1.1. Comportements anormaux et stress chez les porcs à l’engraissement .................................. 4

1.1.1. Caudophagie ................................................................................................................... 4

1.1.2. Autres comportements anormaux ................................................................................... 5

1.1.3. Stress .............................................................................................................................. 6

1.2. Prévention des comportements anormaux et du stress par les objets d’enrichissement ........ 6

1.2.1. Comportements anormaux .............................................................................................. 6

1.2.2. Stress .............................................................................................................................. 7

1.3. Enrichissement de l’environnement chez le porc à l’engraissement ..................................... 8

1.3.1. Objets d’enrichissement sans substrat ............................................................................ 8

1.3.2. Caractéristiques bénéfiques des objets ......................................................................... 10

1.3.3. Disposition des objets ................................................................................................... 12

1.4. Enrichissements offrant des substrats .................................................................................. 21

1.4.1. Distributeurs ................................................................................................................. 23

1.4.2. Boîtes au sol ................................................................................................................. 23

1.4.3. Dépôt sur le plancher .................................................................................................... 24

1.5. Litière .................................................................................................................................. 24

1.5.1. Effet sur les comportements anormaux ........................................................................ 25

1.5.2. Effet sur d’autres paramètres de production ................................................................. 26

1.6. Enrichissement chez les truies ............................................................................................. 27

1.6.1. Truies en cages individuelles ........................................................................................ 27

1.6.2. Truies gestantes en groupes .......................................................................................... 28

1.7. Automatisation de l’évaluation comportementale associée au bien-être animal ................. 29

1.7.1. Traitement d’images automatisé ................................................................................... 29

1.7.2. Détecteurs électroniques ............................................................................................... 30

1.7.3. Localisation géographique ............................................................................................ 33

1.7.4. Accéléromètres ............................................................................................................. 33

vi

1.8. Conclusion et hypothèses .................................................................................................... 40

1.9. Liste des ouvrages cités ....................................................................................................... 42

CHAPITRE 2 Comparison of the interest of growing pigs to interact with different

enrichment objects with assessment of the behaviour using accelerometers attached to the

objects ............................................................................................................................................ 50

Résumé ....................................................................................................................................... 51

Abstract ...................................................................................................................................... 52

2.1. Introduction ......................................................................................................................... 53

2.2. Material and methods .......................................................................................................... 55

2.2.1. Animals and housing .................................................................................................... 55

2.2.2. Recording equipment .................................................................................................... 55

2.2.3. Experimental procedure ................................................................................................ 55

2.2.4. Experimental recordings ............................................................................................... 58

2.2.5. Behavioural analysis ..................................................................................................... 58

2.2.6. Accelerometry data analysis ......................................................................................... 59

2.2.7. Statistical analysis ........................................................................................................ 61

2.3. Results ................................................................................................................................. 61

2.3.1. Behavioural analysis ..................................................................................................... 61

2.3.2. Accelerometry analysis ................................................................................................ 64

2.4. Discussion ........................................................................................................................... 66

2.4.1. Behavioural analysis ..................................................................................................... 66

2.4.2. Accelerometry analysis ................................................................................................ 69

2.5. Conclusion ........................................................................................................................... 72

2.6. Acknowledgments ............................................................................................................... 72

2.7. References ........................................................................................................................... 73

CHAPITRE 3 Evaluation of the preferences of pigs between cleaned or renewed

enrichment objects and unwashed or unreplaced enrichment objects .................................... 76

Résumé ....................................................................................................................................... 77

Abstract ...................................................................................................................................... 78

3.1. Introduction ......................................................................................................................... 79

3.2. Material and methods .......................................................................................................... 80

3.2.1. Animals and housing .................................................................................................... 80

3.2.2. Enrichment treatments .................................................................................................. 80

3.2.3. Experimental procedure ................................................................................................ 82

3.2.4. Behavioural analysis ..................................................................................................... 82

3.2.5. Statistical analysis ........................................................................................................ 83

vii

3.3. Results ................................................................................................................................. 83

3.3.1. Preferences ................................................................................................................... 83

3.3.2. Object manipulations .................................................................................................... 84

3.4. Discussion ........................................................................................................................... 86

3.4.1. Preferences ................................................................................................................... 86

3.4.2. Object manipulations .................................................................................................... 87

3.5. Conclusion ........................................................................................................................... 88

3.6. Acknowledgments ............................................................................................................... 88

3.7. References ........................................................................................................................... 89

Conclusion ..................................................................................................................................... 91

viii

ix

Liste de tableaux

Tableau 1.1. Les quatre objets d’enrichissement préférés (sur les 25 meilleurs), selon les durées

d’interactions, pour des porcs à l’engraissement au premier et cinquième jour d’une

expérimentation, avec leurs caractéristiques respectives. ......................................... 11

Tableau 1.2. Les quatre objets d’enrichissement particulaires préférés (sur les 25 meilleurs), selon

les durées d’interactions, pour des porcs à l’engraissement au premier et cinquième

jour d’une expérimentation, avec leurs caractéristiques respectives. ....................... 22

Table 2.1. Evaluation of the effectiveness of the algorithm using accelerometer data to properly

classify interactions of growing pigs (12 ± 3 pigs per pen, weighing 61 ± 9.2 kg) with

each of the five objects (one object per pen at a time, for a period of 5 days), compared

to a video analysis. .................................................................................................... 64

Table 2.2. Example of the inconsistency between days from the algorithm analysis compared to

the video analysis for object B (red plastic ball; diameter 25 cm) based on the time of

interaction and the frequency of interaction for every timeframe (n) analyzed for a

given day. Differences between accelerometry data analysis (algorithm) and video

analysis for object B for five days. ........................................................................... 66

Table 3.1. Mean differences1 between treatment (washed B, BR and RC or renewed R) and control

(untouched) objects for the interaction frequency (Freq.) and interaction time in

seconds (Time) from day 1 to 5, when both objects are presented simultaneously to

growing pigs (13.5 ± 1 pigs per pen, weighing 47 ± 7 kg). ...................................... 84

x

xi

Liste de figures

Figure 1.1. Bloc de bois fixé à un tuyau offrant un mouvement vertical seulement. Tiré de Elkmann

et Hoy (2009). ........................................................................................................... 15

Figure 1.2. Embranchement de chaînes suspendues à un barreau horizontal d’un parc

d’engraissement de porcs. Tiré de Telkänranta et al. (2014) .................................... 15

Figure 1.3. Morceaux de bois frais suspendus à l’horizontale par des chaînes dans un parc de porc

à l’engraissement. Tiré de Telkänranta et al. (2014). ................................................ 19

Figure 1.4. Blocs de bois en croix (A) et en pendule (B). Tiré de Elkmann et Hoy (2009). .... 19

Figure 1.5. Tubes de plastique, disposés en croix, suspendus dans un parc de porcs à

l’engraissement. Tiré de Telkänranta et al. (2014). .................................................. 19

Figure 1.6. Image originale des porcs dans un parc (A) et image ayant subi une transformation

binaire pour éliminer l’arrière-plan et faciliter l’analyse (B). Tiré de Kashiha et al.

(2013). ....................................................................................................................... 31

Figure 1.7. Ellipses de références (A) ajustées sur les images transformées des porcs dans un parc

(B). Adapté de Kashiha et al. (2014). ....................................................................... 31

Figure 1.8. Différentes zones d’un parc pour l’analyse comportementale de porcs par traitement

d’image. Adapté de Kashiha et al. (2013). ................................................................ 31

Figure 1.9. Détecteur de mâchouillage composé d’un objet cible et d’un système de transduction

et de conditionnement du signal. Adapté de Feddes et al. (1993). ............................ 32

Figure 1.10. Détecteur de mouvement d’un objet suspendu. Adapté de Zonderland et al. (2003).

.................................................................................................................................. 32

Figure 1.11. Amplitudes (g) et longueurs (sec) des schémas d’accélérométrie associés aux vaches

debout (Standing), qui marchent (Walking), qui broutent (Grazing) et qui ruminent

(Ruminating), sous les axes X, Y et Z. Tiré de Scheibe et Gromann (2006). ........... 36

Figure 1.12. Détermination de la position debout (a) si l’inclinaison de l’accéléromètre est égale

ou supérieure à 130° par rapport à l’axe XL, de la position couchée sur le côté gauche

(b) si l’inclinaison est égale ou supérieure à 135° par rapport à l’axe YB et de la position

assise (c) si l’inclinaison est supérieure ou égale à 113° par rapport à l’axe XB. Tiré de

Ringgenberg et al. (2010). ........................................................................................ 36

Figure 1.13. Graphique de visualisation de la concordance des résultats entre une analyse éprouvée

et une analyse à l’essai. La ligne pointillée est la droite ajustée aux données (tendance

linéaire), la ligne pleine est la droite de concordance parfaite à 45°. ........................ 39

xii

Figure 2.1. Enrichment objects placed individually in pens containing around 12 growing pigs,

weighing around 60 kg on average per pen. All objects were left in pens for five days

and interactions with them were video recorded. Accelerometers were fixed on or

within all objects and also recorded interactions by pigs. ......................................... 57

Figure 2.2. The three steps of the filtration procedure performed by the algorithm, using data from

the accelerometers. .................................................................................................... 60

Figure 2.3. Overall adjusted means (± SE) of proportions of time (%) growing pigs (12 ± 3 pigs

per pen, weighing 61 ± 9.2 kg) are interacting with objects (only 1 object per pen at a

time, for a period of 5 days) and the frequency of interactions per hour. Objects used

were objects B: Ball, BR: Bite-Rite, D: Disc, P: Porcichew, RC: Rooting Cones, S:

Seesaw and W: Wood. Four timeframes of one hour each were analyzed, equally

distributed during the day (9:00-10:00, 11:00-12:00, 13:00-14:00, 15:00-16:00).

Different upper or lowercase letters within a variable show a significant difference (P

< 0.05). ...................................................................................................................... 62

Figure 2.4. Daily means of the proportion of time with interactions (A) and the number of

interactions per hour (B) from growing pigs (12 ± 3 pigs per pen, weighing 61 ± 9.2

kg) on all objects (B: Ball, BR: Bite-Rite, D: Disc, P: Porcichew, RC: Rooting Cones,

S: Seesaw and W: Wood) presented individually in pens for five consecutive days.

Four timeframes of one hour each were analyzed, equally distributed during the day

(9:00-10:00, 11:00-12:00, 13:00-14:00, 15:00-16:00). Significant effect of days is

presented for each object separately with * (P < 0.05), ** (P < 0.01), *** (P < 0.001).

.................................................................................................................................. 63

Figure 2.5. Quantities of interactions (A: daily time spent (± SD); B: daily frequency (± SD)) for

growing pigs (12 ± 3 pigs per pen, weighing 61 ± 9.2 kg) in presence of a red plastic

ball (object B; diameter 25 cm) all day, for 5 consecutive days. Four timeframes of

one hour each were analyzed, equally distributed during the day (9:00-10:00, 11:00-

12:00, 13:00-14:00, 15:00-16:00). Data were obtained from an accelerometer

introduced into the ball (algorithm) and from a video camera recording (video). .... 65

Figure 3.1. Enrichment objects used to evaluate the cleanliness effect (B, BR and RC) and

renewability effect (R). Each object was put in pairs in each pen and one of them was

set as a control (not washed for objects B, BR and RC or unrenewed for object R)

while the other one received the treatment (washed with water for objects B, BR and

RC or replaced with a new and identical piece of rope for object R). Interactions with

the objects were video recorded. ............................................................................... 81

xiii

Figure 3.2. Adjusted means of interaction frequency per 30 minutes (Freq) and proportion of

interaction time (%, Time) with confidence intervals (95%) for treatment (solid line)

and control (dash line) objects. Both identical objects were presented simultaneously

to growing pigs (13.5 ± 1 pigs per pen, weighing 47 ± 7 kg) but only treatment object

was washed (B, BR and RC) or renewed (R) daily. Daily average values (day 2 to day

5) from treatment and control objects are compared with average value of day 1

(Dunnett correction) and differences are shown with * (P < 0.05), ** (P < 0.01),

*** (P < 0.001). ........................................................................................................ 85

xiv

xv

Remerciements

Je tiens tout d’abord à remercier mon directeur de maîtrise, M. Jean-Paul Laforest, qui a su me

guider et me soutenir pendant tout mon parcours à la maîtrise. Ta grande expertise, ta disponibilité

et ton enthousiasme envers l’enseignement m’ont aidé à réussir et surmonter les périodes plus

difficiles. Merci Jean-Paul, ton appui m’a fait grandir et a énormément enrichi mon parcours

personnel. Ce fut un plaisir de travailler avec toi. Merci également à M. Nicolas Devillers et

Mme Renée Bergeron pour leur précieuse collaboration.

Je veux remercier toutes les personnes qui ont participé de près et de loin à ce projet de maîtrise,

autant lors de l’élaboration du projet qu’aux analyses finales. D’abord, M. Olivier Munger,

ingénieur responsable des accéléromètres. Ce projet a présenté de nombreux défis techniques et tu

as su les relever avec brio. Merci Olivier, pour les innombrables heures que tu as dédiées au projet.

Merci à M. Louis Bélanger du département de génie électrique et de génie informatique de

l’Université Laval et M. Normand Massicotte du Département des sols et de génie agroalimentaire

de l’Université Laval qui ont participé au montage technique au début du projet.

Merci au personnel sympathique et professionnel de la ferme du CDPQ au CRSAD où se sont

déroulées les phases expérimentales. Richard et Jean-Gabriel, votre appui technique fut très

apprécié. Louis et Hélène, votre contribution lors de la deuxième phase expérimentale fut tout

autant appréciée. Il était toujours plaisant d’aller à la ferme en y étant si bien entouré.

Je veux également remercier Alexandra, Gabrielle D. et Gabrielle T., étudiantes au premier cycle

qui ont participé au projet, soit pour la récolte de données ou pour les analyses vidéo. Vous m’avez

sauvé plusieurs heures d’analyse !

Finalement, un merci spécial à ma famille, amis et collègues pour m’avoir soutenu et avoir

agrémenté mon parcours. Mention particulière à mes chers parents ; merci de m’avoir appuyé

pendant autant d’années sans jamais remettre en question mes décisions de prolonger mes études !

xvi

xvii

Avant-propos

Ce mémoire contient deux chapitres rédigés en anglais sous forme d’articles scientifiques dont je

suis l’auteur principal. Les coauteurs de l’article « Comparison of the interest of growing pigs to

interact with different enrichment objects with assessment of the behaviour using accelerometers

attached to the objects », présenté au deuxième chapitre, sont J.P. Laforest, N. Devillers et R.

Bergeron, trois chercheurs ayant été impliqués dans l’élaboration du projet, la planification

expérimentale et le suivi des travaux. Ils ont aussi été partie prenante de toutes les discussions

portant sur l’analyse et l’interprétation des résultats. Toutefois, seul J.P. Laforest a participé à la

correction du premier jet de l’article, présenté ici. Une fois retravaillé par l’ensemble des coauteurs,

l’article sera soumis sous peu pour publication.

Les coauteurs de l’article « Evaluation of the preferences of pigs between cleaned or renewed

enrichment objects and unwashed or unreplaced enrichment objects », présenté au troisième

chapitre, sont également J.P. Laforest, N. Devillers et R. Bergeron. Les contributions des coauteurs

sont les mêmes que pour l’article précédent, et il sera lui aussi soumis sous peu pour publication

après avoir été retravaillé par l’ensemble des coauteurs.

xviii

1

Introduction

Le respect du bien-être des porcs à l’engraissement est essentiel non seulement pour les animaux,

mais aussi pour le soutien économique et l’image de la production porcine. Dans plusieurs grands

pays producteurs, l’engraissement des porcs est effectué dans des parcs bétonnés, sans litière

(EFSA, 2007). Un tel environnement n’offre pas la possibilité aux porcs d’exprimer pleinement

leurs comportements naturels, ce qui peut engendrer de la détresse psychologique (Van de Weerd

et Day, 2009). Ces porcs sont plus enclins à exprimer des comportements anormaux, tels que des

comportements sociaux agressifs sur leurs congénères, pour tenter de combler leur insatisfaction

comportementale (Van de Weerd et Day, 2009) ou sous l’effet de la frustration (Broom, 1998). Les

agressions entre congénères peuvent affecter la santé des porcs, leur croissance, leur bien-être, et

causer des pertes économiques significatives (EFSA, 2007; Taylor et al., 2010; Sinisalo et al.,

2012). Selon des données européennes, il y aurait des problèmes de caudophagie à certains degrés

sur 30 % à 70 % des fermes, avec 1 % à 5 % des porcs qui auraient des lésions à la queue (EFSA,

2007). Les conditions d’élevage peuvent également engendrer un stress, car les porcs ont de la

difficulté à s’adapter à leur environnement (Broom, 1998). Le stress réduirait le bien-être des

animaux (Broom, 1998) et pourrait réduire les performances zootechniques ainsi que la qualité de

la viande (Beattie et al., 2000).

Pour diminuer les impacts négatifs des parcs bétonnés, des objets d’enrichissement peuvent être

offerts pour combler quelques-uns des comportements naturels des porcs (Van de Weerd et Day,

2009; Averós et al., 2010). Le type de matériau et la disposition des objets sont des caractéristiques

susceptibles d’influencer l’intérêt des porcs envers les objets (Van de Weerd et al., 2003; Bracke et

al., 2006). Le niveau d’intérêt est souvent proportionnel à l’intensité de la stimulation

comportementale suscitée par l’objet (Van de Weerd et al., 2003). Les objets d’enrichissement

suscitant un intérêt élevé sont plus susceptibles de réduire les comportements sociaux agressifs

entre les porcs (Bracke et al., 2006; Van de Weerd et Day, 2009). Cet intérêt peut par contre

décroître après quelques jours (Zonderland et al., 2003; Guy et al., 2013) ou quelques semaines

(Blackshaw et al., 1997). Il serait aussi important de considérer les préférences des porcs selon leur

âge (Docking et al., 2008).

Dans le but de mieux répondre aux besoins des porcs, il est indispensable de mieux comprendre

leurs préférences. L’étude du comportement des porcs envers les objets d’enrichissement repose

principalement sur des observations en temps réel (p. ex. : Courboulay, 2006; Scott et al., 2009) ou

l’analyse vidéo (p. ex. : Bracke, 2007; Telkänranta et al., 2014). Ces deux méthodes sont associées

2

à des risques de subjectivité humaine ainsi qu’aux erreurs dues aux variations d’interprétation entre

les observateurs (Cangar et al., 2008; Ringgenberg et al., 2010). Ces méthodes sont aussi reconnues

pour demander beaucoup de temps (Zonderland et al., 2003; Ringgenberg et al., 2010; Giovanetti

et al., 2017), pouvant entrainer des coûts importants en main-d’œuvre, en plus du coût de

l’équipement. L’automatisation de l’analyse comportementale peut éliminer la subjectivité

humaine ainsi que diminuer le temps relié à la récolte et l’analyse des données. Certaines techniques

ont été testées, comme des détecteurs électroniques d’utilisation d’objets (Feddes et al., 1993;

Zonderland et al., 2003), par exemple. Ces détecteurs seraient fiables pour récolter des données

pertinentes pour certains objets spécifiques, mais ils ne sont pas assez versatiles pour être utilisés

sur une plus vaste gamme d’objets.

Une technique plus polyvalente pourrait faire appel aux accéléromètres. Ces appareils enregistrent

précisément les mouvements sous un format tridimensionnel. Ils sont compacts et sont

monétairement abordables (Escalante et al., 2013). Ils ont déjà été testés dans de multiples

applications, comme l’étude du comportement des vaches laitières (Ledgerwood et al., 2010; Bonk

et al., 2013), des truies (Cornou et Lundbye-Christensen, 2008; Ringgenberg et al., 2010) et des

moutons aux pâturages (Giovanetti et al., 2017). L’information compilée sous forme de données

quantitatives peut être analysée rapidement par divers logiciels, offrant la possibilité de créer une

procédure d’analyse efficace et standardisée. La justesse des résultats obtenus est influencée par le

raffinement de l’analyse des données, qui repose souvent sur des algorithmes de classification et

de prédiction. L’automatisation de l’analyse des données d’accéléromètres jumelée à la possibilité

d’associer ces appareils à une vaste gamme d’objets d’enrichissement laisse croire qu’il s’agit d’une

méthode d’analyse comportementale prometteuse.

Le premier chapitre de ce mémoire couvre d’abord les travaux effectués qui évaluent l’intérêt des

porcs envers divers types d’enrichissement et d’environnements d’élevage ainsi que leurs effets sur

le comportement et le bien-être. Ces travaux touchent principalement les porcs à l’engraissement,

mais une partie touche les truies. Le premier chapitre se termine par un recensement de diverses

technologies qui sont utilisées à ce jour pour étudier le comportement des animaux. Le deuxième

chapitre est écrit sous forme d’article et présente les résultats obtenus sur l’analyse

comportementale à l’aide d’accéléromètres ainsi que des analyses plus complètes sur le

comportement des porcs envers les objets d’enrichissement sélectionnés pour cette

expérimentation. Le troisième chapitre est également écrit sous forme d’article et présente

l’évaluation de la préférence des porcs entre des objets d’enrichissements qui sont lavés ou

renouvelés quotidiennement et des objets qui sont intouchés.

3

CHAPITRE 1

Revue des travaux antérieurs

4

1.1. Comportements anormaux et stress chez les porcs à l’engraissement

La production porcine intensive engendre souvent des problèmes d’insatisfaction comportementale

chez les porcs à l’engraissement. L’ingénierie des bâtiments d’élevage n’a pas nécessairement suivi

l’évolution des connaissances sur le plan du bien-être animal dans les dernières décennies.

Présentement, le facteur économique joue un rôle limitant pour optimiser le confort et la

configuration des élevages, étant donnés les coûts significatifs qu’engendrent des modifications des

infrastructures. C’est entre autres pour cette raison que l’engraissement des porcs commerciaux

s’effectue souvent dans des parcs de béton qui satisfont très peu les comportements naturels des

porcs. Ces parcs, sur planchers entièrement ou partiellement lattés, offrent un environnement peu

stimulant et potentiellement stressant (EFSA, 2007). Lorsque les porcs sont dépourvus de

possibilités d’exprimer leurs comportements naturels, ils peuvent souffrir d’inconfort et de détresse

psychologique menant parfois à l’apparition de certains comportements anormaux, tels que des

stéréotypies (Van de Weerd et Day, 2009). Ces porcs peuvent éventuellement combler le manque

de stimulations par des comportements sociaux agressifs, comme les morsures de queue

(caudophagie) et d’oreilles entre congénères (Fraser et al., 1991). L’association entre la fréquence

de ces comportements et le niveau de privation comportementale semble assez forte, bien que

plusieurs autres facteurs puissent intervenir (p. ex. : la nutrition, la génétique, l’âge et la santé

(EFSA, 2007; Taylor et al., 2010)).

1.1.1. Caudophagie

La définition exacte de la caudophagie peut varier entre experts. Elle peut n’inclure que les

morsures cannibales, comme elle peut inclure toutes les manipulations orales de la queue causant

des lésions ou non (Taylor et al., 2010). Il semble que toutes les manipulations devraient être

considérées, à un certain degré, puisque même les morsures aux apparences inoffensives peuvent

prendre de l’ampleur et ultimement engendrer des lésions (Taylor et al., 2010). Cette évolution peut

être rapide et passer d’un stade sans lésion à un stade de blessures visibles en une journée

(Zonderland et al., 2008). Une fois le sang apparu, la curiosité des porcs est d’autant plus stimulée,

pouvant aggraver le problème (Fraser, 1987). En plus du développement rapide, il est souvent

difficile d’identifier le ou les porcs responsables, compliquant l’isolation des porcs agresseurs par

le producteur (Brunberg et al., 2011).

5

La caudectomie a été implantée pour réduire l’incidence de la caudophagie, mais cette procédure

n’éliminerait pas complètement ce problème (Sutherland et al., 2009) et le mordillage des queues

peut tout de même persister (Paoli et al., 2016). Cette procédure peut également être elle-même

reliée à de la douleur et un stress, affectant le bien-être des porcelets (Sutherland et al., 2008).

Malgré la pratique assez répandue de la caudectomie, la caudophagie serait l’un des principaux

problèmes reliés au bien-être dans les élevages porcins à travers le monde (EFSA, 2007). La

prévalence exacte de la caudophagie semble difficile à évaluer en raison des divers degrés de

sévérité et l’inconstance des observations associées. Somme toute, de 30 % à 70 % des fermes

présenteraient des problèmes épisodiques de caudophagie, avec 1 % à 5 % des porcs qui auraient

des lésions à la queue (EFSA, 2007).

Les impacts sur les porcs peuvent toucher leur santé, selon le niveau de sévérité des morsures. Les

lésions peuvent générer des abcès, qui eux peuvent entrainer une pyohémie (type de septicémie

propageant des abcès de nature métastatiques) (EFSA, 2007). Les répercussions vont de la

diminution de la croissance jusqu’à la condamnation de la carcasse entière à l’abattage (EFSA,

2007; Sinisalo et al., 2012). Dans les cas modérés et graves, la caudophagie inflige également de la

douleur et de la détresse, réduisant le bien-être des animaux affectés (EFSA, 2007). La douleur

pourrait persister quelques semaines après l’apparition des dommages lorsqu’il y a formation d’un

névrome (EFSA, 2007). Pour les producteurs, les impacts sur la santé et le bien-être des porcs se

traduisent par des pertes économiques (EFSA, 2007; Taylor et al., 2010; Sinisalo et al., 2012).

1.1.2. Autres comportements anormaux

D’autres comportements impliquant des contacts avec la gueule, le groin ou la tête entre les porcs

ou sur les structures de contention sont répertoriés. Entre congénères, les morsures d’oreilles et les

coups de groin (ou morsures) sur le ventre sont fréquemment recensés (EFSA, 2007; Brunberg et

al., 2011). Ces comportements peuvent être attribuables aux mêmes motifs que les morsures de

queues. Les risques pour la santé des porcs et les conséquences peuvent équivaloir à la caudophagie,

dépendamment de la sévérité des lésions. Il existerait également une relation entre la fréquence de

ces comportements anormaux et la fréquence de la caudophagie (Brunberg et al., 2011).

Le mâchouillage des barreaux de métal ou des boulons des parcs sont des exemples de redirection

comportementale sur les structures des bâtiments. À certains égards, ces comportements peuvent

être classifiés comme des stéréotypies (EFSA, 2007).

6

1.1.3. Stress

La définition du stress et ses causes peuvent varier selon les sources. Une des définitions reconnues

est celle de Broom et Johnson (1993): « stress is an environmental effect on an individual which

overtaxes its control systems and reduces its fitness or appears likely to do so ». Selon Broom

(1998), un animal stressé a automatiquement un niveau de bien-être amoindri. Qu’il soit induit par

l’environnement ou les manipulations humaines, le stress peut diminuer les performances

zootechniques et la qualité de la viande (Beattie et al., 2000). Les conditions dans lesquelles sont

placés les porcs en élevages intensifs risquent d’infliger un stress prolongé aux animaux (Cornale

et al., 2015). Comme ces élevages sont la norme dans plusieurs grands pays producteurs, le nombre

de porcs touchés est très important.

1.2. Prévention des comportements anormaux et du stress par les objets

d’enrichissement

L’enrichissement de l’environnement à l’aide d’objets permet aux porcs d’exprimer des

comportements naturels, ce qui peut avoir un impact positif sur le bien-être et certains paramètres

de production. La littérature présente parfois des résultats contradictoires par rapport à l’efficacité

des objets d’enrichissement sur certains aspects du bien-être et des performances de production.

Sur d’autres aspects, un manque d’information empêche également d’établir des conclusions

pertinentes.

1.2.1. Comportements anormaux

La caudophagie, exprimée de manière soudaine et excessive, voire même obsessive, pourrait ne

pas être prévenue par l’enrichissement de l’environnement (Taylor et al., 2010). Les facteurs

causaux tels que la génétique et l’accès restreint aux ressources alimentaires semblent être

prédominants dans ces cas. La prévention des cas plus communs et moins sévères de caudophagie

par l’enrichissement de l’environnement serait plus efficace (Taylor et al., 2010). Ce type de

caudophagie est souvent associé à la privation des besoins comportementaux innés des porcs, qu’ils

sont alors capables d’exprimer sur des objets.

Généralement, la littérature rapporte des diminutions des comportements sociaux indésirables

lorsqu’un ou plusieurs objets d’enrichissement sont offerts, comparativement à des parcs sans

objets (Bracke et al., 2006; Averós et al., 2010). Il est fréquent que ces diminutions ne soient

toutefois pas significatives (p. ex. : Cornale et al., 2015). Le type d’objet offert aurait une grande

7

influence sur les résultats. Par exemple, des morceaux de bois seraient meilleurs que des bouts de

plastiques pour diminuer les agressions (Telkänranta et al., 2014).

1.2.2. Stress

L’évaluation de la sécrétion d’hormones reliées au stress est une mesure directe du stress, mais

n’est pas très bien documentée en ce qui a trait aux effets des objets d’enrichissement. Il semblerait

tout de même que les objets ne diminueraient généralement pas les concentrations sanguines de

corticostéroïdes (Van de Weerd et Day, 2009). Un biais pourrait être induit lors de la récolte de

données sur les animaux, car la prise de sang induirait elle-même une élévation de sécrétions de

corticostéroïdes (Mormède et al., 2007). Cependant, même en contournant les manipulations

directes des animaux qui peuvent causer un stress, par exemple en analysant les concentrations

fécales des corticostéroïdes, les objets d’enrichissement restent sans effet significatif (Cornale et

al., 2015).

Les impacts des objets d’enrichissement sur l’amélioration des performances zootechniques et de

la qualité de la viande, qui peuvent être influencés par le stress en production, sont inconstants dans

la littérature. Les niveaux d’intérêt différents suscités par les objets utilisés pourraient expliquer en

partie ces fluctuations. Il semble fréquent de ne pas noter de différences sur le plan des

performances zootechniques (Pearce et al., 1989; Pearce et Paterson, 1993) ou encore sur la qualité

de la viande (Hill et al., 1998), suite à l’ajout des objets. Cependant, une amélioration du gain

moyen quotidien et de la conversion alimentaire pour certaines lignées de porcs élevés dans un

milieu enrichi d’objets a été notée (Hill et al., 1998). Rodarte et al. (2004) ont aussi noté une

augmentation significative du gain moyen quotidien sous l’effet de l’ajout d’objets pour les

porcelets sevrés. En contrepartie, il est plus clair que l’ajout d’objets d’enrichissement n’a pas de

conséquences négatives sur les performances zootechniques (Bracke et al., 2006).

Les effets bénéfiques des objets en engraissement doivent être perçus de manière holistique.

L’amélioration du bien-être est multifactorielle et peut ne pas être perceptible sous un seul facteur

comme le stress. Elle peut aussi être embrouillée sous l’effet de groupe. Il se pourrait qu’un porc

dans un parc souffre de stress chronique, car il est agressé à répétition, mais que son état soit

dissimulé dans une moyenne de groupe.

8

1.3. Enrichissement de l’environnement chez le porc à l’engraissement

Les modifications ou les ajouts effectués peuvent améliorer le bien-être des porcs, pourvu que les

enrichissements aient des propriétés permettant l’expression de comportements spécifiques à leur

espèce (Van de Weerd et Day, 2009). La notion de l’amélioration du bien-être peut changer selon

les points de vue, en référant soit aux paramètres physiologiques des porcs, à leurs comportements,

à leur environnement ou à un amalgame de ces critères. Broom (1998) considère que le bien-être

d’un animal peut se refléter par sa capacité à s’adapter à l’environnement qui lui est offert. En

milieu naturel, les porcs sont des animaux explorateurs, qui aiment fouir et mâcher différents

substrats à leur disposition. Pour être classée comme enrichissante, la modification du milieu doit

idéalement permettre au porc d’exprimer l’un ou plusieurs de ces comportements. Il est par la suite

plus probable que le porc ait une réponse émotionnelle positive, pouvant être reliée à une

amélioration du bien-être animal (Boissy et al., 2007), et qu’il s’adapte mieux à son environnement.

Il est possible d’établir deux grandes catégories d’enrichissements pour les parcs d’engraissement.

La première catégorie englobe tous les objets qui n’offrent pas de substrat pouvant être déplacé et

ingéré (ex. : de la paille). La deuxième catégorie englobe les objets qui offrent ces substrats, quelles

que soient la nature du substrat, la disposition et les quantités offertes. Les deux catégories

d’enrichissements peuvent être disponibles simultanément. Néanmoins, peu importe la catégorie à

laquelle appartiennent les enrichissements, ceux-ci doivent être pratiques à employer, peu

dispendieux, en plus d’avoir un impact positif sur l’économie de la production et sur le bien-être

des porcs (Van de Weerd et Day, 2009). Ainsi, les producteurs sont plus enclins à les adopter de

manière permanente.

1.3.1. Objets d’enrichissement sans substrat

Les systèmes de gestion de lisier en production porcine intensive ne sont souvent pas adaptés pour

l’ajout de litière (EFSA, 2007), pratique qui pourrait favoriser le bien-être (voir la section 1.5 sur

la litière). Des objets peuvent alors être ajoutés dans les parcs pour stimuler les porcs. Pour qu’un

objet soit reconnu comme un enrichissement favorable et pertinent, il doit occasionner une

diminution des comportements indésirables en plus de permettre aux porcs d’exprimer certains de

leurs comportements naturels (Van de Weerd et Day, 2009). La privation comportementale est

proportionnelle aux manques de stimuli offerts dans le parc d'engraissement. Plus ces parcs sont

pauvres en éléments stimulants, plus la réponse des porcs à l'introduction d'un nouvel objet serait

forte, indiquant un besoin plus fort à combler (Stolba et Wood-Gush, 1984).

9

La littérature présente de multiples exemples d’objets pour enrichir le milieu des porcs à

l’engraissement. Il est possible de dresser une liste des matériaux de base constituant les objets (p.

ex. bois, plastique ou caoutchouc) telle que faite par Bracke et al. (2006). Il est aussi possible de

caractériser les objets selon leurs propriétés. Van de Weerd et al. (2003) ont conclu que les objets

comestibles, destructibles, déformables, odorants et qui peuvent être mâchés sont les plus propices

à stimuler les porcs. Certains objets, qui offrent peu ou pas de ces caractéristiques, peuvent intriguer

et stimuler les porcs, mais sur une courte période. L’intérêt peut alors se perdre après quelques jours

seulement (Van de Weerd et al., 2003; Zonderland et al., 2003; Guy et al., 2013), amenuisant leurs

effets positifs. Blackshaw et al. (1997) ont relevé une diminution de l’intérêt envers les objets

pouvant être mâchés après une période de trois semaines, montrant la persistance prolongée de

l’intérêt pour un objet comblant un comportement important. Le maintien de l’intérêt devient donc

également un paramètre à considérer.

Trickett et al. (2009) ont noté que le renouvellement des objets présentés à des groupes de porcs

sevrés contribue à rehausser l’intérêt. La nouveauté d’un objet semble stimuler leur curiosité. Il y

aurait une différence dans la réponse entre la rotation de différents objets et l’apport de nouveaux

objets avec lesquels les porcs n’ont jamais eu de contact. Les porcs auraient la capacité de garder

en mémoire un objet pour environ cinq jours après y avoir été exposés sur une période de deux

jours, affaiblissant ainsi l’effet de nouveauté lorsque ce même objet est réintroduit dans le parc

(Gifford et al., 2007).

L’offre de plus d’un objet simultanément aurait la propriété d’augmenter l’enrichissement en

accroissant le temps passé à interagir avec ces objets (Averós et al., 2010). Certains objets

offriraient des niveaux de manipulation additifs l’un à l’autre, c’est-à-dire que le temps total passé

sur les objets lorsqu’ils sont présentés simultanément dans le même parc équivaut à la somme des

temps passés sur chacun des objets placés individuellement dans des parcs différents (Trickett et

al., 2009). Cependant, il pourrait y avoir une influence du niveau d’intérêt attribué à chacun des

objets individuellement. Si deux objets moins stimulants sont combinés, il en résulterait une

bonification de l’enrichissement total. Si un objet à haut niveau d’intérêt est combiné avec un objet

de niveau d’intérêt égal ou inférieur, ce dernier pourrait ne pas engendrer une hausse significative

de l’intérêt combiné. Les taux d’utilisation d’un seul ou de plusieurs objets dans un parc contenant

plusieurs porcs peuvent être réduits par cause de limitation physique de l’accessibilité à ces

enrichissements (Docking et al., 2008). Les porcs peuvent se faire compétition pour les objets, ce

qui peut même engendrer des comportements agressifs entre congénères (Schaefer et al., 1990;

Ishiwata et al., 2004). Il est difficile d’établir le ratio idéal de porcs par objet étant donné la

10

multitude de variables possibles pour les objets, les comportements des porcs ainsi que les

conditions d’élevage.

Pour évaluer l’efficacité, ou la valeur d’enrichissement d’un objet, deux procédures générales sont

possibles. La première se base sur l’appréciation des enrichissements par les porcs et comptabilise

l’utilisation des objets. La durée et la fréquence des interactions avec les objets sont les deux

paramètres les plus souvent compilés pour évaluer la valeur d’enrichissement. Cette valeur est alors

proportionnelle au temps qui leur sont consacrés ou au nombre d’interactions qu’ils ont suscité.

Cependant, une analyse basée seulement sur la fréquence des interactions pourrait ne pas être

suffisante. Bracke (2007) a montré qu’une analyse comportementale basée seulement sur des

critères fréquentiels pourrait être incomplète pour bien évaluer l’appréciation et l’effet sur le bien-

être d’un enrichissement. Telkänranta et al. (2014) ont obtenu des résultats qui corroborent cette

hypothèse. Alors que deux des enrichissements qu’ils ont présentés aux porcs ont été manipulés à

des fréquences similaires, un seul des deux a réussi à réduire l’incidence des morsures de queues et

d’oreilles.

La deuxième procédure se base sur des mesures comportementales, biologiques ou physiologiques.

La valeur d’enrichissement d’un objet sera alors proportionnelle à son effet positif sur le type de

mesures choisi (ex. la fréquence de la caudophagie). Une évaluation plus complète peut aussi

combiner les valeurs d’enrichissements obtenues par les deux procédures pour un même objet ou

même matériau, comme Bracke et al. (2006) l’ont fait. Van de Weerd et Day (2009) ont également

inclus des paramètres de performance zootechniques, de qualité de la carcasse et de la viande, bien

que ces paramètres soient inconstants et parfois moins bien documentés.

1.3.2. Caractéristiques bénéfiques des objets

Certaines caractéristiques semblent offrir de meilleures valeurs d’enrichissement. Ces

caractéristiques amènent aux porcs une source de stimulation positive reliée à l’expression de

comportements innés, nécessaires au bien-être. Van de Weerd et al. (2003) ont testé 74 objets de

différentes natures et ont mis en évidence quelques caractéristiques communes des objets préférés

des porcs. Pour y arriver, ils ont dressé une liste des objets qui ont reçu les plus longues durées

totales d’interactions au premier jour de mise en contact, puis après cinq jours de contact avec les

objets. Le tableau 1.1 montre les quatre objets préférés, sur les 25 meilleurs, en excluant les objets

comestibles (ex. : arachides, betteraves, carottes) et particulaires (« particulate », p. ex. : la paille

est sous forme de « particules »).

11

Tableau 1.1. Les quatre objets d’enrichissement préférés (sur les 25 meilleurs), selon les durées

d’interactions, pour des porcs à l’engraissement au premier et cinquième jour d’une

expérimentation, avec leurs caractéristiques respectives.

Objet Caractéristiques 1 Temps d’interaction

(%) 2

Jour 1

Sac de jute dans une boîte 1, 2, 4, 5, 7 10,4

Bande de tissus (suspendue) 2, 3, 5, 6 9,7

Corde (suspendue) 2, 3, 5, 6 9,1

Corde de sisal avec nœuds (suspendue) 1, 2, 3, 5, 6 8,4

Jour 5

Corde en sisal (suspendue) 1, 2, 3, 5, 6 4,6

Tête de balai serpillère (suspendue) 2, 3, 5, 6 3,2

Carillon métallique (suspendu) - 2,1

Sangle (suspendue) 2, 3, 5, 6 2,1

1 Liste des caractéristiques attribuables à l’objet :

1. Odorant

2. Déformable

3. Ne permet pas de combler le besoin de fouir

4. Libre (non attaché ou fixé)

5. Peut être mâché (pris et manipulé avec la gueule)

6. Destructible

7. Placé dans un contenant (ex. : une boîte dans un coin du parc) 2 Durée relative du temps consacré à l’objet par rapport à la période complète d’observation.

Adapté de Van de Weerd et al. (2003).

12

Tous les objets de leur expérimentation ont été utilisés avec une fréquence et une intensité

d’amplitudes variables. Les porcs avaient été logés dans un environnement non enrichi au préalable.

Les observations de cette étude soutiennent également le principe du déclin de l’intérêt avec le

temps. Les durées initiales plus élevées d’interactions s’expliqueraient par la curiosité causée par

la nouveauté de l’objet. L’enrichissement qui a maintenu l’intérêt le plus élevé aux jours un et cinq

(la paille de lavande avec arachides entières dans une boîte) offre plusieurs stimuli captant l’intérêt

des porcs, expliquant probablement les interactions plus longues et plus fréquentes. Le fait que cet

enrichissement offre la possibilité de fouir est un atout majeur, étant donné la haute priorité

présumée de ce comportement pour les porcs (Studnitz et al., 2007).

Les porcs sont fortement motivés à explorer l’environnement dans lequel ils sont placés en

effectuant des comportements typiques. L’un des comportements les plus perceptibles, mis à part

le fouissage, est le mâchouillage. Son occurrence est bien connue et peut être utilisée pour étudier

le comportement du porc envers certains objets, comme Feddes et al. (1993) l’ont fait avec les

détecteurs de pression installés dans un objet pouvant être mâché. Plusieurs matériaux peuvent être

utilisés pour combler le besoin des porcs de mâcher, de mordre ou tout simplement de manipuler

quelque chose avec la gueule. Feddes et Fraser (1994) ont conclu que les matériaux qui pouvaient

non seulement être mâchouillés, mais aussi altérés (détruits) en les mordillant sont les plus utilisés

par les porcs.

Il semble donc que les objets permettant aux porcs de fouir sont les plus fortement appréciés. Ces

objets particulaires ne sont toutefois pas toujours implantables dans les parcs. Les autres

caractéristiques qui semblent être appréciées sont la destructibilité et le fait de pouvoir être mâché.

1.3.3. Disposition des objets

En plus des caractéristiques des objets, reliées avec le type de matériau de fabrication, la disposition

des objets aurait un impact sur l’intérêt qu’ils suscitent.

1.3.3.1. Objets libres dans le parc

Ces objets sont placés dans le parc d’engraissement sans être fixés aux murs ou au plancher. Ceux-

ci peuvent être manipulés à la grandeur du parc. L’un des désavantages les plus souvent répertoriés

est le désintéressement du porc après un certain temps, principalement causé par l’insalubrité de

l’objet (Blackshaw et al., 1997; Van de Weerd et al., 2003). Des objets souillés risquent d’engendrer

des temps et des intensités d’utilisation moindres que des objets propres (Bracke, 2007). Pour

contrecarrer ce problème, il est possible de nettoyer les objets sur une base quotidienne, mais cela

13

demande du temps en main-d’œuvre et les objets se resalissent rapidement. Les objets libres

peuvent également se coincer sous la mangeoire ou encore être poussés dans un autre parc

(Blackshaw et al., 1997). Les prochains paragraphes présentent quelques exemples courants

d’objets libres déposés dans les parcs d’engraissement.

Les morceaux de bois

Le bois est souvent cité comme étant l’un des matériaux les plus attrayants pour les porcs,

spécialement s’il s’agit d’un bois frais. Cependant, lorsque les morceaux de bois sont présentés

directement au sol, l’intérêt des porcs pourrait être amoindri comparativement à une disposition qui

évite le contact avec le sol. Dans l’étude de Trickett et al. (2009), les blocs de bois déposés au sol

dans les parcs ont été manipulés moins souvent que des cordes suspendues, autant lorsque ces deux

enrichissements étaient offerts séparément ou simultanément. Le manque de mobilité et

l’insalubrité d’un bloc de bois souillé au sol, après un certain temps, pourraient amenuiser l’attrait.

Les balles

Des balles sont commercialisées pour différentes espèces animales, autant pour les animaux de

compagnie et les animaux d’élevage que les animaux de zoo. Elles sont conçues pour inciter le jeu

et sembleraient être préférées des espèces qui ont une certaine dextérité des membres antérieurs.

Les porcs vont plutôt sentir, tenter de gruger la balle et lui donner des coups de tête. La dureté et la

forme d’une balle de plastique rendent le mâchouillage difficile. Pour ces raisons, il a déjà été noté

qu’une balle de plastique suscite une utilisation moins fréquente qu’une chaîne de métal suspendue

(Hoges, 1991, cité par Bracke et al., 2006). L’attrait pour une balle serait variable d’un porc à l’autre

et serait également plus grand lorsque les porcs ont déjà été en contact avec d’autres types

d’enrichissement auparavant. Lorsqu’élevés dans un environnement peu enrichi, les porcs ont

montré moins d’intérêt et une plus grande peur envers une balle nouvellement introduite,

comparativement aux porcs évoluant dans un environnement déjà enrichi (Tönepöhl et al., 2012).

Autres objets

Plusieurs autres types d’objets ont été testés (des jouets de caoutchoucs pour chiens, des contenants

de plastique ou encore tout simplement des roches), mais l’information sur ces objets moins utilisés

est plus rare dans la littérature. Il est tout de même possible d’appliquer la logique générale sur

l’appréciation des objets : ceux faits de matériaux plus tendres, qui sont manipulables avec la gueule

des porcs, sont préférés.

14

Le principal désavantage d’un objet libre semble être la souillure rapide. Il permet par contre d’être

manipulé à n’importe quel endroit dans le parc, augmentant l’activité des porcs. L’objet devrait

idéalement pouvoir être mâchouillé ou manipulé avec la gueule.

1.3.3.2. Objets fixes

L’avantage le plus marqué d’un objet fixé est qu’il laisse la liberté aux porcs de satisfaire vivement

leur besoin de le mâchouiller. Pour le producteur, ces objets peuvent être moins encombrants

lorsqu’ils doivent aller dans les parcs. Lorsque surélevés du sol, ils se salissent moins rapidement.

Cependant, ils ont moins tendance à engendrer des temps de manipulation aussi longs qu’un objet

suspendu, bien que cette affirmation soit variable selon le type de matériau utilisé.

Objets fixés au mur ou à une barrière

Cette méthode de fixation permet de placer l’objet à la hauteur des yeux des porcs, accentuant les

chances d’engendrer des interactions. Elkmann et Hoy (2009) ont testé l’ajout d’un bloc de bois

fixé au mur à l’aide d’un tuyau métallique, ce qui lui permettait d’être soulevé à la verticale (figure

1.1). Cet objet a été comparé à des blocs de bois suspendus (figures 1.4A et 1.4B). Les temps

d’utilisation moyens, du début à la fin de l’engraissement, ont été supérieurs pour le bois fixe par

rapport au bois sous forme de pendule.

Objets fixés au sol

Ce positionnement offrirait aux porcs l’opportunité de mieux flairer, mâcher et détruire (lorsque le

matériau le permet) les objets. Courboulay (2004) a obtenu deux fois plus de manipulations pour

des tuyaux de plastique fixés au sol comparativement à ces mêmes tuyaux suspendus. Les tuyaux

fixes ont été léchés et flairés beaucoup plus longtemps. Ces tuyaux ont également été

considérablement plus détruits que ceux suspendus. Cela s’est traduit par une diminution des temps

de contact entre les congénères. Ce même montage a engendré des résultats comportementaux

comparables à la mise à disposition de paille dans un râtelier (Courboulay, 2006). L’utilisation plus

marquée des chaînes et des tuyaux de plastique au sol s’est répétée dans une étude ultérieure

(Courboulay, 2011). Les objets au sol laissent l’opportunité aux porcs de manipuler les objets

lorsqu’ils sont couchés. Les porcs auraient tendance à utiliser la zone où se trouve l’objet comme

zone de repos, améliorant la propreté de ce lieu et des objets (Courboulay, 2004).

15

Figure 1.1. Bloc de bois fixé à un tuyau offrant un mouvement vertical seulement. Tiré de Elkmann

et Hoy (2009).

Figure 1.2. Embranchement de chaînes suspendues à un barreau horizontal d’un parc

d’engraissement de porcs. Tiré de Telkänranta et al. (2014)

16

Les objets fixes ont donc l’avantage de permettre aux porcs de mâchouiller les objets d’une manière

plus satisfaisante. Au sol, les porcs peuvent manipuler les objets même lorsqu’ils sont couchés,

pouvant augmenter le temps d’utilisation. Ces objets sont par contre plus à risque de se salir

rapidement.

1.3.3.3. Objets suspendus

Ces objets sont suspendus à partir des structures des parcs, du plafond ou d’un montage fabriqué

sur mesure. La hauteur à laquelle ils sont présentés est généralement celle des épaules des porcs ou

plus près du sol, de manière à ce qu’ils soient constamment visibles. Ce type d’enrichissement serait

propice à maintenir l’intérêt des porcs sur une plus longue période qu’un objet au sol (Scott et al.,

2009; Averós et al., 2010), de stimuler davantage le jeu en raison de son mouvement de balancier

(Blackshaw et al., 1997), en plus d’être plus hygiénique comparativement aux objets qui touchent

le sol (Trickett et al., 2009). Les prochains paragraphes présentent quelques exemples communs

d’objets suspendus à l’intérieur des parcs d’engraissement.

Les chaînes de métal

Différentes variantes sont possibles pour les méthodes d’installation des chaînes. En production

commerciale, elles sont souvent suspendues verticalement à un des barreaux horizontaux faisant

partie de la structure de contention des animaux. Elles peuvent aussi être suspendues à partir du

plafond ou d’une autre structure, pouvant faire partie ou non de l’enrichissement. Certains

montages semblent plus attrayants pour les porcs, comme la pose d’un embranchement de chaînes

(figure 1.2), qui serait plus utilisé qu’une chaîne seule (Telkänranta et al., 2014).

La chaîne est une solution simple, peu dispendieuse et durable. Cependant, plusieurs études

remettent en question sa valeur réelle d’enrichissement. Grandin (1989) a montré que les chaînes

étaient moins appréciées que des bandes de tissus et que des tuyaux de caoutchouc suspendus.

Apple et Craig (1992) ont montré que la chaîne est moins utilisée en comparaison avec un tuyau de

caoutchouc, une corde avec des nœuds et des jouets pour chien en caoutchouc. Cette préférence

pour les tuyaux de caoutchouc, aux dépens des chaînes, s’est également répétée dans l’étude de Hill

et al. (1998), pour les porcs en finition.

Les résultats mitigés des chaînes peuvent être attribuables à la nature même de cet enrichissement.

Les objets métalliques ne semblent pas satisfaire suffisamment les besoins des porcs, étant donné

qu’ils sont moins agréables à mâchouiller qu’un matériau plus malléable. Bracke et al. (2006) ont

conclu que les enrichissements métalliques, tels que les chaînes, sont ceux qui offrent les plus

17

faibles améliorations du bien-être des porcs. Il demeure que leur utilisation par les producteurs est

fréquente étant donné leur durabilité, la simplicité d’installation et leur faible coût. De plus, l’ajout

d’enrichissements, même les plus simples tels que les chaînes, contribue à améliorer la satisfaction

des besoins comportementaux des porcs.

Les cordes

Il y a plusieurs similarités entre les cordes suspendues et les chaînes. Elles peuvent être installées

en utilisant les mêmes techniques et sont peu dispendieuses. Cependant, elles donnent des résultats

différents. Les cordes peuvent être fabriquées à partir de différents matériaux, tous offrant une

stimulation supérieure pour le mâchouillage que les chaînes de métal. De plus, certains matériaux,

comme le sisal, émettent une odeur qui pourrait stimuler les porcs (Van de Weerd et al., 2003).

Dans l’étude de Zonderland et al. (2003), des bouts de cordes de coton, suspendus à la hauteur des

épaules des porcs, ont occasionné une plus haute fréquence de manipulation qu’une chaîne de

métal, un tuyau de métal et un morceau de bois, tous présentés de la même manière. Il est également

mentionné dans cette étude que le placement de la corde à l’horizontale ou à la verticale n’entrainait

pas de changements de la fréquence des manipulations.

Les cordes peuvent avoir le désavantage de se désagréger trop rapidement. Dans l’étude de

Telkänranta et al. (2014), des cordes en sisal avaient été préalablement testées, mais elles n’ont pas

été retenues pour la phase expérimentale, car elles devaient être remplacées trop souvent. Comme

l’un des buts de cette étude était d’offrir des enrichissements au meilleur coût possible, ce

remplacement fréquent ne répondait pas aux critères recherchés. Un renouvellement des cordes

suspendues toutes les deux semaines a été nécessaire dans l’étude de Trickett et al. (2009).

Toutefois, les auteurs de cette étude ont remarqué que le remplacement de la corde, même

lorsqu’elle était combinée avec un autre objet, rehaussait l’intérêt des porcs, comme s’il s’agissait

d’un nouvel objet. En partie pour cette raison, ils ont également pu conclure que la corde offrait un

excellent niveau de manipulation.

Dans le même ordre d’idées, le désagrégement progressif d’une corde pourrait aussi prolonger

l’intérêt. Les bouts de cordes qui émergent et qui se défont inciteraient les porcs à continuer les

manipulations (Feddes et Fraser, 1994). La présence de nœuds atténuerait temporairement l’intérêt

envers les cordes, principalement parce qu’ils empêcheraient le désagrégement progressif, jusqu’à

ce qu’ils se défassent.

18

Les bandes de tissus

Leurs propriétés sont similaires à celles des cordes. Elles peuvent être désagrégées et facilement

manipulées. Cette facilité de manipulation serait un avantage auprès des porcelets nouvellement

sevrés. Grandin (1989) a noté une utilisation supérieure des bandes de tissus à des tuyaux de

caoutchouc et à des chaînes pour les porcelets en début d’engraissement. Les porcelets auraient eu

plus de facilité à saisir le tissu en raison de la coordination et de l’apprentissage nécessaires afin de

bien manipuler un matériau plus rigide.

Les morceaux de bois suspendus

Dans l’étude de Telkänranta et al. (2014), les pièces de bois frais suspendues horizontalement

(figure 1.3) se sont avérées les meilleurs enrichissements en comparaison à des chaînes et des

tuyaux de plastique suspendus. C’est d’ailleurs le seul traitement qui a réussi à réduire l’incidence

des morsures de queues et d’oreilles. C’est également le seul à avoir maintenu l’intérêt des porcs

sur une période de plus de deux mois. Il est noté dans cet article que l’utilisation de bois frais, non

séché, peut expliquer ces résultats. Le positionnement des pièces de bois serait également

responsable du niveau d’intérêt élevé. Les auteurs de cette étude avaient préalablement testé

d’autres façons de présenter les morceaux de bois. Ils les avaient placés verticalement et à un angle

de 45 degrés, mais les observations ont montré que la position horizontale était préférée.

D’autres études révèlent que certains montages obtiennent de meilleurs temps d’utilisation.

Elkmann et Hoy (2009) ont obtenu de meilleurs niveaux de manipulations avec des blocs de bois

suspendus en forme de croix (figure 1.4A) plutôt qu’un seul bloc de bois attaché comme un pendule

(figure 1.4B). Les auteurs mentionnent que le premier porc à manipuler un bloc du montage en

croix provoquait du mouvement et du bruit, ce qui attirait les autres porcs. Ce montage était

également plus visible et accessible pour un plus grand nombre de porcs à la fois.

Le bois frais semble préférable au bois séché commercial. Il est plus mou, donc plus facile à

mâchouiller et les porcs peuvent en ingérer plus comparativement à un morceau de bois séché qui

est plus dur. Le bois frais a aussi une odeur plus prononcée. Les matériaux mous, pouvant être

mâchés facilement et générant une odeur sont associés au maintien de l’intérêt selon Van de Weerd

et al. (2003).

19

Figure 1.3. Morceaux de bois frais suspendus à l’horizontale par des chaînes dans un parc de porc

à l’engraissement. Tiré de Telkänranta et al. (2014).

A B

Figure 1.4. Blocs de bois en croix (A) et en pendule (B). Tiré de Elkmann et Hoy (2009).

Figure 1.5. Tubes de plastique, disposés en croix, suspendus dans un parc de porcs à

l’engraissement. Tiré de Telkänranta et al. (2014).

20

Les objets de plastique suspendus

Le plastique est un matériau rigide qui peut plus difficilement être mordillé, déformé (lorsque les

dimensions ne le rendent pas complètement rigide) et détruit. Courboulay (2004) a noté qu’il était

difficile pour les porcs de gruger les tuyaux de plastiques suspendus, diminuant le temps de

manipulation. Cette impossibilité de satisfaire le besoin de mordiller pourrait avoir pour effet de ne

pas résoudre les problèmes des morsures de queues et d’oreilles, comme les résultats de Telkänranta

et al. (2014) l’indiquent. Des tuyaux de plastique auraient par contre un meilleur taux d’utilisation

et un maintien supérieur de l’utilisation au fil du temps comparativement aux chaînes (Courboulay

et Thuard, 2008). Telkänranta et al. (2014) ont obtenu un résultat similaire avec leur montage en

croix (figure 1.5).

Les objets en caoutchoucs suspendus

Plusieurs types de caoutchoucs ont été testés. Malgré les différentes textures et rigidités qui existent,

ils offrent tous la possibilité aux porcs de mâchouiller et mordiller. Pour évaluer leur efficacité, ils

sont eux aussi comparés à d’autres matériaux. Dans la revue sur les enrichissements de Bracke et

al. (2006), les objets de caoutchouc ont été présentés comme préférables aux objets métalliques,

mais moins bons que les cordes et le bois. Feddes et Fraser (1994) ont découpé des lanières de

caoutchouc rigide à partir de tapis commerciaux pour les animaux, qui ont été suspendues à la

hauteur des yeux des porcs. Ces lanières se sont avérées moins appréciées que les cordes utilisées

à titre de comparaison. Le caoutchouc pourrait avoir été trop rigide pour pleinement satisfaire les

porcs. Des bandes de caoutchouc suspendues ont aussi été étudiées dans la deuxième

expérimentation de Schaefer et al. (1990). Elles se sont avérées efficaces pour réduire les agressions

entre les porcs.

Il est fréquent de retrouver des pneus comme enrichissement. Malgré la rigidité du caoutchouc,

certaines études révèlent une haute fréquence d’interactions avec les pneus suspendus, corrélée

avec une diminution des agressions envers les congénères (Schaefer et al., 1990). Cependant, les

pneus ne sont pas recommandés (entre autres par le Conseil national pour les soins aux animaux

d’élevage (CNSAE, 2014)), puisqu’il a été reporté que les porcs peuvent se coincer dans ceux-ci,

entraînant des blessures parfois létales (Hoges, 1991, cité par Bracke et al., 2006).

D’autres objets fabriqués à partir de types de caoutchouc plus mous et plus flexibles sont répertoriés

dans la littérature. Plusieurs d’entre eux sont des conceptions commerciales, reliés ou non à la

production porcine. Apple et Craig (1992) ont comparé un jouet pour chien, suspendu avec une

corde, des boyaux de caoutchouc (boyaux d’arrosage) et des chaînes. Le jouet pour chien a suscité

21

le plus d’intérêt parmi les quatre objets. Les auteurs ont noté la souplesse du caoutchouc utilisé, ce

qui rendait le jouet plus attrayant pour les porcs. Les résultats de cette étude ont montré un niveau

d’intérêt pour les bouts de boyaux presque aussi faible que pour la chaîne, qui elle, était dernière

au classement. Zonderland et al. (2008) ont également observé une similitude des résultats entre les

chaînes et les boyaux d’arrosage.

Globalement, l’intérêt envers les objets suspendus est supérieur s’ils sont à la hauteur des yeux des

porcs et qu’ils sont agréables à mâchouiller. Le type de montage influence l’attrait, comme dans le

cas d’un embranchement de chaînes, pouvant ainsi rehausser l’effet positif de l’enrichissement.

1.4. Enrichissements offrant des substrats

La mise à disposition de substrats (matériaux de différentes essences, souvent semblables à de la

litière, tels que de la paille, le foin, les copeaux de bois et le sable) semblerait être bénéfique malgré

les quantités parfois minimes auxquelles les porcs ont accès. Il s’agit d’un compromis pour les

élevages dans lesquels le système de récupération du lisier est inadapté pour de grandes quantités

de résidus solides. Ces types d’enrichissement, permettant aux porcs de fouir à un certain degré,

seraient les meilleurs pour réduire l’incidence de la caudophagie (EFSA, 2007). Van de Weerd et

al. (2003) ont inclus ce type d’enrichissement dans leur étude sur les durées d’interaction avec des

objets pendant cinq jours. Le tableau 1.2 dresse la liste des quatre objets offrant des substrats qui

ont été préférés au premier et cinquième jour par des porcs en groupes, logés dans des parcs

partiellement lattés.

L’alimentation des porcs a une influence sur le niveau d’attraction avec les substrats offerts.

Lorsqu’ils sont alimentés à volonté, leur motivation pour manipuler le substrat tendrait à diminuer

puisqu’une certaine quantité est généralement ingérée. Dans l’étude de Guy et al. (2013), les

animaux étaient nourris à volonté durant toute la période d’expérimentation. Les résultats montrent

des temps d’interaction supérieurs d’une chaîne et d’une corde de sisal en comparaison aux copeaux

et à la sciure de bois mis dans des mangeoires. Les auteurs expliquent en partie ce bas niveau

d’intérêt par la satisfaction de la satiété des porcs. Cependant, la faim n’est pas la seule motivation

des porcs pour explorer l’environnement. Il serait possible de distinguer les comportements reliés

à l’appétit et ceux reliés à d’autres besoins innés (Day et al., 1995). Les porcs ont donc un certain

niveau de motivation pour fouir dans des substrats comestibles même lorsqu’ils sont nourris à

volonté. Il demeure par contre qu’il est possible d’accentuer l’intérêt des porcs en leur offrant un

substrat appétant, comme de l’ensilage de maïs (Jensen et al., 2010).

22

Tableau 1.2. Les quatre objets d’enrichissement particulaires préférés (sur les 25 meilleurs), selon

les durées d’interactions, pour des porcs à l’engraissement au premier et cinquième

jour d’une expérimentation, avec leurs caractéristiques respectives.

Objet Caractéristiques 1 Temps d’interaction

(%) 2

Jour 1

Paille de lavande avec arachides entières dans

une boîte

1, 2, 4, 5, 6, 7 11,9

Panier de maïs et papier de post-consommation 1, 2, 4, 5, 6, 7 10,6

Rutabagas dans une boîte 1, 2, 4, 5, 6, 7 8,3

Papier déchiqueté dans une boîte 2, 4, 5, 6, 7 8,1

Jour 5

Paille de lavande avec arachides entières dans

une boîte

1, 2, 4, 5, 6, 7 9,3

Paille longue dans une boîte 2, 4, 5, 6, 7 5,8

Rutabagas dans une boîte 1, 2, 4, 5, 6, 7 5,8

Compost de champignon dans une boîte 1, 2, 4, 5, 6, 7 5,4

1 Liste des caractéristiques attribuables à l’objet :

1. Odorant

2. Déformable

3. Ne permet pas de combler le besoin de fouir

4. Libre (non attaché ou fixé)

5. Peut être mâché (pris et manipulé avec la gueule)

6. Comestible

7. Destructible 2 Durée relative du temps consacré à l’enrichissement par rapport à la période complète d’observations.

Adapté Van de Weerd et al. (2003).

23

La consommation des substrats n’aurait pas d’impact sur les paramètres d’efficacité alimentaire

(Van de Weerd et Day, 2009). Il pourrait même y avoir un avantage pour la santé du système

digestif. Les substrats, comme la paille, raffermit le contenu de l’estomac qui peut être trop fluide

en raison de la finesse de mouture des aliments, notamment (Herskin et al., 2016). Un contenu

gastrique fluide accentue le brassage du bolus alimentaire plus élevé en acide gastrique, bile et

pepsine de la région distale de l’estomac vers la région gastro-œsophagienne, augmentant les

chances de développement d’ulcères dans cette région moins résistante (Herskin et al., 2016). Un

contenu plus ferme, sous l’effet de l’ingestion de paille en certaines quantités, peut diminuer le

brassage et réduire l’incidence des ulcères gastro-œsophagiens (Scott et al., 2006; Herskin et al.,

2016).

Comme pour les objets sans substrat, la présentation des enrichissements avec substrat peut varier

et permettre des niveaux de stimulation qui varient, bien que l’effet de la présentation soit beaucoup

moins marqué que les objets sans substrats.

1.4.1. Distributeurs

Les distributeurs sont majoritairement utilisés pour la paille ou d’autres substrats de texture

similaire. Ceux-ci permettent de contrôler les quantités de substrat accessible et laissent la liberté

aux porcs d’en transporter ailleurs dans le parc. Lorsque la paille est utilisée, ce type

d’enrichissement serait une alternative intéressante à une litière paillée complète, malgré les

quantités réduites de paille disponibles (Van de Weerd et al., 2006). Fraser et al. (1991) ont noté

une diminution des comportements agressifs dirigés envers les congénères avec un distributeur de

paille fixé à un mur. Le réapprovisionnement quotidien de la paille pourrait avoir un effet de

nouveauté sur les porcs, stimulant leur curiosité et le maintien de l’intérêt. Zwicker et al. (2013)

ont observé que la fréquence des comportements d’investigation dirigés sur la paille dans un

distributeur n'a pas diminué après 18 jours.

1.4.2. Boîtes au sol

Les boîtes ne servent qu’à contenir les substrats particulaires qui autrement seraient répandus trop

rapidement. Elles permettent d’avoir une épaisseur suffisante de substrat offrant la possibilité aux

porcs de fouir convenablement. De la paille peut être mise dans ces boîtes, mais elles sont plus

utiles pour contenir des matériaux à particules plus fines. Du compost, de la sciure de bois ou encore

de l’ensilage sont des exemples se retrouvant dans la littérature. La revue de Bracke et al. (2006)

établit que le compost et les autres substrats à propriétés similaires (p. ex. : sciure de bois et tourbe)

24

seraient presque aussi bénéfiques que la paille. Il est également possible de faire des mélanges

hétérogènes, ce qui pourrait augmenter la valeur enrichissante (Jensen et al., 2010). Dans l’étude

de Van de Weerd et al. (2003), l’enrichissement le plus apprécié était un mélange de paille de

lavande et d’arachides entières contenues dans une boîte au sol, combinant l’hétérogénéité ainsi

que l’attrait alimentaire.

1.4.3. Dépôt sur le plancher

De petites quantités de matériel servant de litière peuvent être déposées directement dans le parc

sans qu’il n’y ait d’accumulation. Même lorsque les quantités sont petites, elles auraient le potentiel

de satisfaire certains besoins comportementaux des porcs. Pedersen et al. (2014) ont évalué la

quantité de paille par porc nécessaire quotidiennement pour réduire les comportements anormaux

entre congénères. Ils ont établi que la quantité optimale serait d’environ 387 g par porc par jour sur

un plancher partiellement latté et que des quantités supérieures n’engendreraient pas de diminution

supplémentaire significative des comportements indésirables. Zonderland et al. (2008) ont vu une

réduction significative de la caudophagie avec seulement 20 g de paille par jour par porc.

Cependant, les plus petites quantités pourraient ne pas être en mesure d’avoir un effet qui perdure

sur 24 heures. Dans l’étude de Jensen et al. (2010), 90 g de paille étaient fournis quotidiennement

à chaque porc. Les manipulations orales entre congénères étaient plus fréquentes avant de mettre

la paille fraîche, suggérant qu’il n’y avait probablement plus assez de paille propre restante.

Il semble donc possible de fournir des enrichissements offrant des substrats similaires à ceux

utilisés pour la litière en petites quantités pour enrichir l’environnement sans trop risquer de

boucher le système de gestion du lisier. Ces substrats plaisent aux porcs, quelle que soit la manière

dont ils sont présentés. Par contre, ce type d’enrichissement demande plus de temps de main

d’œuvre pour réapprovisionner les porcs, ce qui devrait préférablement se faire sur une base

quotidienne. Une limitation trop importante de substrat frais qui est apprécié par les porcs pourrait

causer une augmentation de la compétition entre les porcs (Fraser et al., 1991), bien que cette

observation ne semble pas être commune (Van de Weerd et Day, 2009).

1.5. Litière

La litière constituerait un enrichissement de prédilection des porcs et serait préférée aux objets (Van

de Weerd et Day, 2009; Averós et al., 2010). La litière comblerait mieux le besoin de fouir, qui

serait l’un de leurs comportements naturels prioritaires (Studnitz et al., 2007). Ses bienfaits ont été

établis à maintes reprises et pour cette raison, elle sert souvent de point de comparaison pour évaluer

25

l’efficacité de différents enrichissements (p. ex. : Jensen et Pedersen, 2007). Dans le même ordre

d’idées, plusieurs recherches ont comparé les temps d’utilisation de certains objets placés dans des

parcs avec et sans litière (p. ex. : Elkmann et Hoy, 2009). Les résultats montrent des temps

d’utilisation significativement réduits des objets, lorsque présentés dans des parcs sur litière.

La paille est le substrat le plus fréquemment utilisé, bien que d’autres matériaux puissent la

substituer. Les copeaux de bois sont une alternative intéressante. La texture et la grosseur des

copeaux rendent ce substrat attrayant. Ils sont parfois cités comme ayant une valeur

d’enrichissement supérieure à la paille puisqu’ils permettent de mieux satisfaire les comportements

d’exploration des porcs (p. ex. : Jensen et Pedersen, 2007). Il demeure que la paille est le substrat

le plus rencontré.

1.5.1. Effet sur les comportements anormaux

Il y aurait moins de comportements agressifs redirigés vers les congénères sur une litière accumulée

que sur un plancher latté (Scott et al., 2006). L’une des explications serait que la litière comble

plusieurs comportements naturels importants, tels que le fouissage et le mâchouillage, de manière

satisfaisante pour le porc. Les enrichissements alternatifs, comme l’ajout d’objets, n’offrent

souvent pas un éventail aussi complet de stimulations. De plus, la litière de paille maintient l’intérêt

des porcs à long terme (Zwicker et al., 2013), spécialement lorsqu’il y a réapprovisionnement

fréquent de litière fraîche. Tous ces facteurs sont bénéfiques pour la réduction des comportements

anormaux.

Le type de litière fourni aux porcs aurait par contre une influence sur ces résultats. Dans le cas

d’une litière paillée, la longueur des pailles influencerait son attrait et la satisfaction des porcs. La

paille hachée n’aurait pas le potentiel de réduire les comportements indésirables au même titre que

la paille entière ou semi-hachée (Day et al., 2008). Dans cette étude, la litière de paille hachée n’a

pas engendré de diminution de la caudophagie au même titre que la paille plus longue. Il est

probable que la longueur réduite de la paille empêche les porcs de la saisir avec la gueule de manière

satisfaisante, d’où la subsistance de l’envie de mordre. Cette envie pourrait même se traduire par

une augmentation des morsures de queues et d’oreilles (Day et al., 2001, cités par Bracke et al.,

2006).

26

1.5.2. Effet sur d’autres paramètres de production

Sur le plan des performances zootechniques, une litière pourrait avoir un effet bénéfique. La

combinaison de la satisfaction comportementale et du confort pourrait amener des gains moyens

quotidiens et des prises alimentaires plus élevés en comparaison avec un logement sur plancher

latté (Van de Weerd et Day, 2009). Des résultats opposés ont par contre été obtenus dans l’étude

de Gaudré (2008), avec une réduction de tous les critères de performances zootechniques sur une

litière paillée. L’effet sur la santé des porcs n’est également pas unidirectionnel. La paille peut

prévenir des blessures, mais elle favoriserait la propagation d’infections bactériologiques

(Tuyttens, 2005), générerait de la poussière pouvant engendrer des problèmes respiratoires (Arey,

1993, cité par Van de Weerd et Day, 2009) et offrirait donc un niveau d’hygiène générale inférieur

au plancher de béton latté (Temple et al., 2012). D’un point de vue environnemental, les litières

produiraient souvent plus de gaz à effet de serre (GES, calculé en équivalent CO2) que les planchers

lattés (Philippe et Nicks, 2015).

La litière pourrait favoriser la thermorégulation, lorsque la température est inférieure à la zone de

neutralité thermique des animaux (s’il s’agit d’une litière accumulée ou profonde). Hayne et al.

(2000) ont testé la capacité des porcs à réguler leur température corporelle en offrant quatre

épaisseurs de litière paillée. Les porcs étaient logés par groupes de quatre avec 2 m2 d’espace par

porc. Avec une température moyenne aux alentours de 10°C, les porcs ont obtenu un meilleur gain

moyen quotidien en fournissant plus de 9 kg/parc/jour de paille, comparativement au minimum

offert dans l’étude, soit 2 kg/parc/jour. Il est par contre rapporté qu’une litière, particulièrement

lorsqu’elle est profonde, peut causer des problèmes de régulation de la température corporelle lors

des journées chaudes alors que sur un plancher de béton, la surface froide aide à refroidir les porcs

(Tuyttens, 2005).

En bref, l’élevage des porcs sur litière permet de satisfaire des comportements naturels importants

des porcs et améliore donc leur bien-être (Tuyttens, 2005). Un renouvellement minimal de la litière

semble essentiel pour la salubrité et la stimulation de l’expression des comportements naturels.

L’élevage sur litière n’est cependant pas possible pour la majorité des fermes porcines

traditionnelles en raison des infrastructures inadaptées pour gérer des résidus solides. La litière

entrainerait aussi des coûts supérieurs de gestion de lisier ainsi que des émanations de GES

supérieures (Philippe et Nicks, 2015).

27

1.6. Enrichissement chez les truies

La littérature concernant l’enrichissement pour les truies en gestation est moins volumineuse que

celle des porcs à l’engraissement, spécialement pour les truies en cages individuelles. Pourtant, les

truies en cages écopent le plus de la pauvreté du logement. Ces cages posent un grand défi par

rapport aux possibilités d’enrichissement, qui se limitent à l’ajout d’objets ou d’un support

contenant des substrats malléables devant les truies.

Les truies expriment des comportements semblables aux porcs à l’engraissement, ce qui signifie

des besoins d’enrichissement de l’environnement qui sont tous aussi pertinents. Cependant, elles

ont un comportement naturel supplémentaire lorsqu’elles sont sur le point de mettre bas qui est la

construction d’un nid. L’initiation de la construction serait physiologiquement induite, par des

hormones endogènes sécrétées à partir d’un certain moment avant la parturition, ce qui constitue la

première phase de construction. Par la suite, la prolongation vers une seconde phase qui complète

la construction serait dépendante de l’environnement et des substrats disponibles propices à la

fabrication d’un nid (Jensen, 1993). Les cages de mise bas restreignent l’expression de la deuxième

phase alors que les truies placées dans un environnement enrichi montrent un comportement

complet semblable à celui des sangliers sauvages (Gustafsson et al., 1999, cités par Wischner et al.,

2009). La construction d’un nid est un rituel à haute motivation comportementale et la mise à

disposition d’un nid préfabriqué ne semble pas diminuer la motivation des truies (Vanheukelom et

al., 2012). Les cages de mise bas commerciales limitent les truies dans ce rituel précédent la

parturition. Cette privation se traduit généralement par l’accentuation de certains comportements

anormaux, comme le mordillement des structures (Cronin et al., 1994). Il pourrait y avoir une

corrélation entre les difficultés à la mise bas et un taux de survie moindre des porcelets avec

l’incapacité des truies à pleinement compléter leurs processus préparatoires instinctifs (Wischner

et al., 2009). L’impact est aussi important sur les truies elles-mêmes puisqu’il s’agit d’un

comportement inné puissant, qui a résisté à la domestication. Pour assurer un bien-être adéquat,

l’espace alloué pour la mise bas n’est pas l’unique critère. L’ajout de substrats pouvant servir à la

construction d’un nid, comme la paille, semble aussi important.

1.6.1. Truies en cages individuelles

Pendant la gestation, les cages individuelles sont principalement critiquées pour la restriction des

interactions entre congénères et de la liberté de mouvement. Ces cages engendreraient plus de

stéréotypies que chez les truies en groupes (Vieuille-Thomas et al., 1995). Les stéréotypies peuvent

28

être diminuées en offrant des substrats avec lesquels les truies peuvent fouir et mâchouiller (Rhodes

et al., 2005). Lorsqu’il n’est pas possible de mettre ces substrats particulaires, l’ajout d’objets

devient l’une des seules alternatives, mais les possibilités sont limitées. Par exemple, Widowski et

Curtis (1990) ont placé des bouts de tissus dans les cages de mise bas et ils ont noté une

augmentation significative des manipulations des bouts de tissus 12 heures avant la parturition des

truies. Ce type d’enrichissement peut donc satisfaire en partie les besoins des truies et amène des

diminutions limitées des comportements indésirables envers les structures de contention.

1.6.2. Truies gestantes en groupes

L’élevage des truies gestantes en groupes est un moyen d’augmenter le niveau de bien-être des

animaux, lorsque bien géré. Parmi les facteurs influençant la gestion se trouve la hiérarchie établie

entre les animaux. Les comportements sociaux entre les truies, en fonction de leur rang

hiérarchique, pourraient s’exprimer davantage afin d’avoir accès à l’enrichissement. Elmore et al.

(2011) ont noté une augmentation de l’agressivité des truies dominantes envers les truies dominées,

limitant l’accès de ces dernières à l’enrichissement à certaines périodes de la journée. Cependant,

dans l’étude de Horback et al. (2016), qui évaluait l’effet de trois objets d’enrichissement placés

dans des groupes de 75 truies gestantes, les agressions et l’établissement de l’ordre social n’a pas

été affecté par les objets. L’effet des enrichissements dépendrait donc de multiples facteurs, tels

que l’emplacement, la densité des groupes et les niveaux de motivations des animaux.

Un autre facteur influençant le bien-être des truies en groupes est le type de plancher et de litière

utilisée. Les conclusions à ce sujet sont similaires à celles amenées pour les porcs à l’engraissement.

Lorsqu’il y a présence de litière, les comportements naturels peuvent être redirigés vers celle-ci

plutôt que sur les congénères ou les structures de contention.

En somme, la plus grande liberté des truies en groupes diminue l’incidence des stéréotypies, mais

augmenterait les chances d’agressions, spécialement dans le cas de compétition pour l’accès à un

enrichissement. Il demeure que le bien-être de ces truies est supérieur à celles en cages individuelles

et le problème d’accès à l’enrichissement peut être amoindri en offrant suffisamment

d’enrichissements pour le nombre de truies dans le groupe, lorsque possible.

29

1.7. Automatisation de l’évaluation comportementale associée au bien-être

animal

Les techniques traditionnelles d’enregistrement et d’analyse du comportement des porcs requièrent

beaucoup de temps pour la récolte et l’analyse des données (Zonderland et al., 2003). La prise

manuelle de données en temps réel est souvent associée à des problèmes de fatigue et de subjectivité

pour la ou les personnes effectuant cette tâche (Martin et Bateson, 1993). L’approximation des

valeurs attribuées par les différents observateurs amène aussi une imprécision (Martin et Bateson,

2007; citées par Ringgenberg et al., 2010). L’enregistrement vidéo offre la possibilité de réduire

les problèmes reliés aux sources d’erreurs de la prise manuelle de données. Il n’en demeure pas

moins que cette technique demande de longues périodes de visionnement et occasionne des coûts

élevés en équipements et en temps. De plus, cette méthode n’élimine pas entièrement la subjectivité

humaine (Cangar et al., 2008). Une méthode indirecte d’observation des comportements anormaux

chez les porcs consiste à répertorier les lésions cutanées et les morsures de la région caudale

(Zonderland et al., 2003). Bien que souvent nécessaire pour évaluer les effets des enrichissements,

une imprécision y est également reliée et beaucoup de temps en main-d’œuvre est nécessaire.

Pour contrer les problèmes de subjectivité, d’efficacité et de coûts reliés à la main-d’œuvre,

plusieurs méthodes d’analyses quantitatives et automatisées ont été étudiées. Ces méthodes

reposent de plus en plus sur des technologies récentes et impliquent soit le traitement d’images

d’enregistrements vidéo, la géolocalisation ou encore des outils électroniques de perception des

mouvements.

1.7.1. Traitement d’images automatisé

L’automatisation de l’analyse des séquences d’images prises par une caméra accélère l’obtention

d’information sur les déplacements et les positions des animaux. Cette technique est souvent reliée

à l’analyse de postures (p. ex. : Cangar et al., 2008), de locomotion (p. ex. : Poursaberi et al., 2010)

et de comportements (p. ex. : Kashiha et al., 2013). L’analyse comportementale peut également

distinguer les comportements anormaux. Les animaux qui ressentent un inconfort ou de la douleur

ont tendance à avoir des comportements atypiques (Anil et al., 2002), pouvant être détectés par la

prise d’images. Il est également possible de surveiller et de prévenir des comportements agressifs

entre les porcs en se basant sur des prédictions émises par l’analyse vidéo automatisée des

séquences comportementales (Oczak et al., 2013).

30

Plusieurs méthodes d’analyse d’images sont répertoriées dans la littérature. Cangar et al. (2008)

ont procédé par la reconnaissance géométrique d’images pour détecter certains positionnements

(couché ou debout, par exemples) des vaches avant le vêlage. Pour y arriver, une caméra est

installée au-dessus des animaux, offrant un champ de vision large pour suivre les déplacements. Ce

type de montage est aussi utilisé par Ahrendt et al. (2011), qui ont testé une technique de suivi en

temps réel des déplacements de trois porcs placés dans un même parc sur une période de huit

minutes. Une imprécision des interprétations a été relevée lorsque les porcs étaient plus agités ou

lorsqu’ils grimpaient les uns sur les autres. Kashiha et al. (2014) ont récemment testé une procédure

similaire de reconnaissance géométrique (l’association des références géométriques aux images des

porcs est résumée par les figures 1.6 et 1.7) avec un nombre relativement plus élevé de porcs dans

les groupes (quatre parcs de dix porcs chacun). Ils tentaient de relever les moments durant lesquels

les porcs étaient en déplacement ou immobiles. Les interprétations générées automatiquement ont

été exactes à environ 90 % du temps lorsque comparées aux données prélevées manuellement.

Il serait possible d’effectuer le suivi d’objets et non des animaux. Le traitement d’images est

souvent basé sur des références géométriques ou un contraste de couleurs, caractéristique qu’il

serait possible d’associer à un objet. Cependant, il serait difficile de jumeler ce type d’analyse avec

des objets peu mobiles. Dans ce cas, l’analyse devrait se baser sur le suivi des porcs et associer une

zone du parc propice à l’interaction des porcs avec les objets (division en zones, telle que faite par

Kashiha et al. (2013), figure 1.8). Peu importe la méthode choisie, le suivi précis des objets ou des

interactions avec les objets pourrait être difficile. Un perfectionnement des méthodes d’analyse

semble également nécessaire pour diminuer les erreurs d’interprétation.

1.7.2. Détecteurs électroniques

Pour éviter l’utilisation de l’enregistrement vidéo, les détecteurs électroniques sont des outils qui

permettent de recenser des agitations ou des pressions exercées sur des objets. Feddes et al. (1993)

ont utilisé un transducteur électromécanique placé dans un objet qui détecte et enregistre les

moments lors desquels les porcs vont mâcher l’objet en question. Ce « détecteur de mâchouillage »

(figure 1.9) a permis de distinguer le mâchouillage des autres types de manipulations (pression

exercée par le groin, par exemple), à 99 % du temps.

Zonderland et al. (2003) ont testé un détecteur de mouvement, sous forme d’un objet suspendu à

une tige de métal qui passe dans des anneaux métalliques (figure 1.10). Lorsque l’objet bouge, le

contact de la tige avec les anneaux crée un signal qui est enregistré, ce qui permet de calculer le

temps et la fréquence d’utilisation de l’objet.

31

A B

Figure 1.6. Image originale des porcs dans un parc (A) et image ayant subi une transformation

binaire pour éliminer l’arrière-plan et faciliter l’analyse (B). Tiré de Kashiha et al.

(2013).

Figure 1.7. Ellipses de références (A) ajustées sur les images transformées des porcs dans un parc

(B). Adapté de Kashiha et al. (2014).

Figure 1.8. Différentes zones d’un parc pour l’analyse comportementale de porcs par traitement

d’image. Adapté de Kashiha et al. (2013).

32

Figure 1.9. Détecteur de mâchouillage composé d’un objet cible et d’un système de transduction

et de conditionnement du signal. Adapté de Feddes et al. (1993).

Figure 1.10. Détecteur de mouvement d’un objet suspendu. Adapté de Zonderland et al. (2003).

33

Les détecteurs de mouvement sont simples et peuvent être efficaces lorsqu’ils sont bien calibrés.

Ils permettent de récolter de grandes quantités d’information sur des périodes prolongées.

Cependant, il est nécessaire d’accorder du temps pour l’étalonnage des systèmes et la classification

des données peut ne pas distinguer les vraies interactions des accrochages involontaires. Leur

polyvalence est également restreinte. Il est impossible d’utiliser ces outils sur tous les types

d’objets, tels que des objets fixés au sol ou des objets rigides.

1.7.3. Localisation géographique

Le positionnement en temps réel des animaux permet de suivre leurs déplacements et détecter les

changements d’habitudes pouvant être synonymes d’un inconfort. Une diminution de la locomotion

des animaux peut souvent être associée à un bien-être sous-optimal (Huhtala et al., 2007). Les

animaux sont munis d’un émetteur, généralement attaché au cou. Différentes technologies

permettent de tracer le parcours des bêtes. La géolocalisation (GPS) serait un outil performant pour

suivre les animaux se déplaçant sur de grandes surfaces extérieures. Il est par contre probable que

le GPS perde de son efficacité pour les animaux à l’intérieur des bâtiments étant donné la précision

requise pour les déplacements plus courts. Dans ce cas, des technologies telles que les réseaux

locaux sans fil (WLAN) ou des appareils Bluetooth semblent mieux adaptées pour les déplacements

restreints dans les bâtiments. Les réseaux sans fil seraient plus précis que les appareils Bluetooth

(Huhtala et al., 2007).

L’évaluation de l’utilisation des objets d’enrichissement à l’aide de cette technologie offre des

possibilités limitées. L’étendue des déplacements, autant des objets que des animaux, ne serait pas

suffisante dans plusieurs cas pour bien interpréter l’utilisation.

1.7.4. Accéléromètres

L’utilisation d’accéléromètres pour la recherche est répandue. Ce sont des outils monétairement

abordables, compacts et d’une bonne précision (Escalante et al., 2013), d’où l’intérêt de leur

utilisation en recherche comportementale. Ces appareils enregistrent les mouvements sous un plan

tridimensionnel (couvrant généralement les six degrés de liberté, soit les translations et les rotations

des axes X, Y et Z), à une fréquence et une précision qui dépendent des réglages de l’appareil et du

fabricant. L’une des applications touche la distinction de différents comportements des animaux,

pouvant révéler des événements physiologiques et des tendances comportementales.

34

Bressers et al. (1993) ont étudié les comportements en préœstrus et pendant l’œstrus des truies à

l’aide d’accéléromètres fixés au cou en comparant les amplitudes des mouvements entre ces stades

du cycle œstral. Les valeurs en préœstrus ont été inférieures aux valeurs maximales enregistrées

pendant l’œstrus à environ 85 % du temps. Cet écart pourrait permettre de distinguer

automatiquement les deux stades, aidant les producteurs à cibler le meilleur moment pour

l’insémination. Dans l’étude de Cornou et Lundbye-Christensen (2010), des accéléromètres étaient

placés dans un collier apposé sur les truies et les données récoltées ont été synchronisées avec un

enregistrement vidéo. Cinq types de comportements ont été différenciés pour l’analyse : lorsque les

truies mangent, fouissent, marchent, sont couchées sur le ventre ou sont couchées sur le côté.

Chacun des comportements a été relié à une séquence combinant différentes variables sous les trois

axes de déplacement. Il en résulte des modèles multivariés qui sont par la suite utilisés pour

reconnaitre automatiquement les types de mouvements détectés par les accéléromètres. La

reconnaissance moyenne s’est avérée fiable à 64 %. Les auteurs ont testé une application plus

simpliste des données récoltées, soit la classification en périodes d’activité et d’inactivité des truies.

La reconnaissance s’est avérée exacte pour 91 % à 100 % des différentes séries de données testées.

Les cinq modèles multivariés de cette étude ont convergé vers un seul modèle multivarié modifié

par Escalante et al. (2013). Une catégorisation exacte des cinq types de comportements étudiés par

Cornou et Lundbye-Christensen (2010) est survenue au mieux à 80 % du temps.

L’analyse des données d’accélérométrie offre présentement de meilleurs résultats lorsque les

comportements ou les postures à distinguer ne sont pas trop similaires. Dans cet ordre d’idée, les

temps passés debout et couché par des vaches laitières, deux positions distinctives, sont souvent

étudiés à l’aide d’accéléromètres (Ito et al., 2009; Ledgerwood et al., 2010; Bonk et al., 2013). Ils

sont généralement fixés sur les membres arrière des vaches, au-dessus de l’articulation du boulet.

La reconnaissance des différentes positions, soit couché et debout, permet d’établir une estimation

suffisamment précise du temps de repos pour évaluer le niveau de confort des animaux.

Plusieurs autres applications ont été testées depuis quelques années. Le comportement des animaux

au pâturage a été analysé à l’aide d’accéléromètres à maintes reprises. Les comportements identifiés

sont, entre autres, lorsque les animaux broutent, se reposent, marchent (Scheibe et Gromann, 2006;

Watanabe et al., 2008) et même lorsqu’ils ruminent (Giovanetti et al., 2017). Il est aussi possible

d’estimer l’énergie dépensée par les animaux au pâturage grâce aux données de déplacements

(Miwa et al., 2015).

35

Les accéléromètres sont donc des outils pratiques pour analyser des mouvements ou des positions

des animaux de manière précise et quantitative. Ce domaine d’étude (souvent référé à la

biotélémétrie) est en plein essor et touche autant les animaux domestiques que les animaux

sauvages (Leos-Barajas et al., 2016). Il demeure toutefois que la précision et l’exactitude des

interprétations sont fortement liées à la méthode d’analyse des données.

1.7.4.1. Analyse de données d’accélérométrie

L’un des aspects les plus importants est la définition et la discrimination précises des valeurs

associées aux mouvements étudiés. Les mouvements recensés par les capteurs forment des

schémas, soit des courbes graphiques d’amplitudes et de longueurs distinctes pour chacun des

mouvements. La figure 1.11 montre un exemple tiré de l’étude de Scheibe et Gromann (2006) de

quatre schémas associés à quatre types de mouvements. L’association entre les mouvements

recensés et les schémas d’accélérométrie est souvent validée par vidéo ou par observations en temps

réel dans les phases initiales de la conception de la méthode d’analyse.

Ces schémas contiennent parfois des données superflues, souvent classifiées comme du « bruit ».

Elles représentent des déplacements non associés aux mouvements ciblés. Le filtre de Kalman

(Kalman Filter ; Kalman, 1960) est un exemple d’outil utilisé pour réduire l’effet du bruit pour la

classification des mouvements. Il s’agit d’un algorithme qui optimise la précision des schémas en

tenant compte de l’incertitude des données et qui peut évoluer au fur et à mesure que de nouvelles

données sont ajoutées. Ce type de procédure est utilisé surtout lorsque la distinction entre les

mouvements est complexe et demande un raffinement optimal des données pour le traitement

subséquent, comme dans l’étude sur les mouvements des truies de Cornou et Lundbye-Christensen

(2010). Dans des cas comme celui-ci, pour lesquels les mouvements à distinguer sont complexes

et plus similaires entre eux, plusieurs autres méthodes de traitement des données ont été testées.

Elles peuvent se baser sur des calculs statistiques d’analyse discriminante quadratique (Watanabe

et al., 2008), de partitionnement en k-moyennes (Schwager et al., 2007) ou encore sur un modèle

de Markov caché, qui tient compte de la dépendance entre certaines séquences transitionnelles et

certains mouvements (Leos-Barajas et al., 2016).

36

Figure 1.11. Amplitudes (g) et longueurs (sec) des schémas d’accélérométrie associés aux vaches

debout (Standing), qui marchent (Walking), qui broutent (Grazing) et qui ruminent

(Ruminating), sous les axes X, Y et Z. Tiré de Scheibe et Gromann (2006).

Figure 1.12. Détermination de la position debout (a) si l’inclinaison de l’accéléromètre est égale

ou supérieure à 130° par rapport à l’axe XL, de la position couchée sur le côté gauche

(b) si l’inclinaison est égale ou supérieure à 135° par rapport à l’axe YB et de la

position assise (c) si l’inclinaison est supérieure ou égale à 113° par rapport à l’axe

XB. Tiré de Ringgenberg et al. (2010).

37

Lorsque les événements à discriminer sont plus distincts et moins complexes, des méthodes plus

simples peuvent être utilisées. Dans l’étude de Bressers et al. (1993), la différenciation des

comportements des truies selon le cycle œstral s’est effectuée en analysant l’amplitude des valeurs

d’accélérométrie. En établissant une valeur de référence (qui correspond à un accéléromètre

immobile), les événements dépassant un seuil d’intensité minimal préétabli par rapport cette

référence ont été compilés. L’amplitude moyenne des séries d’événements a servi à classifier des

comportements à haute intensité et basse intensité, par la suite associés aux comportements reliés

aux phases du cycle œstral. Dans cette situation, la réduction du bruit s’est faite en éliminant des

valeurs près de la référence. Le seuil minimal était donc la somme de la référence et de la tolérance

attribuée au bruit. Ce principe d’établissement d’une gamme de valeurs référentielles peut aussi

être appliqué aux degrés d’inclinaison de l’accéléromètre. Par exemple, Ringgenberg et al. (2010)

ont associé des valeurs angulaires sur certains axes, par rapport au sol, à différentes postures pour

des truies (figure 1.12). La reconnaissance des positions s’est avérée exacte de 50 % à 100 % du

temps, selon les positions.

Il existe donc plusieurs techniques d’analyse, sollicitant l’intelligence informatique à différents

degrés. La complexité du processus dépend fortement du type de mouvements à cerner. La

précision et l’exactitude des résultats dépendent du jumelage approprié entre la technique et les

résultats attendus ainsi qu’au raffinement du modèle utilisé.

1.7.4.2. Évaluation des résultats

La qualité de la catégorisation émise par l’algorithme peut être évaluée à l’aide de métriques

calculées à l’aide des quatre résultats possibles d’une matrice de confusion (Fawcett, 2006).

Premièrement, lorsqu’un comportement est émis et qu’il est reconnu par l’algorithme, le résultat

est qualifié comme vrai positif (VP). S’il n’est pas reconnu, il s’agit d’un faux négatif (FN).

Deuxièmement, dans les cas d’un comportement qui n’est pas émis, mais qui est reconnu par

l’algorithme, il s’agit d’un faux positif (FP). S’il n’est pas reconnu, il s’agit d’un vrai négatif (VN).

Ces quatre résultats permettent de procéder au calcul de certaines métriques communes :

• Sensibilité : VP

VP + FN

• Spécificité : VN

VN + FP

• Valeur prédictive négative : VN

VN + FN

• Valeur prédictive positive (précision) : VP

VP + FP

38

La sensibilité est la capacité de l’algorithme de détecter un comportement lorsque celui-ci a

vraiment lieu. La spécificité est la capacité de ne pas détecter un comportement lorsqu’il n’a

réellement pas lieu. La valeur prédictive négative est la probabilité que les résultats négatifs de

l’algorithme soient réellement négatifs. À l’inverse, la valeur prédictive positive (ou précision)

réfère à la probabilité qu’un comportement déceler par l’algorithme soit réellement émis. À partir

de ces informations, il est possible d’évaluer la qualité de la catégorisation ou de la prédiction de

l’analyse automatisée des données.

Dans une optique de comparaison entre deux méthodes d’analyse quantitative, l’évaluation du

rapprochement des données entre ces méthodes peut être effectuée avec le coefficient de corrélation

de concordance (CCC). Le CCC se base sur les moyennes (𝜇), les variances (𝜎2) et la covariance

(𝜎12) de la distribution de données bivariées et permets entre autres d’estimer la reproductibilité et

la fiabilité des résultats provenant d’une technique d’analyse à l’essai comparée à une technique

éprouvée (« gold standard ») (Lin, 1989). L’équation de base proposée par Lin (1989) permet

d’extraire l’information sur la précision (𝜌) et l’exactitude (𝐶𝑏) des résultats :

𝜌𝑐 = 2 𝜎12

𝜎12 + 𝜎2

2 + (𝜇1 − 𝜇2)2= 𝜌𝐶𝑏

Où 𝐶𝑏 = [(

𝜐+1

𝜐+ 𝑢2)

2]

−1

, 𝜐 = 𝜎1

𝜎2 et 𝑢 =

(𝜇1 − 𝜇2 )

√𝜎1𝜎2

Ainsi, 𝜌 mesure la distance entre chaque observation et la droite la mieux ajustée aux données et

𝐶𝑏 mesures la distance entre la droite la mieux ajustée aux données et la droite de concordance

parfaite à 45° (figure 1.13) (Lin, 1989). Pour interpréter le CCC, la valeur de 𝜌𝑐 est utilisée et varie

entre 0 et 1. Le seuil déterminant si une concordance est suffisante ou non n’est pas universel et

peut varier considérablement selon les applications ou selon les auteurs. Un seuil d’acceptabilité de

0,95 est souvent retrouvé (p. ex. : Lawrence, 1992), bien que des seuils plus bas soient parfois

considérés comme acceptables (p. ex. : 0,75 est un « bon » résultat dans une certaine application

d’analyse comportementale, tel qu’énoncé par Wolfger et al., 2015). Des seuils modérés et pauvres

peuvent être établis en dessous du seuil acceptable.

39

Dans une application d’analyse comportementale faisant appel aux accéléromètres et ayant des

prises de données sur de longues périodes, le CCC est un moyen pratique pour évaluer rapidement

la précision et l’exactitude de l’analyse. Il est alors possible de stipuler sur la qualité des résultats

provenant d’une analyse comportementale à l’essai (via les accéléromètres) comparativement à une

analyse comportementale éprouvée (soit une analyse par enregistrement vidéo ou une analyse en

temps réel), tel que fait par Wolfger et al. (2015) pour détecter certains comportements chez les

bovins de boucherie, par exemple.

Figure 1.13. Graphique de visualisation de la concordance des résultats entre une analyse éprouvée

et une analyse à l’essai. La ligne pointillée est la droite ajustée aux données (tendance

linéaire), la ligne pleine est la droite de concordance parfaite à 45°.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mes

ure

s d

'un

e an

alys

e à

l'es

sai

Mesures d'une analyse éprouvée (« gold standard »)

40

1.8. Conclusion et hypothèses

Le respect du bien-être des porcs à l’engraissement est essentiel pour la prospérité de l’industrie

porcine. Le confinement des porcs dans les installations couramment utilisées impose des

restrictions comportementales pouvant diminuer le bien-être des porcs. Ces installations assurent

un respect des normes minimales du bien-être, mais elles peuvent tout de même causer un

développement de troubles comportementaux et un stress. L’optimisation du bien-être peut

s’effectuer sous différents angles. Plusieurs options nécessitent des modifications importantes des

infrastructures, notamment pour reconfigurer les parcs afin d’offrir de l’espace supplémentaire ou

améliorer le confort des zones de repos. Ce type de bonifications n’a pas été couvert dans cette

revue de littérature. Celle-ci portait sur les moyens pratiques, polyvalents et peu dispendieux pour

bonifier le bien-être des porcs, soit principalement les objets d’enrichissement. Ceux-ci seraient

efficaces pour combler certains besoins comportementaux naturels chez le porc. Comme présenté

dans cette revue, cette efficacité varie selon les caractéristiques des objets (p. ex. : destructible et

déformable), de leur disposition (p. ex. : suspendus ou libre au sol) et de leur propreté. La littérature

offre beaucoup d’information à ce sujet. Cependant, les résultats sont parfois inconstants et les

comparaisons entre les études peuvent être trompeuses en raison des dissemblances dans les

analyses comportementales. De plus, le très grand nombre de types d’objets et de dispositions

différentes fait en sorte que l’étude de toutes les options possibles est fastidieuse avec les analyses

traditionnelles.

Dans cette optique, l’automatisation de l’analyse comportementale des porcs envers les objets

d’enrichissement viendrait accélérer et faciliter l’acquisition d’information pertinente. De plus, la

technique développée serait standardisée, assurant une similitude des résultats entre les objets et

entre les études. Certaines technologies ont été testées (p. ex. : les détecteurs électroniques) et

d’autres pourraient éventuellement l’être (p. ex. : système de traitement d’images). Cependant, un

outil technologique semble particulièrement applicable; l’accéléromètre.

Ainsi, le deuxième chapitre de ce mémoire présente deux objectifs principaux du projet de

recherche. Le premier couvre l’évaluation de la possibilité d’automatiser l’analyse

comportementale des porcs à l’engraissement envers des objets d’enrichissement à l’aide

d’accéléromètres. L’hypothèse émise est qu’il est possible d’obtenir une analyse automatisée, à

l’aide d’un algorithme, ayant un coefficient de corrélation de concordance acceptable (≥ 0,75)

lorsque comparée avec une analyse vidéo.

41

Le deuxième objectif est d’évaluer l’intérêt des porcs à l’engraissement envers une série d’objets

en fonction de leurs caractéristiques (expérimentation 1), mais aussi en fonction de leur propreté et

leur renouvellement (expérimentation 2). Le deuxième chapitre contient l’information de la

première expérimentation puisqu’elle est complémentaire au premier objectif. L’hypothèse émise

propose que les caractéristiques des objets d’enrichissement aient un effet sur l’intérêt des porcs

envers les objets et sur le soutien de cet intérêt dans le temps.

L’information concernant la deuxième expérimentation est présentée dans le troisième chapitre de

ce mémoire. L’hypothèse émise est qu’un objet propre sera préféré à un objet souillé et qu’un objet

renouvelé sera préféré à l’objet inchangé.

42

1.9. Liste des ouvrages cités

Ahrendt, P., T. Gregersen et H. Karstoft. 2011. Development of a real-time computer vision system

for tracking loose-housed pigs. Comput. Electron. Agric. 76:169-174.

Anil, S. S., L. Anil et J. Deen. 2002. Challenges of pain assessment in domestic animals. J. Am.

Vet. Med. Assoc. 220:313-319.

Apple, J. K. et J. V. Craig. 1992. The influence of pen size on toy preference of growing pigs. Appl.

Anim. Behav. Sci. 35:149-155.

Averós, X., L. Brossard, J.-Y. Dourmad, K. H. de Greef, H. L. Edge, S. A. Edwards et M.-C.

Meunier-Salaün. 2010. A meta-analysis of the combined effect of housing and

environmental enrichment characteristics on the behaviour and performance of pigs. Appl.

Anim. Behav. Sci. 127:73-85.

Beattie, V. E., N. E. O’Connell et B. W. Moss. 2000. Influence of environmental enrichment on

the behaviour, performance and meat quality of domestic pigs. Livest. Prod. Sci. 65:71-79.

Blackshaw, J., F. Thomas et J. Lee. 1997. The effect of a fixed or free toy on the growth rate and

aggressive behaviour of weaned pigs and the influence of hierarchy on initial investigation

of the toys. Appl. Anim. Behav. Sci. 53:203-212.

Boissy, A., G. Manteuffel, M. B. Jensen, R. O. Moe, B. Spruijt, L. J. Keeling, C. Winckler, B.

Forkman, I. Dimitrov, J. Langbein, M. Bakken, I. Veissier et A. Aubert. 2007. Assessment

of positive emotions in animals to improve their welfare. Physiol. Behav. 92:375-397.

Bonk, S., O. Burfeind, V. S. Suthar et W. Heuwieser. 2013. Technical note: Evaluation of data

loggers for measuring lying behavior in dairy calves. J. Dairy Sci. 96:3265-3271.

Bracke, M. B. M. 2007. Multifactorial testing of enrichment criteria: Pigs ‘demand’ hygiene and

destructibility more than sound. Appl. Anim. Behav. Sci. 107:218-232.

Bracke, M. B. M., J. J. Zonderland, P. Lenskens, W. G. P. Schouten, H. Vermeer, H. A. M.

Spoolder, H. J. M. Hendriks et H. Hopster. 2006. Formalised review of environmental

enrichment for pigs in relation to political decision making. Appl. Anim. Behav. Sci.

98:165-182.

Bressers, H. P. M., T. A. J. Cats, J. H. A. Te Brake, M. B. Jansen et J. P. T. M. Noordhuizen. 1993.

Oestrus-associated physical activity in group-housed sows (Chapter 3). Ph.D., Wageningen

Agricultural University, Wageningen, Gueldre, Pays-Bas.

Broom, D. M. 1998. Welfare, stress, and the evolution of feelings. Adv. Stud. Behav. 27:371-403.

Broom, D. M. et K. G. Johnson. 1993. Stress and animal welfare. Chapman & Hall, Londre,

Royaume-Uni.

Brunberg, E., A. Wallenbeck et L. J. Keeling. 2011. Tail biting in fattening pigs: Associations

between frequency of tail biting and other abnormal behaviours. Appl. Anim. Behav. Sci.

133:18-25.

43

Cangar, Ö., T. Leroy, M. Guarino, E. Vranken, R. Fallon, J. Lenehan, J. Mee et D. Berckmans.

2008. Automatic real-time monitoring of locomotion and posture behaviour of pregnant

cows prior to calving using online image analysis. Comput. Electron. Agric. 64:53-60.

CNSAE. 2014. Code de pratiques pour le soin et la manipulation des porcs. Conseil canadien du

porc et le Conseil national pour les soins aux animaux d’élevage (CNSAE), Ottawa, ON,

Canada.

Cornale, P., E. Macchi, S. Miretti, M. Renna, C. Lussiana, G. Perona et A. Mimosi. 2015. Effects

of stocking density and environmental enrichment on behavior and fecal corticosteroid

levels of pigs under commercial farm conditions. J. Vet. Behav. Clin. Appl. Res. 10:569-

576.

Cornou, C. et S. Lundbye-Christensen. 2008. Classifying sows’ activity types from acceleration

patterns: An application of the multi-process Kalman filter. Appl. Anim. Behav. Sci.

111:262-273.

Cornou, C. et S. Lundbye-Christensen. 2010. Classification of sows’ activity types from

acceleration patterns using univariate and multivariate models. Comput. Electron. Agric.

72:53-60.

Courboulay, V. 2004. Comment l'apport d'objets manipulables en hauteur et au sol influence-t-il

l'activité des porcs charcutiers logés sur caillebotis intégral. Journ. Rech. Porc. 36:389-394.

Courboulay, V. 2006. Intérêts comparés d'un objet fixé au sol ou d'un apport de paille comme

matériaux d'enrichissement du milieu de vie pour le porc à l'engrais. Journ. Rech. Porc.

38:421-426.

Courboulay, V. 2011. Utilisation de différentes modalités de mise à disposition de chaînes pour des

porcs en engraissement: impact sur le comportement et les lésions des animaux. Journ.

Rech. Porc. 43:183-184.

Courboulay, V. et A. Thuard. 2008. Objets neutres ou attractifs: que choisir en post sevrage et en

engraissement? Journ. Rech. Porc. 40:255-256.

Cronin, G. M., J. A. Smith, F. M. Hodge et P. H. Hemsworth. 1994. The behaviour of primiparous

sows around farrowing in response to restraint and straw bedding. Appl. Anim. Behav. Sci.

39:269-280.

Day, J. E. L., I. Kyriazakis et A. B. Lawrence. 1995. The effect of food deprivation on the

expression of foraging and exploratory behaviour in the growing pig. Appl. Anim. Behav.

Sci. 42:193-206.

Day, J. E. L., H. A. Van de Weerd et S. A. Edwards. 2008. The effect of varying lengths of straw

bedding on the behaviour of growing pigs. Appl. Anim. Behav. Sci. 109:249-260.

Docking, C. M., H. A. Van de Weerd, J. E. L. Day et S. A. Edwards. 2008. The influence of age

on the use of potential enrichment objects and synchronisation of behaviour of pigs. Appl.

Anim. Behav. Sci. 110:244-257.

44

EFSA. 2007. Scientific report on the risks associated with tail biting in pigs and possible means to

reduce the need for tail docking considering the different housing and husbandry systems.

EFSA J. 611:1-13.

Elkmann, A. et S. Hoy. 2009. Frequency of occupation with different simultaneously offered

devices by fattening pigs kept in pens with or without straw. Livest. Sci. 124:330-334.

Elmore, M. R. P., J. P. Garner, A. K. Johnson, R. D. Kirkden, B. T. Richert et E. A. Pajor. 2011.

Getting around social status: Motivation and enrichment use of dominant and subordinate

sows in a group setting. Appl. Anim. Behav. Sci. 133:154-163.

Escalante, H. J., S. V. Rodriguez, J. Cordero, A. R. Kristensen et C. Cornou. 2013. Sow-activity

classification from acceleration patterns: A machine learning approach. Comput. Electron.

Agric. 93:17-26.

Fawcett, T. 2006. An introduction to ROC analysis. Pattern Recognit. Lett. 27:861-874.

Feddes, J. et D. Fraser. 1994. Non-nutritive chewing by pigs: Implications for tail-biting and

behavioral enrichment. Trans. Am. Soc. Agric. Eng. 37:947-950.

Feddes, J., D. Fraser, D. Buckley et P. Poirier. 1993. Electronic sensing of non destructive chewing

by growing pigs. Trans. Am. Soc. Agric. Eng. 36:955-958.

Fraser, D. 1987. Attraction to blood as a factor in tail-biting by pigs. Appl. Anim. Behav. Sci.

17:61-68.

Fraser, D., P. A. Phillips, B. K. Thompson et T. Tennessen. 1991. Effect of straw on the behaviour

of growing pigs. Appl. Anim. Behav. Sci. 30:307-318.

Gaudré, D. 2008. Caillebotis intégral ou litière paillée : Comparaison des performances

zootechniques en engraissement. TechniPorc 21:13-18.

Gifford, A. K., S. Cloutier et R. C. Newberry. 2007. Objects as enrichment: Effects of object

exposure time and delay interval on object recognition memory of the domestic pig. Appl.

Anim. Behav. Sci. 107:206-217.

Giovanetti, V., M. Decandia, G. Molle, M. Acciaro, M. Mameli, A. Cabiddu, R. Cossu, M. G.

Serra, C. Manca, S. P. G. Rassu et C. Dimauro. 2017. Automatic classification system for

grazing, ruminating and resting behaviour of dairy sheep using a tri-axial accelerometer.

Livest. Sci. 196:42-48.

Grandin, T. 1989. Effect of rearing environment and environmental enrichment on behavior and

neural development in young pigs. Ph.D. dissertation, University of Illinois, Urbana-

Champaign, Illinois.

Guy, J. H., Z. A. Meads, R. S. Shiel et S. A. Edwards. 2013. The effect of combining different

environmental enrichment materials on enrichment use by growing pigs. Appl. Anim.

Behav. Sci. 144:102-107.

Hayne, S. M., T. Tennessen et D. M. Anderson. 2000. The responses of growing pigs exposed to

cold with varying amounts of straw bedding. Can. J. Anim. Sci. 80:539-546.

45

Herskin, M. S., H. E. Jensen, A. Jespersen, B. Forkman, M. B. Jensen, N. Canibe et L. J. Pedersen.

2016. Impact of the amount of straw provided to pigs kept in intensive production

conditions on the occurrence and severity of gastric ulceration at slaughter. Res. Vet. Sci

104:200-206.

Hill, J. D., J. J. McGlone, S. D. Fullwood et M. F. Miller. 1998. Environmental enrichment

influences on pig behavior, performance and meat quality. Appl. Anim. Behav. Sci. 57:51-

68.

Horback, K. M., M. K. Pierdon et T. D. Parsons. 2016. Behavioral preference for different

enrichment objects in a commercial sow herd. Appl. Anim. Behav. Sci. 184:7-15.

Huhtala, A., K. Suhonen, P. Mäkelä, M. Hakojärvi et J. Ahokas. 2007. Evaluation of

instrumentation for cow positioning and tracking indoors. Biosyst. Eng. 96:399-405.

Ishiwata, T., K. Uetake et T. Tanaka. 2004. Factors affecting agonistic interactions of weanling

pigs after grouping in pens with a tire. Anim. Sci. J. 75:71-78.

Ito, K., D. M. Weary et M. A. G. von Keyserlingk. 2009. Lying behavior: Assessing within- and

between-herd variation in free-stall-housed dairy cows. J. Dairy Sci. 92:4412-4420.

Jensen, M. B. et L. J. Pedersen. 2007. The value assigned to six different rooting materials by

growing pigs. Appl. Anim. Behav. Sci. 108:31-44.

Jensen, M. B., M. Studnitz et L. J. Pedersen. 2010. The effect of type of rooting material and space

allowance on exploration and abnormal behaviour in growing pigs. Appl. Anim. Behav.

Sci. 123:87-92.

Jensen, P. 1993. Nest building in domestic sows: The role of external stimuli. Anim. Behav. 45:351-

358.

Kalman, R. E. 1960. A new approach to linear filtering and prediction problems. J. Basic Eng.

82:35-45.

Kashiha, M., C. Bahr, S. Ott, C. P. H. Moons, T. A. Niewold, F. O. Ödberg et D. Berckmans. 2013.

Automatic identification of marked pigs in a pen using image pattern recognition. Comput.

Electron. Agric. 93:111-120.

Kashiha, M. A., C. Bahr, S. Ott, C. P. H. Moons, T. A. Niewold, F. Tuyttens et D. Berckmans.

2014. Automatic monitoring of pig locomotion using image analysis. Livest. Sci. 159:141-

148.

Lawrence, I. K. L. 1992. Assay validation using the concordance correlation coefficient. Biometrics

48:599-604.

Ledgerwood, D. N., C. Winckler et C. B. Tucker. 2010. Evaluation of data loggers, sampling

intervals, and editing techniques for measuring the lying behavior of dairy cattle. J. Dairy

Sci. 93:5129-5139.

46

Leos-Barajas, V., T. Photopoulou, R. Langrock, T. A. Patterson, Y. Watanabe, M. Murgatroyd et

Y. P. Papastamatiou. 2016. Analysis of animal accelerometer data using hidden Markov

models. Methods Ecol. Evol. 8:161-173.

Lin, L. I.-K. 1989. A concordance correlation coefficient to evaluate reproducibility. Biometrics

45:255-268.

Martin, P. R. et P. Bateson. 1993. Measuring behaviour. 2nd ed. Cambridge University Press,

Cambridge, Royaume-Uni.

Miwa, M., K. Oishi, Y. Nakagawa, H. Maeno, H. Anzai, H. Kumagai, K. Okano, H. Tobioka et H.

Hirooka. 2015. Application of overall dynamic body acceleration as a proxy for estimating

the energy expenditure of grazing farm animals: relationship with heart rate. PLoS ONE

10:e0128042.

Mormède, P., S. Andanson, B. Aupérin, B. Beerda, D. Guémené, J. Malmkvist, X. Manteca, G.

Manteuffel, P. Prunet, C. G. van Reenen, S. Richard et I. Veissier. 2007. Exploration of the

hypothalamic–pituitary–adrenal function as a tool to evaluate animal welfare. Physiol.

Behav. 92:317-339.

Oczak, M., G. Ismayilova, A. Costa, S. Viazzi, L. T. Sonoda, M. Fels, C. Bahr, J. Hartung, M.

Guarino, D. Berckmans et E. Vranken. 2013. Analysis of aggressive behaviours of pigs by

automatic video recordings. Comput. Electron. Agric. 99:209-217.

Paoli, M. A., H. P. Lahrmann, T. Jensen et R. B. D'Eath. 2016. Behavioural differences between

weaner pigs with intact and docked tails. Anim. Welf. 25:287-296.

Pearce, G. P. et A. M. Paterson. 1993. The effect of space restriction and provision of toys during

rearing on the behaviour, productivity and physiology of male pigs. Appl. Anim. Behav.

Sci. 36:11-28.

Pearce, G. P., A. M. Paterson et A. N. Pearce. 1989. The influence of pleasant and unpleasant

handling and the provision of toys on the growth and behaviour of male pigs. Appl. Anim.

Behav. Sci. 23:27-37.

Pedersen, L. J., M. S. Herskin, B. Forkman, U. Halekoh, K. M. Kristensen et M. B. Jensen. 2014.

How much is enough? The amount of straw necessary to satisfy pigs’ need to perform

exploratory behaviour. Appl. Anim. Behav. Sci. 160:46-55.

Philippe, F. X. et B. Nicks. 2015. Review on greenhouse gas emissions from pig houses: Production

of carbon dioxide, methane and nitrous oxide by animals and manure. Agric. Ecosyst.

Environ. 199:10-25.

Poursaberi, A., C. Bahr, A. Pluk, A. Van Nuffel et D. Berckmans. 2010. Real-time automatic

lameness detection based on back posture extraction in dairy cattle: Shape analysis of cow

with image processing techniques. Comput. Electron. Agric. 74:110-119.

Rhodes, R. T., M. C. Appleby, K. Chinn, L. Douglas, L. D. Firkins, K. A. Houpt, C. Irwin, J. J.

McGlone, P. Sundberg, L. Tokach et R. W. Wills. 2005. A comprehensive review of

housing for pregnant sows. J. Am. Vet. Med. Assoc. 227:1580-1590.

47

Ringgenberg, N., R. Bergeron et N. Devillers. 2010. Validation of accelerometers to automatically

record sow postures and stepping behaviour. Appl. Anim. Behav. Sci. 128:37-44.

Rodarte, L. F., A. Ducoing, F. Galindo, M. C. Romano et R. A. Valdez. 2004. The effect of

environmental manipulation on behavior, salivary cortisol, and growth of piglets weaned

at 14 days of age. J. Appl. Anim. Welf. Sci. 7:171-179.

Schaefer, A. L., M. O. Salomons, A. K. W. Tong, A. P. Sather et P. Lepage. 1990. The effect of

environment enrichment on aggression in newly weaned pigs. Appl. Anim. Behav. Sci.

27:41-52.

Scheibe, K. M. et C. Gromann. 2006. Application testing of a new three-dimensional acceleration

measuring system with wireless data transfer (WAS) for behavior analysis. Behav. Res.

Methods 38:427-433.

Schwager, M., D. M. Anderson, Z. Butler et D. Rus. 2007. Robust classification of animal tracking

data. Comput. Electron. Agric. 56:46-59.

Scott, K., D. J. Chennells, F. M. Campbell, B. Hunt, D. Armstrong, L. Taylor, B. P. Gill et S. A.

Edwards. 2006. The welfare of finishing pigs in two contrasting housing systems: Fully-

slatted versus straw-bedded accommodation. Livest. Sci. 103:104-115.

Scott, K., L. Taylor, B. P. Gill et S. A. Edwards. 2009. Influence of different types of environmental

enrichment on the behaviour of finishing pigs in two different housing systems: 3. Hanging

toy versus rootable toy of the same material. Appl. Anim. Behav. Sci. 116:186-190.

Sinisalo, A., J. K. Niemi, M. Heinonen et A. Valros. 2012. Tail biting and production performance

in fattening pigs. Livest. Sci. 143:220-225.

Stolba, A. et D. G. Wood-Gush. 1984. The identification of behavioural key features and their

incorporation into a housing design for pigs. Ann. Rech. Vet. 15:287.

Studnitz, M., M. B. Jensen et L. J. Pedersen. 2007. Why do pigs root and in what will they root?:

A review on the exploratory behaviour of pigs in relation to environmental enrichment.

Appl. Anim. Behav. Sci. 107:183-197.

Sutherland, M. A., P. J. Bryer, N. Krebs et J. J. McGlone. 2008. Tail docking in pigs: Acute

physiological and behavioural responses. Animal 2:292-297.

Sutherland, M. A., P. J. Bryer, N. Krebs et J. J. McGlone. 2009. The effect of method of tail docking

on tail-biting behaviour and welfare of pigs. Anim. Welf. 18:561-570.

Taylor, N. R., D. C. Main, M. Mendl et S. A. Edwards. 2010. Tail-biting: A new perspective. Vet.

J. 186:137-147.

Telkänranta, H., M. B. M. Bracke et A. Valros. 2014. Fresh wood reduces tail and ear biting and

increases exploratory behaviour in finishing pigs. Appl. Anim. Behav. Sci. 161:51-59.

Temple, D., V. Courboulay, X. Manteca, A. Velarde et A. Dalmau. 2012. The welfare of growing

pigs in five different production systems: assessment of feeding and housing. Animal

6:656-667.

48

Tönepöhl, B., A. K. Appel, S. Welp, B. Voß, U. König von Borstel et M. Gauly. 2012. Effect of

marginal environmental and social enrichment during rearing on pigs’ reactions to novelty,

conspecifics and handling. Appl. Anim. Behav. Sci. 140:137-145.

Trickett, S. L., J. H. Guy et S. A. Edwards. 2009. The role of novelty in environmental enrichment

for the weaned pig. Appl. Anim. Behav. Sci. 116:45-51.

Tuyttens, F. A. M. 2005. The importance of straw for pig and cattle welfare: A review. Appl. Anim.

Behav. Sci. 92:261-282.

Van de Weerd, H. A. et J. E. L. Day. 2009. A review of environmental enrichment for pigs housed

in intensive housing systems. Appl. Anim. Behav. Sci. 116:1-20.

Van de Weerd, H. A., C. M. Docking, J. E. L. Day, P. J. Avery et S. A. Edwards. 2003. A systematic

approach towards developing environmental enrichment for pigs. Appl. Anim. Behav. Sci.

84:101-118.

Van de Weerd, H. A., C. M. Docking, J. E. L. Day, K. Breuer et S. A. Edwards. 2006. Effects of

species-relevant environmental enrichment on the behaviour and productivity of finishing

pigs. Appl. Anim. Behav. Sci. 99:230-247.

Vanheukelom, V., B. Driessen et R. Geers. 2012. The effects of environmental enrichment on the

behaviour of suckling piglets and lactating sows: A review. Livest. Sci. 143:116-131.

Vieuille-Thomas, C., G. Le Pape et J. P. Signoret. 1995. Stereotypies in pregnant sows: Indications

of influence of the housing system on the patterns expressed by the animals. Appl. Anim.

Behav. Sci. 44:19-27.

Watanabe, N., S. Sakanoue, K. Kawamura et T. Kozakai. 2008. Development of an automatic

classification system for eating, ruminating and resting behavior of cattle using an

accelerometer. Grassl. Sci. 54:231-237.

Widowski, T. M. et S. E. Curtis. 1990. The influence of straw, cloth tassel, or both on the prepartum

behavior of sows. Appl. Anim. Behav. Sci. 27:53-71.

Wischner, D., N. Kemper et J. Krieter. 2009. Nest-building behaviour in sows and consequences

for pig husbandry. Livest. Sci. 124:1-8.

Wolfger, B., E. Timsit, E. A. Pajor, N. Cook, H. W. Barkema et K. Orsel. 2015. Technical note:

Accuracy of an ear tag-attached accelerometer to monitor rumination and feeding behavior

in feedlot cattle1. J. Anim. Sci. 93:3164-3168.

Zonderland, J. J., H. Vermeer, P. G. F. Vereijken et H. A. M. Spoolder. 2003. Measuring a pig’s

preference for suspended toys by using an automated recording technique. CIGR Ej. V 1-

11.

Zonderland, J. J., M. Wolthuis-Fillerup, C. G. van Reenen, M. B. M. Bracke, B. Kemp, L. A. d.

Hartog et H. A. M. Spoolder. 2008. Prevention and treatment of tail biting in weaned

piglets. Appl. Anim. Behav. Sci. 110:269-281.

49

Zwicker, B., L. Gygax, B. Wechsler et R. Weber. 2013. Short- and long-term effects of eight

enrichment materials on the behaviour of finishing pigs fed ad libitum or restrictively.

Appl. Anim. Behav. Sci. 144:31-38.

50

CHAPITRE 2

Comparison of the interest of growing pigs to interact with different

enrichment objects with assessment of the behaviour using

accelerometers attached to the objects

51

Résumé

Les objets d’enrichissement sont potentiellement des solutions pratiques pour enrichir

l’environnement des porcs. Bien que de nombreuses études aient porté sur le comportement des

porcs face à ces objets, beaucoup d’information pertinente quant aux effets des multiples

conceptions et dispositions des objets, de l’effet de l’environnement d’élevage et aussi des lignées

de porcs contribueraient à optimiser l’implantation des objets dans les fermes porcines. Or, les

études comportementales traditionnelles se basant sur des analyses vidéo ou sur des observations

en temps réel sont limitantes en coût, temps et main-d’œuvre. L’automatisation des études en

éthologie accélère, standardise et réduit les coûts et autres contraintes des expérimentations.

Cependant, la technologie utilisée doit être préalablement testée et adaptée aux besoins. Le but de

cette étude était de développer une technique d’analyse automatisée du comportement des porcs

envers des objets d’enrichissement à l’aide d’accéléromètres jumelés aux objets. Pour y arriver,

sept objets présentant des caractéristiques et des dispositions différentes ont été offerts pendant

quatre périodes de cinq jours à 328 porcs dans 28 parcs, suivant un plan entièrement aléatoire. Un

enregistrement vidéo a été effectué en simultané avec l’enregistrement des accéléromètres afin

d’évaluer la fiabilité de l’analyse des données d’accélérométrie. Les interactions (contacts

volontaires avec l’objet) sur quatre plages horaires d’une heure chacune sur les cinq jours ont été

compilées sous forme de fréquences et de durées. Un algorithme a été développé pour recenser les

interactions perçues sur les mêmes plages horaires par les accéléromètres. Premièrement, les sept

objets ont été manipulés différemment, suivant l’attrait de leurs caractéristiques (destructible et

pouvant être mâché, notamment). Un morceau de bois s’est avéré l’objet le plus attirant pour les

porcs sur une plus grande proportion de temps en moyenne sur les cinq jours (P < 0,05).

Deuxièmement, l’algorithme ne s’est pas avéré fiable pour évaluer les manipulations des objets,

avec des coefficients de corrélation de concordance entre les analyses vidéo et les analyses

inertielles variant entre -0,02 et 0,27 pour les cinq objets pour lesquels les données d’accélérométrie

étaient disponibles.

52

Abstract

Enrichment objects are potentially practical ways to provide rooting and chewing material to

growing pigs. Even though there are numerous studies covering the behaviour of pigs toward

enrichment objects, there is still additional information to gather concerning the effects of object

conceptions, dispositions, the farm environments and the genetic of the animal to optimize the

utilization of objects in commercial swine farms. However, traditional behaviour studies rely on

video analysis or real-time observations. Both are time-consuming and can be associated with high

costs and human subjectivity. Automatization of ethnological measures accelerates, standardizes

and reduces costs and constraints of experimentations. The aim of this study was to develop an

automated analysis procedure using accelerometers coupled to enrichment objects to monitor the

behaviour of pigs toward enrichment objects. Seven different objects have been selected, based on

their characteristics and arrangement in pens. The objects were presented four times for periods of

five consecutive days to 328 growing pigs in 28 pens, following a fully randomized design. Video

recording was performed simultaneously to accelerometry recording in order to evaluate the

effectiveness of the automated procedure. Frequency and time of interactions (voluntary contact

with objects) were compiled from four video timeframes per day of one hour each. An algorithm

has been developed to identify interactions on the corresponding timeframes from accelerometer

data. First, the seven objects have been manipulated at different levels, depending on their

characteristics (e.g.: destructible and chewable objects have shown to be highly appreciated). On

average, pigs spent the most time interacting with a dried wood beam (P < 0.05) for the period of

five days. Secondly, the algorithm failed to properly evaluate object manipulations when compared

to video analyses. Concordance correlation coefficients ranged from -0.02 to 0.27 for the five

objects for which accelerometry analysis was possible.

53

2.1. Introduction

The welfare of growing pigs is essential not only for the animals themselves but also to sustain the

economy and the image of the swine industry. In many swine-producing countries, pigs are usually

raised in barren pens without litter (EFSA, 2007). Such an environment does not allow the pigs to

fully express their natural species-specific behaviours, which can lead to psychological distress

(Van de Weerd and Day, 2009). These pigs become more likely to express abnormal behaviours,

such as aggressive social behaviours, to cope with the repression of their natural behavioural (Van

de Weerd and Day, 2009) or as a result of frustration (Broom, 1998). Aggression between pigs can

affect the health, the growth and the welfare of the victim pigs and cause significant economic

losses for producers (EFSA, 2007; Taylor et al., 2010; Sinisalo et al., 2012). In European countries,

it is estimated that 30% to 70% of farms have tail biting problems to some degrees, with 1% to 5%

of pigs presenting tails with lesions (EFSA, 2007). Barren pens can also cause stress to pigs because

they fail to cope with their environment (Broom, 1998). The stress reduces the welfare of the pigs

(Broom, 1998) and can also reduce zootechnical performances as well as meat quality (Beattie et

al., 2000).

Negative impacts of barren pens can be reduced by providing enrichment objects to the pigs, on

which they can express some species-specific behaviours (Van de Weerd and Day, 2009; Averós

et al., 2010). Other well-studied solutions include the provision of straw or other similar rootable

materials, showing good results to reduce aggression and enhance welfare (e.g. Moinard et al.,

2003). However, the slurry system of fully or partly slatted pens can only handle a limited amount

of straw, therefore it is necessary to find alternative solutions such as enrichment objects. The

material characteristics and the arrangement of the objects are susceptible to influence the interest

of the pigs towards the objects (Van de Weerd et al., 2003; Bracke et al., 2006). The level of interest

is often proportional to the level of species-specific behaviours triggered by the object (Van de

Weerd et al., 2003). Enrichment objects associated with high interests are more likely to reduce

aggressive social behaviours between pigs (Bracke et al., 2006; Van de Weerd and Day, 2009). Tail

and ear biting can be reduced by finding the most appropriate objects or combination of objects

(e.g. Telkänranta et al., 2014). However, the interest towards an object can decrease after a few

days (Zonderland et al., 2003; Guy et al., 2013) or a few weeks (Blackshaw et al., 1997). Thus, it

is important to know the frequency at which objects should be renewed. It would also be important

to consider the variation in the preferences of the pigs depending on their age (Docking et al., 2008)

and the possible variation between genetic lines (Hill et al., 1998).

54

With the aim of providing better information on low cost and low maintenance enrichment objects,

further studies are needed to fully understand their possible outcomes on the welfare of the pigs. In

this regard, studies analyzing behaviours of the pigs towards enrichment objects generally rely on

real-time analysis (e.g. Courboulay, 2006; Scott et al., 2009) or on video analysis (e.g. Bracke,

2007; Telkänranta et al., 2014). These two methods are associated with a risk of human subjectivity

and variations of the results between observers (Cangar et al., 2008; Ringgenberg et al., 2010).

They are also time consuming (Zonderland et al., 2003; Ringgenberg et al., 2010; Giovanetti et al.,

2017), which can lead to high human labour costs, in addition to the equipment cost. The

automatization of the behavioural assessment can prevent errors from human subjectivity and

reduce considerably the time dedicated to gather and analyze data. Some automated recording

techniques have been tested in the past, such as electronic devices recording interactions between

pigs and objects (e.g. Feddes et al., 1993; Zonderland et al., 2003). They have been found to be

reliable to gather relevant data for some specific objects, but these devices lack the versatility to be

used on a broader spectrum of enrichment objects.

A more versatile technique of automatization relies on accelerometers. These devices record

movements on a tri-dimensional plan. They are compact, accurate and affordable (Escalante et al.,

2013). They have been tested for multiple applications, such as the study of the behaviours of dairy

cows (e.g. Ledgerwood et al., 2010; Bonk et al., 2013), of sows (e.g. Cornou et Lundbye-

Christensen, 2008; Ringgenberg et al., 2010) and sheep on pastures (e.g. Giovanetti et al. 2017).

The quantitative data provided by accelerometers can be rapidly analyzed with an appropriate

software, offering the possibility to create an efficient and standardized analyzing procedure. The

precision and the accuracy of the results depend on the effectiveness of the analyzing procedure,

which is often based on sorting and predictive algorithms. The automatization of the accelerometry

data analysis combined with the possibility to pair the accelerometers to a wide variety of

enrichment objects suggest it might be a promising method to automate the behavioural assessment.

The aim of this study was to develop a methodology for the automatic assessment of the behaviour

of the pigs towards enrichment objects using accelerometers. Every object used in this study had

an integrated accelerometer and was put individually in a barren pen. The accelerometry analysis

was synchronized and compared to a video analysis to measure the recognition efficacy of the

object-directed behaviour. Having gathered a significant amount of information on the behaviour

of pigs towards objects, a comparison of their motivation to interact with different kinds of

enrichment objects has been done. The motivation was based on the time they spent interacting

with the objects and on the frequency of those interactions.

55

2.2. Material and methods

2.2.1. Animals and housing

Castrated males of a commercial line were housed in groups in fully slatted pens measuring 2.6 m

x 4.9 m. There was an average (±SD) of 12 ± 3 pigs per pen, weighing 61 ± 9.2 kg on average

during the recording periods. A total of 28 pens were used, representing 328 pigs. Due to a limited

number of pens available containing pigs within the required weight range, 8 pens have been used

twice. Pigs were fed a pelleted commercial diet (corn and soya-based) and had ad libitum access to

food and water. Two suspended metal chains were available in each pen before the beginning of

the experiments and were removed during the trials. All animals were handled and cared for in

compliance with the guidelines of the local animal care committee and the guidelines of the

Canadian Council on Animal Care (CCAC, 2009).

2.2.2. Recording equipment

Accelerometers were provided by Quattriuum Inc. (WIDL1000 - Wireless Inertial Sensor/Data

Logger, QC, Canada). They are small, lightweight, robust and have a built-in memory providing

the flexibility needed for this study. Tri-dimensional recording frequency was set at 4 Hz. To start

the recording, a wake-up threshold had been set to 1.25 g (1 g corresponds to the gravitational force

on one of the axes, on a plane surface) on every axis (X, Y and Z). When woken up, the

accelerometer recorded for 22 seconds (a pre-set sleep delay) and the recording was stopped (sleep

mode) when no movement higher than the wake-up threshold was detected during the sleep delay.

If another movement higher than 1.25 g was detected during the sleep delay, the countdown was

reset and the recording kept going. That function was necessary to preserve the battery life so that

recording could last during all the weekly experiments. Data were transferred to a computer with a

Bluetooth dongle at the end of each experimental week. Each pen was equipped with a video-

recording camera (TRENDnet: model TV-IP310PI, Torrance, CA, United States). Camera recorded

continuously at 10 frames per second.

2.2.3. Experimental procedure

The experiment was conducted in a fully randomized experimental design, repeating four times

every treatment. Seven treatments were used, representing seven enrichment objects. Each week,

four different objects were individually placed in four pens for five consecutive days. The objects

56

were presented the afternoon before the recording started (day 0) to make sure all the pigs were

evenly accustomed to the objects the next morning. Days 1 to 5 were then the complete days with

behavioural recordings. Objects were removed and cleaned on day 6. A group of pigs could not

have access to an object two weeks in a row for the eight pens that have been used twice. Objects

were selected to cover many characteristics reported by Van de Weerd et al. (2003) that can impact

the interest of the pigs towards an object (e.g. deformable, destructible, chewable, odorous). They

were also selected to cover different dispositions in the pen (e.g. suspended, free in the pen, fixed

on the floor) so the efficiency of the accelerometer could be tested in many ways. The seven

treatments were the following (pictures shown in figure 2.1.):

- Ball (B): A commercial ball (Boomer Ball, Grayslake, IL, United States) made of rigid plastic,

loose in the pen, 25 cm diameter. Pigs could play with it all around the pen.

- Bite-Rite (BR): A commercial object (Ikadan System A/S, Ikast, Denmark) suspended from the

ceiling with four rubber chew sticks (2.2 cm diameter, 25 cm long), fixed to a central plastic cone.

The chew sticks were at shoulder level of the pigs.

- Disc (D): A custom-made (Dundalk Plastic-Fab, ON, Canada) plastic disc (30 cm diameter)

suspended from the ceiling at the shoulder level of the pigs. It had three hanging chains (15 cm

long) and three plastic strips (30 cm x 3 cm) fixed around it.

- Porcichew (PC): A commercial object (Ketchum Manufacturing Ltd, Brockville, ON, Canada)

made of a chewable plastic ring (15 cm diameter) suspended from the ceiling at the shoulder level

of the pigs. The ring had a green apple scent.

- Rooting Cones (RC): A commercial object (WEDA Dammann & Westerkamp GmbH,

Goldenstedt, Germany) consisting of three polyurethane balls (2 x 8 cm and 1 x 6 cm diameter)

that could be chewed, fixed on top of metal springs (7 cm long), which are mounted on a plastic

ground plate anchored to the floor.

- Seesaw (S): A custom-made object (Agriculture and Agri-Food Canada, Sherbrooke Research

and Development Centre, QC, Canada) forming a “T” (1.5 m tall, 1.2 m wide) with metal tubes,

fixed in the pen. Two polypropylene ropes (30 cm long, 1.3 cm diameter) were attached on both

ends of a chain, which could slide inside the horizontal tube. The chain could slide for about 30 cm

when a pig was pulling it from one side or the other. The horizontal tube could pivot 360° around

the central axis. The ropes were presented at shoulder height of the pigs and had a knot at the free

end to slow their destruction.

57

- Wood (W): A beam of untreated red cedar (10 cm x 10 cm x 30 cm) with a plastic ring (Jupiter

Agro-Biotech, QC, Canada) on one end (4 cm high, 25 cm diameter) to elevate it from the floor for

easier manipulations and to reduce soiling. It was attached to a 1.5-meter-long chain to restrain its

movements because the pigs could carry it into the feeders which would block them.

(B) (P) (W)

(D) (RC)

(S) (BR)

Figure 2.1. Enrichment objects placed individually in pens containing around 12 growing pigs,

weighing around 60 kg on average per pen. All objects were left in pens for five days

and interactions with them were video recorded. Accelerometers were fixed on or

within all objects and also recorded interactions by pigs.

58

Objects on the floor were placed in the cleanest part of the pen, far enough from the walls to allow

access all around. Suspended objects were also presented where the pig could manipulate them

from all sides. These locations were kept as similar as possible between weeks.

2.2.4. Experimental recordings

Every object was coupled with an accelerometer. Some modifications were needed to properly

install them on the objects so they would be protected from the environment and from the pigs.

Objects B, RC and W had holes drilled to fit an accelerometer into them. For object B, the setting

consisted in an encapsulated hole inside the ball with a waterproof threaded cap. For object RC, a

hole was drilled in one of the 8 cm balls, in the inside diameter of the metal spring, and the

accelerometer was press fitted into it. For object W, the accelerometer was press fitted in the hole

in the centre of the plastic ring and a screw secured it into place. Object S had a cylindrical shuttle

inside the horizontal tube, fixed with the chain, carrying the accelerometer. Objects BR and P had

an accelerometer mounted on their suspending chains, inside a plastic capsule (around 20 cm higher

than the object). Object D simply had a custom bracket holding tightly the accelerometer on top of

the disc. These modifications were all tested before the onset of the experiments to make sure the

position of the accelerometers could properly detect movements. Accelerometry recordings began

as soon as the objects were installed in the pens on day 0.

At the same time, each pen was video recorded with a camera installed on the ceiling, providing a

complete view of the whole pen. For the B treatment, two cameras had to be installed to cover some

blind spots. The camera recorded from 8:30 to 16:30 (when lights were on in the barn). A

preliminary trial showed that pigs did not interact much with the objects during darkness.

2.2.5. Behavioural analysis

Time spent interacting with the objects was calculated in terms of duration (rounded to the nearest

second) and frequency from day 1 to 5. An interaction was defined as any intentional object-

directed behaviour performed with the snout, head or legs (pushing, hitting) and with the mouth

(chew, bite, pull, shake). Two interactions were separated by a minimum of four seconds with no

object-directed behaviour performed by any pig (similar to the five seconds proposed by Gifford et

al., 2007). An interaction could be performed by multiple pigs simultaneously and it did not matter

if the initial pig in contact with the object was not the same as the last one. Only the four separating

seconds could divide two interactions.

59

This analysis was performed with video recordings. Four timeframes of one hour each were

analyzed, equally distributed during the day (9:00-10:00, 11:00-12:00, 13:00-14:00, 15:00-16:00).

The length and the frequency of every interaction with the objects in these timeframes were

compiled.

2.2.6. Accelerometry data analysis

Data analysis was performed on Scilab 5.5.2 (Scilab Enterprises S.A.S, Orsay, France). Data

obtained from the first experimental week for object B was used to develop an algorithm that

automatically assess the movement recorded from accelerometers for each object. The final

procedure consisted of a primary metric being filtered by the algorithm to eliminate what was

considered as false interactions from the amplitude (accelerations and rotations) and from the

duration of recorded movements. The primary metric was obtained by analyzing and scaling

maximum and minimum values of all recorded movements with the following equation:

Primary Metric = 𝐾 ∗ max(|𝐴𝑥(𝑛)|, |𝐴𝑦(𝑛)|, |𝐴𝑧(𝑛)|)

∗ [max(|𝑅𝑥(𝑛)|, |𝑅𝑦(𝑛)|, |𝑅𝑧(𝑛)|)

max(𝑚𝑎𝑥(|𝑅𝑥(𝑛)|, |𝑅𝑦(𝑛)|, |𝑅𝑧(𝑛)|)) − min(𝑚𝑎𝑥(|𝑅𝑥(𝑛)|, |𝑅𝑦(𝑛)|, |𝑅𝑧(𝑛)|))∗ 𝑆]

• K = scaling coefficient mostly used to facilitate the visualization of data (k = 5 was used in

the present experiment).

• max A = the maximum of the absolute values of acceleration in any axis (x, y or z).

• max R = the maximum of the absolute values of rotation speed around any axis (x, y or z).

• min R = the minimum of the absolute values of rotation speed around any axis (x, y or z).

• S = scaling coefficient used to harmonize acceleration and rotation values (S = 5 was used

in the present experiment).

• n = sample (one record at a specific time).

That operation was performed to provide a set of discriminating information for the algorithm. The

next steps were to identify a set of data from the primary metrics that could be associated with an

interaction and to define the length of that interaction. The algorithm proceeded by the three steps

shown in figure 2.2. The first step detects potential transitions between an interaction and its

beginning or its end by scanning values over a constant threshold. The short-term trend (short

average) of every primary metric was also compared to a short average constant threshold (the

short-term trend was obtained by averaging the primary metrics with nine future samples (n)).

60

Figure 2.2. The three steps of the filtration procedure performed by the algorithm, using data from

the accelerometers.

The result is a binary status (Status) marking where the first step is positive or negative. The second

step filters the positive Status to remove high frequencies by considering 10 values (N) before and

after a specific status. The result is a low-pass filtered series of values (Filtered Status) which lowers

the impact of high frequency transitions in the Primary metric. The third step process the filtered

status in a similar way of the first step and compare its instantaneous value as well as its short-term

trend (over two future samples) to their corresponding thresholds to confirm the potential

interactions. The third step also contributes to the removal of singular peaks of movements (less

than one second), which was associated with an involuntary contact with an object. The result was

the Final Status, which was then analyzed to mark the beginning and the end of series of values

recognized as interactions.

All those interactions were then compared with the video analysis results. They were synchronized

with the time stamp on each value and the corresponding timeframes are selected to further evaluate

the effectiveness of the algorithm. Each interaction had to be separated by four seconds, same as

for the video analysis.

61

2.2.7. Statistical analysis

Interest towards objects was compared using repeated measures with PROC MIXED on SAS 9.4

(SAS Institute, Cary, NC). It was based on mean duration and mean frequency of interactions per

hour. All data were analyzed with mixed model because data were unbalanced. Significance in the

comparisons of interaction time and frequency between objects were adjusted with Tukey’s test.

The effectiveness of interaction recognition from the accelerometers was evaluated by comparing

the accelerometry analysis with the video analysis using frequency and duration of interaction for

every possible matching timeframe (n). Data used were from object B (n = 45), object BR (n = 71),

object P (n = 67), object RC (n = 21) and object W (n = 18). Number of matching timeframes vary

mainly because the accelerometers stopped recording after different periods of time due to full

memory or because of other technical problems with the accelerometers or the cameras. Objects D

and S were excluded because they failed to provide a sufficient quantity of accelerometry data.

Concordance correlation coefficients (CCC) were estimated with the video analysis set as the “gold

model”. Results from the accelerometers were also tested for their sensitivity, specificity, negative

and positive predictive values. Positive and negative results from the confusion matrix were

interpreted from interaction duration data for every matching timeframe. Qualitative results were

obtained from every second in a timeframe (3 600 s) and interpreted as interaction (positive) or no

interaction (negative).

2.3. Results

2.3.1. Behavioural analysis

Overall means of the proportion of time spent interacting with objects and the frequency of these

interactions are shown in figure 2.3. The proportion of time the pigs spent interacting was affected

by object × day (P < 0.05). Overall, pigs spent more time interacting with object W (63.8% of

observed time) than any other object. In decreasing order, objects with most interaction time after

W were S, RC, P, BR, D and B (39.9%, 33.2%, 19.4%, 16.9%, 11.0% and 7.8%, respectively). For

the interaction frequency, objects (P < 0.0001) and days (P < 0.001) were affecting manipulations.

Object RC was the most frequently used by pigs (21.0 times per hour). In decreasing order, objects

with the most interactions per hour after RC were P, S, B, W, BR and D (15.0, 13.0, 12.7, 12.1, 9.5

and 7.6, respectively).

62

Figure 2.3. Overall adjusted means (± SE) of proportions of time (%) growing pigs (12 ± 3 pigs

per pen, weighing 61 ± 9.2 kg) are interacting with objects (only 1 object per pen at

a time, for a period of 5 days) and the frequency of interactions per hour. Objects

used were objects B: Ball, BR: Bite-Rite, D: Disc, P: Porcichew, RC: Rooting Cones,

S: Seesaw and W: Wood. Four timeframes of one hour each were analyzed, equally

distributed during the day (9:00-10:00, 11:00-12:00, 13:00-14:00, 15:00-16:00).

Different upper or lowercase letters within a variable show a significant difference

(P < 0.05).

The effect of time throughout the five recording days was not the same depending on the object

and depending on the parameter used to estimate the interactions (time spent with the objects or

frequency of use). As shown in figure 2.3, three objects had a significant decrease of average time

spent using them for all observed time between day 1 and day 5 (B and RC) and between day 2 and

day 5 (S). From the frequency perspective, only object B showed a significant decrease between

day 1 and day 5 (figure 2.3). Objects RC and S presented similar interaction frequencies for the

five days although the time spent on them decreased significantly with time. On the other hand,

objects BR and D showed significant effect of days for the frequency but not for the time spent

interacting with them.

D

CDCD

BCD

BCB

A

bc

bcc

ab

a

bcbc

0

5

10

15

20

25

0

10

20

30

40

50

60

70

80

B BR D P RC S W

Nu

mb

er o

f in

tera

ctio

ns

per

ho

ur

Pro

po

rtio

n o

f o

bse

rved

tim

e p

igs

are

inte

ract

ing

wit

h a

n o

bje

ct (

%)

Time Frequency

63

0

5

10

15

20

25

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5

Inte

ract

ion

s p

er h

ou

r

B

B** BR* D* P

RC S W

Figure 2.4. Daily means of the proportion of time with interactions (A) and the number of interactions per hour (B) from growing pigs (12 ± 3 pigs

per pen, weighing 61 ± 9.2 kg) on all objects (B: Ball, BR: Bite-Rite, D: Disc, P: Porcichew, RC: Rooting Cones, S: Seesaw and W:

Wood) presented individually in pens for five consecutive days. Four timeframes of one hour each were analyzed, equally distributed

during the day (9:00-10:00, 11:00-12:00, 13:00-14:00, 15:00-16:00). Significant effect of days is presented for each object separately

with * (P < 0.05), ** (P < 0.01), *** (P < 0.001).

0

10

20

30

40

50

60

70

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5

% o

f ti

me

spen

t o

n o

bje

cts

A

B*** BR D P

RC* S** W

64

2.3.2. Accelerometry analysis

Tests were performed to evaluate the effectiveness of interaction recognition using the sorting

algorithm with accelerometry data (table 2.1.). Results from behavioural analysis based on video

recordings previously presented were used as a comparison basis. CCC varied from an object to

another, ranging between -0.02 and 0.05 for interaction frequency and between -0.01 and 0.27 for

interaction time. Specificity values were high (98%-100%) because numbers of true negatives were

relatively high for every object. Sensitivity was poor (12%-34%) for all objects, which agrees with

the poor CCCs. Positive predictive values were good for objects RC and W but moderate for B,

BR, P. Negative predictive values showed reverse rankings, with poor values for objects RC and

W and good values for objects B, BR and P.

Table 2.1. Evaluation of the effectiveness of the algorithm using accelerometer data to properly

classify interactions of growing pigs (12 ± 3 pigs per pen, weighing 61 ± 9.2 kg) with

each of the five objects (one object per pen at a time, for a period of 5 days),

compared to a video analysis.

Object CCC1 Sensitivity

(%)

Specificity

(%)

PPV2

(%)

NPV3

(%) Time Frequency

B 0.27 0.03 34 99 75 93

BR -0.01 0.05 12 99 79 85

P 0.07 0.05 26 98 73 85

RC 0.01 0.01 20 100 98 60

W 0.10 -0.02 21 100 100 45

1 Concordance correlation coefficient, based on time and frequency of interaction per hour. 2 Positive predictive value 3 Negative predictive value

65

Figure 2.5. Quantities of interactions (A: daily time spent (± SD); B: daily frequency (± SD)) for growing pigs (12 ± 3 pigs per pen, weighing 61 ±

9.2 kg) in presence of a red plastic ball (object B; diameter 25 cm) all day, for 5 consecutive days. Four timeframes of one hour each

were analyzed, equally distributed during the day (9:00-10:00, 11:00-12:00, 13:00-14:00, 15:00-16:00). Data were obtained from an

accelerometer introduced into the ball (algorithm) and from a video camera recording (video).

0

5

10

15

20

25

30

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5

% o

f ti

me

spen

t o

n o

bje

ct B

A

Video Algorithm

0

5

10

15

20

25

30

35

Day1 Day2 Day3 Day4 Day5

Inte

ract

ion

s p

er h

ou

r

B

Video Algorithm

66

Inconsistency in algorithm results was seen between days. For example, analysis of object B (table

2.2) showed a lot of variation of the percentages of error between the results of algorithm and video

data from one day to another. These variations are seen for the interaction time as well as the

frequency of interactions but they do not necessarily have corresponding variations from one day

to another (shown in figure 2.4).

Table 2.2. Example of the inconsistency between days from the algorithm analysis compared to

the video analysis for object B (red plastic ball; diameter 25 cm) based on the time

of interaction and the frequency of interaction for every timeframe (n) analyzed for

a given day. Differences between accelerometry data analysis (algorithm) and video

analysis for object B for five days.

Day

Interaction time1 (s)

± SD % of

error2

Interaction frequency1

± SD % of

error2 Algorithm Video Algorithm Video

1 (n = 12) 291 ± 289 697 ± 479 58.3 21.4 ± 21.2 19.4 ± 11.2 10.3

2 (n = 12) 263 ± 271 384 ± 241 31.5 16.2 ± 19.1 15.5 ± 9.3 5.5

3 (n = 9) 50 ± 80 247 ± 197 80.0 4.8 ± 7.5 15.1 ± 8.8 68.2

4 (n = 8) 65 ± 129 249 ± 351 73.9 2.6 ± 3.3 12.4 ± 11.9 79.0

5 (n = 4) 65 ± 59 64 ± 33 1.6 7.3 ± 7.5 7.3 ± 5.3 0.0

Mean (n = 45) 175 ± 236 388 ± 253 54.9 12.1 ± 16.6 15.2 ± 10.2 20.4 1 Average per timeframes (n). 2 Percentage of error of the algorithm analysis, from the equation: (

|𝐴𝑙𝑔𝑜𝑟𝑖𝑡ℎ𝑚−𝑉𝑖𝑑𝑒𝑜|

𝑉𝑖𝑑𝑒𝑜) 𝑥 100.

2.4. Discussion

2.4.1. Behavioural analysis

One of the main findings was the greater interaction time towards object W than any other object

presented to pigs. This was true for every day and that interest did not decrease during the five-day

period. This sustained interest in time with dried wood as also been reported by Trickett et al.

(2009). Wood has some of the key characteristics to stimulate the interest of pigs (e.g. destructible

and odorous) as presented by Van de Weerd et al. (2003), which can explain the high level of

manipulation. Looking at the interaction frequency, object W had significantly lower manipulations

than object RC but these manipulations lasted longer for object W. Lower manipulation time for

wood has been reported when compared to ropes in weaner pigs (Trickett et al., 2009). However,

low manipulations in the latter study can be explained by the difficulty of young pigs to chew on

the wood beam. In the present study, dried wood did not seem to influence negatively the interest.

67

Pigs were capable of destroying and chewing the beams. Furthermore, the wood beams were

presented directly on the floor and were not washed during experimentation. At the end of the five-

day period, they were soiled moderately, which is often associated with a decrease of interest

(Blackshaw et al., 1997; Bracke, 2007), which did not seem to happen here. The fact that the wood

was attached to a 1.5 meter chain to limit its movements could have helped it to stay clean.

The other objects presented on the floor (B and RC) had lower interaction times than object W. The

ball triggered the lowest interaction time of all objects. Although interaction frequency was

relatively high, mean time spent on the ball for every interaction was the shortest of all objects (22

seconds). This finding is in accordance with results discussed in a review by Bracke et al. (2006),

showing low levels of manipulation towards balls. This can be explained by the incapacity of pigs

to chew or to simulate a rooting behaviour with the ball. Also, the ball was the most soiled object

after five days, potentially decreasing its attractiveness (Bracke, 2007). On the other hand, object

RC was fixed on the floor, probably allowing pigs to express more satisfyingly a rooting behaviour,

hence the second-highest interaction frequency and third-highest interaction time of all objects

(figure 2.2.). Although immobile objects on the ground are sometimes seen as unfavourable to

stimulate manipulations (Blackshaw et al., 1997), it has been found that an object can be

manipulated for a longer time and in a more vigorous way when presented in a fixed montage than

the same object on a free-moving montage (e.g. Courboulay, 2004; Elkmann et Hoy, 2009). Pigs

could also manipulate RC while lying on the floor, giving them the opportunity to express natural

behaviours when resting. Pigs could use the area where the fixed object is as a resting area,

increasing the manipulation time and the cleanliness of the area and the object (Courboulay, 2004).

Using a meta-analysis, Averós et al. (2010) showed that one of the characteristics that had a

significant impact on the time pigs manipulate objects is when they are suspended. Objects

presented that way are more visible and less susceptible to be soiled (Blackshaw et al., 1997). In

the present study, suspended objects BR, D, P and S (although S was fixed on the floor, the

chewable ropes were suspended) had some different manipulation times and frequencies, showing

the impact of the characteristics of the objects. The higher manipulation time from S, especially in

the first three days (figure 2.3.) may be partly related to the destructive and deformable nature of

the rope (Van de Weerd et al., 2003). The knot was untied and the rope was mostly destructed

generally within three days, which can sustain interest for a time (Feddes and Fraser, 1994). Object

S had two ropes presented at the same time, making it possible that such montage could increase

interaction time from the additive effect of both ropes. However, such an additive effect on

interaction time has been shown when two different objects were presented simultaneously (e.g.

68

Trickett et al., 2009) but not necessarily when more than one of the same object is given (Scott et

al., 2007).

Object BR, D and P showed similar levels of manipulation. Low manipulation levels for object BR

was unexpected since the chewing sticks were deformable and destructible, two characteristics that

seemed valued by pigs (Van de Weerd et al., 2003). Chewing is one of the highly valued behaviours

of pigs (Feddes and Fraser, 1994) and a lack of chewable material is seen as a possible cause for

armful oral manipulations between pigs when placed in barren environments (Telkänranta et al.,

2014). These manipulations, amongst other negative social behaviours such as belly nosing and

pushing pen mates, have been found to decrease when enrichment objects were available, especially

when the objects are suspended and deformable (Averós et al., 2010).

Object D could have been less attractive to pigs because it is hard to chew. Also, the suspended

chains around the disc could have been unattractive to pigs as metal objects generally offer low

enrichment benefits (Bracke et al., 2006). Chains have been associated with shorter interaction time

than other chewable objects, such as rubber hoses or ropes (e.g. Apple and Craig, 1992 ; Hill et al.,

1998). It is also possible that pigs were already accustomed to chains because all pens had two

suspended chains before all experimentations. Object P was chewed more than object D, even

though they were both made of similar hard plastic. The apple scent could have helped to increased

manipulations since odours are appealing to pigs (Van de Weerd et al., 2003).

In this research, analysis based on manipulation time seem to be more representative of the interest

towards the enrichment objects than when based on the frequency of manipulation. This goes in

accordance with the proposition of Bracke (2007) that an analysis solely based on parameters

related only to frequency could be insufficient to properly evaluate the welfare value of an

enrichment. For example, Telkänranta et al. (2014) obtained the same manipulation frequencies for

two enrichment objects, although only one of them reduced tail and ear biting. The combination of

both time and frequency analyses can provide good complementary information and a better

reflection of the behaviours of pigs that can lead to a better explanation of the effects of enrichment

objects.

In this study, conclusions of the behavioural analysis from the frequency of interaction and the time

spent on objects are not the same for overall object manipulations (figure 2.2.) and interest

sustainability through five days (figures 2.3. and 2.4.). Based on the frequency, object RC would

be the preferred enrichment but based on time, object W is the preferred object. For the same two

69

objects, W did not show a decrease of time spent on it by pigs nor a decrease of the number of

interactions although object RC showed a decrease based on time (P < 0.01).

Objects B and W showed similar mean frequencies of interactions (12.7 for B and 12.1 for W) but

on average, pigs spent over eight times as many seconds interacting with object W (22 seconds for

B vs 189 seconds for W). In addition, mean duration of interaction changed differently over time

between objects.

2.4.2. Accelerometry analysis

Concordance correlations obtained are lower than expected. Qualification of a CCC is subjective

and varies between research fields and applications. Wolfger et al. (2015) considered a CCC of

0.75 to be good to monitor rumination and feeding behaviour of beef cows with ear tag

accelerometers. This level would be considered as satisfying/moderate by Partik et al. (2002). Such

level of concordance would have also been considered good for application in the present study.

However, according to Partik et al. (2002) criteria to evaluate the value of a CCC, the algorithm

failed to evaluate interactions with the objects (unacceptable CCC < 0.50). The highest CCC

obtained was 0.27 for interaction time of object B and indicates that there is a slight concordance

between both analyses but far from being reliable for further applications. The short interactions

combined with the great mobility of object B could have helped to obtain a higher CCC compared

to the four other objects. However, the frequency CCC of object B of 0.03 shows no concordance

when based on that criterion. This is also the case for all the other objects for either time or

frequency analysis.

The sensitivity of the algorithm analysis was poor for every object. This is in accordance with the

poor CCC obtained, showing the weakness of the algorithm (combined with the non-optimal sets

of data provided) to recognize interactions, as discussed further. Specificity was high for all objects

which was expected with the methodology used (true negatives were high since pigs spent a large

proportion of time not interacting with objects) combined with the settings of the accelerometers

(no data recorded when there were no movements higher than the wake-up threshold).

For the predictive values, results showed more variance between objects. Positive predictive values

were moderate for objects B, BR and P. Those objects gathered more false interactions, reducing

the probability that an interaction detected by the algorithm had been a true positive. On the other

hand, objects RC and W have gathered much less false interactions, increasing considerably the

probability of detecting a true interaction from the algorithm. Negative predictive values were more

70

in accordance with the level and the type of object manipulations. Algorithm analysis of object B

showed a high negative predictive value that could be explained by the low level of manipulation

and the short manipulations by pigs. Furthermore, manipulations with the ball were most likely

going to make it move enough to wake the accelerometer up. Objects BR and P had lower negative

predictive values that can be explained partly by the soft manipulations with insufficient velocity

to start the recording. Lowest probability of correctly predicting the absence of interaction with the

algorithm was seen with object RC and W. Again, it can be explained partly by soft manipulations,

especially for object W.

The wake-up threshold of the accelerometers was shown to be successful to extend the battery life

for five days and to limit the quantity of recorded data filing up the memory. However, since an

acceleration higher than 1.25 g had to be recognized the wake an accelerometer up or to prevent it

from going back to sleep, many soft object manipulations have been left undetected. For example,

suspended objects, such as BR and P, were often chewed by pigs but that chewing did not move

the objects with enough velocity to wake the accelerometer up or to keep a recoding going when

successfully woken up at some point. Another drawback of the intermittent recording was the

division of true interactions, especially for objects RC and W. While video recording could show

one long and continuous interaction, the accelerometer would go on sleep mode often during that

soft interaction, with the wake-up threshold reached several times. This was recognized as a series

of interactions by the algorithm, although it was truly one long interaction. The result was a strongly

overestimated interaction frequency and an underestimated interaction length from algorithm

analysis.

Algorithm efficiency could be upgraded with more precise data (better movement definition and

distinction between high and low amplitudes) from a higher recording frequency. At 4 Hz, quick

movements sometimes could not be recorded at their peak g value, preventing the accelerometers

to gather data that could have been useful for the classification. The frequency had to be set at 4 Hz

in this experiment because any higher settings would have filled the memory capacity too quickly.

Memory limitation has also been noted by Ringgenberg et al. (2010), where a higher frequency

could have been helpful to better analyze the stepping behaviour of sows with accelerometers.

From another perspective, efficiency of movement detection depends on the dispositions of the

objects. Objects that are more mobile are more likely to provide meaningful data. This was shown

to be true with, for example, objects B and S, where B had useful data from day 1 to 5 but object S

did not gather enough data to make a statistically meaningful analyze. Also, objects on the floor

are more prone to be involuntarily moved by pigs. Object B was one of the objects with the more

71

risk of gathering false interactions. To counter that, the algorithm had to be capable of removing

data showing similar patterns of an involuntary contact using the slight differences in movement

amplitudes and duration between a true or false interaction as describe in accelerometry data

analysis. However, this process in not flawless and analysis results carry a considerable level of

uncertainty. In addition, this filtering process has been shown to have several drawbacks. One of

them was that it shortened some interactions while they should not have been. During an

interaction, a movement induced by a pig could provide similar data of a false interaction and then

be partly or almost entirely eliminated by the algorithm. This is one of the reasons explaining that

algorithm durations are often shorter than video durations (table 2.2, showing the example of object

B). Another drawback was the complete elimination of a true interaction. This would result in a

lower frequency from the algorithm than from video analysis (e.g.: days 3 and 4 in table 2.2).

Moreover, this classification method provided inconsistent results, with a percentage of error for

object B varying between 1.6% and 80.0% for the daily average of interaction duration and between

0.0% and 79.0% for the daily average of interaction frequency (table 2.2). For that reason, the

application of a simple adjustment factor to diminish the gap between values resulting from

accelerometer data analysis and video analysis was impossible.

Improvement of the synchronization between accelerometers and video recordings could help to

lower the level of uncertainty of the results and improve them. At the beginning of every recording,

a specific movement was performed with the object while the accelerometer was recording

allowing a pattern recognition for a synchronization in time between accelerometers and video

cameras. However, that specific movement could be hard to find because of the low recording

frequency, providing a coarsely defined pattern, which was hard to pinpoint in time. Furthermore,

a shift in synchronization through time was discovered, meaning that a perfectly synchronized time

on day 1 could be a few seconds off on day 5, and that shift was not constant for every accelerometer

and cameras. Altogether, synchronization problems could have had a small impact on results.

Some tests were performed to use different parameters in the filtration steps of the algorithm (lower

thresholds, for example) for different objects but those attempts failed to really improve the results.

This supports that to have usable results to study pig behaviours in relation with enrichment objects,

the methodology and the equipment would first have to be optimized.

72

2.5. Conclusion

From the video analyses, the interest of pigs towards objects depended on their characteristics and

presentation. The interest seemed greater for the destructible and chewable objects but that higher

level of interest was maintained for five days only for the piece of wood. The time spent on the

objects did not reveal the same interest as the frequency of interaction but both information

combined can complement one another.

In this study, the algorithm failed to evaluate the interest of pigs towards enrichment objects using

accelerometer data when compared to traditional video analyses. The type of object had an impact

on the results, especially regarding their mobility and material characteristics, which would have

an impact on how vigorously pigs interact with them. The settings of the accelerometers have also

been restricting and suboptimal. However, refinement in the methodology combined with

optimization of the accelerometers parameters could likely improve the results.

2.6. Acknowledgments

This project was funded by Swine Innovation Porc within the Swine Cluster 2: Driving Results

Through Innovation research program. Funding was provided by Agriculture and Agri‐Food

Canada through the AgriInnovation Program, provincial producer organizations and industry

partners. We would also like to thank Olivier Munger for his work on the accelerometers and on

the algorithm, Louis Bélanger for his help with the first technical steps of the elaboration of the

project, Normand Massicotte for the machining operations on the objects, Alexandra Desmeules

and Gabrielle Tardif for the help on the farm and the video analyses, Steve Méthot for the statistical

analyses and to all the staff working at the pig barn of the “Centre de développement du porc du

Québec”.

73

2.7. References

Averós, X., L. Brossard, J.-Y. Dourmad, K. H. de Greef, H. L. Edge, S. A. Edwards, and M.-C.

Meunier-Salaün. 2010. A meta-analysis of the combined effect of housing and

environmental enrichment characteristics on the behaviour and performance of pigs. Appl.

Anim. Behav. Sci. 127: 73-85.

Beattie, V. E., N. E. O’Connell, and B. W. Moss. 2000. Influence of environmental enrichment on

the behaviour, performance and meat quality of domestic pigs. Livest. Prod. Sci. 65: 71-

79.

Blackshaw, J., F. Thomas, and J. Lee. 1997. The effect of a fixed or free toy on the growth rate and

aggressive behaviour of weaned pigs and the influence of hierarchy on initial investigation

of the toys. Appl. Anim. Behav. Sci. 53: 203-212.

Bonk, S., O. Burfeind, V. S. Suthar, and W. Heuwieser. 2013. Technical note: Evaluation of data

loggers for measuring lying behavior in dairy calves. J. Dairy Sci. 96: 3265-3271.

Bracke, M. B. M. 2007. Multifactorial testing of enrichment criteria: Pigs ‘demand’ hygiene and

destructibility more than sound. Appl. Anim. Behav. Sci. 107: 218-232.

Bracke, M. B. M., J. J. Zonderland, P. Lenskens, W. G. P. Schouten, H. Vermeer, H. A. M.

Spoolder, H. J. M. Hendriks, and H. Hopster. 2006. Formalised review of environmental

enrichment for pigs in relation to political decision making. Appl. Anim. Behav. Sci. 98:

165-182.

Broom, D. M. 1998. Welfare, stress, and the evolution of feelings. Adv. Stud. Behav. 27: 371-403.

Cangar, Ö., T. Leroy, M. Guarino, E. Vranken, R. Fallon, J. Lenehan, J. Mee, and D. Berckmans.

2008. Automatic real-time monitoring of locomotion and posture behaviour of pregnant

cows prior to calving using online image analysis. Comput. Electron. Agric. 64: 53-60.

CCAC. 2009. CCAC guidelines on: the care and use of farm animals in research, teaching and

testing. Canadian Council on Animal Care, Ottawa.

Cornou, C., and S. Lundbye-Christensen. 2008. Classifying sows’ activity types from acceleration

patterns: An application of the multi-process Kalman filter. Appl. Anim. Behav. Sci. 111:

262-273.

Courboulay, V. 2004. Comment l'apport d'objets manipulables en hauteur et au sol influence-t-il

l'activité des porcs charcutiers logés sur caillebotis intégral. Journ. Rech. Porc. 36: 389-

394.

Courboulay, V. 2006. Intérets comparés d'un objet fixé au sol ou d'un apport de paille comme

matériaux d'enrichissement du milieu de vie pour le porc à l'engrais. Journ. Rech. Porc. 38:

421-426.

Docking, C. M., H. A. Van de Weerd, J. E. L. Day, and S. A. Edwards. 2008. The influence of age

on the use of potential enrichment objects and synchronisation of behaviour of pigs. Appl.

Anim. Behav. Sci. 110: 244-257.

74

EFSA. 2007. Scientific report on the risks associated with tail biting in pigs and possible means to

reduce the need for tail docking considering the different housing and husbandry systems.

EFSA J. 611: 1-13.

Elkmann, A., and S. Hoy. 2009. Frequency of occupation with different simultaneously offered

devices by fattening pigs kept in pens with or without straw. Livest. Sci. 124: 330-334.

Escalante, H. J., S. V. Rodriguez, J. Cordero, A. R. Kristensen, and C. Cornou. 2013. Sow-activity

classification from acceleration patterns: A machine learning approach. Comput. Electron.

Agric. 93: 17-26.

Feddes, J., and D. Fraser. 1994. Non-nutritive chewing by pigs: Implications for tail-biting and

behavioral enrichment. Trans. Am. Soc. Agric. Eng. 37: 947-950.

Gifford, A. K., S. Cloutier, and R. C. Newberry. 2007. Objects as enrichment: Effects of object

exposure time and delay interval on object recognition memory of the domestic pig. Appl.

Anim. Behav. Sci. 107: 206-217.

Giovanetti, V., M. Decandia, G. Molle, M. Acciaro, M. Mameli, A. Cabiddu, R. Cossu, M. G.

Serra, C. Manca, S. P. G. Rassu, and C. Dimauro. 2017. Automatic classification system

for grazing, ruminating and resting behaviour of dairy sheep using a tri-axial accelerometer.

Livest. Sci. 196: 42-48.

Guy, J. H., Z. A. Meads, R. S. Shiel, and S. A. Edwards. 2013. The effect of combining different

environmental enrichment materials on enrichment use by growing pigs. Appl. Anim.

Behav. Sci. 144: 102-107.

Hill, J. D., J. J. McGlone, S. D. Fullwood, and M. F. Miller. 1998. Environmental enrichment

influences on pig behavior, performance and meat quality. Appl. Anim. Behav. Sci. 57: 51-

68.

Ledgerwood, D. N., C. Winckler, and C. B. Tucker. 2010. Evaluation of data loggers, sampling

intervals, and editing techniques for measuring the lying behavior of dairy cattle. J. Dairy

Sci. 93: 5129-5139.

Moinard, C., M. Mendl, C. J. Nicol, and L. E. Green. 2003. A case control study of on-farm risk

factors for tail biting in pigs. Appl. Anim. Behav. Sci. 81: 333-355.

Partik, B. L., A. Stadler, S. Schamp, A. Koller, M. Voracek, G. Heinz, and T. H. Helbich. 2002.

3D versus 2D ultrasound: accuracy of volume measurement in human cadaver kidneys.

Invest. Radiol. 37: 489-495.

Ringgenberg, N., R. Bergeron, and N. Devillers. 2010. Validation of accelerometers to

automatically record sow postures and stepping behaviour. Appl. Anim. Behav. Sci. 128:

37-44.

Scott, K., L. Taylor, B. P. Gill, and S. A. Edwards. 2007. Influence of different types of

environmental enrichment on the behaviour of finishing pigs in two different housing

systems: 2. Ratio of pigs to enrichment. Appl. Anim. Behav. Sci. 105: 51-58.

75

Scott, K., L. Taylor, B. P. Gill, and S. A. Edwards. 2009. Influence of different types of

environmental enrichment on the behaviour of finishing pigs in two different housing

systems: 3. Hanging toy versus rootable toy of the same material. Appl. Anim. Behav. Sci.

116: 186-190.

Sinisalo, A., J. K. Niemi, M. Heinonen, and A. Valros. 2012. Tail biting and production

performance in fattening pigs. Livest. Sci. 143: 220-225.

Taylor, N. R., D. C. Main, M. Mendl, and S. A. Edwards. 2010. Tail-biting: A new perspective.

Vet. J. 186: 137-147.

Telkänranta, H., M. B. M. Bracke, and A. Valros. 2014. Fresh wood reduces tail and ear biting and

increases exploratory behaviour in finishing pigs. Appl. Anim. Behav. Sci. 161: 51-59.

Trickett, S. L., J. H. Guy, and S. A. Edwards. 2009. The role of novelty in environmental

enrichment for the weaned pig. Appl. Anim. Behav. Sci. 116: 45-51.

Van de Weerd, H. A., and J. E. L. Day. 2009. A review of environmental enrichment for pigs

housed in intensive housing systems. Appl. Anim. Behav. Sci. 116: 1-20.

Van de Weerd, H. A., C. M. Docking, J. E. L. Day, P. J. Avery, and S. A. Edwards. 2003. A

systematic approach towards developing environmental enrichment for pigs. Appl. Anim.

Behav. Sci. 84: 101-118.

Wolfger, B., E. Timsit, E. A. Pajor, N. Cook, H. W. Barkema, and K. Orsel. 2015. Technical note:

Accuracy of an ear tag-attached accelerometer to monitor rumination and feeding behavior

in feedlot cattle1. J. Anim. Sci. 93: 3164-3168.

Zonderland, J. J., H. Vermeer, P. G. F. Vereijken, and H. A. M. Spoolder. 2003. Measuring a pig’s

preference for suspended toys by using an automated recording technique. CIGR Ej. V 1-

11.

76

CHAPITRE 3

Evaluation of the preferences of pigs between cleaned or renewed

enrichment objects and unwashed or unreplaced enrichment objects

77

Résumé

Les objets d’enrichissement devraient offrir la possibilité aux porcs d’exprimer autant que possible

leurs comportements naturels. La souillure et la destruction importante des objets peuvent réduire

les manipulations par les porcs et donc l’expression de ces comportements. Le but de cette

expérimentation était de tester la préférence des porcs entre des objets qui sont nettoyés ou

remplacés quotidiennement et des objets non lavés ou non renouvelés. Ce type d’information est

pertinent pour implanter des objets d’enrichissement dans les fermes porcines commerciales.

L’expérimentation s’est effectuée selon un plan expérimental en blocs complets avec quatre

différents objets d’enrichissement : des balles de plastique (B), des Bite-Rites suspendus (BR), des

cordes suspendues (R) et des Rooting Cones au sol (RC). Tous les objets étaient en paires et étaient

présentés aux porcs à l’engraissement (environ 13 porcs par parc avec un poids moyen de 50 kg)

simultanément sur une période de cinq jours dans un parc. Un des objets, toujours le même, était

lavé (objets traitements B, BR et RC) ou remplacé (objet traitement R) quotidiennement alors que

son duplicata (objet témoin) ne l’était pas. Un enregistrement vidéo a été effectué pour chacun des

parcs. La fréquence des interactions ainsi que la durée des interactions avec les objets ont été

analysées sur trois plages horaires de 30 minutes sur chacun des cinq jours. Les porcs n’ont pas eu

de préférences claires pour les objets traitements et les objets témoins en se basant sur la fréquence

et la durée des interactions. Seul l’objet témoin B au jour 2 présentait une fréquence

significativement plus haute d’interactions que l’objet traitement B (22,5 vs 17,0 interactions par

30 minutes, P < 0,05). Selon ces résultats, un lavage ou un remplacement quotidien des objets

d’enrichissement utilisés dans cette expérimentation est non nécessaire et inefficace pour

augmenter ou maintenir l’intérêt des porcs.

78

Abstract

Enrichment objects should offer pigs the possibility to express species-specific behaviours as much

as possible. Soiled or highly destructed objects can reduce the number of manipulations and so, the

expression of natural behaviours. The aim of this experiment was to test the preference of pigs

between objects that were washed or renewed daily and unwashed or unrenewed objects. Such

information is highly valuable for the implementation of enrichment objects in commercial swine

farms. The experiment was conducted in a complete block design, using four different enrichment

objects: plastic balls (B), suspended Bite-Rites (BR), suspended ropes (R) and Rooting Cones on

the floor (RC). All objects were in pairs and were presented to fattening pigs (around 13 pigs per

pen at an average 50 kg) simultaneously for five days in one pen. One object, always the same, was

washed (treatment objects B, BR and RC) or replaced (treatment object R) daily while its duplicate

was not (control objects). Pens were video recorded and interaction frequencies as well as

interaction durations were analyzed on three timeframes of 30 minutes each every day. Results

show that pigs did not have clear preferences for treatment or control objects based on interaction

frequencies and durations. Only control object B on day two presented a significant higher

interaction frequency (22.5 versus 17.0 interactions per 30 minutes, P < 0.05) than treatment object

B. According to these results, a daily wash or replacement of the objects used in the present

experiment is shown to be unnecessary and ineffective to enhance or maintain the interest of pigs.

79

3.1. Introduction

The welfare of growing pigs is essential not only for the animals themselves but also to sustain the

economy and the image of the swine industry. In many swine-producing countries, pigs are usually

raised in barren pens without litter (EFSA, 2007). Such an environment does not allow the pigs to

fully express their natural species-specific behaviours, which can lead to psychological distress

(Van de Weerd and Day, 2009). These pigs become more likely to express abnormal behaviours,

such as aggressive social behaviours, to cope with their natural behavioural repression (Van de

Weerd and Day, 2009) or as a result of frustration (Broom, 1998). Aggression between pigs can

affect the health, the growth and the welfare of the victim pigs and cause significant economic

losses for producers (EFSA, 2007; Taylor et al., 2010; Sinisalo et al., 2012). Barren pens can also

cause stress to pigs because they fail to cope with their environment (Broom, 1998). The stress

reduces the welfare of the pigs (Broom, 1998) and can also reduce zootechnical performances as

well as meat quality (Beattie et al., 2000).

Negative impacts of barren pens can be reduced by providing enrichment objects to the pigs, on

which they can express some species-specific behaviours (Van de Weerd and Day, 2009; Averós

et al., 2010). The material characteristics and the disposition of the objects are susceptible to

influence the interest of the pigs towards the objects (Van de Weerd et al., 2003; Bracke et al.,

2006). The level of interest is often proportional to the level of species-specific behaviours triggered

by the object (Van de Weerd et al., 2003). Enrichment objects associated with high interests are

more likely to reduce aggressive social behaviours between pigs (Bracke et al., 2006; Van de Weerd

and Day, 2009). However, the interest towards an object can decrease after a few days (Zonderland

et al., 2003; Guy et al., 2013) or a few weeks (Blackshaw et al., 1997). Soiled objects (by feces or

dirt) potentially decrease the interest of pigs (Bracke, 2007) compared to clean objects therefore

reducing their enrichment values. In a similar way, some highly destructible objects, such as ropes,

can lose some of their attractiveness after a period because they are destroyed rapidly (Trickett et

al., 2009; Telkänranta et al., 2014). Although destructibility is seen as a beneficial characteristic for

an enrichment object (Van de Weerd et al., 2003), it can lead to the necessity to replace an object

often. To be permanently implemented in farms, enrichment objects should be practical to use and

improve the economy of the production (Van de Weerd and Day, 2009). Thus, it is important to

know if washing or renewing an object, depending on its nature, has a positive impact on its

manipulation by the pigs.

80

The aim of this study was then to evaluate the effect of a daily wash or a daily replacement of an

object presented to growing pigs when compared to the same objects without a daily wash or a

daily replacement. It was hypothesized that the washed and replaced objects would have higher

interest (measured by the frequency and duration of manipulations by pigs) than the untouched

objects.

3.2. Material and methods

3.2.1. Animals and housing

Castrated males of a commercial line were housed in groups in fully slatted pens measuring 2.6 m

x 4.9 m. The average number (±SD) of pigs per pen was 13.5 ± 1, weighing 47 ± 7 kg on average

during the recording periods. Eight different pens, and their pigs, were used twice, representing 107

different pigs. Pigs were fed a pelleted commercial diet (corn and soya-based) and had ad libitum

access to food and water. Two suspended metal chains were available in each pen before the

beginning of the experiments and were removed during the trials. All animals were handled and

cared for in compliance with the guidelines of the local animal care committee and the guidelines

of the Canadian Council on Animal Care (CCAC, 2009).

3.2.2. Enrichment treatments

To evaluate the effect of cleanliness and renewability between objects, two of the same objects

were presented at the same time for five consecutive days in the same barren pen. One object was

not cleaned or replaced for five days (control object) whereas its duplicate was cleaned or replaced

daily (treatment object). To evaluate the effect of cleanliness, three commercial objects were

selected based on their characteristics and on information gathered in a previous experiment

(Beaudoin et al., 2018). To determine the effect of renewability, a suspended rope has been chosen

because of its rapid destructibility nature (Trickett et al., 2009). The four treatments were the

following (shown in figure 3.1.):

- Ball (B): A commercial ball (Boomer Ball, Grayslake, IL, United States) made of rigid plastic,

loose in the pen, 25 cm diameter. Pigs could play with it all around the pen.

- Bite-Rite (BR): A commercial object (Ikadan System A/S, Ikast, Denmark) suspended from the

ceiling with four rubber chew sticks (2.2 cm diameter, 25 cm long), fixed to a central cone. The

chew sticks were at shoulder level of the pigs.

81

- Rooting Cones (RC): A commercial object (WEDA Dammann & Westerkamp GmbH,

Goldenstedt, Germany) consisting of three polyurethane balls (2 x 8 cm and 1 x 6 cm diameter)

fixed on top of metal springs (15 cm long), which are mounted on a plastic ground plate anchored

to the floor.

- Rope (R): A 30-cm-long polypropylene rope (Everbilt, United States) suspended from the ceiling

with a knot at the free end, which was at the shoulders level of the pigs.

(B) (BR)

(RC) (R)

Figure 3.1. Enrichment objects used to evaluate the cleanliness effect (B, BR and RC) and

renewability effect (R). Each object was put in pairs in each pen and one of them was

set as a control (not washed for objects B, BR and RC or unrenewed for object R)

while the other one received the treatment (washed with water for objects B, BR and

RC or replaced with a new and identical piece of rope for object R). Interactions with

the objects were video recorded.

82

Objects B and RC were selected because they get soiled rapidly by feces and dirt as they are

presented on the floor. Object BR was selected because the chew sticks were soiled by dirt, although

not as much as B and RC.

3.2.3. Experimental procedure

The experiment was conducted in a randomized complete block design, repeating four times each

of the four treatments. On day 0 of each experimental repetition, control and treatment objects were

installed in the afternoon in four different pens containing similar number of growing pigs, with

similar average weights. On days 1 to 5, the randomly selected treatment object in every pen was

washed (B, BR and RC) or replaced (R) early in the morning. Once selected, the control and

treatment objects remained the same for the rest of the experimental repetition. Washing was

performed using water and paper towels to remove all the dirt and feces all around object B, on the

chew sticks of object BR and on the three polyurethane balls, the springs and the ground plate of

object RC. No soap has been used to make sure it will not affect the smell of the object. Afterwards,

objects were dried with paper towels. Object R was replaced with a new and identical piece of rope.

During the procedure, both objects (control and treatment) B, BR and R were taken outside the pen

and were both put back in at the same time. Objects RC could not be removed easily from the pen,

so all manipulations were done inside it. Treatment object RC was cleaned and control object RC

was also manipulated, simulating a cleaning process for the same amount of time. All those

procedures were performed to ensure there were no effects of manipulations from the employees

on the interest towards one object more than the other. On day 6, all objects were removed and

cleaned. The next week of experimentation used four different pens, so one group of pigs could not

have access to the objects two weeks in a row. No groups had the same set of objects twice.

Objects on the floor were placed in the cleanest part of the pen, far enough from the walls to allow

access all around. Suspended objects were also presented where the pig could manipulate them

from all sides. Locations were kept as similar as possible between weeks.

3.2.4. Behavioural analysis

Each pen was video recorded at 10 frames per second with a digital camera (TRENDnet: model

TV-IP310PI) installed on the ceiling, providing a complete view of the whole pen. For object B,

two cameras had to be installed to cover some blind spots in the pens. The camera recorded from

8:30 to 16:30 (when lights were on in the barn).

83

From those videos, three timeframes of 30 minutes each were analyzed (9:30-10:00, 11:30-12:00,

13:30-14:00) from day 1 to 5. Time spent interacting with control and treatment objects were

calculated independently in terms of duration (rounded to the nearest second) and frequency from

day 1 to 5. An interaction was defined as any intentional object-directed behaviour performed with

the snout, head or legs (pushing, hitting) and with the mouth (chew, bite, pull, shake). Two

interactions were separated by a minimum of four seconds with no object-directed behaviour

performed by any pig (similar to the five seconds proposed by Gifford et al., 2007). More than one

pig could perform an interaction simultaneously, and it did not matter if the initial pig in contact

with the object was not the same as the last one. Only the four separating seconds could divide two

interactions.

3.2.5. Statistical analysis

All data were analyzed with SAS 9.4 (SAS Institute, Cary, NC), using pens as experimental units.

Behavioural data from the three observed timeframes of each experimental day were averaged in

terms of duration (seconds spent on the objects) and frequency (number of interactions per 30

minutes). Preferences between treatment and control objects in terms of duration and frequency

were tested in a repeated measure analysis using PROC MIXED with treatment day and their

interaction as fixed effects. Since all objects were mostly manipulated on day 1, comparisons

between day 1 and each of the other days (2 to 5) were made using a Dunnett correction. All data

showed a normal distribution except duration data from object BR, which had to be subjected to a

square root transformation prior to the repeated measure analysis.

Delta values between the two objects (differences in duration and frequency, separately) were

calculated for every pen at each day (1 to 5) and also analyzed with a repeated measure analysis. A

delta different from zero (Student t-test at each day) would confirm the hypothesis of a preference.

3.3. Results

3.3.1. Preferences

Pigs did not show clear preferences between control and treatment objects. The only significant

difference was obtained with frequency data of object B on day 2 and that preference did not persist

through time (table 3.1.). Furthermore, data from interaction time for the same object and same day

shows similar proportions of time spent on control and treatment balls. Other than for day 2, results

for days 1, 3, 4 and 5 from frequency and interaction time analysis are not significantly different

84

between treated and control objects for object B. Objects BR and RC provide similar non-

significant differences between control and treatment objects from frequency and time analysis.

Object R seemed to be affected by treatment on day 4 for the interaction time but that effect did not

translate in a significant preference.

Table 3.1. Mean differences1 between treatment (washed B, BR and RC or renewed R) and

control (untouched) objects for the interaction frequency (Freq.) and interaction time

in seconds (Time) from day 1 to 5, when both objects are presented simultaneously

to growing pigs (13.5 ± 1 pigs per pen, weighing 47 ± 7 kg).

Object Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5

Freq. Time Freq. Time Freq. Time Freq. Time Freq. Time

B -2.25 179.6 -5.50* 19.6 -1.75 103.1 -0.83 -7.9 -1.17 -27.3

BR -3.00 -132.6 0.33 -107.3 -2.33 -285.1 -1.83 -290.1 -2.67 -161.0

R 8.63 13.0 3.08 -175.8 3.92 130.6 0.83 391.3 4.75 96.8

RC 5.33 24.6 1.17 57.2 -2.58 -220.4 3.00 -99.2 1.08 4.5

* Indicates a significant preference for an object (P < 0.05). 1 Negative differences (deltas) indicate higher manipulations on control objects and vice versa.

3.3.2. Object manipulations

The four objects were used at different duration and frequencies of interaction (figures 3.2.). Mean

interaction frequency averaged from control and treatment objects throughout the five experimental

days were 19.2 (R) ,18.9 (RC), 16.7 (B) and 9.9 (BR) interactions per 30 minutes. Mean interaction

time averaged from control and treatment objects throughout the five experimental days were

32.4% (R), 25.5% (RC), 16.7% (B) and 13.6% (BR) of observed time. Thus, results from both sets

of data concord in terms of the order of objects manipulations. Interest towards objects was

maintained at different levels between objects. All objects were affected by time at some point

between days 3 and 5, except object BR based on interaction time (figure 3.2.).

Since no preferences were detected between control and treated objects (except on day 2, for object

B, for the frequency data), interest of pigs towards control and treatment objects were considered

to remain similar in time.

85

Figure 3.2. Adjusted means of interaction frequency per 30 minutes (Freq) and proportion of

interaction time (%, Time) with confidence intervals (95%) for treatment (solid line)

and control (dash line) objects. Both identical objects were presented simultaneously

to growing pigs (13.5 ± 1 pigs per pen, weighing 47 ± 7 kg) but only treatment object

was washed (B, BR and RC) or renewed (R) daily. Daily average values (day 2 to

day 5) from treatment and control objects are compared with average value of day 1

(Dunnett correction) and differences are shown with * (P < 0.05), ** (P < 0.01),

*** (P < 0.001).

* *

0

10

20

30

40

Inte

ract

ion

s /

30

min

B - Freq

*** **

0

20

40

60

80

100

%

B - Time

**

0

10

20

30

40

Inte

ract

ion

s /

30

min

BR - Freq

0

20

40

60

80

100

%

BR - Time

* *

0

10

20

30

40

Inte

ract

ion

s /

30

min

R - Freq

**

0

20

40

60

80

100%

R - Time

*** **

0

10

20

30

40

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5

Inte

ract

ion

s /

30

min

RC - Freq

*

*** **

0

20

40

60

80

100

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5

%

RC - Time

86

3.4. Discussion

3.4.1. Preferences

The main finding of this experiment is the absence of clear effect from washing or replacing an

object daily. Additionally, the only clear preference detected for object B on day 2 was for the

unwashed ball (control), showing that pigs were more in contact with the dirty ball.

However, that preference did not show in terms of interaction time. The small differences between

the washed and unwashed object B can partly be explained by the low level of attraction per se for

the ball, as shown by Hoges (1991 cited par Bracke et al., 2006) and by Beaudoin et al. (2018). The

more frequent interactions for the control ball could be explained by pigs being more curious to

smell the dirty ball. Odour is considered as a potential characteristic to enhance interest towards

objects (Van de Weerd et al., 2003). Pigs could have had more short interactions to smell the

unwashed ball than a clean one. It must also be noted that the odour from men manipulations could

have triggered some interactions on both treatment and control objects. However, no measurements

were taken in the hour following the reintroduction of the object in the pen. Therefore, it is not

possible to quantify this potential effect.

Control BR seemed to be manipulated more frequently and for longer periods but that did not

translate into a significant preference. Control RC was soiled rapidly but even after five days, this

did not seem to diminish the interest of the pigs compared to the clean RC. Renewing the rope

(treatment object R) seemed to stabilize the time spent on that object from day 2 to day 4, as seen

on figure 3.2, whereas this parameter declined with a non-renewed rope (control R). However, this

was not analyzed statistically. This maintained interest towards new ropes has been seen before

(Trickett et al., 2009). Novelty could be a major factor to increase interest, especially when pigs

are offered the same object for a long period. Even if the new piece of rope was identical to the old

one (excluding its degradation), its novelty triggered additional time of interaction, but not as much

as if pigs had never seen that particular object (Gifford et al., 2007). However, as seen in figure

3.2., this effect was very variable between experimental repetitions, hence the lack of significant

preferences.

With the aim of providing a choice of practical enrichment object to farmers, this study shows that

a daily wash or replacement of the objects selected in the present experiment or probably similar

objects is not necessary, based on the preference test. However, it could be necessary to wash or

replace some objects after a longer period. For example, object R would be destroyed to a point

87

where it would be unusable after a long period (control R was not too heavily destroyed after five

days but it is expected that another 10-15 days of pig manipulations would be its maximum

“survival” period). In the study of Trickett et al. (2009), with pigs having a continuous access to

ropes, these ropes had to be replaced every two weeks (14 days) due to progressive destruction.

Object RC could probably only be washed when pens must be cleaned between two lots of pigs.

Object BR does not need to be washed and only the chew sticks would have to be replaced after an

undetermined period (longer than a rope, as they showed slower destruction progress). Object B

could be washed only after five days approximately. Biosecurity is also an important parameter to

consider in intensive swine production where the closed environment must limit the propagation of

pathogens as much as possible. Enrichment objects should not compromise the health of pigs and

therefore, biosecurity protocols should be applied on objects (Van de Weerd and Day, 2009),

although the risk is higher when used objects are presented between pigs in different pens or

different lots.

3.4.2. Object manipulations

Different levels of manipulation between objects show the importance of their characteristics and

their dispositions on the level of interest shown by pigs (as shown by Beaudoin et al., 2018). Briefly,

the destructibility and the suspended disposition of object R are two characteristics susceptible to

explain higher interest towards ropes and good sustainability of that interest for five days (Van de

Weerd et al., 2003; Averós et al., 2010). Object RC provided the possibility for pigs to express

species-specific behaviours while laying on the floor, increasing interaction number and time.

However, those manipulations decreased from day 4. Object B showed intermediate levels of

manipulation although it had previously been found to be less attractive to pigs (Bracke et al., 2006;

Beaudoin et al., 2018). Plastic balls do not offer the possibility to express natural behaviours since

pigs especially like to chew on objects (Van de Weerd et al., 2003). That inability to express some

important species-specific behaviours could have induced the decline of interest from day 3. Object

BR had the lowest manipulation, which is surprising considering its chewable and deformable

sticks and its suspended disposition, all considered attractive characteristics (Van de Weerd et al.,

2003; Averós et al., 2010). The low level of manipulation combined with its characteristics could

explain the relatively constant level of interaction throughout the five days.

In this experiment, analysis based on interaction time seem to be more representative of the interest

towards the enrichment objects than analysis based on the frequency of manipulation. This goes in

accordance to what Bracke (2007) proposed, as an analysis solely based on frequency related

88

parameters could be insufficient to properly evaluate the value of an enrichment. In this regard,

Telkänranta et al. (2014) obtained the same manipulation frequency for two enrichment objects,

although only one of them reduced tail and ear biting. However, the combination of both time and

frequency analyses can provide good complemental information and a better reflection the

behaviours of pigs.

3.5. Conclusion

Washing or replacing an object daily is labour intensive. As Van de Weerd and Day (2009)

mentioned, a successful enrichment should be practical to implement and should notably improve

the economy of the production system. In this regard, such labour should have beneficial effects on

the expression of species-specific behaviour towards objects to justify its implementation. Present

findings do not show that pigs prefer objects that are washed or replaced daily. Interaction levels

stayed similar for five days between control and treatment objects. Therefore, it is unnecessary to

conduct this kind of labour daily, improving the practicality of enrichment as well as their economic

impact. Washing frequency could be limited to a weekly basis for mobile objects on the floor (e.g.

balls) or between different lots of pigs in pens for other objects like RC. Destructible objects such

as ropes could be replaced when they are visibly destroyed to the point pigs are not capable of

manipulating them properly (for a rope, presented in a similar way than in the present experiment,

a replacement every second week would be a good approximation).

3.6. Acknowledgments

This project was funded by Swine Innovation Porc within the Swine Cluster 2: Driving Results

Through Innovation research program. Funding was provided by Agriculture and Agri‐Food

Canada through the AgriInnovation Program, provincial producer organizations and industry

partners. We also want to thank the employees at the Centre de développement du porc du Québec,

namely Frédéric Fortin and Sébastien Turcotte for the arrangements, Louis Moffet and Hélène

Mayrand who worked at the farm. Another thanks to Gabrielle Dumas who has done all the video

observations.

89

3.7. References

Averós, X., L. Brossard, J.-Y. Dourmad, K. H. de Greef, H. L. Edge, S. A. Edwards, and M.-C.

Meunier-Salaün. 2010. A meta-analysis of the combined effect of housing and

environmental enrichment characteristics on the behaviour and performance of pigs. Appl.

Anim. Behav. Sci. 127: 73-85.

Beattie, V. E., N. E. O’Connell, and B. W. Moss. 2000. Influence of environmental enrichment on

the behaviour, performance and meat quality of domestic pigs. Livest. Prod. Sci. 65: 71-

79.

Beaudoin, J.-M., N. Devillers, R. Bergeron, and J.-P. Laforest. 2018. Automatic assessment of the

behaviour of growing pigs towards enrichment objects using accelerometers. In

preparation.

Blackshaw, J., F. Thomas, and J. Lee. 1997. The effect of a fixed or free toy on the growth rate and

aggressive behaviour of weaned pigs and the influence of hierarchy on initial investigation

of the toys. Appl. Anim. Behav. Sci. 53: 203-212.

Bracke, M. B. M. 2007. Multifactorial testing of enrichment criteria: Pigs ‘demand’ hygiene and

destructibility more than sound. Appl. Anim. Behav. Sci. 107: 218-232.

Bracke, M. B. M., J. J. Zonderland, P. Lenskens, W. G. P. Schouten, H. Vermeer, H. A. M.

Spoolder, H. J. M. Hendriks, and H. Hopster. 2006. Formalised review of environmental

enrichment for pigs in relation to political decision making. Appl. Anim. Behav. Sci. 98:

165-182.

Broom, D. M. 1998. Welfare, stress, and the evolution of feelings. Adv. Stud. Behav. 27: 371-403.

CCAC. 2009. CCAC guidelines on: the care and use of farm animals in research, teaching and

testing. Canadian Council on Animal Care, Ottawa.

EFSA. 2007. Scientific report on the risks associated with tail biting in pigs and possible means to

reduce the need for tail docking considering the different housing and husbandry systems.

EFSA J. 611: 1-13.

Gifford, A. K., S. Cloutier, and R. C. Newberry. 2007. Objects as enrichment: Effects of object

exposure time and delay interval on object recognition memory of the domestic pig. Appl.

Anim. Behav. Sci. 107: 206-217.

Guy, J. H., Z. A. Meads, R. S. Shiel, and S. A. Edwards. 2013. The effect of combining different

environmental enrichment materials on enrichment use by growing pigs. Appl. Anim.

Behav. Sci. 144: 102-107.

Sinisalo, A., J. K. Niemi, M. Heinonen, and A. Valros. 2012. Tail biting and production

performance in fattening pigs. Livest. Sci. 143: 220-225.

Taylor, N. R., D. C. Main, M. Mendl, and S. A. Edwards. 2010. Tail-biting: A new perspective.

Vet. J. 186: 137-147.

90

Telkänranta, H., M. B. M. Bracke, and A. Valros. 2014. Fresh wood reduces tail and ear biting and

increases exploratory behaviour in finishing pigs. Appl. Anim. Behav. Sci. 161: 51-59.

Trickett, S. L., J. H. Guy, and S. A. Edwards. 2009. The role of novelty in environmental

enrichment for the weaned pig. Appl. Anim. Behav. Sci. 116: 45-51.

Van de Weerd, H. A., and J. E. L. Day. 2009. A review of environmental enrichment for pigs

housed in intensive housing systems. Appl. Anim. Behav. Sci. 116: 1-20.

Van de Weerd, H. A., C. M. Docking, J. E. L. Day, P. J. Avery, and S. A. Edwards. 2003. A

systematic approach towards developing environmental enrichment for pigs. Appl. Anim.

Behav. Sci. 84: 101-118.

Zonderland, J. J., H. Vermeer, P. G. F. Vereijken, and H. A. M. Spoolder. 2003. Measuring a pig’s

preference for suspended toys by using an automated recording technique. CIGR Ej. V 1-

11.

91

Conclusion

La qualité de l’environnement dans lequel les porcs sont élevés joue un rôle important sur leur bien-

être, mais aussi sur la performance économique des fermes. Un environnement de bonne qualité

devrait permettre aux porcs d’exprimer leurs comportements naturels de manière satisfaisante. La

litière, accumulée ou en petite quantité dans des parcs bétonnés, est l’enrichissement le plus

favorable pour permettre l’expression de ces comportements. Cependant, plusieurs fermes

commerciales au Canada et aux États-Unis ont des structures et des systèmes de gestion de lisier

qui empêchent d’ajouter de la litière dans les parcs des porcs, même en quantités limitées. L’une

des solutions pratiques est d’enrichir l’environnement à l’aide d’objets. Par contre, tous les types

d’objets ne sont pas appropriés aux porcs et certains échouent à stimuler leur intérêt. De plus, la

gestion des objets (ex.: la fréquence de rotation des objets entre les parcs, de lavage et de

renouvèlement) pourrait avoir un impact sur le comportement des porcs. L’automatisation de

l’étude comportementale envers les objets est en voie d’accélérer l’acquisition d’information sur

les effets multiples du large spectre d’objets implantables en production.

La première expérimentation, présentée au chapitre 2 de ce mémoire, a principalement servi à

évaluer la fiabilité d’une analyse comportementale automatisée des porcs envers des objets

d’enrichissement. L’automatisation s’est basée sur des accéléromètres qui ont été jumelés aux

objets et qui enregistraient les déplacements induits par les porcs. La procédure d’analyse s’est

basée sur un algorithme de classification de données d’accélérométrie et l’évaluation de sa fiabilité

(ou concordance) reposait sur une comparaison avec des analyses vidéo. Les résultats montrent de

faibles concordances (< 0,75) entre les analyses automatisées et les analyses vidéo, rejetant ainsi

l’hypothèse de départ. La concordance est toutefois variable selon le type d’objet. Certains objets

plus mobiles ont obtenu des concordances plus élevées, mais toujours insuffisantes pour appuyer

une étude comportementale dont les résultats seraient obtenus qu’exclusivement à l’aide de cette

procédure automatisée.

Cependant, ces conclusions qui découlent de la présente étude ne ferment pas définitivement la

voie à cette technique. Selon les connaissances acquises, une amélioration des montages

accéléromètres-objets ainsi qu’une optimisation des paramètres fonctionnels des accéléromètres

(ex. : augmenter la capacité de la mémoire interne) pourraient grandement améliorer la concordance

des analyses. La faible capacité de la mémoire a empêché d’enregistrer des données à une fréquence

suffisamment élevée pour bien définir les mouvements des objets et ainsi permettre à l’algorithme

de bien interpréter et classifier les données correspondantes. Il faut également considérer que cette

92

expérimentation n’a pas été sans failles techniques et que les résultats comportent toujours un

certain niveau d’incertitude. Notamment, la synchronisation imparfaite entre les enregistrements

vidéo et les données d’accélérométrie a pu avoir un impact sur les durées recensées des interactions

sur les plages analysées.

Outre le volet sur l’automatisation, cette expérimentation a aussi permis d’enrichir les

connaissances sur l’intérêt que portent les porcs à l’engraissement envers plusieurs types d’objets.

En somme, les objets les plus facilement manipulables avec la gueule et qui sont plaisants à mâcher

grâce à leur nature déformable (ex. : des objets de caoutchoucs) ou destructible (ex. : un bout de

bois) sont plus susceptibles de stimuler l’intérêt des porcs et de maintenir cet intérêt pour une plus

longue période. Ces observations confirment l’hypothèse de départ qui stipulait que les

caractéristiques des objets ont un effet sur l’intérêt des porcs. Quoique pertinents, les résultats

présentés ne sont valides que dans un environnement semblable à celui utilisé dans cette

expérimentation. Les effets des enrichissements varient grandement selon l’environnement

d’élevage et aussi selon l’âge des porcs, notamment. De plus, les mesures d’interactions par

l’intermédiaire du temps total passé à interagir avec les objets versus la fréquence de ces

interactions ne permettent pas d’arriver aux mêmes conclusions dans la comparaison de l’intérêt

porté aux objets par les porcs. Ceci peut influencer les résultats et indique clairement qu’il importe

de combiner divers paramètres mesurés pour en arriver à des conclusions fiables sur le potentiel

d’enrichissement de l’environnement d’un objet ajouté au parc.

La deuxième expérimentation présentée au chapitre 3 de ce mémoire évaluait l’effet d’un lavage

ou d’un renouvèlement quotidien des objets d’enrichissement sur la motivation des porcs à interagir

avec ces objets. Cette information est pertinente dans le but d’implanter des objets sur les fermes

commerciales en limitant autant que possible l’entretien et le renouvèlement nécessaire pour les

producteurs. Les résultats montrent que le lavage d’objets de plastique qui se salissent rapidement

ou un renouvèlement d’un objet destructible (une corde dans ce cas-ci) sur une base quotidienne

n’est pas nécessaire pour rehausser ou soutenir l’intérêt des porcs sur une période de cinq jours

comparativement aux mêmes objets qui sont intouchés. Ces résultats sont en contradiction avec

l’hypothèse de départ qui stipulait que les objets propres ou renouvelés seraient préférés.

Dans l’ensemble, il serait pertinent d’arriver à automatiser l’analyse comportementale pour faciliter

l’évaluation des multiples effets des enrichissements. Une méthodologie facile, rapide et fiable

permettrait, entre autres, d’allonger les périodes de prise de données pour une analyse à long terme

et d’accroître les effets analysés comme par exemples la génétique des porcs, la qualité de

l’environnement et la gestion des objets dans les parcs.