Type de document : article scientifique disponible en ligne avant publication dans Applied Animal Behaviour Science
Auteurs : L. Ginger, L. Aubé, D. Ledoux, M. Borot, C. David, M. Bouchon, M. Leach, D. Durand, A. de Boyer des Roches
Résumé en français (traduction) : Un processus en six étapes pour explorer le potentiel des expressions faciales à détecter la douleur chez les vaches laitières souffrant de mammite clinique induite par les lipopolysaccharides
Cette étude visait à explorer le potentiel des unités d’action faciale (UAF) à détecter la douleur chez des vaches soumises à un test aux lipopolysaccharides (LPS) par le biais d’un processus en six étapes basé sur l’expression, la sélectivité (validité de construction, réactivité), la fiabilité intra et inter-observateur et l’erreur de mesure (spécificité, Sp ; sensibilité, Se).
Vingt-sept vaches ont reçu une perfusion intra-mammaire de 25 µg de LPS d’E. coli dans un quartier sain du pis. Ensuite, 14 vaches ont reçu un placebo (vaches LPS) et 13 vaches ont reçu 3 mg/kg de poids vif de kétoprofène i.m. (vaches LPS+AINS). La face de chaque vache a été enregistrée pendant 40 s à trois moments avant (T-21 = 11:30 h, T-19 = 13:30 h, T-16 = 16:30 h) et après (T3 = 11:30 h, T5 = 13:30 h, T8 = 16:30 h) la perfusion. Trois observateurs expérimentés ont noté la durée, la fréquence ou la présence/absence de 43 UAF sur des segments vidéo de 40 secondes. Nous n’avons conservé que les UAF sélectives (validité de construction) et les avons transformées en variables binaires (en dessous/au-dessus d’un seuil déterminé par les courbes ROC et l’indice de Youden). La fiabilité intra et inter-observateur a été évaluée par le pourcentage d’accord (PA) et le kappa de Fleiss (k). Nous avons calculé la Sp et la Se. Le processus a donc consisté en une méthode en cascade, l’expression, la sélectivité, la fiabilité intra-observateur étant une étape éliminatoire, tandis que la fiabilité inter-observateur, la Sp et la Se ne l’étaient pas. Les UAF ont été conservées si elles étaient exprimées (>5% des vidéos), et pour la fiabilité intra-observateur si PA≥75% et k≥0,41.
Deux UAF trop rarement exprimées ont été exclues. La perfusion de LPS a induit des changements dans 7 UAF des régions orbitale, auriculaire et de la bouche et du museau. Par rapport à la période précédant le test (T-19), à T5, les vaches LPS passaient significativement moins de temps avec le « museau en mouvement » (P=0,045), avaient tendance à montrer plus de « dilatation des narines » (P=0,097), passaient plus de temps avec le « museau immobile » (P=0,068) et moins de temps en « oreille : position 8 » (c’est-à-dire vers l’arrière/centrale/épine dorsale sur le côté) (P=0,057). A T8, les vaches LPS ont passé significativement moins de temps avec les yeux ouverts (P=0,036) et ont eu tendance à moins fréquemment cligner des yeux (P=0,071) et à faire des mouvements oculaires (P=0,091) par rapport à T-16. Quatre de ces sept UAF (« œil ouvert », « museau immobile », « museau en mouvement », « dilatation des narines ») ont satisfait à toutes les étapes suivantes du processus, à l’exception de la sensibilité. Deux autres UAF (« clignement des yeux », « mouvements des yeux ») ont satisfait à la fiabilité intra- et inter-observateurs ; selon le moment considéré, elles étaient soit sensibles, soit spécifiques, mais pas les deux simultanément. La dernière UAF (« oreille : position 8 ») a satisfait à la fiabilité intra-observateur et à la sensibilité, mais pas à la fiabilité inter-observateurs ni à la spécificité. Cette étude a permis d’identifier 7 UAF comme candidats potentiels pour la détection de la douleur légère associée à la mammite inflammatoire induite chez les vaches laitières.
Résumé en anglais (original) : This study aimed to explore the performances of Facial Action Units (FAUs) to detect pain in cows under lipopolysaccharide (LPS) challenge though a six-step process based on expression, selectivity (construct validity, responsiveness), intra- and inter-observer reliability, and measurement error (specificity, Sp; sensitivity, Se).
Twenty-seven cows received an intra-mammary infusion of 25 µg E. coli LPS in one healthy udder quarter. Then, 14 cows received a placebo (LPS cows) and 13 cows received 3 mg/kg BW ketoprofen i.m. (LPS+NSAID cows). Each cow’s face was video-recorded for 40 s at three time points before (T-21 = 11:30 h, T-19 = 13:30 h, T-16 = 16:30 h) and after (T3 = 11:30 h, T5 = 13:30 h, T8 = 16:30 h) infusion. Three trained observers scored the duration, frequency or presence/absence of 43 FAUs on 40 second video segments. We kept only the selective FAUs (construct validity) and transformed them into binary variables ( below / above a threshold determined by ROC curves and Youden index). Intra- and inter-observer reliability were assessed by percentage of agreement (PA) and Fleiss’ kappa (k). We calculated Sp and Se. The process therefore consisted in waterfall method with expression, selectivity, intra-observer reliability being an eliminative step, while inter-observer reliability, Sp and Se were not. FAUs were kept if expressed (>5% of the videos), and kept for intra-observer reliability if PA≥75% and k≥0.41.
Two too rarely expressed FAUs were excluded. LPS infusion induced changes in 7 FAUs of orbital, auricular, and mouth-and-muzzle regions. Compared to before challenge (T-19), at T5, LPS cows spent significantly less time with ‘muzzle in motion’ (P=0.045), tended to display more ‘nostril dilation’ (P=0.097), spend more time with ‘motionless muzzle’ (P=0.068) and less time in ‘ear: position 8’ (i.e. backwards /central/pinna to the side) (P=0.057). At T8, LPS cows spent significantly less time with ‘eye open’ (P=0.036) and tended to less frequently display ‘eye blinking’ (P=0.071) and ‘eye movements’ (P=0.091) compared to T-16. Four of these 7 FAUs (‘eye open’, ‘motionless muzzle’, ‘muzzle in motion’, ‘nostril dilatation’) satisfied all following steps of the process except sensitivity. Two other FAUs (‘eye blinking’, ‘eye movements’) satisfied intra- and inter-observer reliability; depending on the time point considered they were either sensitive or specific but not both simultaneously. The last FAU (‘ear: position 8’) satisfied intra-observer reliability and sensitivity but not inter-observer reliability nor specificity. This study identified 7 FAUs as potential candidate for detecting mild pain associated with induced inflammatory mastitis in dairy cows.
