Faits : A. A._ a travaillé en qualité de serveur au restaurant B._, à U._, depuis le 1 er septembre 2011. À ce titre, il était assuré obligatoirement contre le risque d'accident auprès de Bâloise Assurances SA (ci-après: la Bâloise). Le 25 octobre 2011, il a glissé et est tombé sur le sol pendant son service. La chute a provoqué une contusion à l'épaule et l'hémithorax droits, nécessitant un traitement sous la forme de séances de physiothérapie. La Bâloise a pris en charge le cas. A partir du 13 février 2012, l'assuré a subi une incapacité totale de travail. Une IRM du 27 mars 2012 a mis en évidence notamment une déchirure sans évidence d'un aspect transfixiant du tendon du sus-épineux. Par décision du 23 mai 2012, la Bâloise a mis un terme à son obligation de prester avec effet au 31 décembre 2011, date à laquelle elle a fixé le statu quo sine. Saisie d'une opposition, elle a ordonné la mise en oeuvre d'une expertise médicale, laquelle a été confiée au docteur C._, spécialiste en chirurgie orthopédique. Dans son rapport d'expertise du 10 avril 2013, ce médecin a diagnostiqué un status après sévère contusion de l'épaule droite avec rupture du sus-épineux suturée en juillet 2012, "re-rupture" du sus-épineux et épaule partiellement gelée, et a conclu à une origine traumatique des lésions. Par lettre du 21 mai 2013, la Bâloise a informé l'assuré qu'elle annulait sa décision du 23 mai 2012 et a confirmé la prise en charge des suites de l'accident. En 2014, elle a mandaté le docteur D._, spécialiste en chirurgie orthopédique, pour une nouvelle expertise. Ce médecin a rendu son rapport le 16 avril 2014, dans lequel il a fixé le statu quo sine au 6 décembre 2011, soit à la fin du premier traitement physiothérapeutique de l'épaule, et indiqué que les lésions mises en évidence ultérieurement n'étaient pas en relation de causalité vraisemblable avec l'accident. Par décision du 23 mai 2014, confirmée sur opposition le 30 juillet suivant, la Bâloise a supprimé le droit de l'assuré aux prestations d'assurance avec effet au 7 décembre 2011. B. L'assuré a recouru contre la décision sur opposition du 30 juillet 2014 devant la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du Valais. Il a produit un rapport du docteur C._ du 19 janvier 2015, dans lequel ce médecin prend position sur le rapport d'expertise du docteur D._. Le Tribunal cantonal a rejeté le recours par jugement du 25 février 2016. C. A._ interjette un recours en matière de droit public. Il conclut, sous suite de frais et dépens, à l'annulation du jugement cantonal et de la décision sur opposition du 30 juillet 2014 ainsi qu'au maintien de son droit aux prestations LAA également après le 7 décembre 2011. Subsidiairement, il demande le renvoi de la cause à la juridiction cantonale pour nouvelle décision dans le sens des considérants. L'intimée conclut au rejet du recours. La cour cantonale et l'Office fédéral de la santé publique n'ont pas déposé de détermination. Par écriture du 23 juin 2016, le recourant s'est exprimé sur la réponse de l'intimée.