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Une nouvelle puce à ADN pour une sélection génomique à moindre coût chez les bovins laitiers

Dans le cadre d’une collaboration internationale, des chercheurs ont développé une puce à ADN portant près de 7000 marqueurs SNP permettant d’évaluer le génome de bovins des races laitières les plus répandues dans le monde. Cet outil va permettre aux éleveurs de sélectionner à moindre coût les animaux, et ce dès leur naissance, sur de très nombreux caractères.

Technologie de génotypage de SNP haut débit par puce ADN (Infinium d’Illumina avec iScan) utilisée pour les programmes de recherche de régions génomiques d’intérêt et pour la sélection assistée par marqueurs des animaux.. © Inra, BOSCHER Marie-Yvonne
Mis à jour le 17/01/2013
Publié le 07/03/2012

Dès les débuts de la domestication des animaux, l’homme a choisi les reproducteurs pour le renouvellement de son troupeau. Ce choix reposait sur des caractéristiques intéressantes dans un environnement donné, que l’homme espérait voir se transmettre à la génération suivante. La théorie sous-jacente à la sélection, dite génétique quantitative, a été formalisée au vingtième siècle. Elle repose d’une part sur une modélisation du phénotype en fonction du génotype et du milieu et d’autre part sur la transmission du génotype entre parent et descendant. Elle est largement utilisée pour prédire la valeur transmissible des reproducteurs et prédire l’évolution génétique entre générations. Elle ne nécessite pas de connaître les gènes impliqués.

De l’estimation de l’héritabilité des caractères au séquençage de l’ADN

Le déterminisme de la majorité des caractères est complexe. Il dépend à la fois du génotype et de l’environnement. L’effet du génotype résulte de l’effet d’un très grand nombre de gènes et de leurs interactions entre eux. Du fait de ce grand nombre de gènes, la valeur génétique, c’est-à-dire ce qui se transmet en espérance aux descendants peut être modélisée et prédit. Pour aider les éleveurs à mettre en place les meilleures stratégies de sélection, le XXème siècle a vu chez les animaux de rente, mettre en place des schémas de sélection basés sur l’estimation de la valeur génétique des animaux. Cette valeur (ou index) est calculée à partir de mesures du phénotype de l’animal et de ses apparentés, par exemple ses parents ou ses descendants.

Cette méthode a permis un gain génétique certain ces dernières années dans de nombreuses filières. Cependant, elle peut être complexe et coûteuse, en particulier quand le phénotype ne peut pas être mesuré sur le candidat à la sélection comme chez les taureaux laitiers. Dans ce cas, elle demande de longues années d’observation et de mesures sur descendance pour identifier les animaux candidats à la reproduction. Même quand le caractère est observable, la sélection a une efficacité limitée quand le phénotype dépend essentiellement du milieu, c’est-à-dire quand l’héritabilité est faible. C’est avec le séquençage de l’ADN que de nouvelles perspectives pour la sélection se sont ouvertes.

La sélection génomique

Les progrès de la bio-informatique ces dernières années ont permis le séquençage du patrimoine génétique de nombreux animaux d’élevage. Ce séquençage a mis en évidence la présence de marqueurs régulièrement répartis le long du génome. Ces marqueurs nommés SNP (Single Nucleotide Polymorphisme), sont caractérisés par la substitution d’une base d’ADN (A, T, C, G) par une autre.

La sélection génomique repose sur l’estimation de la valeur génétique d’un animal à partir de son profil de marqueurs SNP. La méthode repose sur l’établissement d’une formule de prédiction de la valeur génétique à partir d’une population de référence de plusieurs milliers d’individus à la fois phénotypés et génotypés pour ces SNP. A l’aide de cette formule, la valeur génétique d’un individu peut être prédite dès sa naissance à l’aide de son profil de SNP. Cette technique est déjà largement utilisée dans la filière bovine laitière qui a abandonné le testage sur descendance. Elle permet actuellement de prédire la valeur pour environ 35 caractères différents. Elle permettra prochainement de sélectionner sur de nouveaux caractères - comme la résistance aux maladies, la robustesse, l’efficacité alimentaire - mais indispensables pour un développement durable de la filière bovine, dès lors que les populations de référence correspondantes auront été constituées.

Une puce SNP à faible densité

Depuis 2008, la sélection génomique repose sur un outil principal, une puce comptant 54000 SNP, dite 50k. Cette puce est très bien adaptée mais elle reste relativement coûteuse pour une utilisation à très large échelle. En effet, au-delà de la sélection des taureaux, il est envisagé que les femelles de chaque troupeau puissent être génotypées afin de prédire leur valeur, comme pour les mâles, ouvrant alors la possibilité d’une sélection réelle intra troupeau. Toutefois, cette option n’est réellement intéressante pour l’éleveur que si elle est peu coûteuse. C’est dans cet objectif qu’un Consortium international a développé une puce à plus basse densité et sensiblement moins chère que la 50k. Comme sa grande sœur, cette puce regroupe sur une lame de verre des fragments d’ADN bovins portant des SNP, et permet par hybridation, de mettre en évidence de façon simple et rapide les SNP portés par l’animal dont on souhaite connaitre le potentiel génétique.

Pour construire cet outil, les chercheurs ont sélectionné près de 7000 marqueurs répartis régulièrement sur le génome des bovins (en moyenne deux SNP par mégabase), présents chez la majorité des races bovines laitières et allaitantes du monde entier. Cette puce comporte aussi des marqueurs de l’ADN mitochondrial, des marqueurs des chromosomes X et Y ainsi que le set de contrôle de filiation.

Cette puce a été optimisée pour limiter la perte de précision par rapport à la puce 50k. En effet, les marqueurs ont été choisis de telle sorte qu’il est possible de déduire, avec une très bonne précision, grâce à une procédure statistique appelée imputation, les SNP manquants sur cette puce mais présents sur les puces à plus haute densité (50k ou HD (High Density) comptant 770000 marqueurs).

Cette puce est distribuée par Illumina depuis fin 2011 et devrait être l’outil de choix pour diffuser de la sélection génomique chez les éleveurs.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Didier BOICHARD (01 34 65 21 81) UMR GABI Génétique Animale et Biologie Intégrative
Département(s) associé(s) :
Génétique animale
Centre(s) associé(s) :
Jouy-en-Josas

En savoir plus

  • The Bovine LD Consortium (Boichard D et al). Design of a Bovine Low-Density SNP Array Optimized for Imputation. Accepté sur Plos One. 2012