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Sélection génomique :<br />
Principe et impacts sur l’organisation<br />
de l’amélioration génétique.<br />
ANPA –8 juin 2012<br />
Mickaël.Brochard@idele.fr<br />
et Didier Boichard<br />
1
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Principes de la sélection génomique<br />
Propriétés et conséqu<strong>en</strong>ces sur les<br />
dispositifs génétiques<br />
Mise <strong>en</strong> œuvre <strong>en</strong> bovin lait :<br />
expéri<strong>en</strong>ce française<br />
ANPA –8 juin 2012<br />
mickael.brochard@idele.fr<br />
Plan<br />
2
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Principes de la sélection génomique<br />
Du génome au phénotype<br />
Génotypage : lecture de la molécule d'ADN<br />
Indexation génomique<br />
ANPA –8 juin 2012<br />
mickael.brochard@idele.fr<br />
Plan<br />
3
Un mammifère, un oiseau,<br />
un végétal, une bactérie…<br />
Génome = chaine d’ADN<br />
Une partie de ces séqu<strong>en</strong>ces<br />
d’ADN sont des gènes.<br />
= 2% du génome, 30 000 gènes<br />
pour un mammifère<br />
supérieur…<br />
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Du génome au phénotype<br />
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Chromosomes : 30 paires bovins,<br />
23 chez l’homme<br />
Génotypage =<br />
lecture (partielle)<br />
de la séqu<strong>en</strong>ce<br />
Nucléotides<br />
A, C, G, T<br />
4
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Génome<br />
supporté par<br />
l’ADN<br />
Du génotype au phénotype<br />
Génotypage<br />
= déchiffrage<br />
les Phénotypes<br />
Kg de lait, % réussite IA, couleur de la robe…<br />
Expression du génome dans un <strong>en</strong>vironnem<strong>en</strong>t donné<br />
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Génotype<br />
5
1<br />
2<br />
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Génotypage : lecture de l’ADN<br />
Différ<strong>en</strong>ce d’une lettre (= nucléotide)<br />
au niveau de l’ADN<br />
(mutation ponctuelle)<br />
..GAATCTGCTATACATAATTATATACTAATCGGGTATTGTTCTTAT..<br />
..GAATCTGCTATACATAATTATATACTAATAGGGTATTGTTCTTAT..<br />
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SNP<br />
Source :Didier BOICHARD (INRA‐GABI‐G²B)
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En bovins :<br />
54 000 SNP (54k)<br />
3000 SNP (=3k US)<br />
6900 SNP (depuis fin 2011, LD)<br />
777 000 SNP (recherche)<br />
Séqu<strong>en</strong>çage : lecture de<br />
toute la séqu<strong>en</strong>ce (<strong>en</strong><br />
routine dans qques années?)<br />
Autres espèces :<br />
Chevaux : disponible<br />
Porcs : disponible<br />
Moutons : disponible<br />
Chèvres : depuis déc. 2011<br />
Génotypage : lecture de l’ADN<br />
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Alexandre Vasilescu (LABOGENA)<br />
54k bovine (v2) 7k bovine (v1)<br />
Illumina<br />
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Etape 1 : établir les référ<strong>en</strong>ces<br />
pour traduire un génotype <strong>en</strong> index<br />
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Population de référ<strong>en</strong>ce<br />
Phénotypes + Génotypes<br />
et<br />
Enregistrem<strong>en</strong>ts <strong>en</strong> élevage<br />
Qualité et Précision<br />
Programmes de Phénotypage<br />
Indexation génomique<br />
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Etape 2 : APPLICATION<br />
sur le terrain<br />
Génotypage (sang, cartilage…)<br />
INDEX (Lait, GMQ…)<br />
dès la Naissance<br />
sans performance<br />
8
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Propriétés et conséqu<strong>en</strong>ces sur les<br />
dispositifs génétiques<br />
Validité et précision des index génomiques<br />
Voies mâle et femelle<br />
Progrès génétique et variabilité génétique<br />
Phénotypage et Contrôle de performances<br />
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Plan<br />
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Indexation : confirmée avec<br />
l’arrivée des filles<br />
Evaluations génomiques françaises :<br />
parmi les 1ères validées par Interbull<br />
(août 2009 lancem<strong>en</strong>t des validations internationales<br />
officielles Interbull � exig<strong>en</strong>ce europé<strong>en</strong>ne)<br />
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Sélection<br />
CD lait<br />
“classique”<br />
CD fert.<br />
Sélection<br />
génomique<br />
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CD lait<br />
0an<br />
CD fert.<br />
30<br />
20<br />
70<br />
60<br />
Génotypage<br />
Conséqu<strong>en</strong>ces <strong>en</strong> sélection :<br />
exemple bovin lait ‐ mâles<br />
Testage<br />
75<br />
45<br />
Service<br />
95<br />
95<br />
2ans 5ans 8ans<br />
ou<br />
Service<br />
confirmation sur<br />
desc<strong>en</strong>dance<br />
95<br />
95<br />
Service<br />
95<br />
95<br />
les performances vi<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t confirmer et<br />
compléter l’information génomique<br />
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95<br />
95<br />
95<br />
95<br />
âge du<br />
taureau<br />
11
Mâles utilisables<br />
plus vite<br />
OU<br />
avec des index<br />
beaucoup plus<br />
précis<br />
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+<br />
Progrès génétique X 2<br />
des animaux, mâles et femelles,<br />
indexés peu après leur naissance<br />
Femelles<br />
+ d’index<br />
beaucoup +<br />
fiables<br />
+ Progrès Génétique +<br />
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Fonctionnels<br />
connaissance<br />
précoce<br />
<strong>en</strong> particulier pour<br />
les fonctionnels<br />
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Simulation sur un schéma de sélection français<br />
3 scénarios<br />
Progrès génétique et VG<br />
REF : Situation «testage sur desc<strong>en</strong>dance » anté‐ sélection<br />
génomique<br />
Situations « sélection génomique » :<br />
AXMAX : suppression du testage, utilisation des mâles à l’âge de 2<br />
ans, 1 année seulem<strong>en</strong>t<br />
AXMIX : idem AXMAX mais les 25% meilleurs mâles sont ré‐utilisés<br />
une 2 ème année<br />
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(Colleau JJ. et al. 2009)<br />
13
Mêmes<br />
résultats<br />
trouvés à<br />
l’étrangers<br />
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Progrès génétique et VG<br />
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(Colleau JJ. et al. 2009)<br />
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Génome<br />
supporté par<br />
l’ADN<br />
Contrôle de performance et<br />
phénotypage<br />
Génotypage<br />
= déchiffrage<br />
les Phénotypes<br />
Kg de lait, % réussite IA, couleur de la robe…<br />
Expression du génome dans un <strong>en</strong>vironnem<strong>en</strong>t donné<br />
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Génotype<br />
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Populations de référ<strong>en</strong>ce :<br />
demain?<br />
Contrôle laitier, pointage… : sources classiques<br />
toujours indisp<strong>en</strong>sables yc à la sélection génomique<br />
aujourd'hui <strong>en</strong> bovin lait…<br />
le 1 ère étape d’une indexation génomique… est une<br />
indexation classique!<br />
Les index génomiques conti<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t les performances<br />
disponibles des appar<strong>en</strong>tés (dt filles).<br />
rappel : un index génomique lait ne remplacera jamais un<br />
poids de lait � Un poids de lait = pot<strong>en</strong>tiel génétique +<br />
alim<strong>en</strong>tation +…<br />
Nouveaux Phénotypes – complexes ou coûteux?<br />
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Unités<br />
expérim<strong>en</strong>tales<br />
Précision et coût du phénotype<br />
Populations de référ<strong>en</strong>ce :<br />
demain?<br />
Réseaux<br />
d’élevages<br />
Réseaux de<br />
stations<br />
Stations<br />
privées<br />
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SG<br />
CP<br />
Gène<br />
majeur<br />
Nb d’individus<br />
10 000…<br />
1 000<br />
100<br />
10<br />
1
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Mise <strong>en</strong> œuvre <strong>en</strong> bovin lait : expéri<strong>en</strong>ce<br />
française<br />
[1 er programme de sél. génomique d'ampleur : mouton]<br />
De la SAM1 à la SG actuelle : 11 années d'expéri<strong>en</strong>ce<br />
Des jeunes taureaux r<strong>en</strong>ouvellés très rapidem<strong>en</strong>t et sexage<br />
Objectifs de sélection<br />
International<br />
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Plan<br />
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100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
OIF<br />
CHL<br />
CHR<br />
BCF<br />
TEX<br />
SUF<br />
VEN<br />
RW<br />
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1 er prog.d’ampleur <strong>en</strong> ruminant :<br />
tremblante du mouton<br />
Augm<strong>en</strong>tation de la fréqu<strong>en</strong>ce de l’allèle de<br />
résistance : 2001 ‐ 2011<br />
naissance<br />
RAV<br />
EST<br />
LIM<br />
LacG<br />
LacO<br />
MER<br />
PRE<br />
BIZ<br />
NDV<br />
BMC<br />
CDL<br />
GRI<br />
TAR<br />
I401<br />
ARR initiale ARR 2011<br />
LAC lait<br />
MTR<br />
MTN<br />
BB<br />
corse<br />
Fréqu<strong>en</strong>ce de l’allèle ARR (résistance à la tremblante) parmi les<br />
agneaux nés. (Source : JM Astruc, Idele)<br />
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825 000 génotypages<br />
<strong>en</strong> 10ans<br />
50 000/an<br />
actuellem<strong>en</strong>t<br />
Allèle de s<strong>en</strong>sibilité<br />
(VRQ) quasi disparu y<br />
compris dans les races à<br />
petits effectifs.
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En Bovin Lait<br />
Prim’holstein, normande, montbéliarde<br />
SAM 1 depuis 2001 : intra‐famille de père, pré‐sélection candidats au<br />
testage<br />
SAM 2 depuis 2008 : puce 54k<br />
Officialisation <strong>en</strong> 2009 et <strong>en</strong> holstein collaboration EuroG<strong>en</strong>omics<br />
SAMG ou SG depuis 2010<br />
Ouverture du service d’indexation génomique femelle <strong>en</strong> 2011<br />
7k disponible depuis fin 2011<br />
Longue expéri<strong>en</strong>ce<br />
Brune : évaluation génomique internationale<br />
(interg<strong>en</strong>omics)<br />
Autres races : approche multi‐raciale<br />
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CONAFE : sept 2011<br />
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Depuis fin<br />
2009<br />
Pop. de réf. =<br />
20 000 à 22 000<br />
EuroG<strong>en</strong>omics<br />
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Nombre<br />
de VL /<br />
km²
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Utilisation des taureaux<br />
Génomique : 5% des IAp 2009 � 58% des IAp 2011<br />
(<strong>en</strong> holstein)<br />
Vers une disparition du star système<br />
Pour profiter au maximum de la sélection génomique : ARRET DU<br />
TESTAGE sur desc<strong>en</strong>dance, réduction des intervalles de génération…<br />
taureaux utilisés dès l’âge de 2 ans<br />
Mais les CD bi<strong>en</strong> qu'élevés sont un peu plus faibles qu'auparavant <strong>en</strong><br />
sortie de testage (caratères de production) : utilisation de plus de<br />
taureaux pour réduire les risques… mise <strong>en</strong> place de Packs<br />
Le CD d’un lot de 5 jeunes taureaux (sans filles) est supérieur à 90%<br />
Il vaut mieux utiliser 5 jeunes taureaux que 5 fois le même!<br />
Préserver la variabilité génétique : utiliser plus de taureaux et les<br />
r<strong>en</strong>ouveller chaque année<br />
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Nouvel ISU : maint<strong>en</strong>ir un progrès constant sur les caractères laitiers et<br />
profiter du « bonus » de progrès génétique pour les caractères<br />
fonctionnels<br />
� la production ne représ<strong>en</strong>te plus que 30 à 45% de l’objectif de sélection<br />
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+ de progrès génétique :<br />
pour quelles ori<strong>en</strong>tations<br />
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Enrichissem<strong>en</strong>t de l’évaluation génétique<br />
« classique » : fertilité, santé de la mamelle<br />
Sanitaire : santé des onglons ; données des carnets<br />
sanitaires ; paratuberculose…<br />
Composition fine du lait (www.ph<strong>en</strong>ofinlait.fr) :<br />
acides‐gras et protéines… (qualité de la viande <strong>en</strong> allaitant Qualvigène)<br />
Qualité de carcasse<br />
ONAB : Observatoire des Anomalies Génétiques Bovines<br />
Capteurs <strong>en</strong> élevages : sondes, bascules, robots…<br />
Efficacité alim<strong>en</strong>taire et empreinte <strong>en</strong>vironnem<strong>en</strong>tale<br />
…<br />
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Nouveaux caractères<br />
(bovin lait)<br />
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Conclusions et questions<br />
<strong>en</strong> susp<strong>en</strong>s<br />
La collecte de données, un <strong>en</strong>jeu majeur<br />
Phénotype : le facteur limitant par rapport au génotypage ;<br />
Collecte complexe et couteuse : réseau d’élevages, retours / appui<br />
technique, formation … quel partage des données?<br />
Taille des populations de référ<strong>en</strong>ce / inégalités <strong>en</strong>tre races, espèces<br />
Projets de phénotypage<br />
Une nouvelle place pour les éleveurs?<br />
Réorganisations, mutations, collaborations<br />
Regroupem<strong>en</strong>ts et mutations dans le domaine de la collecte de<br />
phénotypes, du conseil, du service aux éleveurs<br />
Regroupem<strong>en</strong>ts transnationaux parfois <strong>en</strong>tre <strong>en</strong>treprises<br />
concurr<strong>en</strong>tes.<br />
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International?<br />
Actuellem<strong>en</strong>t,<br />
évaluations classiques :<br />
Pays A<br />
(exportateur )<br />
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(A est favorisé)<br />
index<br />
�G
demain?<br />
Pays A<br />
(exportateur avec<br />
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SG)<br />
(A et B sont favorisés)<br />
International?<br />
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Pays B<br />
(importateur<br />
avec SG)<br />
(A et B sont favorisés)<br />
Pays C<br />
(importateur<br />
sans SG)<br />
(A est favorisé)<br />
Pays D<br />
(importateur<br />
sans SG ni EG)<br />
(A est favorisé)
demain?<br />
Pays A<br />
(exportateur avec<br />
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SG)<br />
(A et B sont favorisés)<br />
� Retour <strong>en</strong> arrière pour les pays C<br />
International?<br />
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Pays B<br />
(importateur<br />
avec SG)<br />
(A et B sont favorisés)<br />
Pays C<br />
(importateur<br />
sans SG)<br />
(C croit être favorisé)<br />
Pays D<br />
(importateur<br />
sans SG ni EG)<br />
(D croit être favorisé)
ou bi<strong>en</strong>?<br />
Pays A<br />
(exportateur avec<br />
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SG)<br />
(A et B sont favorisés)<br />
International?<br />
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Pays B<br />
(importateur<br />
avec SG)<br />
(A et B sont favorisés)<br />
Pays C<br />
(importateur<br />
sans SG)<br />
(A et C sont favorisés)<br />
Pays D<br />
(importateur<br />
sans SG ni EG)<br />
(A est favorisé)
ou <strong>en</strong>core ?<br />
Pays A<br />
(exportateur )<br />
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(A est favorisé)<br />
Index génomiques<br />
(ou génotypes)<br />
�G
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Ma prés<strong>en</strong>tation utilise des diapositives, des<br />
exemples… ou s’appui<strong>en</strong>t sur des docum<strong>en</strong>ts<br />
d’origines diverses que je dois à (principalem<strong>en</strong>t):<br />
Pascale LE MEZEC et Sophie MATTALIA (Institut de l’Elevage)<br />
Sébasti<strong>en</strong> FRITZ (UNCEIA)<br />
Didier BOICHARD et Vinc<strong>en</strong>t DUCROCQ (INRA)<br />
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remerciem<strong>en</strong>ts<br />
31
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Merci pour votre att<strong>en</strong>tion<br />
Pour aller plus loin<br />
Technipel : http://idele.fr/services/librairie‐technipel/publication/idelesolr/recomm<strong>en</strong>ds/la‐revolution‐g<strong>en</strong>omique‐animale.html<br />
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32
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Applications<br />
En Bovin Allaitant (et autres races bovines laitières)<br />
GemBal : G<strong>en</strong>omique Multiraces <strong>en</strong> Bovins Allaitants et Laitiers<br />
4500 animaux de races allaitantes et laitières génotypées avec une puce<br />
haute d<strong>en</strong>sité 777 000 SNP<br />
Problématique : <strong>en</strong> dehors de quelques grandes races disposant<br />
d'évaluations sur desc<strong>en</strong>dance performantes et concernant plusieurs miliers<br />
de mâles reproducteurs… la constitution d’une population de référ<strong>en</strong>ce est<br />
très difficile<br />
L'idée : regrouper les populations de plusieurs races<br />
Outil Ingénomix (Limousin, tri pour Lanaud, génisses)<br />
Mais il y a aussi depuis plus longtemps : Gène MH (culard)<br />
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33
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Applications<br />
En Ovin Lait<br />
1ères évaluations : résultats intéressants mais efficacité plus limitée<br />
qu'<strong>en</strong> bovin lait (Hol, Mon, Nor)<br />
Lacaune : sélection génomique type bovin lait <strong>en</strong>visagée<br />
Manech et autres races : multi‐race<br />
Vers une sélection génomique <strong>en</strong> 2014?<br />
En Ovin lait et allaitant : Sélection pour la résistance à la tremblante depuis<br />
2001… la 1 ère sélection génomique de grande ampleur <strong>en</strong> ruminant<br />
En Ovin allaitant :<br />
sélection génomique classique surem<strong>en</strong>t inadaptée � multi‐race et<br />
« gènes majeurs »<br />
gène culard, gène d'hyper‐prolificité<br />
En Caprin : les 1ères analyses ont débuté cette année<br />
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