Domestication, du comportement aux gènes

Travail de génétique
2ème DMV
Anne-Sophie GALLER
Loïc MARTIN
Céline RETOUX
“Effet des gènes sur le comportement
au cours de la domestication
et inversément”
PLAN
1. Présentation du sujet
2. Matériel
3. Méthode
4. Résultats obtenus et conclusions
5. Applications en pratique
6. Critiques éventuelles
1. Présentation du sujet

But : recherche des mécanismes génétiques
intervenant lors de la domestication qui
expliqueraient les variations phénotypiques
entre l’ancêtre sauvage (Junglefowl) et une
espèce domestique (White Leghorn)
2. Matériel


Pourquoi le poulet?
Excellent modèle animal :
– C’est l’espèce qui a la plus grande variabilité de races
large choix de phénotypes (production d’œufs,
apparence, agressivité et croissance rapide)
– L’environnement peut être contrôlé totalement à partir
de l’éclosion
diminution du poids des facteurs
environnementaux
– Contrairement aux mammifères, il n’y a pas d’influence
du comportement maternel (incubation artificielle)
– Le génome du poulet a été entièrement séquencé

2 races utilisées :
– Junglefowl ou coq de Bakiva (Gallus gallus)
» Ancêtre sauvage à partir duquel la domestication a
été réalisée
– White Leghorn
» Espèce domestique sélectionnée pour sa production
d’oeufs
Placés en milieu semi-naturel, on a comparé
leur comportement dans différents tests de
situations
3. Méthode : analyse QTL

But : localiser les gènes responsables des
différents phénotypes observés

QTL (locus à effets quantitatifs)
La quasi-totalité des traits observés ou mesurés
sont liés à plusieurs gènes. Ces gènes qui
contribuent à une proportion du trait sont appelés
Quantitative Trait Loci, ou QTL, autrement dit,
gènes contribuant au trait de façon quantitative. Il
est possible de les localiser sur les chromosomes.
3. Méthode : analyse QTL


Marqueur d’un gène = fragments d'ADN qui
servent de repères pour suivre la transmission d'un
segment de chromosome d'une génération à
l'autre.Ce segment d’ADN est proche du gène
considéré et sa séquence de nucléotides peut varier
d’un individu à l’autre. Un marqueur peut être un
gène, un minisatellite ou un microsatellite.
Qu'est-ce qu‘un bon marqueur?
- un bon marqueur est polymorphe, codominant
- représente un site unique dans le génome
- disponible en grand nombre
Quelques rappels :
Polymorphisme: l'existence de différents allèles
possible à un locus définit le polymorphisme
génétique.
Le polymorphisme d'un marqueur nous permettra
de distinguer les chromosomes reçus du père et de
la mère.
 Codominance: la codominance est un cas de
dominance incomplète où les deux allèles
s'expriment avec la même intensité.

Quelques rappels :
Exemple : si on croise un taureau roux avec une
vache blanche, les descendants ne sont ni roux, ni
blancs, mais rouans.
Ainsi, avec un marqueur codominant , tous les
allèles peuvent être déduits simplement de
l'observation du phénotype ( ≠ marqueur
dominant, où l'allèle récessif n'est observable qu'à
l'état homozygote).
Quelques rappels :

Gènes liés: gènes dont les 2 couples
d'allèles sont portés par le même
chromosome homologue, en 2 locus
différents.
Utilisation de marqueurs
En pratique: la distance recherchée entre
marqueurs et gènes ne dépasse pas 20 cM
(centimorgans).
 Taille du génome: ± 3000 cM
 150 marqueurs bien placés constituent donc
un maillage théoriquement suffisant des
100.000 gènes qui constituent le patrimoine
génétique d'une espèce animale.

Utilisation de marqueurs

Enfin, on localise les marqueurs les uns par
rapport aux autres sur une carte génétique et
on vérifie que le génome est totalement
couvert.
Méiose et crossing-over
Marqueurs et QTL
La recherche à l'aide de marqueurs des
régions chromosomiques impliquées dans
l'expression de traits phénotypiques d'intérêt
ne permet pas de déterminer la nature du
gène responsable ni son mode d'action.
 Mais la localisation de ces gènes par
marqueurs permet son utilisation, par
exemple en sélection.

QTL : principes

Plus un marqueur est proche du QTL, plus
l'effet apparent du marqueur est élevé

Plus un marqueur est éloigné du QTL, plus
l’efficacité du marqueur diminue

Efficacité = 0 si marqueurs et QTL ne sont
pas liés.
QTL : principes
Si on analyse des marqueurs un par un: il est
possible de détecter un QTL, mais pas de le
localiser précisément par rapport à un marqueur
lié, ni d'en estimer son effet
 Pourquoi? car il est difficile de distinguer:
- un QTL proche à petit effet
- d'un QTL plus éloigné mais à gros effet
- les 2 situations conférant au marqueur le même
effet apparent

QTL : principes
Ainsi, l'analyse de marqueurs adjacents
( "interval mapping" ) permet:
- d'estimer l'effet d'un QTL
- d'estimer la position d'un QTL

Enfin, utilisation de méthodes statistiques pour
valider ou rejeter l'hypothèse "absence de QTL"
QTL : protocole




Dans le cas de croisement de races différentes ou
de lignées différents:
F0 = croisement de populations de phénotypes
extrêmes
F1
F2 = (F1 x F1) : le déséquilibre de liaison existant
en 2ème génération permet d'établir les
associations entre marqueurs et QTL
Retour à l'expérience :



F0 = 1 coq Bankiva x 4 white Leghorn
F1 = obtention de 36 descendants
F2 (F1 x F1) = plus de 1000 animaux
Retour à l'expérience :
M et N sont 2 marqueurs à 2 allèles (1 et 2)
 La position du QTL est noté "Q"
 en F1: 100 % d'hétérozygotes pour les marqueurs
et les QTL
 en F2: intervention de la recombinaison (puisque
population hétérozygotes)
 déduction des distances entre marqueurs et QTL
N.B: 1cM (centimorgan) correspond à une fréquence
de 1% de recombinaison

4. Résultats


On a pu associer deux caractères particuliers à
une zone spécifique du chromosome :
1. Un nombre limité de QTL explique une grande
proportion des différences de croissance entre le
Junglefowl et le White Leghorn
– 4 QTL expliquent 50% de la différence du poids des
femelles et 80% de celle des males
– Les 2 QTL les plus importants associés à la croissance
ont été localisés au niveau du chromosome 1 : growth1
et growth2

Growth1 est également significativement
relié à la production d’œufs

Growth1 et Growth2 sont en plus reliés à
différents aspect du comportement :
Ex : Comportements liés à la peur (ex : le temps
avant d’approcher un nouvel objet, l’activité et
les secrétions de corticostérone dans un nouvel
environnement)

2. Des QTL associés à la couleur du
plumage ont également été identifiés en
comparant la séquence des génomes avec
celles d'autres génomes connus
– On a identifié une mutation dans le gène MCIR
qui code pour un récepteur de la mélanocortine
– De plus, on a identifié une mutation dans le
gène PMEL17 entrainant un dysfonctionnement
des eumélanomes et qui serait responsable du
phénotype blanc caractéristique de la
domestication

PMEL17 semble également impliqué dans un
comportement particulier : le picage
– Les homozygotes du type sauvage semblent
prédisposées à être victimes de picage alors que
les homozygotes et les hétérozygotes du type
mutant (blanc) sont protégés
– De plus, le risque d'être victime de ce
comportement augmente avec la proportion de
type sauvage dans un groupe
Conclusions



La domestication implique des changements
rapides et complexes de différents phénotypes
Chez les poulets, une grande partie de ces
changements s'opèrent via seulement quelques
locis ce qui pourrait indiquer que peu de gènes
sont responsables, ceux-ci agissant peut-être sur
des fonctions de régulation
La domestication a permis d’augmenter la
productivité des animaux mais a également
entrainé l’apparition de comportements
anormaux
diminution du bien-être
5. Applications en pratique

Sélectionner les races les plus adaptées au
type d’élevage grâce à une meilleure
compréhension des mécanismes reliant les
gènes sélectionnés pour la domestication et
la production et leurs implications directes
sur le comportement animal
évite les erreurs de sélection mettant en danger
le bien-être de ces animaux

Ne pas oublier que le bien-être peut être
amélioré en agissant sur l’environnement
– Diminuer la densité d’animaux par cage
– Améliorer la conception des cages (sciure ou
paille)
– Maintenir une température idéale
– Ventilation adaptée (climatisation)
– Maintenir les poules dans l’obscurité afin de
diminuer le stress
– Placer des objets inanimés dans la cage
6. Critiques éventuelles



Les conditions d’élevage des animaux de
l’expérience ne sont pas suffisament précisées
si ils avaient été élevés dans un environnement
différent, les phénotypes comportementaux
observés auraient peut-être varié
Une étude plus approfondie sur le fonctionnement
de ces gènes et leur action sur les différentes
fonctions de régulation de l’organisme est prévue.
Il serait intéressant d’en avoir les résultats
Bibliographie


JENSEN ,2006, Domestication_From behaviour to
genes and back again, Applied Animal Behaviour
Science vol. 97, issue 1, pages 3-15
BOICHARD D. ; LE ROY P. ; LEVEZIEL H. ;
ELSEN J.-M.,1998, Utilisation des marqueurs
moléculaires en génétique animale (use of genetic
markers in animal breeding), In Productions
Animales, vol. 11, no1, pages 67-80