Quel sera l`impact de la génomique sur l`amélioration génétique des

Quel sera l’impact de la génomique
sur l’amélioration génétique des
bovins laitiers?
Mario Séguin, CIAQ
Jacques Chesnais, L’Alliance Semex et Boviteq
Brian Van Doormaal, Réseau laitier canadien
Plan de la présentation
• Qu’est-ce que la génomique?
• Le potentiel de la génomique
• Les résultats de recherches : USDA/CDN
• Nouvelle terminologie
• Impacts de la génomique
• Conclusion
Qu’est-ce que la génomique?
• La génétique : étude de la transmission
héréditaire des caractères exprimés par les
individus
• La génomique : lecture et interprétation des
molécules du génome (ADN)
• Pour nous, ne signifie pas la production
d’animaux transgéniques (OGM);
Cellules, chromosomes,
ADN, gènes
• Cellules (cent mille milliards par individu)
• Noyau de la cellule
• Chromosomes (bovins : 30 paires)
• Molécules d’ADN ou « nucléotides » : G,C,A,T
(environ 100M par chromosome)
• Gènes : composés d’une suite de « nucléotides » ;
environ 30 000 gènes chez les bovins
Cellules, chromosomes,
ADN, gènes
Marqueurs génétiques (SNP) et
gènes
Molécules d’ADN (dans les chromosomes de chaque cellule)
SNP 2
SNP 1
Gène
Qu’est-ce qu’un SNP?
• SNP = Simple Nucléotide Polymorphique
(prononcez SNiPs)
• Une seule molécule à une position spécifique
sur un chromosome qui peut différer d’un
individu à l’autre : (ex G ou C, A ou T)
• Environ une molécule d’ADN sur 500 est un
SNP chez les humains, probablement moins
chez les bovins
Qu’est-ce qu’un SNP?
• Les SNP sont responsables de la plus grande
partie des différences génétiques entre individus
• Il y en a des millions
• Même quand on ne connait pas leur effet, on
peut les utiliser comme marqueurs pour des
gènes situés à proximité sur le même
chromosome
Nous avons parcouru
un long chemin
Projets de recherche en génomique
auxquels L’Alliance Semex a participé
Années
Collaborateurs
Objectifs
du projet
(Lennoxville)
Sélection
assistée
2003-2007
Université de
Guelph
Sélection
assistée
2005-2007
Holstein Canada
et autres
Collecte
d’ADN
2006-2007
Université de
l’Alberta
Sélection
assistée
2007-2008
USDA et autres
Sélection
assistée
2003-2008
DairyGen
Projets de
génomique
1999-2006
Agricul. Canada
Nombre de
sujets
testés
Type de marqueurs : *microsatellites; **SNP
1 000
taureaux
800
taureaux
3 100
vaches
380
taureaux
5 000
taureaux
Variable
Nombre de
marqueurs
par sujet
155 *
10 000 **
55 *
1 536 **
58 000 **
Variable
Évolution du coût de
génotypage
Type de
marqueur
Nombre de
marqueurs
par panel
1990
Test génétique
1
40 $
2000
Microsatellite
12
3$
2005
SNP
10 000
0,04 $
2007
SNP
50 000
0,007 $
Année
Coût par
marqueur
Le potentiel de la génomique
Potentiel de la génomique
• Sélection pour ou contre
des gènes connus
• Sélection génomique
++
+++
• Nouvelles médications
+
• Régie assistée par marqueurs
+
• Vérification de la parenté
• Aide à la traçabilité
• Sujets transgéniques (OGM)
+++
++
-
Sélection de gènes connus
• Gènes affectant des aspects spécifiques
de la santé ou de la reproduction
ex. : malformation vertébrale complexe
(CVM)
• Gènes affectant les propriétés du lait
ex. : caséine kappa (rendement fromager),
acide linoléique conjugué (CLA)
Emploi de la génomique pour éliminer
des gènes récessifs indésirables
Pourcentage estimé des femelles Holstein canadiennes qui
sont porteuses des gènes récessifs
6
BLAD
MVC/CVM
Pied de mule
DUMPS
Pourcentage porteuses (%)
5
4
3
2
1
Année de naissance
Source: CDN
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
1982
1981
1980
0
Potentiel de sélection des caractères
complexes : la sélection génomique
• Caractères influencés par plusieurs gènes
distribués sur plusieurs chromosomes
• Requiert un grand nombre de marqueurs partout
sur le génome (plus de 10 000 SNP)
• Ces marqueurs reflètent les effets des variations
génétiques autour d’eux
La sélection génomique
• Objectif : calculer « l’évaluation génomique »
d’un sujet à partir de son « profil d’ADN »
• Applicable à tous les caractères qui sont déjà
sujets à une évaluation génétique traditionnelle
• Permet d’estimer la valeur génétique d’un
taureau ou d’une vache dès sa naissance
• Pas aussi précise qu’une épreuve sur
descendance
C1
Diapositive 17
C1
Pourrait être estimé même lors de la conception, c'est-à-dire de prendre une autopsie sur l'embryon.
CIAQ; 2008-10-27
Collaboration Canada - É.-U.
(USDA - NAAB - Semex)
• L’Alliance Semex a commencé à participer il y a 15
ans
• Plus de SNP (58 000), de meilleurs SNP
• Plus de taureaux pour la validation (>5000)
• Plus de cerveaux pour les méthodes
• Ententes de collaboration : Université de Guelph,
CDN, ministère de l’Agriculture des É-U (USDA)
• Encore mieux maintenant qu’ils ont élu Obama
Collaboration Canada - É.-U.
(USDA - NAAB - Semex)
• Puce ADN : 53 272 (SNP) par taureau
• 39 835 (SNP) utiles en race Holstein
• Prévision des épreuves d’août 2007 des
taureaux de validation en comparant les MP
et les VÉEG calculées avec les épreuves
d’août 2003
Projet de l’USDA :
résultats de juin 2008;
50 000 marqueurs, 5335 taureaux
Caractère
Lait
Gras
Protéine
Vie productive
CCS
Fertilité (DPR)
Conformation
Fiabilité
de la MP
35
35
35
27
30
25
24
Fiabilité
Équivalent
observée en filles de
de la VÉEG
plus
58
68
57
45
51
41
42
10
18
9
21
18
35
5
Projet de CDN et Université de Guelph :
résultats préliminaires d’octobre 2008;
50 000 marqueurs, 1642 taureaux
Caractère
Fiabilité de la MP
Fiabilité observée
de la VÉEG
IPV
41
64
Lait
39
55
Gras
39
56
Protéine
39
54
CS
30
37
Conformation
36
67
Fertilité des filles
29
34
Gain moyen de la précision avec
le génotypage
Intervalle de confiance
(rendement en protéine)
Fiabilité
Moyenne des parents
REL = 35 %
VGE
REL = 60 %
Épreuve/ 100 filles
REL = 90 %
Épreuve/ 1000 filles
REL = 99 %
Écart prévu
(90 % des cas)
± 33 kg
± 26 kg
± 13 kg
± 4.5 kg
Changements selon l’IPV Taureaux
Changements – jeunes taureaux
• Une baisse moyenne de 250 points d’IPV;
1879 à +1314)
(-
• Baisse de 10 kg de gras, 7 de protéine et 1,5 en
conformation
• Se rapproche des évaluations officielles de
taureaux
Sommaire exécutif du conseil
d’évaluation génétique; oct. 08
•
Incorporation de l’information génomique dans
les évaluations génétiques canadiennes à
partir d’avril 2009
•
Maximiser le nombre de taureaux génotypés
avec un IPV officiel afin d’augmenter la fiabilité
des valeurs génomiques
•
Développer une stratégie pour offrir l’avantage
potentiel de la génomique dans des races
autres que la Holstein
Sommaire exécutif du conseil
d’évaluation génétique (GEB)
• Nouvelle colonne sur les listes de taureaux existantes
afin d’identifier les taureaux génotypés avec la puce 50K
( identifiés ‘G’)
• Nouvelle liste des meilleures femelles selon l’IPV, pour
séparer celles qui ont été génotypées avec la puce 50K
• Effectuer des recherches afin d’améliorer la précision
des valeurs de fiabilités obtenues avec les données de
génotypage
• Implanter une procédure afin de propager l’évaluation
génomique d’un animal à sa progéniture
Sommaire exécutif du conseil
d’évaluation génétique (GEB)
• CDN développera une nouvelle page web par
individu appelée: « détails génomiques »
• CDN et l’université de Guelph travailleront à
identifier un panneau réduit de marqueurs à
moindre coût
• Une session de l’industrie spéciale aura lieu le
17 février 2009 à Guelph pour discuter de la
mise en application de la génomique
Planification aux É.-U.
• USDA a déjà envoyé les renseignements non
officiels aux propriétaires des sujets
génotypés
• Les É.-U. rendront officiels les
renseignements génomiques avec les
évaluations de janvier 2009
Calcul des VÉEG
• Taureaux :
– Règle d’exclusivité de 5 ans pour 7 entreprises
d’I.A.
– Les VÉEG deviendront officielles seulement après
que le taureau ait été identifié avec un code NAAB
• Femelles :
– Officielles aussitôt que calculées
– Holstein Canada a établi un service de
génotypage pour les femelles canadiennes
Planification au Canada
• CGIL/CDN a accès à toutes les données de
génotypage du USDA afin de calculer des
VÉEG selon une échelle canadienne (IPV)
• CDN planifie des épreuves génomiques
officielles en avril 2009
• Un groupe de travail évalue la possibilité
d’établir une banque nationale d’ADN
Nouvelle terminologie
• VÉEG : « Valeur d’Élevage Estimée avec
»
Génotypage
= évaluation génétique obtenue en combinant
les données phénotypiques (VÉE) et génomiques
• MPG : Moyenne des Parents avec Génotypage = une
combinaison de la Moyenne des parents et de la
génomique
• VGD : « Valeur Génomique Directe » = Évaluation
génétique basée uniquement sur l’information du
génotypage de l’ADN
Inclusion de la nouvelle
source d’ADN – Mâles
VÉE = MP + VGD + Progéniture
Naissance
Veau génotypé (MPG)
Taureau éprouvé (VÉEG)
(âgé de 5 ans ou plus, moyenne de 100 filles en lait)
(âgé de 9 ans ou plus, une 2e génération de filles)
Inclusion de la nouvelle source
d’ADN – Femelles
VÉEG = MP+ VGD + Performance
+ Progéniture
Génisse
Génisse génotypé (MPG)
Potentiellement
100% non
biaisée par le
biaisée
traitement préférentiel
Vache en lait (VÉEG)des vaches
Vache « mature » en lait
(4 ans ou plus, 3e lact. ou plus, 1+ fille en lait)
(Doit être âgée de 7 ans avant d’avoir un fils éprouvé)
Impacts de la génomique
Impacts de la génomique
• Progrès plus rapides pour tous les caractères
• L’impact sera probablement plus grand pour
des caractères à faible héritabilité comme la
santé et la longévité
• La génomique pourrait servir à identifier des
sources plus diversifiées de génétique dans
chaque race
Progrès génétique théorique pour trois
schémas de sélection quand la fiabilité
des évaluations génomiques atteint 60 %
Schéma de sélection
Testage sur descendance
seulement
Présélection des jeunes
taureaux sur évaluation
génomique, puis testage sur
descendance
Emploi des jeunes taureaux
génotypés comme pères de
taureaux et de vaches
père- fils
(années)
Points
d’IPV
par an
% de
plus
90 %
5,5
171
0
90 %
5,5
187
10
60 %
1,8
272
59
Fiabilité
des
épreuves
Intervalle
Impacts sur la sélection
des taureaux
• Sélection de mères de taureaux: nouveau classement
des mères indexées avec génotypage; précision accrue
des génisses à contracter
• Sélection parmi des frères propres ou maternels
• Sélection de jeunes taureaux soumis au testage parmi
un grand nombre de jeunes taureaux génotypés à la
ferme
• Devrait augmenter le ratio de taureaux retournés en
service par rapport aux taureaux testés
Impacts sur la sélection
des taureaux
• L’utilisation d’une plus grande variété de
troupeaux et de lignées
• Possibilité de développer des « spécialistes » :
caractères de santé, de fertilité, conformation,
etc.
• Utilisation des taureaux génotypés en voie
d’épreuve (centres d’IA et éleveurs)
C2
Diapositive 39
C2
Possibilité pour l'éleveur d'utiliser le groupe Génomax!!
CIAQ; 2008-10-27
Impacts sur la sélection
des femelles
• Sélection plus précise des jeunes femelles
reproductrices et des femelles à être surovulées
• Nouvelles occasions de commercialiser des sujets et
des embryons avec un haut profil génomique
• Génotypage faible densité (384 SNP) à bas prix :
vérification de parenté (précision 100 %) et profil
génomique (VÉEG moins précise)
• Implantation d’embryons choisis avec génotypage
Stratégie de sélection
génomique – femelles d’élite
• Utiliser la puce à haute densité : 50K
• Génotypage de sujets avec un potentiel
d’élevage intéressant : +1500 ou mieux d’IPV et
généalogie attrayante
• Améliorer la précision de l’évaluation génétique
d’une jeune vache
• Vérifier le choix parmi des génisses du troupeau
: sœurs propres ou avec un potentiel similaire
Conclusion
• Le profil d’ADN accroît la fiabilité et n’est pas
influencé par les traitements préférentiels
• Son coût est abordable (200 $-300 $ par
taureau vs 50 000 $ pour le testage) =
adoption rapide par les centres d’IA
• La fiabilité supérieure justifie son emploi pour
la sélection des jeunes taureaux
Conclusion
• Un pas important pour la sélection des bovins
laitiers
• La génomique est ici maintenant et pour
toujours
• Le sélection génomique va faire partie
intégrante du travail de sélection : pour les
centres d’IA et les éleveurs
Conclusion
• Progrès génétique plus rapide, surtout pour
les caractères à faible héritabilité
• Il faudra toujours des données phénotypiques
et des évaluations génétiques; le testage des
jeunes taureaux demeure primordial
• Nous n’en sommes qu’au début; de
nombreux développements à venir!
Merci ...
Expo-Printemps
Expo-Printemps Holstein
Holstein Québec
Québec 2008
2008
EIHQ
EIHQ 2007
2007