La génomique a été au centre de plusieurs exposés au cours des dernières Trois R, à Paris. En particulier au travers d’un point sur la mise en place de la sélection génomique, et l’intérêt de la puce à basse densité pour évaluer les vaches laitières.

La sélection génomique doit permettre d’augmenter le progrès génétique, en particulier sur les caractères faiblement héritables, sans conséquences néfastes sur la variabilité génétique.

Lors des journées des Trois R – rencontres, recherches, ruminants –, début décembre à Paris, Sébastien Fritz, de l’Union nationale des coopératives agricoles d’élevage et d’insémination animale (Unceia) a dressé un état des lieux instructif de la sélection génomique dans les grandes races laitières. « La disponibilité de larges populations de taureaux testés sur descendance et génotypés sur la puce bovine SNP 50 d’Illumina, et les travaux de recherche du projet Amasgen, ont permis la mise en place en juin 2010 d’une sélection génomique sur l’ensemble des caractères de la sélection classique », a-t-il rappelé. À cette date en France, la population de référence en race Holstein était constituée de 16 000 taureaux, sachant que pour 11 500 reproducteurs Holstein étrangers n’ayant pas de filles en France, les index Interbull sont « dérégressés » pour être comparables au DYD (daughter yield deviation) des taureaux français. Sébastien Fritz a observé que « le projet Amasgen (2009-2011) a permis d’évoluer en juin 2010 d’une sélection assistée par marqueurs (Sam) s’appuyant sur une quarantaine de QTL (quantitative trait locus) par caractère à une sélection génomique encore plus efficace. Tous les caractères évalués dans le système classique sont désormais considérés en évaluation génomique ».

« Star system »

Le choix a été fait en France d’une évaluation Blup-QTL qui intègre plusieurs centaines de QTL par caractère. « Les plus importants, à effets forts, sont détectés par des analyses LD-LA (linkage desequilibrium-linkage analysis) ; les autres, les plus nombreux, à effets faibles, par une approche statistique appelée EN (elastic net) », a précisé Sébastien Fritz. Des travaux de validation opérés sur 1 310 taureaux Holstein, mais aussi sur des reproducteurs des deux autres grandes races laitières (343 Montbéliards et 320 Normands), « montrent que la sélection génomique est plus efficace que la sélection classique ». Il faut savoir que les coefficients de détermination (CD) des index génomiques de jeunes animaux sont compris entre 0,50 et 0,70, ce qui « autorise une sélection efficace dès leur plus jeune âge ». Bien utilisée chez les mâles et les femelles, « la sélection génomique doit permettre d’augmenter le progrès génétique, en particulier sur les caractères faiblement héritables, sans conséquences néfastes sur la variabilité génétique ». Sur le plan des perspectives de la sélection génomique, Sébastien Fritz a souligné plusieurs points. Concernant la diffusion des jeunes taureaux, les caractères faiblement héritables devraient profiter de la réduction de l’intervalle de génération dans les programmes de sélection. La diffusion d’un grand nombre de jeunes taureaux, comme pères de taureaux, est conseillée, avec la « difficulté majeure » de la gestion correcte de la parenté et de la consanguinité pour les éleveurs et les entreprises de sélection. « Malgré des coefficients de détermination élevés, les index restent des estimations. Il est donc essentiel de tenir compte des risques et de mettre fin au « star system » en vigueur. » Autre recommandation à l’éleveur : utiliser cinq jeunes taureaux différents est toujours préférable au recours au reproducteur unique, aussi brillant et attractif soit-il. Sébastien Fritz a rappelé que depuis juin 2009 en France, les entreprises de sélection peuvent diffuser de jeunes taureaux sur la base de leur index génomique. À propos des jeunes femelles, celles-ci, grâce à la sélection génomique, sont en mesure de disposer d’index aussi précis que ceux des jeunes mâles, y compris pour des caractères faiblement héritables comme la fertilité. « Le génotypage des génisses doit permettre d’optimiser le renouvellement des troupeaux. Il va contribuer à augmenter l’intensité de la sélection sur la voie « femelle » appelée à devenir une source importante de progrès génétique dans les années à venir. » Dans ce but, la sélection génomique sera ouverte aux femelles en 2011. « Les prochaines années, a conclu Sébastien Fritz, seront, entre autres, consacrées au développement d’évaluations génomiques sur de nouveaux caractères. »

Imputation

Les jeunes femelles, grâce à la sélection génomique, sont en mesure de disposer d’index aussi précis que ceux des jeunes mâles, y compris pour des caractères faiblement héritables comme la fertilité.

Quel intérêt revêt une puce basse densité pour l’évaluation génomique des vaches laitières, alors qu’en 2011 doit débuter la sélection des femelles ? Son arrivée prochaine sur le marché, à un coût moindre que celui de la puce avec 54 000 marqueurs (54 K) d’Illumina ayant fait ses preuves auprès des jeunes mâles, mérite que l’on s’y intéresse. « C’est ce qu’a fait, au travers de l’un de ses volets, le projet Amasgen – Approches méthodologiques et applications de la sélection génomique », a expliqué, à l’occasion des Trois R, une équipe de chercheurs en génétique animale et biologie intégrative de l’Institut national de la recherche agronomique (Inra), de l’Institut de l’élevage et de l’Unceia. Il est possible d’utiliser une puce à basse densité de deux façons : « La première consisterait à retenir les 3 000 marqueurs les plus informatifs pour un caractère donné. Avec l’inconvénient de conduire à des puces différentes d’un caractère à l’autre. » D’où, addition faite, la perte de tout avantage financier. « Une approche plus attractive repose sur l’imputation. Elle est basée sur des marqueurs équidistants le long du génome et prédit – ou impute – les marqueurs manquants de la puce standard à partir de l’information des parents et du déséquilibre de liaison connu dans la population. » L’imputation suppose que de « longs segments chromosomiques soient transmis d’une génération à une autre et qu’un nombre limité d’haplotypes ségrégent dans la population ». Selon les chercheurs, l’imputation qui permet donc d’établir un lien entre des génotypes issus de puces de densité différente – basse densité 3 K ou 6 K, puce 54 K, puce haute densité 800 K – devrait se développer.

Race à grand effectif

Dans le détail, un échantillon de sang de l’animal est prélevé, suivi du génotypage effectué sur une puce 50 K ou 3 K. D’un côté 50 001 SNP sont disponibles, de l’autre 2 900. Un génotype 50 K est imputé à partir du génotype 3 K. « L’information familiale est utilisée avec l’application des règles mendéliennes : si le père, typé sur la 50 K, est homozygote à certains marqueurs, on peut imputer le descendant ». Quant à l’utilisation de l’information sur la population, « nous nous servons du déséquilibre de liaison au travers d’un graphique qui décrit les probabilités conjointes des allèles le long du chromosome ». Du côté « 50 K » comme du côté « 3 K » figurent le même nombre de marqueurs. Et après une évaluation « sélection assistée par marqueurs », il devient possible de comparer les index d’un même individu obtenus à partir de deux puces différentes. À la question du nombre d’erreurs d’imputation, les chercheurs répondent qu’ « entre 2,5 % et 5 % des allèles ne sont pas correctement imputées », avant d’ajouter que la technique d’imputation n’est efficace que lorsqu’il s’agit d’une race à très grand effectif. Il conviendra donc de se pencher sur l’augmentation de la taille de la population de référence, voire d’« utiliser une meilleure puce, avec des marqueurs mieux choisis». Les chercheurs concluent que des « variations non négligeables » sont observables dans les index provenant de génotypes complets ou imputés. « L’hypothèse la plus probable pour expliquer ces variations est que la mauvaise imputation des marqueurs aux QTL les plus importants entraîne une mauvaise estimation de ces QTL. La précision de la puce « 3 K » demeure trop faible pour remplacer les puces « 54 K » au sein des schémas de sélection ». Tout n’est pas perdu, cependant, pour les puces à basse densité : « Leur utilisation peut être envisagée comme un nouvel outil de décision, accessible pour l’éleveur, afin de réaliser un criblage de toute la population femelle ».

Typex magazine n°96 décembre-janvier 2011 par Dominique-J. Lefebvre