S3 Sélection Animale PDF

AMELIORATION : SELECTION ANIMALE INTRODUCTION Structures concernées : - Une population dans son ensemble - Pas élevage/troupeaux individuels ➔ Sélection fonctionne sur base des échanges entre éleveurs, d’actions collectives (banque de spermes, …) etc ➔ P...

AMELIORATION : SELECTION ANIMALE INTRODUCTION Structures concernées : - Une population dans son ensemble - Pas élevage/troupeaux individuels ➔ Sélection fonctionne sur base des échanges entre éleveurs, d’actions collectives (banque de spermes, …) etc ➔ Prise des meilleures génétiques puis reproduction naturelle ou insémination (selon espèce) ➔ Usage collectif de mâle → pb consanguinité SCHEMA Mise en place d’un plan de sélection : - Définir les objectifs : facteurs d’influence (conso, …), contraintes (pol, €, …), type de sélection Société, politique, économie, … - Réaliser état des lieux : contrôle des performances actuelles, structure de la population Modalités de contrôles - Choisir les critères de sélection : selon objectifs, liens entre les caractères (corrélations) Nature des caractères sélectionnés - Sélectionner et utiliser reproducteurs → diffuse les caractères : contraintes pratiques, problématique Paramètre de reproduction (BBB : insémination et césarienne car trop massif) Structure de la population Estimation de la valeur génétique 3 questions à se poser : - Que veut-on améliorer = objectifs - Que peut-on améliorer = performance zootechnique OU caractère quantitatif OU critère de sélection - Comment améliorer = programme de sélection (3 étapes) Programme de sélection : - Evaluer le potentiel génétique des animaux - Choisir les meilleurs génétiquement p/à objectifs - Les diffuser LES OBJECTIFS Objectif de sélection = caractère (ou ensemble) pour lequel on recherche une amélioration de la valeur génétique moyenne des individus d’une population à la génération n+1 p/à génération n Facteurs d’influence : - Conditions d’élevage - Attente des consommateurs - Marché des produits d’origine animale - Tenir compte de tous les acteurs Naisseur → qualité maternel (facilité naissance, croissance, potentiel d’allaitement) Engraisseur → efficacité alimentaire, conformation et qualité carcasse (dvlpmt squelette et musculaire) Abatteur/transformateur → conformation et qualité carcasse, prix Consommateur → prix, qualité, tendreté, gout Les contraintes : 1. Processus long : 3ans pour poulets de chair, 10ans pour bovins Anticipation des évolutions du marché, des systèmes de production et des attentes conso 2. Contraintes environnementales : BBB ne convient pas aux pays en voie de développement (finance, infrastructure, …) Bonne relation entre spécificité de la race et créneau d’utilisation 3. Liaisons génétiques entre les caractères Eviter les effets antagonistes (en augmentant 1 caractère, on diminue un autre) Intérêt des coefficients de corrélation Types de sélections : - Sélection directionnelle (directional) : sélectionner une extrême (contre l’autre extrême) - Sélection stabilisatrice (stabilizing) : sélectionner la moyenne (contre les extrêmes) - Sélection perturbatrice (disruptive) : sélectionner les 2 extrêmes (contre moyenne) SCHEMA REALISER UN ETAT DES LIEUX OUTILS DE SELECTION Identification des animaux : - Obligatoire pour plusieurs raisons (y compris élevage domestique car abattage à domicile interdit) - Actes techniques collectifs : prévention sanitaire, sélection, … - Traçabilité des produits animaux - Attribution de primes - Papier d’ID (CV, CN, …), boucle sanitaire, passeport, puce électronique, … Répertoire généalogique et contrôle de filiation : - Animaux de rente - Chien de race (pedigree) Contrôle des performances par organismes de contrôles ; - Aptitude d’élevage et de reproduction (en exploitation) - Aptitude laitières (contrôle laitier) - Aptitude bouchères (contrôle de croissance) Typages moléculaires : - Marqueurs moléculaires (microsatellites et séquençage de génomes entiers) - Mise en évidence de mutations causales (mutation causant problèmes) - Détection de QTL (quantitative Trait Loci) ➔ Début de la SAM (Sélection Assistée par Marqueurs) DETERMINATION DES CRITERES DE SELECTION Critères de sélection = caractères mesurables qui traduisent en aptitudes zootechniques les objectifs de sélection → doivent être : - Corrélés avec objectif de sélection - Être facilement et précocement mesurables - Être héritables → V(G) nulle (pour popu) Multiplicité des objectifs/critères de sélection : - Elaboration de critères synthétiques → index = combinaison de différents critères élémentaires (ou indexation = estimation de la valeur génétique) - Pondération des critères élémentaires selon : priorité (socio-écono), héritabilité et V(P) (élevée), corrélations génétiques ESTIMATION DE LA VALEUR GENETIQUE – INDEXATION Index (exam !!) = estimation de la valeur génétique d’un reproducteur, obtenue àpd de ses propres performances et/ou celles de ses apparentés (parents, descendants, frères/sœurs, cousin/cousine) Buts → classer les candidats futurs reproducteurs : - Classement sur base duquel on compare les reproducteurs entre eux - Valeur génétique relative d’un individu p/aux autres (valeur génétique réelle impossible à voir) Conditions : - Valeur relative - Calcul intra-race (même race) - Grand nombre d’individus = sélection + efficace V(P) augmente (sauf consanguinité) + d’apparentés donc se rapproche + de la valeur réelle, index + précis - Insémination → + de descendants, + sûr que ca marche CALCUL DE L’INDEX L’index permet de classer les candidats à la sélection → comparaison entre les candidats (valeur relative) Pour calculer l’index de l’individu, il nous faut des informations qui soient corrélées avec la valeur génétique G de l’individu. Performance mesurée sur : % de génétique commune entre l’individu et l’apparenté sur lequel on mesure performance L’individu lui-même 100 Ses parents 50 Ses enfants 50 Ses frères et sœurs 50 Ses grands-parents 25 Paramètres importants : - Nécessite de multiplier les mesures car + il y en a + c’est précis 50% de transmission de VG du père Influence du milieu = différentes exploitations, saison, état de santé, … → possible biais Index ne prennent en compte QUE génétique → si bon index mais mauvais environnement, résultats finaux – bons Précision de l’index : - Erreur inévitable puisqu’il s’agit d’une estimation - ̂) Ecart entre la vraie valeur G (inconnue) et la valeur estimée par l’index (𝑮 ➔ Coefficient de détermination : dit le degré de précision de 0% (loin de G) à 100% (proche) - Dépend de : Nombre de performances mesurées Degré d’apparenté entre l’individu à évaluer et les individus dont on mesure la performance Héritabilité du caractère Valeur CD de l’index Estimation CD < 0.3 Mauvaise 0.3 < CD < 0.7 Correcte CD > 0.7 Très bonne Actualisation de l’index : - Car évolution dans le temps → animal ne garde pas le même index toute sa vie - Car valeur relative → dépend de la V(G) des autres animaux compris dans l’index - Mesure de performance continue et non figée !! MODE D’EVALUATION (EXAM !) Evaluation massale (individuelle) : - Risque : influence importante de l’environnement - Limite : pas tjr applicable selon le sexe (production laitière, ponte œuf, caractère abattage) - Précision : bonne si caractère a héritabilité, insuffisante pour les autres - Intervalle entre générations : très court à court - Aspect pratiques : peu d’animaux à contrôler, cout faible, inapplicable à certains caractères - Utilisation : à utiliser largement pour caractère dont h²>0.40 et mesurables sur candidats Evaluation généalogique sur ascendants (parents) : - Intérêt : très rapide, évaluation avant même que l’individu naisse - Précision : insuffisante, acceptable si parents évalués avec précision - Intervalle entre générations : très court (min) - Aspect pratiques : enregistrement rigoureux des filiations, mise en œuvre simple, cout faible - Utilisation : réalisation d’accouplements raisonnées pour procréer les candidats Evaluation généalogique sur collatéraux (frères/sœurs) : - Intérêts : surtout pour caractères nécessitant abattage - Limites : couteux (surtout pour espèce dont prix par l’animal non excessif) - Précision : insuffisante - Intervalle entre générations : variable - Aspects pratiques : nombre d’animaux à contrôler +- élevé, cout +- important, applicable pour caractères non mesurables sur le candidat - Utilisation : chez volailles et porcs Evaluation généalogique sur descendants : - Intérêts : plusieurs mesures possibles donc très précise si possibilité d’évaluer bcp de descendants - Limites : très couteux (mesures multiples, recensement, …) - Précision : élevée si évaluation d’un effectif important de descendants - Intervalle entre générations ; long à très long - Aspects pratiques : bcp d’animaux à contrôler, bcp d’organismes concernés, cout élevés, applicable pour caractères non mesurables sur le candidat - Utilisation : pour caractère non mesurable sur candidats avec h² = 0.40, d’office chez mâle pratiquant AI (nombres de descendants élevés) RESUME - Calcul intra-race - Estimation de la valeur génétique Evaluation massale Evaluation généalogique (ascendant, collatéraux, descendants) - Valeur relative - Valeur +- précise (CD) - Index à actualiser continuellement ETAPES D’UNE INDEXATION Générale : - Données de performances et Pédigrées - Schématisation de la réalité Facteurs de variation NON génétique Variation génétique - Statistiques – écritures mathématiques – algorithmes - Validation des procédures Données de performances et pédigrées : - Collecte, stockage et centralisation des données de performances et de pedigree - Fiabilité de la V(G) → fonction de la fiabilité des paramètres génétiques estimés (h², corrélation…) Schématisation de la réalité : - Facteurs de variation NON génétiques : Si action complexe : facteurs recombinés « troupeau x année x saison » Prise en compte dans le modèle sous forme de variabilité résiduelle dont importance connue Exemple : effet « troupeau, « année », « saison mise bas », « âge de la mère » - Variations génétiques : V(G) = V(P) – V(E) Précision diminue si : ➔ Données de pédigrées/généalogie incomplètes ➔ Restriction des animaux (peu) sources de données de performances pour faciliter la collecte ou les calcules → modèle « père » ou « père/grand-père maternelé Statistiques – ecritures mathématiques – algorithmes Validation des procédures : - Test globaux et établissement d’indice de cohérences - Exemple : placer des animaux apparentés sources de données de performances dans milieux différents pour bien mettre en évidence la différence entre V(G) et V non(G) MODELES DE CALCUL D’UN INDEX METHODE CLASSIQUE (INDEX DE SELECTION) La valeur génétique d’un animal est estimée comme une combinaison linéaire de ses performances (et/ou celles de quelques apparentés), exprimé p/à ses contemporains de contrôle. - N’est presque plus utilisée car repose sur hypothèses rarement vérifiées en pratique → fourni des estimations biaisées - Un animal ne peut être comparé qu’aux animaux issus de la même bande de contrôle - Méthode ne tient pas compte de toutes les relations de parentés - Hypothèses fausses : on estime que les valeurs génétiques sont réparties de manières équitables dans les différents élevages, comme si on considérait les effets du milieu nuls. METHODE BLUP (BEST LINEAR UNBIASED PREDICTION) Prend en compte la totalité de l’information disponible sur les candidats à la sélection et l’ensemble de leur apparentés connus et estime simultanément les effets du milieu et les valeurs génétiques → La + utilisée mtn Comparaison inter population → CONDITIONS : - Condition → connexion = lien génétique entre troupeaux (même s’il date) Permet estimer les valeurs génétiques et les effets des élevages/milieu Favorisée par l’insémination artificielle Favorisée par échanges de taureaux entre élevages - Importance de la connexion : Connexions directes très nombreuses chez BV, OV, CP laitiers et PC Mais BV et OV allaitants (viandeux) → AI + limitée → connexion – bonne → échanges de taureaux de monte naturelle Prédicteur : - Prédit, estime les valeurs génétiques des individus + estime simultanément les effets du milieu - Facteur du milieu pris en compte systématiquement = « troupeau x année x saison » Unbiased = sans biais : - Tient compte de la répartition non homogène des animaux dans les différents « niveaux » BLUP « père » ou « père/mère » : - Perte d’une partie des caractéristiques du modèle animal mais simplification modèles analyse/calculs - Validation de l’ensemble de la procédure → doit se faire régulièrement EXEMPLE D’INDEX Evaluation de bovins laitiers : - Collectes et centralisations des données (HerdBook, association d’élevage) des taureaux hauts reproducteurs - INTERBULL (International Bull Evaluation Service) → permet comparaison internationale et choix - Echanges ou IA à grande échelle Critères synthétiques Pondération Note obtenue Classification Dvlpmt 20% 90 à 100 Excellente Type : 85 à 89 Très bonne - Caractère laitier 10% 80 à 84 Bonne + - Bassin 10% 75 à 79 Bonne Système mammaire : 74 à 79 Passable - Avant-pis 18% 69 et - Médiocre - Arrière-pis 22% Membres et pieds 20% NOTE GLOBALE 100% Données dont on dispose : - Valeurs génétiques des taureaux - Valeurs génétiques des vaches - Généalogie des animaux - Données précises sur les performances Choix d’un reproducteur : - Choix de l’éleveur (origine, disponibilité, …) - Faiblesse du troupeau (priorités du troupeau) - Limitation de la consanguinité - Investissement à réaliser - Si achat taureaux → uniquement si bcp de sous et peu rentable car augmente consanguinité UTILISATION INDEX Outils de sélection : - Classer les reproducteurs - Prévoir les accouplements Outils d’analyse du passé et du présent : - Voir évolution du troupeau au cours du temps - Voir évolution du troupeau p/à race - Mesure du progrès génétique au sein d’une race Outils de prévision : - Potentiel de production - Prédire le niveau génétique futur de la race Exemple d’index → voir cours PROGRES GENETIQUE (POUR NOUS ?) Par génération (PG/gn) : - Différence entre la valeur génétique moyenne de la population à la génération n+1 p/à génération n - OU différence entre valeur génétique moyenne des reproducteurs et la valeur génétique moyenne de la population à laquelle ils appartiennent Annuel (PG/an) : - Progrès génétique par unité de temps - Tient compte du temps qui s’écoule entre 2 générations : Variable selon espèce animale Variable selon méthode de sélection = PG/gn/temps (années) LES PROBLEMATIQUES Vidéo Rosita et Carlos Chimères = 1e vache qui a 2 gènes humains → faire du lait de femme par une vache (nourrir les bébés) : gènes produisant les protéines du lait humain Animal transgénique → modification génétique Les bioréacteurs = animal (vache) produisant des médicaments dans leur lait (insuline ici) par modification génétique. AGM = Animaux Génétiquement Modifiés Il y a des points positifs (pas d’accès à l’insuline dans certains pays) et des points négatifs (animal objet, BEA…) TRANSGENESE Transgénèse = processus → exemple de l’insuline - Isolation d’un gène humain (production d’insuline) - Prendre une bactérie avec chromosome et plasmide - Ouverture du plasmide bactérien et insert du gène humain - Réinjection de ce plasmide recombiné dans la bactérie - Les bactéries vont alors sécrétés de l’insuline humaine PHOTO LES AGM TRANSGENIQUE AGM = animal génétiquement modifié → insertion d’un gène d’intérêt (pour qu’il l’ai dans toutes ces cellules). Pour qu’il soit dans toutes les cellules, il faut l’insérer tôt → au niveau de l’ovule/embryon ou des cellules souches directement. - Knock in = introduction d’un gène d’intérêt - Knock out = invalidation d’un gène 1e méthode : - Superovulation d’une femelle (activation pour avoir +++ ovules) - Accouplement normale - Prélèvement d’embryon au stade 1 cellule - Injection dans l’embryon de l’ADN exogène - Injection de cet embryon dans l’oviducte de la femelle - Gestation normale + mise-bas - Naissance de plusieurs individus → regarder le/les quels sont transgéniques PHOTO 2e méthode : - Blastocyste A/A= stade précoce de l’embryon (1e cellules) → prélevés et mis en culture sur le fibroblaste (=cellules souches) - Obtention de cellules souches dérivées - Implantation des cellules souches dérivés dans un blastocyste a/a - Transfert du blastocyste dans l’utérus d’une femelle receveuse - Parturition et naissance de chimère (A/A et a/a) - Puis chimère croisée avec mâle a/a → donnant des souriceau A/a PHOTO Exemple du saumon = knock IN : PHOTO ! - Petit saumon = saumon sauvage normal - Grand saumon = saumon génétiquement modifié → grosse prise de poids - Introduction de plusieurs gènes d’intérêts : gènes d’hormones de croissance (saumon sauvage) + gène antigel (anguille américaine) → pas d’arrêt de croissance lors du froid (grandir tt l’an) - Il faut 3 ans pour qu’un saumon sauvage atteigne son poids commerciale (arrêt lors du froid), alors qu’il en faut 18mois pour un AGM (grandit même lorsqu’il fait froid) - Knock in = introduire un gène d’intérêt Knock out KO : PHOTO ! - Enlever un gène à invalider et le remplacer par un gène d’intérêt - Injection dans un plasmide bactérien recombiné - Plasmide recombiné dans des cellules souches - Attendre le recombinaison homologue : Soit pas de recombinaison homologue (cellule non modifiée) Soit recombinaison - Sélection des souches qui ont gardé le plasmide (et ont donc fait la recombinaison homologue) - Mettre ces cellules dans un blastocyste d’un jeune embryon - Implantation des embryons dans mère porteuse - Obtention de jeunes mosaïques = certains tissus dérivés des cellules recombinés et autres tissus dérivés des cellules souches (il y a du recombiné et du non recombiné) - Croisement d’une souris mosaïque et d’une souris sauvage - Portées : 50% complétement sauvage et 50% souris hétérozygotes (gènes A du parent sauvage et gènes invalidé du parent mosaïques) - Croisement de 2 souris avec gène insérée - Obtention de : 25% souris sauvage, 50% hétérozygote et 25% knokke out (n’ont plus du tout le gène invalidé, et uniquement le gène introduit) LES TARES CHEZ LES ANIMAUX (DU A LA SELECTION) Problématiques – exemple : - Césarienne chez les BBB (petit trop musclé) - Poulet avec croissance trop rapide → tombe sous leur propre poids, fracture, …→ BEA !!! - Consanguinité !!