Search

Recently, we evidenced that the Manech Tête Rousse (MTR) deficient homozygous haplotype 2 (MTRDHH2) was likely to harbor a recessive lethal variant in ovine. In the present study, we fine mapped this region by analyzing the whole genome sequence of five MTRDHH2 heterozygous carriers compared to 95 sequences of non-carrier animals from MTR and others ovine breeds. We successfully identified a single base pair duplication in theSLC33A1gene, resulting in a frameshift leading to a premature stop codon (p.Arg246Alafs*3). SLC33A1 acts as a transmembrane transporter of acetyl-Coenzyme A, essential for cellular metabolism. In order to assess for the lethal phenotype in homozygous MTR sheep, we generated at-risk matings by artificial insemination (AI) between rams and ewes heterozygous for theSLC33A1variant namedSLC33A1_dupG. Gestation status was checked 15 days post-AI by a molecular test from blood expression of the interferon Tau-stimulatedMX1gene, and by ultrasonography performed between 45 days and 60 days post-AI. Based on ultrasonography, the AI success was reduced by 12% compared to safe matings suggesting embryonic/fetal losses further confirmed by the molecular test based onMX1differential expression. Forty-nine lambs were born from at-risk matings with a mortality rate of 34.7% observed before weaning. HomozygousSLC33A1_dupG lambs contributed to 47% of this mortality occurring mainly in the first five days after lambing with no obvious clinical signs. Thus, an appropriate management ofSLC33A1_dupG (allele frequency of 0.04) in the MTR selection scheme should increase the overall fertility and lamb survival.

Recessive deleterious variants are known to segregate in livestock populations as in human, and some may cause lethality when homozygous. By scanning the genome of 6,845 Manech Tête Rousse dairy sheep using phased 50k SNP genotypes and pedigree data, we searched for deficiency in homozygous haplotype (DHH). Five Manech Tête Rousse deficient homozygous haplotypes (MTRDHH1 to 5) were identified with a homozygous deficiency ranging from 84% to 100%. These haplotypes are located on OAR1 (MTRDHH2 and 3), OAR10 (MTRDHH4), OAR13 (MTRDHH5) and OAR20 (MTRDHH1), and have frequencies ranging from 7.8% to 16.6%. When comparing at-risk mating between DHH carriers to safe mating between non-carriers, two DHH (MTRDHH1 and 2) showed significant effects on decreasing artificial insemination success and/or increasing stillbirth rate. We particularly investigated the MTRDHH1 haplotype highly increasing stillbirth rate, and we identified a single nucleotide variant (SNV) inducing a premature stop codon (p.Gln409*) in theMMUTgene (methylmalonyl-CoA mutase) by using a whole genome sequencing (WGS) approach. We generated homozygous lambs for theMMUTmutation by oriented mating, and most of them died within the first 24h after birth without any obvious clinical defect. RT-qPCR and western blotting performed on post-mortem liver and kidney biological samples showed a decreased expression ofMMUTmRNA in the liver and absence of a full-length MMUT protein in mutated homozygous lambs. In parallel, MTRDHH4 and MTRDHH5 showed partial association with variants inRXFP2andASIPgenes, respectively, already known to control horned/polled and coat color phenotypes in sheep, two morphological traits accounting in the MTR breed standard. Further investigations are needed to identified the supposed recessive deleterious variant hosted by MTRDHH2 and MTRDHH3. Anyway, an appropriate management of these haplotypes/variants in the MTR dairy sheep selection program should increase the overall fertility and lamb survival.Author SummaryIn this article, we used reverse genetics screen in ovine using large genotype data available in the framework of genomic selection program in Manech Tête Rousse dairy sheep. We identified five genomic regions with a highly significant deficit in homozygous animal. These regions are thus supposed to host recessive deleterious mutations. In one of these genomic regions, we identified a nonsense mutation inMMUTthat alters the functioning of this essential gene of cell metabolism, causing perinatal mortality of homozygous lambs. In this work, we also identified other regions possibly associated with morphological appearance part of the breed standard such as polledness and coat color. Increasing knowledge in these genomic regions will help the future genetic management of the Manech Tête Rousse breed, particularly to reduce lamb mortality.

Les filières et systèmes d’élevage ont considérablement évolué au cours du XXe siècle. La recherche en génétique animale et la mise en place des programmes d’amélioration génétique ont joué un rôle important dans cette évolution. Aujourd’hui, le modèle dominant, caractérisé par une utilisation intensive d’intrants, une très grande spécialisation des systèmes et la recherche de coûts de production toujours plus bas, est remis en cause. Un objectif désormais largement partagé est de contribuer à l’émergence de systèmes alimentaires durables, équitables, sains et respectueux de l’environnement. L’agroécologie est un moyen pour atteindre cet objectif et guider la nécessaire transition des systèmes d’élevage, à laquelle la génétique animale doit contribuer. Des exemples de contributions passées, actuelles et potentielles sont présentés et positionnés selon cinq principes d’agroécologie proposés pour guider l’évolution des systèmes d’élevage. La plupart, telles que la sélection d’animaux résistants à différentes maladies infectieuses ou valorisant de façon plus efficace leur alimentation, correspondent à des niveaux de transition agroécologique faible, dans la mesure où elles ne remettent pas en cause les fondements, les composantes ou la conception générale des systèmes. De nouvelles contributions, visant une transition forte, fondée sur une reconception en profondeur des systèmes d’élevage, sont à développer à l’avenir.

In a context of climate change, identifying the genes underlying adaptations to extreme environments is essential. Small ruminants are adapted to a wide variety of habitats and thus, are promising study models. Here, we considered 17 goat and 25 sheep local Mediterranean breeds, in Italy, France and Spain. We proposed, and empirically tested a new methodology to highlight selection signatures in relation to the environments. Based on historical archives, we selected the breeds potentially most linked to a territory and defined their original geographical cradle, including transhumant pastoral areas. For both species, the cradles were arranged along latitudinal gradient of aridity and altitude. Then we used the programs PCAdapt and LFMM. Considering cradles, instead of current GPS coordinates, markedly improved the sensitivity of the LFMM analyses. All the results combined with a systematic literature review, revealed a set of genes with potentially key adaptive roles. Some of these genes, have been found implicated in lipid metabolism (SUCLG2, BMP2), hypoxia/heat stress (UBE2R2/UBAP2), lung function (BMPR2), seasonal patterns (SOX2, DPH6) or neuronal function (TRPC4, TRPC6). For the intergenic region between PCDH9 and KLH1, as well as NBEA, identified in both species, the adaptive role could be strong. We found for RXFP2, associated with sheep horn development, and MSRB3 and SLC26A4, both associated with hearing of sheep, a strong association with the environment gradient. We conclude that our new methodology, which considers breeds in their historical, environmental and anthropological context, provides novel and essential information on local breeds and their unique adaptations.

IntroductionDrug-resistant parasites threaten livestock production. Breeding more resistant hosts could be a sustainable control strategy. Environmental variation may however alter the expression of genetic potential and directional selection toward host resistance could initiate an arms race between the host and its parasites.Methods and ResultsWe created sheep lines with high or low resistance to Haemonchus contortus. We first exposed both lines to chronic stress or to the infection by another parasite Trichostrongylus colubriformis, to test for genotype-by-environment and genotype-by-parasite species interactions respectively. Overall, between-line divergence remained significant across environmental perturbations. But we found that the impact of chronic stress on H. contortus infection varied among families and that divergence was reduced during infection by T. colubriformis. Second, we quantified genomic and transcriptomic differences in H. contortus worms collected from both lines to identify components of an arms race. We found no evidence of genetic differentiation between worms from each line. But survival to more resistant hosts was associated with enhanced expression of cuticle collagen coding genes.DiscussionBreeding for resistance hence remains a sustainable strategy that requires to anticipate the effects of environmental perturbations and to monitor worm populations.

International audience; Feeding costs represent one of the highest expenditures in animal production systems. Breeding efficient animals that express their growth potential while eating less is therefore a major objective for breeders. We estimated the genetic parameters for feed intake, feed efficiency traits (residual feed intake (RFI) and feed conversion ratio (FCR)), growth and body composition traits in the Romane meat sheep breed. In these traits, selection responses to single-generation divergent selection on RFI were evaluated. From 2009 to 2016, a total of 951 male lambs were tested for 8 weeks starting from 3 months of age. They were weighed at the beginning and at the end of the testing period. Backfat thickness and muscle depth were recorded at the end of the testing period through ultrasound measurements. Feed intake was continuously recorded over the testing period using the automatic concentrate feeders. The heritability of RFI was estimated at 0.45 ± 0.08, which was higher than the heritability of FCR (0.30 ± 0.08). No significant genetic correlations were observed between RFI and growth traits. A favourable low negative genetic correlation was estimated between RFI and muscle depth (−0.30 ± 0.15), though additional data are needed to confirm these results. The selection of low RFI sires based on their breeding values led to the production of lambs eating significantly less concentrate (3% decrease in the average daily feed intake), but with the same growth as lambs from sires selected based on high RFI breeding values. We concluded that in meat sheep, RFI is a heritable trait that is genetically independent of postweaning growth and body composition traits. A one-generation divergent selection based on RFI breeding values highlighted that substantial gains in feeding costs can be expected in selection schemes for meat sheep breeds.

La résistance génétique des petits ruminants aux infestations par les nématodes gastro-intestinaux (strongles) peut être sélectionnée puisqu’elle est mesurable indirectement par le comptage d’oeufs dans les fèces, héritable et génétiquement peu ou pas corrélée aux autres critères de sélection. La mise en place d’une telle sélection dans les schémas nécessitera la création de plateformes permettant de faire face au nombre de mesures à réaliser et imposera le suivi de l’évolution de la communauté de nématodes afin de prévenir un contournement potentiel de la résistance de l’hôte par les parasites. La meilleure pratique pour éviter ce contournement est de considérer la résistance génétique comme un levier d’action à intégrer à d’autres stratégies (la nutrition, la gestion des prairies et les traitements anthelminthiques)., The resistance of small ruminants to gastro-intestinal nematode infection can be included into a genetic selection program. This resistance can be measured by faecal nematode egg counts. This trait is heritable and only lightly correlated to other selected traits. Faecal egg counts should be measured on a large number of small ruminants in order to be included in selection schemes and this requires the services of a phenotyping platform. The evolution of the nematode community under the selection pressure due to an increase in host resistance should be controlled in order to prevent a putative adaptation of nematodes. In order to avoid adaptation of the parasites, an integrated strategy should be implemented and genetic selection for resistance to nematodes should be associated with the use of anthelmintics, as well as an adequate fulfillment of nutritional needs of small ruminants and adequate management of pastures to reduce infection risk.

We recently demonstrated that the Lacaune deficient homozygous haplotype 6 (LDHH6) potentially hosts a recessive perinatal lethal mutation in Lacaune dairy sheep mapped on OAR3. In the present study, we have analyzed the whole-genome sequences of two Lacaune ram heterozygous carriers of LDHH6. After variant calling and filtering against the variants of 86 non-carrier rams, we have identified a single nucleotide variant (SNV) in the two LDHH6 carriers whose variant allele induced a premature stop codon (p.Glu111*) in the Coiled-Coil Domain Containing 65 (CCDC65) gene. CCDC65 is involved in the assembly of the nexin-dynein regulatory complex for the formation of microtubules in ciliated cells. In order to identify the phenotype in homozygous sheep, we generated at-risk matings (n = 17) between rams and ewes heterozygous for the candidate variant in CCDC65. A total of 16 lambs were born alive with five genotyped as homozygous carriers. The homozygous lambs suffered from respiratory problems, and four of them died within the first month of life. At necropsy, we observed a broad hepatization of lung lobes possibly induced by infectious pneumonia. The management of this lethal recessive allele (frequency of 0.06) through reasoned mating in the Lacaune sheep selection schemes could reduce lamb mortality by 2%.

International audience; Breeding strategies based on feed efficiency are now implemented in most animal species using residual feed intake (RFI) criteria. Although relevant, the correlated responses of feeding behaviour traits resulting from such selection on RFI are poorly documented. We report the estimated feeding behaviour at three time levels (visit, meal and day) and genetic parameters between the feeding behaviour traits and their links with RFI and its components. Feed intake, feeding duration at three time levels (per visit, meal and day), feeding rate, number of visits and time‐between‐visits were estimated for 951 Romane lambs fed via automatic concentrate feeders. Heritability estimates of feeding behaviour traits ranged from 0.19 to 0.54 with higher estimates for the day level than the visit level. Daily feed intake was not genetically linked to feed intake at the visit level, whereas feeding duration between visit and day levels was moderately correlated (Rg = +0.41 ± 0.12). RFI was not significantly correlated with feeding rate, but was positively linked to feed intake and feeding duration at the day level (+0.73 ± 0.09 and +0.41 ± 0.13, respectively) and negatively at the visit level (−0.33 ± 0.14 and −0.22 ± 0.17, respectively). Selecting animals with lower RFI values might modify their feeding behaviour by increasing feed intake and feeding duration at the visit level but decrease the number of visits per day (+0.51 ± 0.14).

National audience; Selecting efficient animals is a major concern for livestock production, not only for economic but also for agro-environmental purposes. The selection of efficient animals leads to a decrease of feed intakes and limits pollutant emissions (greenhouse gases and nitrogen). In meat sheep, we demonstrated that Residual Feed Intake (CR) is a heritable selection criteria (h²=0.41) which is genetically correlated to average daily feed intake (rg=+0.73) under a concentrated diet. We setup a divergent selection experiment on CR (under a concentrated diet) in the Romane breed in order to 1) have a better understanding of biological processes underlying feed efficiency and 2) to evaluate the consequences of the genetic divergence on feed efficiency over a panel of traits (growth, fattening, muscular development,…), also when animals are fed with forages. After two generations of selection, the divergence is marked since it reaches 1.9 genetic standard deviations. Efficient animals (CR-) under a concentrated diet also have a lower daily feed intake with a forage-based diet (103 g less) than less efficient animals (CR+) while displaying similar growth. Significant differences between CR- and CR+ animals were also described at the level of the rumen microbiota.; La sélection d’animaux efficaces est un enjeu majeur pour les filières animales, que ce soit pour des raisons économiques, mais aussi agro-environnementales. En effet, sélectionner des animaux efficaces permet de limiter les quantités ingérées et les émissions de polluants (gaz à effet de serre et résidus azotés). Chez les ovins allaitants, nous avons montré que la consommation résiduelle (CR) est un critère de sélection héritable (h²=0,41) corrélé génétiquement à la quantité de concentré ingérée par jour (rg=+0,73). La mise en place de lignées divergentes sur la CR (mesurée avec une alimentation concentrée) en race Romane permet 1) de mieux comprendre les mécanismes biologiques impliqués dans l’efficacité alimentaire et 2) d’évaluer les conséquences de la sélection génétique de ce critère d’efficacité alimentaire sur une diversité d’autres caractères (croissance, engraissement, développement musculaire, …) mais aussi lorsque les animaux ont une ration fourragère. Après deux générations de sélection, la divergence est marquée puisqu’elle s’élève à 1,9 écart-type génétique. Nous avons montré que les animaux efficaces (CR-) avec une ration concentrée mangent également moins de fourrage (103 g en moins par jour par animal) que les animaux peu efficaces (CR+) tout en ayant des niveaux de croissance équivalents. Des différences significatives entre CR- et CR+ se retrouvent au niveau du microbiote ruminal

International audience

Background One of the approaches to detect genetics variants affecting fitness traits is to identify their surrounding genomic signatures of past selection. With established methods for detecting selection signatures and the current and future availability of large datasets, such studies should have the power to not only detect these signatures but also to infer their selective histories. Domesticated animals offer a powerful model for these approaches as they adapted rapidly to environmental and human-mediated constraints in a relatively short time. We investigated this question by studying a large dataset of 542 individuals from 27 domestic sheep populations raised in France, genotyped for more than 500,000 SNPs. Results Population structure analysis revealed that this set of populations harbour a large part of European sheep diversity in a small geographical area, offering a powerful model for the study of adaptation. Identification of extreme SNP and haplotype frequency differences between populations listed 126 genomic regions likely affected by selection. These signatures revealed selection at loci commonly identified as selection targets in many species (“selection hotspots”) including ABCG2, LCORL/NCAPG, MSTN, and coat colour genes such as ASIP, MC1R, MITF, and TYRP1. For one of these regions (ABCG2, LCORL/NCAPG), we could propose a historical scenario leading to the introgression of an adaptive allele into a new genetic background. Among selection signatures, we found clear evidence for parallel selection events in different genetic backgrounds, most likely for different mutations. We confirmed this allelic heterogeneity in one case by resequencing the MC1R gene in three black-faced breeds. Conclusions Our study illustrates how dense genetic data in multiple populations allows the deciphering of evolutionary history of populations and of their adaptive mutations. Electronic supplementary material The online version of this article (10.1186/s12864-018-4447-x) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Sheep was one of the first domesticated livestock species in the Anatolia region of contemporary Iran and eventually spread world-wide. Previous studies have shown that French sheep populations likely harbour a large part of European domesticated sheep diversity in a relatively small geographical region, offering a powerful model for the study of adaptation. We studied the diversity of 27 French sheep populations by genotyping 542 individuals for more than 500 000 SNPs. We found that French sheep breeds were divided into two main groups, corresponding to northern and southern origins and additionally we identified admixture events between northern and southern populations. The genetic diversity of domesticated animals results from adaptation of populations to constraints imposed by farmers and environmental conditions. We identified 126 genomic regions likely affected by selection. In many cases, we found evidence for parallel selection events in different genetic backgrounds, most likely for different mutations. Some of these regions harbour genes potentially involved in morphological traits (SOCS2, NCAPG/LCORL, MSRB3), coat colour (MC1R) and adaptation to environmental conditions (ADAMTS9). Closer inspection of two of these regions clarified their evolutionary history: at the LCORL/NCAPG locus we found evidence for introgression of an adaptive allele from a southern population into northern populations and by resequencing MC1R in some breeds we confirmed different mutations in this gene are responsible for the same phenotypic trait. Our study illustrates how dense genetic data in multiple populations allows the deciphering of evolutionary history of populations and of their adaptive mutations.

L’agro-écologie utilise les processus naturels et les ressources locales plutôt que des intrants chimiques pour assurer la production tout en limitant l’impact environnemental de l’agriculture. A cette fin, des innovations en génétique sont nécessaires pour disposer d’animaux productifs et adaptés à des contextes locaux variés. Pour toute filière d’élevage, réorienter les programmes de sélection actuels semble plus utile que développer des programmes spécifiques qui peineront à être efficaces en termes de coûts et de progrès génétiques attendus. Améliorer la robustesse des animaux vise à promouvoir leurs capacités d’adaptation en intégrant de nombreux critères de sélection, en particulier de reproduction, santé, et d’adaptation à des ressources alimentaires peu digestibles et au changement climatique. Cela amène à considérer les interactions génotype-environnement dans la prédiction des valeurs génétiques et à évaluer les performances des animaux dans des systèmes à bas intrants pour sélectionner ceux qui sont adaptés à des conditions limitantes. La standardisation tant des animaux que des conditions d’élevage paraît antinomique avec les principes de l’agro-écologie prônant une adaptation des animaux aux ressources et contraintes locales dans des systèmes peu artificialisés et très liés à leur environnement physique. Il n’y a donc pas UN animal type agro-écologique, mais DES animaux aux profils variés permettant de répondre aux attentes de l’agro-écologie. Face à la diversité des milieux et des systèmes d’élevage, il faut conserver une diversité génétique importante intra-race, mais aussi préserver la diversité génétique entre races. Cela nécessite une caractérisation phénotypique et génétique des races locales. Enfin, il s’agit de favoriser l'appropriation par les éleveurs et les techniciens d’élevage des outils et des ressources génétiques disponibles pour répondre à leurs besoins., Agroecology uses natural processes and local resources rather than chemical inputs to ensure production while limiting the environmental footprint of agriculture. In this context, breeding innovations are necessary to obtain animals that are both productive and adapted to a broad range of local contexts. Whatever the animal sector, reorienting current breeding programmes seems to be more useful than developing programmes dedicated to agroecological systems that will struggle to be really effective in terms of costs and expected genetic progress. Breeding for robustness aims to promote individual adaptive capacities by considering various selection criteria including reproduction, health, and adaptation to rough feed resources, warm climate or fluctuating environmental conditions. It leads considering genotype-environment interactions in the prediction of breeding values. Animal performance should be evaluated in low-input systems in order to select those animals adapted to limiting conditions. Standardization of both animals and breeding conditions appears contradictory to the agroecological paradigm that calls for an adaptation of animals to local opportunities and constraints in weakly artificialized systems tied to their physical environment. There is thus not a single agroecological animal type, but animals with various profiles that meet the expectations of agroecology. As well as supporting the value of within-breed diversity, we must preserve between-breed diversity to maintain numerous options for adaptation to a variety of production environments and contexts. This may involve to phenotypically and genetically characterize local breeds. Last but not least, improved assimilation by farmers and farm technicians of available genetic resources and breeding tools is necessary.

Threatened populations that have undergone a strong reduction of their size are subsequently more likely to reproduce under inbred conditions. The adverse effects of such matings on the fitness of the progeny have long been known. Unlike natural populations for which detailed records of genealogy are scarce, domestic and captive populations can benefit from available pedigree data. In this regard, the Merino population from Rambouillet, which has been maintained at small size since its arrival at the Bergerie Nationale de Rambouillet, is a valuable model to study the effects of a small population size associated with a closed registry system on genome structure and genetic diversity. This study showed that, despite a low genetic diversity and a strong structure of the genome, the population management, aiming to minimize matings between the most closely related animals was an adequate breeding policy: the population is not structured into family groups. Furthermore inbreeding depression is low. This project should help to assess the evolutionary potential of the flock. In the long term, it should contribute to the development of recommendations on the management of endangered populations where inbreeding and genetic drift are inevitable, due to their small size.

Le néologisme « agro-écologie » est apparu dans la littérature dans les années 30, d’abord pour désigner une discipline scientifique au carrefour de l’écologie et de l’agronomie, puis à partir des années 70 un ensemble de pratiques et un mouvement social en réaction à l’intensification de l’agriculture (Wezel et al., 2009). Francis et al. (2003) ont encore élargi cette définition en considérant l’ensemble des dimensions environnementales et socio-économiques à l’échelle des filières. Dans son acception scientifique, qui est l’angle choisi dans cette étude, l’agro-écologie se définit comme l’application des concepts et principes de l’écologie à la conception et à la gestion d’agroécosystèmes durables. La question du bouclage des cycles pour limiter les intrants et les pollutions par une meilleure réutilisation des sorties des différents ateliers est au coeur de ces problématiques. On vise également un recours accru à des régulations biologiques et écologiques que l’on cherche à piloter au mieux des attendus de l’élevage. Ceci implique de prendre en compte la diversité biologique à tous ses niveaux d'organisation, de comprendre et d’utiliser les capacités adaptatives des animaux et les interactions biotiques dans les agroécosystèmes, en considérant les systèmes de culture ou les systèmes d'élevage comme des écosystèmes particuliers (Dumont et al. 2013). Ainsi, l’agro-écologie s’inscrit-elle dans un mouvement de fond autour du « Comment produire autrement ? » dans des systèmes de production dont on cherche à concilier les performances techniques, environnementales, économiques et sociales. Lancé le 18 décembre 2012, le Projet Agro-Ecologique pour la France (PAEF) vise à conjuguer l’ensemble de ces performances tant au niveau de l'exploitation qu’au niveau collectif (territoires, filières, etc.). Il s’agit d’engager une évolution des systèmes de production, qui remette l’agronomie au coeur des pratiques, pour combiner ces différentes performances. La Loi n° 2014-1170 du 13 octobre 2014 dite Loi d'avenir pour l'agriculture, l'alimentation et la forêt en donne la définition suivante : « Les politiques publiques visent à promouvoir et à pérenniser les systèmes de production agro-écologiques, dont le mode de production biologique, qui combinent performance économique, sociale, notamment au travers d’un haut niveau de protection sociale, environnementale et sanitaire. Ces systèmes privilégient l'autonomie des exploitations agricoles et l'amélioration de leur compétitivité, en maintenant ou en augmentant la rentabilité économique, en améliorant la valeur ajoutée des productions et en réduisant la consommation d'énergie, d'eau, d'engrais, de produits phytopharmaceutiques et de médicaments vétérinaires, en particulier les antibiotiques. Ils sont fondés sur les interactions biologiques et l'utilisation des services écosystémiques et des potentiels offerts par les ressources naturelles, en particulier les ressources en eau, la biodiversité, la photosynthèse, les sols et l'air, en maintenant leur capacité de renouvellement du point de vue qualitatif et quantitatif. Ils contribuent à l'atténuation et à l'adaptation aux effets du changement climatique.

Diffusion du document : ID 787; absent

Agricultural Research ServiceWorld Organisation for Animal Health; absent

International audience

Engineering school; Reproduction and fertility are two main concerns in dairy sheep. Deleterious homozygous recessive mutations may emerge as a result of consanguinity and may have consequences on embryo development or survival of the young animal (so-called lethal mutations). To identify such mutations, a reverse genetic design was conducted to identify homozygous deficit in some chromosome segments. High-density genotyping data from genomic selection were used in two dairy sheep breeds, Lacaune and Manech à Tête Rousse. Eighteen regions with haplotypes covering 0.5 to 3 Mb exhibit deficit in homozygosity (from 81 to 100%). The frequencies of these haplotypes are between 3.9 and 17.4%. Among these regions, four Lacaune haplotypes and three Manech haplotypes show a total deficit of homozygous animals probably associated with lethal mutations. In Lacaune dairy sheep, the screening of whole genome sequence data revealed two highly deleterious variants in the PREB (involved during embryonic development) and CCDC65 genes (establishment of ciliary structures). However, genetic selection can also lead to homozygosity deficits linked to a gene under selection (such as SOCS2 gene associated to resistance to mastitis). If the causality of these variants is confirmed as lethal mutations, their integration in selection schemes could be considered in order to avoid matting between animals carrying the same mutation.; L’amélioration de la reproduction et la fertilité est essentielle chez les ovins. Des mutations récessives homozygotes délétères peuvent émerger sous l’effet de la consanguinité et engendrer des conséquences néfastes sur le développement embryonnaire ou la survie du jeune (mutations létales). Pour repérer de telles mutations, une approche de génétique inverse a été réalisée pour identifier des déficits en homozygotes dans certaines régions du génome à partir de données de génotypage haut-débit venant de la sélection génomique pour les races ovines Lacaune et Manech à Tête Rousse. Dix-huit régions haplotypiques de 0,5 à 3 Mb présentent entre 81 et 100% de déficit en homozygotie. Les fréquences de ces haplotypes en déficit sont comprises entre 3,9 et 17,4%. Parmi ces régions, quatre haplotypes en race Lacaune et trois haplotypes en race Manech présentent un déficit total d’animaux homozygotes, associés à des mutations létales. L’exploration des données de séquence tout génome en race Lacaune a permis de mettre en évidence deux mutations candidates fortement délétères dans les gènes PREB (intervenant lors du développement embryonnaire) et CCDC65 (mise en place de structures ciliaires). Cependant, la sélection génétique peut aussi engendrer des déficits d’homozygotie liés à un gène en sélection, le gène SOCS2 de résistance aux mammites. L’intégration de ces anomalies dans les schémas de sélection pourra être prises en compte afin de limiter les accouplements à risques lorsque la causalité de ces mutations sera confirmée.

La recombinaison génétique est un processus biologique fondamental, ayant lieu au cours de la méiose et assurant la bonne ségrégation des chromosomes, ainsi que le maintien de la variabilité génétique grâce au brassage intrachromosomique. La recombinaison a été étudiée dans de nombreuses espèces, en particulier chez les Mammifères et les animaux d’élevage, comme les bovins, les porcs ou les ovins. Dans tous les cas, une variation du taux de recombinaison a été observée entre les individus et il a été démontré qu’elle était héritable et sous déterminisme génétique. Dans certaines espèces, des cartes génétiques ont également été construites, ce qui a permis de localiser les crossing-overs et de détecter de très petites zones du génome où la recombinaison était importante : les points chauds. En race ovine Lacaune, de nombreuses données de génotypages sont disponibles, notamment grâce à l’existence de deux puces : une de moyenne densité avec 54 000 marqueurs et une de haute densité avec 600 000 marqueurs. Deux jeux de données étaient donc disponibles ; un jeu de données familial avec près de 6 000 individus apparentés et génotypés pour les 54 000 marqueurs et un jeu de données comportant 70 Lacaune non apparentés et génotypés pour les 600 000 marqueurs. Des cartes génétiques ont donc été créées pour ces deux jeux de données. Avec les animaux non apparentés, environ 50 000 points chauds ont été détectés. Le jeu de données familial a permis d’observer des motifs de distribution de la recombinaison communs aux autres Mammifères. Enfin, la combinaison des deux jeux de données a révélé la présence de signatures de sélection et a permis de créer une carte génétique de haute densité. De plus, une variation du taux de recombinaison a été observée entre les individus et a pu être liée à l’existence de 2 QTLs majeurs sur les chromosomes 6 et 7. Des gènes candidats plus ou moins bien connus ont pu être proposés, voire étudiés : RNF212 et HEI10. De plus, une comparaison avec une autre population ovine a permis de montrer que les cartes de recombinaison étaient quasiment identiques, mais que le taux de recombinaison individuel était soumis à un déterminisme génétique différent. Il a également été possible de proposer une application concrète pour l’utilisation des cartes génétiques en sélection génomique, grâce à la création de puces basse densité pouvant être utilisées pour l’imputation des reproducteurs et donc favoriser le génotypage et la sélection génomique à moindre cout.

La recombinaison génétique est un processus biologique fondamental, ayant lieu au cours de la méiose et assurant la bonne ségrégation des chromosomes, ainsi que le maintien de la variabilité génétique grâce au brassage intrachromosomique. La recombinaison a été étudiée dans de nombreuses espèces, en particulier chez les Mammifères et les animaux d’élevage, comme les bovins, les porcs ou les ovins. Dans tous les cas, une variation du taux de recombinaison a été observée entre les individus et il a été démontré qu’elle était héritable et sous déterminisme génétique. Dans certaines espèces, des cartes génétiques ont également été construites, ce qui a permis de localiser les crossing-overs et de détecter de très petites zones du génome où la recombinaison était importante : les points chauds. En race ovine Lacaune, de nombreuses données de génotypages sont disponibles, notamment grâce à l’existence de deux puces : une de moyenne densité avec 54 000 marqueurs et une de haute densité avec 600 000 marqueurs. Deux jeux de données étaient donc disponibles ; un jeu de données familial avec près de 6 000 individus apparentés et génotypés pour les 54 000 marqueurs et un jeu de données comportant 70 Lacaune non apparentés et génotypés pour les 600 000 marqueurs. Des cartes génétiques ont donc été créées pour ces deux jeux de données. Avec les animaux non apparentés, environ 50 000 points chauds ont été détectés. Le jeu de données familial a permis d’observer des motifs de distribution de la recombinaison communs aux autres Mammifères. Enfin, la combinaison des deux jeux de données a révélé la présence de signatures de sélection et a permis de créer une carte génétique de haute densité. De plus, une variation du taux de recombinaison a été observée entre les individus et a pu être liée à l’existence de 2 QTLs majeurs sur les chromosomes 6 et 7. Des gènes candidats plus ou moins bien connus ont pu être proposés, voire étudiés : RNF212 et HEI10. De plus, une comparaison avec une autre population ovine a permis de montrer que les cartes de recombinaison étaient quasiment identiques, mais que le taux de recombinaison individuel était soumis à un déterminisme génétique différent. Il a également été possible de proposer une application concrète pour l’utilisation des cartes génétiques en sélection génomique, grâce à la création de puces basse densité pouvant être utilisées pour l’imputation des reproducteurs et donc favoriser le génotypage et la sélection génomique à moindre cout.

Diplôme : Mastère Spécialisé