Sélection génomique

La base des taureaux génomiques  de GGI-SPERMEX est la sélection génomique. Apprenez-en plus sur les objectifs, la base et la technique de la sélection génomique, sous les rubriques suivantes :

Considérations de base sur l'élevage

L'objectif de la sélection animale est de modifier la prédisposition génétique des animaux et d'améliorer ainsi leurs caractéristiques. Cependant, il ne s'agit pas d'une manipulation génétique sur l'animal lui-même, mais d'une sélection ciblée basée sur diverses caractéristiques souhaitables. Ces caractéristiques étaient exclusivement phénotypiques (montrées) avant l’introduction de la sélection génomique. Ainsi, les prodctions et les caractéristiques de conformation ont été adoptés comme indicateurs des prédispositions génétiques et ont été sélectionnés sur cette base.

C’est un vieux rêve de la recherche et de la science de pouvoir lire directement à partir des gènes d’animaux sans avoir à attendre l’expression phénotypique. Ce souhait se rapproche beaucoup de l'estimation et de la sélection de la valeur de reproduction génomique.

Bien que le génome du bétail soit maintenant décrypté, nous connaissons très peu la position et l'efficacité des gènes pour la majorité des caractères. Donc l'évaluation des index génomiques ne se fait pas directement sur la base d’informations obtenues sur des gènes, mais se fait sur la base de marqueurs. Le développement de ces méthodes d'analyse génétique et les changements de l'évaluation de valeur d’élevage a été développé et soutenu par le Ministère fédéral allemand de la Recherche et de la Technologie dans le cadre du programme FUGATO.

Ce sont les marqueurs SNP (Single Nucleotide Polymorphism) qui sont utilisés. Ils sont identifiés de seulement une « lettre génétique » et il y a deux modèles différents pour chaque marqueur dans la population entière. Chaque animal a des informations génétiques sous la forme d'un jeu de chromosome double ; un chromosome du père et un de la mère.

Cela conduit à ce que chaque marqueur pour un animal puisse avoir trois états :
•    homozygote option AA,
•    homozygote option BB ou
•    heterozygote AB.

Heterozygote AB signifie que l'animal a reçu des options différentes par le père et la mère.

Quelques cent mille marqueurs SNP sont connus pour le bétail. Parmi eux, 54.001 sont repartis dans le génome entier c'est-à-dire que tous les chromosomes, peuvent maintenant être extraits par une méthode de laboratoire bon marché. Ce processus est appelé "génotypage ". L'unité, à l'échelle de laboratoire, pour les tests des 54.001 marqueurs est appelée « puce » ou « puce 54 K » pour indiquer le nombre de marqueurs évalués.

Le typage nécessite un peu de matériel génétique. Comme toutes les cellules d'un animal possèdent ce matériel génétique, il est possible d’utiliser : le sang (environ 2 ml) ou aussi le sperme (environ 2 doses). Avec environ 30 racines de poils, vous pouvez aussi extraire assez de matériel génétique pour le typage. Cependant, le risque de contamination de l’échantillon par du matériel génétique d’autre animaux est élevé, et le résultat pourrait être erroné. Le résultat du typage est 54.001 fois AA ou BB ou AB.

Par la répartition égale de beaucoup de marqueurs sur le génome entier, il est admis qu’à proximité de chaque gène, influençant la production pour un caractère de transmission donné, se situe un des 54.001 marqueurs. Cela signifie que le marqueur est transmis presque chaque fois simultanément avec l'option appropriée du gène. Pourtant, nous ne connaissons pas les gènes et leur effet. Pour être capable d'évaluer un index génomique d'un animal en utilisant ses marqueurs, un certain travail est nécessaire en amont. Pour trouver le lien entre les différents caractères et les différents marqueurs SNP, les échantillons SNP doivent être comparés avec les prédispositions génétiques de production déjà connues, sur des animaux donnés.

Afin de déterminer quels SNP, c'est-à-dire quels marqueurs, sont associés à chaque trait, il convient tout d'abord de comparer les modèles de SNP avec les évaluations de performances (génétiques) bien connues d'animaux sélectionnés. Les animaux dont les performances génétiques sont connues sont des taureaux testés par decendance et des vaches typées avec des données de performances.
La comparaison des modèles de SNP avec les performances génétiques de ces taureaux permet de déterminer quel SNP a quelle influence sur un trait; c'est-à-dire les formules d'estimation génomique sont dérivées de cette manière. Plus vous disposez des animeaux de base de référence en toute sécurité pour apprendre les animaux piqueurs avec cette formule, mieux vous pourrez assigner un SNP à un trait et en déterminer l'influence.
Les taureaux testés sur descendance et les vaches typées avec leurs données de performance, qui sont inclus dans cette analyse, constituent ce qu'on appelle une "base de référence".
La conversion de la base de référence de taureaux purs à une base de référence mixte de taureaux et de vaches sera effectuée en avril 2019. Les formules d'estimation génomique dérivées de la base de référence serviront à calculer les valeurs génomiques d'élevage de tout autre animal (plus jeune) sans leur propre information de valeur de reproduction conventionnelle sûre.

Excursus de la base de références mixte

La base de référence original du taureau pur était basé sur des taureaux qui avaient encore été sélectionnés au moyen de la procédure de test du taureau sur la base de leur valeur d’élevage, puis achevés.

L'intensité de la sélection était relativement faible et les taureaux représentaient ainsi la variance génétique complète de leur population. L’augmentation de la sélection génomique augmente également l’intensité de la sélection, ce qui risque de fausser la base de référence, étant donné que seuls les taureaux sont utilisés, qui sont déjà présélectionnés sur le plan génomique.

Ainsi, on n’obtient plus une section transversale de la gamme génétique de la population réelle et l’évaluation de la performance héréditaire des taureaux dans le cadre de l’estimation conventionnelle de la valeur d’élevage devient plus difficile. Cependant, une estimation sûre de la valeur de reproduction conventionnelle constitue la base d'une évaluation génétique génomique fiable.

La solution à ce problème consiste à taper tous les veaux femelles des troupeaux laitiers pour obtenir une base largement non sélective et représentative. Avec l'aide du projet "KuhVision", cela a été mis en pratique et de nombreux troupeaux ont déjà été typés. En avril 2019, un passage de la base précédent à la base de référence mixte aura lieu. La base de référence comprendra plus de 38 000 taureaux et environ 150 000 vaches.

Fiabilité

La fiabilité des index génomiques dépend principalement de l’étendue et de la structure de la base de références.. La complexité et la fiabilité de l’indexation conventionnelle pour tout, même les caractères fonctionnels, sont les modèles dominants travers le monde. L’étendue et la structure de la base de références allemande sont uniques dans le monde entier grâce au partenariat avec trois autres pays européens : la France, la Scandinavie et les Pays-Bas. Aucune autre base de références dans le monde n’est aussi bien structurée, incluant par exemple la génétique Holstein la plus récente d’Europe et d'Amérique du Nord. Les formules génomiques ne sont fiables pour les jeunes vaches que si leur génétique (échantillon SNP) est bien représentée dans la base de références à travers différents parents Donc, la base de références doit constamment être développé et actualisé avec le développement de la population. Cela est garanti par l’introduction de l’échantillon de références mixte, car la génétique réelle de la population actuelle est représentée de manière réaliste par les animeaux femelles.

Le tableau montre, dans la colonne du milieu, la fiabilité de l’indexation pour les jeunes animaux, seulement basées sur des données génomiques (typage SNP). La fiabilité indiquée est la fiabilité réelle, déjà corrigé par la surestimation observée dans toutes les méthodes d'évaluation génomiques.

Figure 1: Fiabilité des index génomiques comparée à la fiabilité des index sur ascendances :

CEpat. = calving ease paternal
CEmat. = calving ease maternal 

L’indexation génomique combiné

L’indexation génomique directe (dGW) est calculée à partir du génotypages (échantillon SNP) pour tous les caractères. Il y a aussi plus d’informations par exemple pour l’indexation conventionnel pour tous les animaux dont le pédigrée est connu, à savoir au moins l’indexation sur ascendance. Afin que chaque nouvel animal bénéficie d’une indexation avec le maximum d’informations et de fiabilité à une date donnée, ce n’est pas l’index génomique direct qui est publié mais l’index génomique amélioré (gZW) qui est la combinaison de l’index génomique directe et de l’index conventionnel.

La pondération est faite sur la base de la fiabilité des deux valeurs ; c'est-à-dire pour de jeunes animaux, conventionnement avec seulement un index sur ascendance, l’index génomique direct compte principalement et les informations peu fiables du pédigrée peuvent augmenter la fiabilité de l’index génomique combiné (gZW) mai seulement approximativement de 3 à 5 % (voir la colonne à droite de la figure 2). Une fois que l’index conventionnel devient nettement plus fiable que l’index génomique direct grâce aux informations obtenues à partir des filles, il obtient une pondération plus haute dans l’index gZW combiné. Ainsi l’index combiné gZW des filles des taureaux testés, diffère à peine de l’index conventionnel.

Qu’est ce que l’index génomiques est capable de faire?

La fiabilité de l’indexation génomique des jeunes taureaux - approximativement 75 % pour les critères de production laitière, 50 % pour la fertilité des filles - est clairement plus haute que la fiabilité actuelle des index sur ascendance des taureaux testés. Donc de jeunes taureaux avec leur index génomiques gZW officiels peuvent maintenant être agréés pour l’insémination et il n'y a aura désormais plus de taureaux de testage. Toutefois le tableau 2 montre que les taureaux même avec seulement des filles de testage en cours de première lactation ont une meilleure fiabilité pour les caractères de production, de conformation et la santé de pis.

Figure 2: Fiabilité de l’index génomique combiné (gZW) de jeunes taureaux comparée à la fiabilité des taureaux indexés sur descendances

Bien que les index génomiques allemands soient parmi les plus fiables au niveau international en raison de la structure et de la taille de la base de référence les index génomiques restent toutefois moins fiables que les taureaux testé sur descendance. Avec l’importance croissante des caractères fonctionnels, l’intérêt pour les taureaux avec des milliers de filles de deuxième génération a augmenté au cours des années passées parce qu'ils offrent une haute fiabilité pour des caractères comme la longévité et la fertilité des filles. La fiabilité des index génomiques pour ces caractères fonctionnels est toujours limitée à environ 50 %. Ainsi, pour ceux qui pensaient jusqu’à aujourd’hui que la fiabilité des premiers index publiés à partir des filles de testage des jeunes taureaux étaient trop basses, les jeunes taureaux seulement testé génomiquement, ne peuvent pas être une alternative. D'autre part la jeune génération de taureaux seulement évalués génomiquement fournit de nouvelles opportunités de choix. En utilisant ces jeunes taureaux génomiques, vous devriez toujours être conscients de leur fiabilité limitée et donc de diluer le risque. La fiabilité des calculs et des données pour l’indexation génomiques n’est pas encore standardisé internationalement. En tout cas, les données d’indexation génomiques allemandes sont réalistes et la qualité de l’indexation génomiques allemandes est reconnues internationalement. En ce qui concerne l’indexation allemande, en plus de la fiabilité, les informations sur les filles sera toujours disponibles, pour que chacun puisse, sur une base impartiale, choisir le taureaux adéquat depuis les jeunes taureau évalué génomiquement jusqu’au taureaux avec des filles de services en passant par les taureaux avec fille de testage.