La sélection génomique : principe et mise en oeuvre

Conférence
Grand Angle Lait
Appréhender les enjeux du secteur
laitier pour préparer l’avenir
8e édition
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#GALait
Cycle de webinaires
Les vendredis 19 & 26 mars, 02, 09 & 16 avril 2021
De 13h30 à 14h45

5
– 2021
Conférence Grand Angle Lait
8e édition
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La sélection génomique :
principe, mise en œuvre
Didier Boichard, INRAE

- 2021
Mesurer
l’apparentement
Mesurer
la consanguinité
Distinguer les deux
chromosomes A B
Suivre les
transmissions
Information apportée par les marqueurs
..GAATCTTATGCTATACATAATTATATACTAATCGGGTATTGTTCTTAT..
..CTTAGAATACGATATGTATTAATATATGATTAGCCCATAACAAGAATA..
1
..GAATCTTATGCTATACATAATTATATACTAATAGGGTATTGTTCTTAT..
..CTTAGAATACGATATGTATTAATATATGATTATCCCATAACAAGAATA..
2
SNP
10 ans de sélection génomique: principes, résultats

- 2021
La sélection génomique
• Contrairement à la sélection dite généalogique qui utilise
l’information des phénotypes et des pedigree,
la sélection génomique est une sélection qui repose sur une
prédiction de valeur génétique basée sur l’information de
marqueurs moléculaires couvrant tout le génome.
• Sa principale propriété : un candidat peut être évalué et donc
sélectionné à un stade jeune, avant toute information
phénotypique

- 2021
Population de référence :
- Population avec phénotypes et génotypes
- Estimation des effets des marqueurs
- Population des candidats à la sélection
- Population présentant les mêmes associations
- Obtention des génotypes
- Prédiction de la valeur à partir des effets
estimés
Principe de la sélection génomique

- 2021
Population de référence =
phénotypes + génotypes

- 2021
Population de référence
On fait l’hypothèse que chaque région de même
couleur (les mêmes marqueurs SNP) contient
la même séquence !

- 2021
Population de référence
On calcule les effets de chaque région au niveau de la
population de référence pour chaque caractère
 Equation de prédiction
+2 +2
+2
+2 -3 -3 -3 -3 -3
+3
+3
+3
+3
+3
+2
-4 -1 -4
+2
+2
+2
+4
+5
0 -3
-3
+5
+5
+5 +5
-3 +1
+1
+1 -3
-3
-3
+4
+4
+4 +1
+1
+1
+1
+1 +1 -2
-2
-4 -4

- 2021
puis on lui applique les valeurs de ses segments
… que l’on somme sur l’ensemble du génome :
( => ici, Index = +4 )
+2
+2
-3
+5
-3
+4 +1
-4
Evaluation d’un candidat
On génotype
un candidat

- 2021
Goddard & Hayes
2009, Genetics
Deux facteurs essentiels de la précision
- l’effectif de la population de référence
- l’héritabilité du phénotype
Corrélation
(index, valeur
génétique vraie)
Effectif de la population de référence

- 2021
L’émergence
• Schaeffer (2006) démontre l’intérêt théorique de la SG chez les bovins laitiers,
du fait de la réduction de l’intervalle de génération
• Les puces de génotypage de routine sont disponibles à partir de 2007
• Les premières populations de référence sont constituées de taureaux testés,
la performance moyenne des filles correspondant un phénotype très héritable
et disponible
• Premières applications officielles en 2009 (dont en France)

- 2021
La SG favorise les (groupes de) pays capables d’assembler
de grandes populations  2 grands consortiums
Situation Holstein

- 2021
Situation Holstein
La SG favorise les (groupes de) pays capables d’assembler
de grandes populations  2 grands consortiums

- 2021
Gain de précision espéré
Gain espéré de CD
en 2010: + 10%
Gain réalisé : 11%
en moyenne pour tous les
caractères et pays
d’Eurogenomics
(Lund et al, GSE 2011)
2008 2010 2019: 35 000

- 2021
Génotypage des femelles, à double fin :
- Pour l’éleveur, sélection intra troupeau
- Pour la population, augmentation, création et/ou renouvellement de
la population de référence
2012 : création d’une puce LD, à faible coût, permettant un grand
développement du génotypage
Combinée à des techniques optimisées d’imputation
Aujourd’hui, le coût plus réduit permet de revenir à des puces MD
L’importance du génotypage à grande échelle

- 2021
Populations de référence actuelles
• Holstein (Eurogenomics) : > 35 000 taureaux testés
+ >250 000 vaches
• Montbéliarde : 3000 taureaux + 100 000 vaches
• Normande : 2700 taureaux + 30 000 vaches
• Races régionales
• Brune : 6000 taureaux (Intergenomics)
• Abondance : 450 taureaux + 5000 vaches
• Vosgienne : 70 taureaux + 2000 vaches

- 2021
L’intervalle de génération est plus court, l’augmentation de consanguinité
annuelle risque d’être drastiquement augmentée
(potentiellement multipliée par 3 ou 4 par rapport à avant).
Cela doit être compensé par un nombre de taureaux diffusés nettement
plus élevé qu’avant.
C’est possible car le coût unitaire du taureau mis en marché est moins
élevé qu’auparavant.
Il devrait être possible de sélectionner pour des objectifs plus variés et
satisfaire des systèmes diversifiés
Quel mode d’emploi ?
L’importance de la gestion de la diversité

- 2021
Utilisation des taureaux en France
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2008200920102011201220132014
Montbéliarde Holstein Normande
(Le Mezec, 2015)
Testage conventionnel
Jeunes taureaux avec évaluation génomique
Deuxième utilisation de taureaux
Taureaux testés sur descendance
Importation

- 2021
Evolution de l’objectif de sélection
en races laitières (exemple de la Prim’Holstein)
Production
Conformation
Fertilité
Santé de la mamelle
Longévité
Vitesse de traite
Avant 2012 Après 2012
Production
Conformation
Fertilité
Santé de la mamelle
Longévité

- 2021
Tout caractère mesurable dans une population de référence devient
évaluable et donc sélectionnable
Les puces sont de moins en moins chères
=> Développement de populations de référence (réalisées ou en cours)
Quels caractères ?
- Phénotypes nouveaux (ex : spectres de lait => acétonémie, aptitudes
fromagères, composition fine, méthane…)
- Bases de données non génétiques (abattoirs, bases sanitaires…)
- Agriculture de précision (capteurs divers…)
- Collecte d’information spécifique (lésions des pieds, efficience alimentaire)
Extension à d’autres caractères

- 2021
Perspectives
 Vers une application généralisée dans toutes les populations bovines, qui devient un outil de
gestion de routine des élevages : pour quand 100% de génotypage ?
 Un outil très puissant, aux capacités multiples
 Un objectif de sélection équilibré pour un élevage durable
 Une possibilité théorique de sélectionner en limitant la perte de variabilité génétique,
mais des pratiques contrastées selon les populations
 Une révolution dans le monde de l’élevage, accompagnée de changements de sa structure
 Des applications multiples des puces de génotypage dont
 Contrôle de filiation automatique, assignation de parenté, assignation raciale
 Mesure d’apparentement, de consanguinité
 Information sur les gènes d’intérêt / anomalies, obtenue à un coût marginal
 Identification des principaux gènes et variants génétiques responsables de la variabilité
génétique des caractères

- 2021
Perspectives
Des évolutions techniques majeures attendues,
 Adoption du Single Step (toutes races)
 Evaluation de nouveaux caractères
 Prédictions génomiques en croisement
 Prise en compte de l’information biologique en évaluation
 Gestion optimisée des accouplements
 Prédiction de la variance gamétique
 Prédiction des effets de dominance
 Prédiction des interactions génotype x milieu …

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