Epistasis is a fundamental Epistasis is a fundamental component of the genetic component of the genetic

architecture of prolificacy in architecture of prolificacy in PIGSPIGS

J.L. Noguera , M.C. Rodriguez, & al.J.L. Noguera , M.C. Rodriguez, & al.

8th world congress on genetics applied to liverstock production, 8th world congress on genetics applied to liverstock production, august 13-18,2006, belo horizonte, MG , BRAZILaugust 13-18,2006, belo horizonte, MG , BRAZIL

Etude qui va au delà de la simple Etude qui va au delà de la simple génétique quantitative, qui génétique quantitative, qui s’intéresse à l’observation du s’intéresse à l’observation du phénotype.phénotype.

génétique moléculaire : génétique moléculaire : étude du génotypeétude du génotype

Quelques rappelsQuelques rappels

Chez la truie, espèce polytocique, la taille de la Chez la truie, espèce polytocique, la taille de la portée est multifactorielle pour un individu, portée est multifactorielle pour un individu, nombre de nouveau-nés vivants ou morts par mise nombre de nouveau-nés vivants ou morts par mise bas = bas = ProlificitéProlificité

Génétique = Génétique = composant du phénotype prolificitécomposant du phénotype prolificité

Prolificité = M + G + UProlificité = M + G + U

Moyenne

Population d’élevage

Effet génotype

Effet d’environnement

Caractère complexe reproduction sélective difficile faible héritabilité.

S’exprime uniquement chez la femelle.

Facteurs composant l’effet génotype :Facteurs composant l’effet génotype :

- la dominance : allèle dominant s’exprime - la dominance : allèle dominant s’exprime sur l’allèle récessifsur l’allèle récessif

- la récessivité : allèle exprime phénotype - la récessivité : allèle exprime phénotype seuleument sous la forme homozygoteseuleument sous la forme homozygote

- l’épistasie : interaction entre 2 gènes non - l’épistasie : interaction entre 2 gènes non allèles telle que l’un empêche l’autre de allèles telle que l’un empêche l’autre de s’exprimer s’exprimer - QTL = Quantitative Trait Loci portion du génome

a effet majeur sur un caractère quantitatif

Études antérieures basées uniquement sur Études antérieures basées uniquement sur dominance et récessivité . dominance et récessivité .

Objectifs Objectifs : :

étude de l’effet d’épistasie.étude de l’effet d’épistasie.

prouver l’influence de l’épistasie sur prouver l’influence de l’épistasie sur la prolificité chez le porc.la prolificité chez le porc.

comparaison entre une cartographie comparaison entre une cartographie génétique à une dimension (sur un QTL) et une génétique à une dimension (sur un QTL) et une autre à deux dimensions (deux QTL)autre à deux dimensions (deux QTL)

Matériel et méthodes Matériel et méthodes Croisements entre une race Iberian (race Croisements entre une race Iberian (race

viandeuse) et une race Meishan (haute prolificité viandeuse) et une race Meishan (haute prolificité ~ ~ 16 porcelets)16 porcelets) : :

F0:

F1:

3 mâles

18 truies

8 mâles 97 truies

F2: 255 truies (881 portées) Enregistrement des

porcelets vivants

L’expérience

Etude du génomeEtude du génome

ADN extrait de sang congelé ou de ADN extrait de sang congelé ou de tissus de la queue tissus de la queue 117 117 marqueurs :marqueurs :

- 109 microsatellites- 109 microsatellites

- 8 SNP- 8 SNP Amplification PCR des microsatellites Amplification PCR des microsatellites Cartographie génomique Cartographie génomique

analyse statistiqueanalyse statistique

2 modèles statistiques ont été utilisé :2 modèles statistiques ont été utilisé :- QTL mapping à une dimension utilisant un - QTL mapping à une dimension utilisant un

modèle de régression : modèle de régression :

Avec : - y(ijk) = observation pour le nombre de porcelets nés vivants Avec : - y(ijk) = observation pour le nombre de porcelets nés vivants

- H(i) = effet de la i- H(i) = effet de la ième ème saison saison

- u(j) = effet polygénique du j- u(j) = effet polygénique du jèmeème individu individu

-p(j) = effet environnement permanent du j-p(j) = effet environnement permanent du jèmeème individu individu - a = effet additif- a = effet additif - d = effet dominant - d = effet dominant - e(ijk) = effet résiduel aléatoire - e(ijk) = effet résiduel aléatoire - c(a) = pr(QQ)-pr(qq)- c(a) = pr(QQ)-pr(qq) -c(d) = pr(Qq) -c(d) = pr(Qq) -pr(QQ) = proba d’être homozygote Iberian-pr(QQ) = proba d’être homozygote Iberian - pr(qq) = proba d’être homozygote Meishan- pr(qq) = proba d’être homozygote Meishan -pr(Qq) = probabilité d’être hétérozygote-pr(Qq) = probabilité d’être hétérozygote

y(ijk) =H(i) + u(j) + p(j) + c(a)a + c(d)d + e(ijk)

QTL mapping à 2 dimensions : QTL mapping à 2 dimensions :

Selon 2 méthodes : - Selon 2 méthodes : - incluant les effets des 2 QTL de 2 loci incluant les effets des 2 QTL de 2 loci différents mais sans leurs interactionsdifférents mais sans leurs interactions

Cette méthode n’est pas développée dans notre étude.Cette méthode n’est pas développée dans notre étude.

- - incluant les effets d’épistasie entre 2 QTL :incluant les effets d’épistasie entre 2 QTL :

y(ijk) = H(i) + u(j) + p(j) + c(a1)a1 + c(d1)d1 + c(a2)a2 + c(d2)d2 + e(ijk)

y(ijk) = H(i) + u(j) + p(j) + c(a1)a1 + c(d1)d1 + c(a2)a2 + c(d2)d2 + c(axa)I(axa) + c(axd)I(axd) + c(dxa)I(dxa) + c(dxd)I(dxd) + e(ijk)

Avec : I = effets d’interaction épistasique c = coefficients de régression

Résultats obtenusRésultats obtenus

Dans l’étude à une dimension, 2 résultats sont hautement Dans l’étude à une dimension, 2 résultats sont hautement significatifs et un moins significatif.significatifs et un moins significatif.

Dans l’étude à 2 dimensions, 6 résultats sont hautement Dans l’étude à 2 dimensions, 6 résultats sont hautement significatifs et 3 moins significatifs.significatifs et 3 moins significatifs.

Conclusion :

La 1ère étude ne fait intervenir que 3 chromosomes La 2nde en fait intervenir 13

2nde étude beaucoup plus complète et aux vues du tableau beaucoup plus significative

Cette étude inédite prouve l’intervention indiscutable de l’épistasie sur la prolificité. Ce facteur va rendre plus difficile l’application pratique de cette sélection.

Critiques Critiques Au niveau méthodologie :Au niveau méthodologie :

- - environnement fixéenvironnement fixé or, en pratique l’environnement est or, en pratique l’environnement est un critère important à ne pas négliger un critère important à ne pas négliger

- - l’héritabilité est également considérée connue et fixel’héritabilité est également considérée connue et fixe quels quels que soient les couples formés entre les 2 races que soient les couples formés entre les 2 races

- - Interactions à plusieurs degrésInteractions à plusieurs degrés envisageables ( étude envisageables ( étude limitée à 2 dimensions limitée à 2 dimensions pourquoi pas plus ? ) pourquoi pas plus ? )

- L’ épistasie n’est certainement - L’ épistasie n’est certainement pas le seul paramètrepas le seul paramètre ( effet polygénique)( effet polygénique)

- Etude sur la race Meishan - Etude sur la race Meishan ces QTL existent-ils aussi dans ces QTL existent-ils aussi dans

d’autres races ? d’autres races ?

Applications pratiquesApplications pratiques Objectif d’un élevage ? Objectif d’un élevage ?

lier des caractères génétiques opposés afin d’avoir la meilleure lier des caractères génétiques opposés afin d’avoir la meilleure productivité possibleproductivité possible

en élevage porcin, allier développement musculaire optimal et en élevage porcin, allier développement musculaire optimal et prolificitéprolificité

Rôle du vétérinaire : Rôle du vétérinaire : 1.1. Connaître l’existence de ces QTL afin d’aider l’éleveur à réaliser les Connaître l’existence de ces QTL afin d’aider l’éleveur à réaliser les

meilleurs croisements possibles. meilleurs croisements possibles.

2.2. Ceci passe par la fabrication de kits par des firmes détectant la Ceci passe par la fabrication de kits par des firmes détectant la présence de ces QTL chez une truie donnée (coûts/bénéfices présence de ces QTL chez une truie donnée (coûts/bénéfices avantageux ?)avantageux ?)

3.3. De plus, conception de fiches de suivis de reproduction, d’index De plus, conception de fiches de suivis de reproduction, d’index contenant le paramètre prolificité dans une approche de management contenant le paramètre prolificité dans une approche de management d’élevage. d’élevage.

4.4. Alternative à l’utilisation du Large White en croisement avec le Alternative à l’utilisation du Large White en croisement avec le PiétrainPiétrain

5.5. Autres effets intervenants dans la productivité et à ne pas perdre de Autres effets intervenants dans la productivité et à ne pas perdre de vue : vue :

- un environnement adéquat- un environnement adéquat

- une alimentation équilibrée- une alimentation équilibrée

BibliographieBibliographie

Modern Genetics for Veterinarians and the Animal SciencesModern Genetics for Veterinarians and the Animal Sciences, , Georges Michel, 2002, University of LiegeGeorges Michel, 2002, University of Liege

Introduction à l’analyse génétiqueIntroduction à l’analyse génétique, Griffiths, Miller, et al, 4th , Griffiths, Miller, et al, 4th edition, 2006edition, 2006

Epistasis is a fundamental component of the genetic architecture Epistasis is a fundamental component of the genetic architecture of prolificacy in pigs, J.L. Noguera, M.C. Rodriguez et al., 8th World of prolificacy in pigs, J.L. Noguera, M.C. Rodriguez et al., 8th World Congress on Genetics Applied to Liverstock Production, August 13-Congress on Genetics Applied to Liverstock Production, August 13-18, 2006, Belo Horizonte, MG, Brazil18, 2006, Belo Horizonte, MG, Brazil

Nat.Rev.Genet., Calborg O. and Haley, 2004, 5:619-625Nat.Rev.Genet., Calborg O. and Haley, 2004, 5:619-625 Anim. Genet., Rodriguez C., Tomas A. et al, 2005, 36:490-496Anim. Genet., Rodriguez C., Tomas A. et al, 2005, 36:490-496 Genetics, Haley C., Knott S. et al, 1994, 136:1195-1207Genetics, Haley C., Knott S. et al, 1994, 136:1195-1207 http://http://www.ulg.ac.bewww.ulg.ac.be//fmvfmv//quantquant www.inra.fr/internet/Produits/PA/an1998/num983/dossierHP/dd983www.inra.fr/internet/Produits/PA/an1998/num983/dossierHP/dd983

.htm.htm

Gademer

Angéliqu

e

Lefèvre

Nicolas

De oliveira

Fabien