Étude de marqueurs génétiques faisant appel à une nouvelle technologie de séquençage afin d'améliorer la sélection des bovins de boucherie pour leur efficacité alimentaire

L'importance de la sélection pour l'efficacité alimentaire dans l'industrie du bœuf

Une meilleure sélection des caractères de production, comme l'efficacité alimentaire, peut apporter des avantages économiques et environnementaux dans le secteur du bovin de boucherie. Actuellement, le coût élevé des aliments constitue l'un des principaux défis de l'industrie du bœuf et peut représenter environ 70 % des coûts de production totaux. C'est pour cette raison que la pression sélective axée sur l'efficacité alimentaire chez les bovins a augmenté. L'amélioration de l'efficacité alimentaire peut réduire le taux de conversion alimentaire et les coûts de production, ce qui entraîne des avantages économiques pour l'industrie du bœuf. De plus, on s'attend à ce que les bovins ayant une meilleure efficacité alimentaire utilisent l'énergie métabolique plus efficacement, ce qui peut entraîner une réduction de la production de méthane entérique et une réduction des émissions de gaz à effet de serre provenant des élevages bovins. Cependant, mesurer l'efficacité alimentaire est souvent inefficace et peu pratique au niveau de l'exploitation. La mesure la plus couramment utilisée pour calculer l'efficacité alimentaire est l'ingestion alimentaire résiduelle (IAR), exprimée en kg/jour. L'IAR est la différence entre l'ingestion alimentaire prévue et l'ingestion alimentaire réelle. Actuellement, cette méthode est coûteuse et exige du temps et du personnel. Cela souligne l'importance d'étudier d'autres moyens pouvant améliorer l'efficacité alimentaire d'un troupeau, comme le recours à la génomique.

Une façon d'améliorer l'efficacité alimentaire consiste à inclure ce caractère dans les programmes de sélection. Les études de génomique fonctionnelle où l'on compare des bovins ayant une efficacité alimentaire élevée et des bovins ayant une efficacité alimentaire faible sont une bonne stratégie pour identifier les marqueurs génétiques (mutations ou «SNP» trouvées dans le génome rattaché à un caractère d'intérêt) liés à l'efficacité alimentaire. Ces marqueurs génétiques peuvent être incorporés dans des programmes de sélection commerciale. Notre recherche vise à repérer les marqueurs génétiques liés à l'efficacité alimentaire présents dans les gènes exprimés différemment et à améliorer la compréhension de la biologie et des voies métaboliques sous-jacentes aux marqueurs génétiques et aux gènes régulateurs clés pouvant influencer la fonction et la régulation de l'efficacité alimentaire chez les bovins.

L'importance d'améliorer l'efficacité alimentaire pour la rentabilité des systèmes d'élevage des bovins de boucherie et la durabilité de l'environnement.

Figure 1. L'importance d'améliorer l'efficacité alimentaire pour la rentabilité des systèmes d'élevage des bovins de boucherie et la durabilité de l'environnement.

Texte

Recherches en cours utilisant la génomique et les nouvelles technologies de séquençage

De nouvelles technologies scientifiques visant à faire progresser les méthodes de recherche dans le domaine de l'étude de la génétique animale sont en constante évolution et ne cessent de s'améliorer. Une de ces nouvelles technologies est l'analyse des données de séquençage de transcriptome à haut débit, connue sous le nom de séquençage de l'ARN (RNA-Seq). Le séquençage de l'ARN est utilisé pour mesurer l'expression génétique du génome complet de l'animal (le génome du bovin de boucherie comprend environ 24 000 gènes). En outre, cette technologie pourrait être utilisée pour détecter des variantes génétiques et des marqueurs, comme les " SNP " (polymorphisme d'un nucléotide simple). Récemment, cet outil a joué un rôle essentiel dans l'identification de marqueurs génétiques fonctionnels associés à des caractères économiquement pertinents chez le bétail, ce qui a permis de mieux comprendre l'architecture génétique des caractères de production d'importance, comme l'efficacité alimentaire, la santé, la fertilité et la qualité de la viande chez les bovins de boucherie.

Dans cette étude, nous avons utilisé l'analyse du séquençage de l'ARN pour identifier les marqueurs génétiques dans les gènes exprimés dans les différents tissus liés à l'efficacité alimentaire (p. ex. muscle et foie) chez des bouvillons avec une efficacité alimentaire élevée et faible.

Schéma démontrant le déroulement de l'identification des marqueurs génétiques liés aux gènes et aux voies métaboliques concernées dans l'efficacité alimentaire des bovins de boucherie.

Figure 2. Schéma démontrant le déroulement de l'identification des marqueurs génétiques liés aux gènes et aux voies métaboliques concernées dans l'efficacité alimentaire des bovins de boucherie.

Texte

Gènes régulateurs d'importance et marqueurs candidats (SNP)

Les muscles et le foie comportent les tissus cibles d'importance utilisés pour étudier l'architecture génétique régulant l'efficacité alimentaire. Des études ont montré que les gènes qui codent les protéines liées à la contraction des muscles striés sont exprimés différemment entre les groupes d'efficacité alimentaire élevée et faible, suggérant l'implication de la fonction musculaire dans l'efficacité énergétique chez les bovins. La fonction des tissus du foie est associée à la régulation de l'énergie métabolique et à l'apport des nutriments. Des études antérieures ont montré que les concentrations de métabolites hépatiques (foie) sont associées à l'efficacité alimentaire. En outre, le foie est connu pour son rôle dans le contrôle circadien de l'expression des gènes qui régulent l'absorption des nutriments et la modulation du fonctionnement de l'organe. Comme ces principaux tissus cibles sont importants dans l'étude de l'efficacité alimentaire, il existe de nombreuses preuves qui appuient la grande quantité de gènes différemment exprimés dans les tissus musculaires et hépatiques.

Au total, 180 gènes d'expression différente ont été identifiés dans les tissus hépatiques et musculaires et sont impliqués dans la régulation de l'efficacité alimentaire chez les bovins de boucherie. Des 180 gènes identifiés, 68 étaient exprimés dans le tissu musculaire et 112 gènes dans le tissu hépatique, 5 étant identiques dans les tissus musculaires et hépatiques. Cela paraît plausible, car ces tissus sont biologiquement impliqués dans différents processus métaboliques, comme le métabolisme énergétique (tissu hépatique) et l'efficacité de l'utilisation de l'énergie (tissu musculaire).

Les cinq gènes qui régulaient l'expression des gènes dans les tissus des muscles et du foie étaient intéressants, car cela pourrait suggérer que ces gènes fonctionnent dans de nombreux tissus pour réguler l'efficacité alimentaire. L'un des gènes incluait la protéine 1 d'expression précoce pour la croissance (gène EGR1). Le gène EGR1 est impliqué dans la régulation des modèles circadiens des gènes exprimés dans les voies métaboliques, comme les processus de réponse à la croissance et à la différenciation cellulaire. Ces voies métaboliques peuvent jouer un rôle clé dans l'efficacité de l'utilisation de l'énergie pour la croissance animale et dans les fonctions biologiques des tissus et des cellules.

En utilisant l'analyse du séquençage de l'ARN, nous avons également identifié des marqueurs génétiques associés à une efficacité alimentaire élevée ou faible et nous avons aussi déterminé le nombre de marqueurs localisés dans les cinq gènes d'expressions différentes dans les tissus du foie et des muscles. Au total, 26 marqueurs (SNP) ont été identifiés dans le groupe à faible efficacité et 18 marqueurs (SNP) dans le groupe à efficacité élevée au sein de ces cinq gènes. Par exemple, un marqueur du groupe à faible efficacité alimentaire a été associé au gène EGR1, qui peut servir de marqueur candidat influençant une efficacité alimentaire faible ou élevée chez un animal. Les marqueurs repérés exclusivement chez les animaux les plus efficaces peuvent contribuer à la régulation de l'efficacité alimentaire, permettant une plus grande précision dans la sélection d'animaux plus efficaces.

Implications et conclusions

Cette étude a révélé des résultats préliminaires intéressants concernant les possibles gènes régulateurs et les marqueurs génétiques associés à l'efficacité alimentaire chez les bovins de boucherie. À partir de ces résultats, d'autres recherches seront effectuées, y compris la validation de marqueurs génétiques chez les bovins de boucherie de race pure et de races croisées et de différents systèmes d'élevage. L'évaluation de ces informations pourra être approfondie et celles-ci pourraient faire partie des stratégies de sélection génomique, en incluant des marqueurs dans les plateformes de génotypage pour les troupeaux commerciaux et dans les protocoles de sélection, améliorant ainsi l'efficacité de la production et la durabilité environnementale de l'industrie bovine.

Remerciements

Les auteurs remercient sincèrement le ministère de l'Agriculture, de l'Alimentation et des Affaires rurales de l'Ontario (MAAARO), le ministère de la Recherche et de l'Innovation de l'Ontario, Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), Génome Canada, Beef Farmers of Ontario (BFO) , Beef Cattle Research Council (BCRC), AgSights et les institutions nationales et internationales collaborant à ce projet (Université de l'Alberta (Canada), Teagasc (Irlande) et American Angus Association/Angus Genetics Inc. (Missouri, États-Unis)). Les auteurs aimeraient également souligner la contribution financière des promoteurs au Centre d'innovation en recherche sur le bétail - Centre de bœuf d'Elora. Ce centre de recherche à la fine pointe permettra l'avancement de la recherche génétique sur les bovins de boucherie en Ontario.

Renseignements sur l'auteur de l'article :

Auteurs : Stephanie Lam1, Aroa Suárez-Vega1, Pablo Fonseca1,2, Angela Cánovas1

Affiliations :

1 Centre for Genetic Improvement of Livestock, Department of Animal Biosciences, Université de Guelph, Guelph, Ontario, N1G 2W1, Canada.

2 Universidade Federal de Minas Gerais, Departamento de Biologia Geral, Belo Horizonte, Minas Gerais, 31270-901, Brésil.


Pour plus de renseignements :
Sans frais : 1 877 424-1300
Local : 519 826-4047
Courriel : ag.info.omafra@ontario.ca