Sélection génomique chez les vaches laitières


Fiche technique - ISSN 1198-7138  -  Imprimeur de la Reine pour l'Ontario
Agdex : 410/31
Date de publication : mars 2012
Commande no. 12-024
Dernière révision : aôut 2012
Situation :
Rédacteur : Blair Murray

L'utilisation de l'information génomique dans l'évaluation génétique a entraîné des changements révolutionnaires dans la sélection des bovins laitiers. Les évaluations génomiques augmentent la précision des évaluations génétiques et ont le potentiel d'augmenter rapidement le taux d'amélioration génétique de plusieurs caractères. Leur utilisation est particulièrement efficace lorsque l'information est limitée, par exemple concernant les femelles et les jeunes taureaux, et les traits de plus faible héritabilité.

Le séquençage du génome bovin en 2004 a donné l'impulsion à un effort mondial pour l'utilisation des renseignements de base concernant le codage génétique afin d'améliorer la manière dont les valeurs génétiques des vaches et des taureaux sont estimées. Le génome bovin est constitué d'environ 25 000 à 30 000 gènes utiles. Pour la sélection génomique, les chercheurs cherchent les marqueurs ou les polymorphismes des nucléotides simples (PNS). Un PNS est un endroit dans un chromosome où la séquence d'ADN peut différer parmi les individus. Les PNS sont particulièrement utiles lorsqu'ils surviennent sur un gène ou près d'un gène qui contribue à un caractère important. Comme la plupart des traits sont contrôlés par plusieurs gènes, le processus est complexe, et un réel progrès n'a pas été fait jusqu'à ce qu'une puce électronique de génotypage, appelée test Illumina 50K, soit développée, laquelle pourrait servir à identifier plus de 50 000 PNS sur le génome.

Même si le test 50K continue à être utilisé pour les reproducteurs haut de gamme et le dépistage des entrées pour l'insémination artificielle (IA) des jeunes géniteurs, un test plus simple et moins cher appelé test 3K, identifiant environ 3 000 PNS choisis soigneusement, a été élaboré pour permettre aux propriétaires de troupeau d'utiliser le testage génomique sur une base plus large. Pourvu qu'au moins un parent ait été testé à l'aide du test 50K, le test plus économique 3K peut être utilisé avec seulement une petite perte de précision en raison de l'utilisation d'une méthode appelée imputation, qui utilise la connaissance du génome parental dans les calculs. Récemment, plus de PNS et une précision améliorée ont été ajoutés au test 3K, maintenant appelé test 6K.

Tests disponibles

Le test génomique initialement disponible utilisait la puce Illumina 50K, qui évaluait environ 54 000 PNS présentant une valeur pour le génome bovin. C'est devenu la norme acceptée pour le testage génomique des géniteurs pour l'insémination artificielle, des mères à taureaux potentielles et le dépistage des jeunes géniteurs. Même si le coût d'utilisation de ce test a diminué depuis son introduction, il demeure cependant très dispendieux pour une utilisation à grande échelle par les producteurs laitiers. En 2010, Holstein Canada et les partenaires de Semex ont lancé GenoTest, un programme qui rend le test 3K et même un meilleur test, le 6K, disponibles pour les producteurs laitiers canadiens au coût de 47 $ par animal¹.

Même si le testage génomique peut être réalisé sur une variété d'échantillons de tissu, les échantillons préférés sont les poils, y compris les racines, ou, dans le cas de veaux, un écouvillon nasal. Les trousses d'analyse sont disponibles par l'entremise de Holstein Canada et des partenaires de Semex. Les directives détaillées sont disponibles sur le site Web de Holstein Canada (www.holsteincanada.ca).

Les améliorations génétiques dépendent de quatre facteurs :

  • l'intensité de la sélection - le meilleur pourcentage de candidats sélectionnés gardé comme parents;
  • la précision de la sélection - à quel point le véritable mérite génétique peut être identifié;
  • la variation génétique - la variation avec laquelle il faut travailler;
  • intervalle entre les générations - période nécessaire pour identifier les individus supérieurs et produire une descendance à partir de ceux-ci (l'âge moyen des parents lorsque les descendants naissent).

La sélection génomique améliore deux de ces quatre facteurs : elle améliore la précision de l'identification des individus et permet l'identification des animaux supérieurs plus précocement, peu après leur naissance, raccourcissant l'intervalle entre les générations.

Sélection des géniteurs

La publication des évaluations génétiques de souche laitière d'août 2009 a marqué une nouvelle ère au Canada pour les « épreuves » de taureaux, lorsque la majorité comprenait de l'information génomique. À quelques exceptions près, tous les taureaux disponibles au Canada dans la liste des 100 meilleurs selon l'indice de profit à vie (IPV) publiée par le Réseau laitier canadien (www.cdn.ca) ont maintenant des valeurs génomiques d'élevage estimées (VGEE) - valeurs d'élevage pour lesquelles l'information génomique a été utilisée.

Avec des taureaux éprouvés, qui possèdent plusieurs filles et une fiabilité supérieure à 90 %, la valeur d'élevage estimée (VEE) est déjà une mesure assez précise de la valeur génétique qu'un taureau transmet à son descendant. Pour ces géniteurs, l'ajout de renseignements génomiques améliore seulement légèrement la précision pour la plupart des caractères. Cependant, l'amélioration peut être substantielle pour les caractères avec une faible héritabilité, qui sont difficiles à évaluer précisément par les méthodes classiques.

Avec le testage génomique, il est maintenant possible de dépister des milliers de jeunes géniteurs candidats pour la sélection pour l'IA et de sélectionner les meilleurs candidats qui soient pour le programme de contrôle de la descendance. Cela augmente l'intensité de la sélection et réduit également les coûts liés à l'entretien d'un grand nombre de jeunes géniteurs attendant des épreuves.

Les producteurs laitiers peuvent maintenant utiliser de jeunes géniteurs qui ont des renseignements génétiques (moyennes de parents génomiques ou MPG), ainsi que des taureaux éprouvés. Les VGEE de ces taureaux sont équivalentes à l'ajout de 9 à 20 filles pour la production et de caractères typiques dans une épreuve traditionnelle. Elles ne sont pas aussi précises qu'une épreuve de progéniture, et les éleveurs devraient les utiliser en groupes plutôt que de tenter de sélectionner un ou deux taureaux supérieurs à utiliser de manière intensive.

La recherche a démontré que, dans la plupart des situations, un groupe de cinq jeunes géniteurs génotypés a une moyenne de fiabilité presque aussi bonne que celle de taureaux d'élite. Un groupe de 10 géniteurs de ce genre a la même moyenne de fiabilité que des taureaux d'élite. Ces jeunes taureaux, en moyenne, peuvent transmettre des génétiques supérieures pourvu que l'on ne vise pas un taureau en particulier, en raison de la fiabilité plus faible.

Une stratégie pourrait être d'utiliser des géniteurs supérieurs, et fortement éprouvés sur 50 % du troupeau et un groupe de jeunes géniteurs sur l'autre partie du troupeau. Fixez une limite sur le nombre d'ascendances pour tous les géniteurs et remplacez-les ensuite par un nouveau taureau supérieur. Examinez la liste des géniteurs à chaque évaluation génétique, et faites l'ajout et le retrait d'individus lorsque de meilleurs taureaux arrivent.

Un avantage ajouté des MPG est l'accessibilité de renseignements précis sur les caractères individuels. L'éleveur peut tirer profit de jeunes taureaux supérieurs respectant des critères comme des caractères de vêlage et la fertilité et les utiliser sur des génisses dans le cadre du programme de sélection. Il s'agit d'une opportunité d'intégrer le plus rapidement possible dans le troupeau les jeunes individus avec la meilleure génétique qui soit.

Sélection des femelles

Testez les vaches et les génisses de remplacement qui sont des candidates pour être des mères de taureaux, le transfert d'embryon et/ou l'exportation de matériel génétique avec le test 50K ou au moins avec le test 6K moins dispendieux. La facilité d'utilisation, la disponibilité ainsi que le faible coût du test 6K font de la sélection génomique au sein d'un troupeau une véritable possibilité. La génomique est la plus utile pour les génisses, qui peuvent être testées peu après la naissance (figure 1), permettant des décisions en matière de sélection et la planification bien avant leur entrée potentielle dans le troupeau laitier.

Figure 1. Le testage génomique peut être réalisé peu après la naissance.

Figure 1 : Photo d'un veau laitier

Même si les moyennes de parents étaient précédemment disponibles pour qualifier les femelles, elles n'étaient pas souvent utilisées pour la sélection dans le troupeau, étant donné leur faible précision. Les décisions étaient généralement fondées sur la connaissance des membres de la famille, l'apparence de l'animal ou l'état de la génisse après une ou deux lactations. Dans le cas des génisses, puisque beaucoup de décisions de réforme sont aléatoires ou dépendent du moment de l'année où naissent les génisses ou s'il y a de la place dans la chaîne de lactation, leur sélection contribue donc peu à l'amélioration du troupeau. La génomique fournit l'opportunité de prendre des décisions utiles pour la sélection du troupeau.

Sélection au sein du troupeau

Le coût du génotypage a chuté au point où le testage à grande échelle par les producteurs laitiers canadiens à l'aide du test 6K est possible. La précision de la sélection des génisses augmente substantiellement lorsque la sélection est basée sur les évaluations génomiques utilisant le test 6K. La fiabilité de la moyenne des parents génomique d'une génisse génotypée est plus précise que celle d'une vache non génotypée avec deux ou trois lactations (tableau 1).

Sous-groupe

Race Holstein

Fiabilité moyenne pour l'IPV (%)
Évaluation traditionnelle (moyenne des parents)
70 Évaluation génomique
Gain
Jeunes taureaux et génisses (50K)
37
66
29
Génisses 3K (nées entre 2008 et 2011)
35
61
26
Vaches plus jeunes : 1re et 2e lactation
54
70
16
Vaches étrangères avec des évaluations MACE1 au Canada
43
68
25
Taureaux éprouvés au Canada avec 1re génération de filles
85
89
4
Taureaux étrangers avec des évaluations MACE1 au Canada
70
81
11
Tableau 1.Gains moyens de fiabilité pour l'IPV
avec la génomique - août 2011

1 Évaluations à caractères multiples à travers les pays

Source : Réseau laitier canadien. Avril 2011. Gains moyens de fiabilité pour l'IPV avec la génomique. www.cdn.ca/francais/document.php?id=229

Un certain nombre de stratégies peuvent être utilisées dans un troupeau laitier pour tirer profit du génotypage des génisses (figure 2). Le plus grand impact de la sélection génomique sur un troupeau provient du testage effectué immédiatement après la naissance et de la pratique de la sélection parmi des groupes de génisses avant qu'elles aient leur premier veau. Cette stratégie garantit que les femelles supérieures entrent en lactation, augmentant la valeur génétique moyenne des génisses qui entrent dans la chaîne de lactation, ainsi que réduisant le coût d'élevage des génisses de remplacement, généralement un coût net pour la plupart des exploitations. S'il est possible de vendre les génisses à un prix élevé, une stratégie différente peut être plus appropriée. Les génisses pourraient être évaluées et vendues en fonction de leur valeur génétique.

Figure 2. Un certain nombre de stratégies peuvent être utilisées pour tirer profit du génotypage des génisses.

Figure 2 : Photo d'un groupe de génisses laitières

Utilisation des renseignements génomiques dans la sélection

Faire le génotype de toutes les génisses peu après la naissance

La modélisation effectuée par le Dr Jacques Chesnais et ses associés montre les possibles avantages de l'utilisation du génotypage des génisses afin de choisir les meilleures génisses de remplacement pour entrer dans un troupeau laitier, en fonction de la production améliorée résultante des génisses et de leur descendance sur trois lactations.

Le tableau 2 présente la possibilité de tirer profit de l'utilisation du génotypage conformément au taux de renouvellement du troupeau et du nombre relatif de génisses à partir duquel on peut choisir les génisses nécessaires à la relève. Posséder un nombre important de génisses de remplacement augmente le pouvoir de la sélection génomique. Le nombre de génisses de remplacement disponibles pour la sélection peut être augmenté en améliorant l'intervalle entre vêlages du troupeau et en réduisant la mortalité chez les veaux.

Le tableau 2 montre que, avec un taux nécessaire à la relève modéré de 30 à 35 %, il est profitable de sélectionner les meilleures génisses de remplacement grâce au génotypage. Le bénéfice potentiel du génotypage pourrait être de 3 300 $ à 5 400 $ dans un troupeau de 100 vaches.

Tableau 2. Valeur courante quotidienne nette ($) du génotypage de toutes les génisses d'un troupeau de 100 vaches laitières et de la sélection des meilleures en fonction de la MPG, après avoir tenu compte du coût du génotypage

Taux de mortalité des veaux femelles de la naissance au génotypage

Taux de renouvellement

du troupeau (%)

25
30
35
40
5 % # de génisses disponibles
47
48
49
50
% des génisses à conserver
59 %
69 %
79 %
88 %
Profits nets ($)
7 580
5 420
3 310
1 160
10 % # de génisses disponibles
44
45
46
47
% des génisses à conserver
63 %
73 %
84 %
94 %
Profits nets ($)
6 960
4 690
2 440
30

Source : Dr J.P. Chesnais, Alliance Semex. Génoypage des génisses pour maximiser les profits. Décembre 2011.

Hypothèses :

Valeur économique nette : 29 $ par 100 points dans l'IPV

Coût du génotypage : 47 $ par génisse

Intervalle entre vêlages : 14 mois

30 % des vaches réformées vêlent dans l'année courante

Taux d'inflation de 5 % pour calculer la valeur nette courante

Nombre de génisses conservées : 10 % au-dessus du taux de renouvellement (marge de sécurité)


D'un autre côté, si un troupeau a un taux de renouvellement et/ou un faible nombre de génisses de remplacement de disponibles, les génisses peuvent être intégrées dans le troupeau avec peu ou pas de sélection; investir dans le génotypage pourrait ne pas être intéressant.

Vendre les génisses en excès

Le génotypage des génisses augmente la précision et la capacité d'identifier les meilleures génisses de remplacement. L'utilisation du génotypage pour classer les génisses de remplacement potentielles offre des opportunités pour garder ou retirer les génisses plus tôt dans leur vie, en fonction de leur valeur génétique comparée au coût pour les élever, estimé à 2 250 $ à 24 mois d'âge.

Si le cours du marché est inférieur au coût pour élever une génisse jusqu'à l'âge de lactation, le propriétaire du troupeau peut vendre l'excès de génisses à un âge précoce afin de réduire les coûts. D'un autre côté, si le propriétaire du troupeau a un marché pour les génisses de remplacement qui offrent un profit net, les génisses pourraient alors constituer un centre de profit.

Le génotypage à un âge précoce offre de la souplesse concernant le moment où les génisses peuvent être vendues, en fonction des conditions du marché. Il est possible de trouver des renseignements sur le coût d'élevage des génisses dans la fiche technique du MAAARO, commande no 11-056, intitulée Le coût d'élevage des génisses laitières de remplacement.

Faire uniquement le génotype des candidats à la réforme

Une approche à coût inférieur au génotypage des génisses de remplacement consisterait à classer toutes les génisses de remplacement conformément à la moyenne des parents (MP), puis de faire uniquement le génotype des candidates à la réforme - les génisses se classant au bas de la liste. Les décisions finales en matière de réforme sont alors prises en utilisant les renseignements génomiques.

Même si cela réduit l'investissement dans le génotypage, il a le désavantage de ne fournir aucun renseignement génomique à utiliser pour la gestion, les décisions d'accouplement ou les ventes du meilleur groupe de génisses de remplacement.

Utilisation de la semence sexée

L'utilisation de semence sexée pour accoupler des génisses de remplacement augmente le pouvoir du génotypage, puisque cela augmente le nombre de remplacements disponibles à partir desquels la sélection peut être faite.

Selon la recherche du Dr Chesnais, l'utilisation de semence sexée double presque la valeur du génotypage, en raison de l'opportunité accrue pour choisir les meilleurs remplacements pour le troupeau. Ainsi, les génisses de faible valeur peuvent être vendues, conformément à leur MPG, fournissant un revenu supplémentaire.

Génomique dans la gestion du troupeau

L'accessibilité des moyennes des parents génomiques (ou MPG) pour les génisses de remplacement offre de nouveaux outils par lesquels le propriétaire peut prendre des décisions de gestion et d'élevage.

Les MPG sont calculées pour tous les caractères permettant au propriétaire de sélectionner des géniteurs à utiliser sur les génisses à l'aide de renseignements complets sur les caractères de production, de type, de santé et de condition physique.

Les renseignements génomiques peuvent modifier la gestion de certaines génisses. Les génisses de remplacement qui possèdent une MPG exceptionnellement élevée pour la production peuvent être gérées différemment avant le vêlage et dans le troupeau laitier. Les génisses avec une valeur génétique élevée pour la cote de cellules somatiques - ce qui signifie qu'elles sont sujettes à la mammite, tout en étant pour le reste de bonne qualité - peuvent être gérées différemment afin de réduire l'exposition à la mammite.

Si un propriétaire utilise de la semence sexée sur une base sélective, les génisses avec une MPG élevée pourraient être choisies pour la semence sexée afin de s'assurer d'avoir une descendance femelle.

Le génotypage est un développement scientifique très récent, et ses usages et applications se développent très rapidement. Les producteurs laitiers s'adapteront rapidement aux nombreuses manières dont cette technologie peut être utilisée afin de mieux gérer et d'améliorer leurs troupeaux.

Sommaire

L'accessibilité du testage génomique à des fins de sélection laitière a amélioré la sélection pour l'IA des géniteurs et des femelles au sein du troupeau. Dans le cas des géniteurs, le testage génomique a amélioré la précision de telle manière que les jeunes géniteurs peuvent être dépistés avant d'entrer dans une taurellerie. Avec les VGEE, la précision des évaluations génétiques s'est améliorée pour les jeunes géniteurs ainsi que pour les caractères avec une héritabilité plus faible comme la santé et la fertilité parmi tous les géniteurs.

Alors que l'industrie laitière tire profit du testage génomique, le taux de progrès génétique pourrait être amélioré jusqu'à 60 %. Cela pourrait survenir alors que les reproducteurs par insémination artificielle tirent profit d'une épreuve des taureaux plus efficace, que les producteurs utilisent mieux les jeunes géniteurs et qu'ils utilisent une évaluation génétique plus précise des vaches et des génisses afin de sélectionner les meilleurs animaux dans leurs troupeaux.

Les VGEE ne sauraient cependant pas remplacer les programmes d'épreuve de la descendance ou la tenue de dossiers sur la production, le vêlage et d'autres traits. Ces données sont requises pour actualiser les valeurs de référence contre lesquelles les divers PNS sont évalués. De nouveaux groupes de référence seront régulièrement créés et mis à jour. Ce programme continue de s'appuyer sur les données exactes prélevées à la ferme.

Références1

Réseau laitier canadien. Janvier 2012. Génotypage avec des panels à faible densité : 3K vs 6K. www.cdn.ca/francais/document.php?id=262

Réseau laitier canadien. Avril 2011. Gains moyens de fiabilité pour l'IPV avec la génomique.
www.cdn.ca/francais/document.php?id=229

Dr J.P. Chesnais, Alliance Semex. Décembre 2011. Génotypage des génisses pour maximiser les profits. Communication non publiée.

Glossaire

Génome - le matériel génétique total contenu dans un organisme qui contient toutes les informations requises pour construire et maintenir un exemple vivant de cet organisme. Les unités de base du génome sont l'ADN, constitué de quatre bases chimiques pouvant être répétées des millions de fois. L'ADN est relié dans un ordre particulier dans des brins appelés chromosomes. Des morceaux de chromosomes, les gènes, transportent l'information nécessaire pour créer toutes les protéines dont l'organisme a besoin pour fonctionner.
Génome bovin - particulier aux bovins, il est constitué de 30 chromosomes, contenant environ 3 milliards de paires de bases, desquelles on compte environ 30 000 gènes avec des fonctions connues.

PNS (polymorphisme de nucléotide simple) - est un endroit dans un chromosome où la séquence d'ADN peut différer parmi les individus.

MP (moyenne des parents) - la moyenne des évaluations génétiques des parents d'un animal, lorsque l'animal n'a pas de dossier de rendement ou de descendance propre.

MPG (moyenne des parents génomique) - le résultat du testage génomique d'un animal combiné à la moyenne des valeurs d'élevage des parents.

VEE (valeur d'élevage estimée) - une estimation statistique de la quantité de mérite qu'un individu transmettra à sa descendance en fonction de toutes les informations génétiques connues, comme les apparentés, et le rendement de cet individu pour ce caractère.

VGES (valeur génomique d'élevage estimée) - information combinée provenant du testage génomique et de l'évaluation génétique en fonction du rendement des filles et des apparentés.

IPV (indice de profit à vie) - indice du mérite génétique pour les taureaux et les vaches qui combine les évaluations génétiques pour la production, la durabilité, de même que la santé et la fertilité.