L’action innovante GOLD pour valider l’utilisation d’une puce de basse densité et son imputation vers une moyenne densité

 

L’action innovante GOLD (Genomic Ovine Low Density), financée par FGE en 2016 et 2017, a permis de tester l’imputation de la puce LD vers la densité 50k. Les principaux résultats de l’action GOLD sont les suivants :

 

• compte tenu des travaux déjà réalisés par l’UMT eBIS en bovin, le choix du logiciel d’imputation s’est naturellement porté sur Fimpute car il présentait une très bonne précision d’imputation dans de nombreuses populations avec des temps de calculs réduits.
• Le principe général d’estimation de la précision d’imputation est le suivant, sachant que nous n’avions pas d’échantillons génotypés à la fois sur la 50k et sur la LD : les génotypages 50k disponibles dans chacune des races sont scindés en 2 populations : une population d’apprentissage et une population de validation. Les génotypages 50k de la population de validation sont dégradés comme s’ils n’avaient que les SNP de la puce LD (ils ont donc des « trous »). FImpute considère l’ensemble de ces typages pour réaliser l’imputation des SNP manquants de la population de validation. Les typages des SNP imputés et vrais sont ensuite comparés selon deux critères : le taux de concordance ou CR (pourcentage d’allèles correctement imputés) par animal puis par SNP, et les corrélations (r²) entre génotypages vrais et génotypages imputés.
• En fonction des races, la précision moyenne tout génome de l’imputation varie de 96,68% en race Corse à 99,12% en race Lacaune pour le CR par SNP, et de 81,34% en race Corse à 94,95% en race Lacaune pour le r² par SNP. Par animal, le CR varie de 96,56% en race Corse à 99,05% en race Lacaune. Globalement les niveaux de CR par animal sont très proches de ceux par SNP, par contre les r² par SNP sont eux moins élevés.
• L’impact de l’imputation sur la précision des index génomiques est négligeable. Quels que soient la race et le caractère, les corrélations entre index sont très fortes, supérieures ou égales à 0.99. ‐          La puce LD peut donc être utilisée pour le choix génomique des jeunes agneaux à conserver pour l’IA.
• L’imputation a été intégrée dans la chaîne de traitement des génotypages dite « imputation-phasage ».

Ainsi, en 2017, c’est-à-dire pour le troisième millésime de béliers « génomiques » en race Lacaune et pour le démarrage de la sélection génomique en races ROLP, les jeunes béliers ont pu être génotypés avec la puce LD, moins coûteuse. La possibilité d’utiliser la puce LD en routine pour le génotypage et le choix des jeunes agneaux a permis aux races ROLP de se lancer dans la sélection génomique dans une situation d’équilibre technico-économique plus favorable que si seule la puce 50k avait été utilisable.

En Lacaune, le gain économique apporté par la puce LD a été de 43% en 2017. Ce gain a été en partie réinvesti en génotypages supplémentaires, c’est-à-dire en une pression de sélection génomique supérieure. En ROLP, le gain économique est plus modeste. En effet, le nombre de béliers génotypés est inférieur (834 en 2017), alors que le nombre de béliers retenus (270), au moins dans un premier temps, est identique au chiffre Lacaune. Néanmoins, le gain observé en 2017 est de 20% par rapport au coût d’un scénario en puce MD.

La question s’est posée de l’articulation entre les génotypages LD des jeunes béliers sur lesquels on veut appliquer la pression de sélection génomique à 4 mois et la nécessité d’entretenir une population d’animaux avec des génotypages MD afin de garantir la qualité de l’imputation des futures générations. Le scénario proposé est le suivant : les jeunes béliers candidats, les plus nombreux, sont génotypés avec la puce LD. Les béliers retenus pour l’IA, beaucoup moins nombreux, sont ensuite re-génotypés en puce MD.  

 

Figure 1 : intersection entre puce LD et puce MD

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Quels ovins sont génotypés ?

 

Dans la situation actuelle (année 2018), les Entreprises et Organismes de Sélection ont fait collectivement le choix de ne génotyper, dans un premier temps, que des béliers collectifs, c’est-à-dire les béliers entrants ou susceptibles d’entrer en centre d’élevage puis d’être choisis pour intégrer le centre d’IA. 

 

Chronologie de génotypage d’un millésime de béliers et de choix des béliers

 

En Lacaune et en ROLP, les jeunes agneaux sont génotypés en 2 bandes. Une première bande, majoritaire (75% des béliers Lacaune et 95% des béliers ROLP), puis une 2ème bande pour les agneaux tardifs.

En 2017 et 2018, le timing était le suivant :

• en race Lacaune, la 1ère bande a concerné les agneaux nés entre septembre et mi-décembre et entrés en centre d’élevage jusqu’à début janvier. Les échantillons de sang ont été prélevés au sein du centre d’élevage, envoyés au laboratoire mi-janvier et les résultats de génotypage ont été restitués mi-février, pour une évaluation génomique dans la foulée. La 2ème bande a concerné les agneaux entrés en centre d’élevage entre mi-janvier et mars. Les échantillons de sang ont été envoyés au laboratoire fin mars et les résultats de génotypage ont été restitués fin avril, pour une évaluation génomique dans la foulée. Tous les béliers sont au préalable typés au gène PrP à 2-3 semaines et seuls les béliers homozygotes résistants sont conservés.

• en races ROLP, la 1ère bande a concerné les agneaux nés entre octobre et fin novembre. Contrairement à la situation Lacaune, les agneaux ont été conservés chez le naisseur en attente du choix génomique. Les échantillons de sang ont été prélevés chez le naisseur, puis envoyés au laboratoire mi-décembre et les génotypages restitués mi-janvier, pour une évaluation génomique dans la foulée. La 2ème bande a concerné les agneaux nés tardivement. Les échantillons de sang ont été envoyés au laboratoire mi-janvier et les résultats de génotypage ont été restitués mi-février, pour une évaluation génomique dans la foulée. Dès que les index génomiques sont disponibles, les meilleurs béliers (intra-famille de grands-pères paternels) intègrent le centre d’élevage puis sont élevés jusqu’à leur première mise à l’IA à 1,5 an. Les autres agneaux sont laissés chez le naisseur, soit pour le renouvellement, soit pour la diffusion de béliers « génomiques ». Tous les béliers sont au préalable typés au gène PrP ou prédits en fonction des parents. Seuls les béliers homozygotes résistants au gène PrP peuvent intégrer le centre d’élevage.

 

Aussi bien en Lacaune qu’en ROLP, le choix des béliers se fait intra-familles de pères à béliers ou de grands-pères paternels pour maîtriser au mieux la variabilité génétique. Les béliers sélectionnés sur index génomiques et sur diverses aptitudes (fonctionnelles et de standard) sont candidats à intégrer le centre d’IA.

Le gène PrP est porté par le chromosome 13. La puce LD contient 23 SNP permettant théoriquement de donner le génotype au gène PrP. Mais pour des raisons technologiques, le génotypage ne permet pas de fournir le typage PrP. L’ensemble des acteurs (le consortium ISGC et son animateur John McEwan d’AgResearch, Illumina, les laboratoires) travaille pour trouver une solution. La connaissance de PrP lors du génotypage PrP serait un plus car actuellement, les jeunes béliers sont génotypés 2 fois : pour PrP puis pour la sélection génomique.

Par contre, la puce LD permet de fournir le génotypage au gène SOCS2 porté par le chromosome 3, dont l’allèle muté est responsable de comptages cellulaires élevés (CCS). En 2017, il a été possible de dresser le tableau des fréquences alléliques en races Lacaune et ROLP (voir tableau 1) et de fournir aux Entreprises et Organismes de Sélection les génotypages afin de réformer les quelques béliers mutés et de mieux gérer les béliers hétérozygotes.

Tableau 1 : situation des populations Lacaune et ROLP au gène SOCS2 (béliers de millésime 2017)

 

 

Races	Lacaune	ROLP
Nombre de béliers génotypés	2780	832
Nombre de béliers indexables (paternité confirmée et qualité génotypage suffisante) et de génotype SOCS2 connu	2638	791
Nombre de béliers CC	2148	791
Nombre de béliers CT	479	0
Nombre de béliers TT	9	0
Fréquence allélique de T	9,40%	0%

 

Un schéma pseudo-génomique en race Corse

 

En race Corse, le schéma n’a pas basculé dans une sélection génomique au sens strict. Les béliers entrés en centre d’élevage à l’automne et ne présentant pas de défaut fonctionnel ou de standard sont génotypés au printemps. Les meilleurs sont conservés pour intégrer le centre d’IA et être mis à l’IA à 1,5 an. Ils sont toutefois testés sur descendance, la précision des index génomiques n’étant pas suffisante. Il s’agit donc d’un schéma que l’on peut qualifier de pseudo-génomique.   

 

Jean-Michel Astruc (Institut de l'Elevage), Diane Buisson (Institut de l'Elevage)