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Thèse GenEpi : Explorer les mécanismes épigénétiques chez les bovins

Publié le par Corentin Fouéré (Eliance), Chris Hozé (Eliance), Mekki Boussaha (INRAE), Marie-Pierre Sanchez (INRAE), Didier Boichard (INRAE)
Génomique
Les processus épigénétiques sont des mécanismes qui modifient l’expression des gènes sans modifier les gènes eux-mêmes. Leurs caractéristiques présentent beaucoup d’intérêt (certains effets sont réversibles, influencés par l’environnement, transmissibles à la descendance). Ces phénomènes sont donc de plus en plus étudiés mais il reste des zones d’ombre. La thèse de Corentin Fouéré explore un mécanisme épigénétique spécifique, la méthylation de l’ADN, et en particulier ses effets transgénérationnels.

 

Epigénétique : l’expression des gènes influencée par l’environnement

Les années 2010 ont été marquées par le développement de la sélection génomique qui permet d’obtenir une image plus précise du potentiel génétique des animaux à partir d’un génotypage. En parallèle, il a été démontré dans plusieurs espèces que l’expression des gènes est influencée par l’environnement. Les mécanismes en cause sont dits « épigénétiques ». La méthylation de l’ADN est un exemple de ce type de mécanismes (voir la présentation Dynamique et expression des génomes à partir de la diapo 42).

 

Des marques épigénétiques en partie transmises à la descendance

Chez le bovin, les mécanismes épigénétiques sont de plus en plus étudiés via des approches physiologiques ou épidémiologiques. Il a été montré notamment que certaines marques épigénétiques pouvaient en partie être transmises à la descendance. Par exemple un stress énergétique ou thermique au cours de la gestation peut influencer la carrière de la future génisse via une modification de ses performances. Les travaux1 réalisés dans le cadre de la collaboration entre INRAE et ELIANCE ont également démontré l’impact de la méthylation sur la fertilité des taureaux.

 

Explorer les effets de la méthylation sur la génétique des bovins

Cependant, le lien entre la génétique et les marques de méthylation est encore peu connudans l’espèce bovine. La thèse de Corentin Fouéré (ELIANCE) tentera de répondre à 4 questions :

  • Quel est l’impact de la méthylation de l’ADN sur l’apparition de nouvelle mutations génétiques ? Dans différentes espèces la méthylation est associée à une augmentation de la fréquence d’apparition de mutations ponctuelles2. L’un des objectifs de la thèse sera d’étudier l’effet potentiel de la méthylation sur l’apparition de nouvelles mutations germinales chez les bovins et de mesurer la part relative de ce mécanisme dans l’ensemble des mutations.
  • Quel est l’impact d’un stress pendant la gestation sur les performances des descendants ? Le développement embryonnaire est sous influence maternelle. Un environnement maternel suboptimal pourrait compromettre durablement les performances des descendants. Les effets de différents facteurs externes (statut métabolique, mammites…) affectant la gestation seront étudiés sur les performances ultérieures des produits.
  • Quel est le déterminisme génétique de la méthylation ? Des études pangénomiques sont prévues pour décrypter le déterminisme génétique de la méthylation spermatique en utilisant un dispositif d’environ 500 taureaux de race Holstein.
  • Quel est le lien entre la méthylation des spermatozoïdes des taureaux et les performances de leurs descendants ? L’objectif est d’évaluer l’influence de l’épigénome spermatique des 500 taureaux Holstein sur les performances de leurs filles.

 

Des outils pour adapter la conduite d’élevage à ces phénomènes

A l’issue de ces travaux, l’objectif sera de mettre en évidence les conduites pouvant impacter l’expression du potentiel génétique et d’étudier l’intérêt de l’inclusion d’une information épigénétique dans la sélection des animaux. A plus long terme, un outil d’épigénotypage haut débit pourrait être utilisé en routine dans les schémas de sélection. Il permettrait de caractériser pleinement les animaux et de fournir des « index de management » utiles au pilotage des élevages par les conseillers et éleveurs.

 

Pour plus d’information

Cette thèse CIFRE financée par APIS-GENE est encadrée par Didier Boichard (INRAE), Mekki Boussaha (INRAE), Chris Hozé (ELIANCE) et Marie-Pierre Sanchez (INRAE). Elle s’intègre dans les projets de recherche

  • POLYPHEME (ANR APIS-GENE) dont l’objectif est de déterminer si l’épigénome peut apporter des informations complémentaires à prendre en compte dans les stratégies de sélection.
  • RUMIGEN (H2020) dont l’objectif est de proposer des outils pertinents pour une sélection adaptée au changement climatique.

 

Références

1Valentin Costes (2022). Identification de biomarqueurs de la qualité de la semence bovine, modélisation statistique et hypothèses biologiques.

2Par exemple chez l'humain: Xia, J., Han, L. & Zhao, Z. Investigating the relationship of DNA methylation with mutation rate and allele frequency in the human genome. BMC Genomics 13 (Suppl 8), S7 (2012). https://doi.org/10.1186/1471-2164-13-S8-S7