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Une nouvelle version de la puce moyenne densité caprine est disponible

Publié le par Philippe Bardou (INRAE GenPhySE), Virginie Clément (Institut de l'Elevage), Sophie Durand (INRAE CTIG), Hélène Larroque (INRAE GenPhySE), Isabelle Palhière (INRAE GenPhySE), Rachel Rupp (INRAE GenPhySE), Gwenola Tosser-Klopp (INRAE GenPhySE)
Choix des reproducteurs Evaluations et index Génomique Caprin
En 2010, la mise à disposition de la première séquence de référence caprin, le programme CAPRISNP (INRA, APIS-GENE, Capgenes) et la création du Consortium international caprin ont permis de concevoir une puce SNP caprine « GoatSNP50 » de moyenne densité (53,347 marqueurs). Commercialisée par Illumina, elle a été largement utilisée au niveau international et a permis la mise en place de la sélection génomique. Pour tirer parti des nouvelles connaissances et des nouvelles données acquises depuis, nous avons souhaité mettre à jour cette puce en y ajoutant un peu plus de 6000 SNP. Cette puce «Goat_IGGC_65K_v2 » a remplacé la première version depuis début septembre.

Objectifs de la mise à jour

 

La puce GoatSNP501 était constituée essentiellement de marqueurs SNP anonymes de fréquence allélique élevée (>0,2) et répartis sur le génome caprin. Un effort particulier avait été fait pour ajouter des marqueurs situés dans des gènes, dont la zone des caséines (taux protéique), du gène PRP (responsable de la tremblante) et de DGAT1 (taux butyreux).

 

En 2020, à la lumière de l’utilisation de cette puce sur plusieurs dispositifs et pour intégrer des connaissances acquises depuis, nous avons ajouté des marqueurs – dans la limite de ce qu’Illumina nous autorisait sans surcoût – pour améliorer cette puce.

Ainsi, les 5109 nouveaux SNP permettront de :

  • Caractériser des mutations causales absentes ou n’ayant pas fonctionné dans le dernier set (DGAT1, pampilles, intersexualité, PRP, caséines….)
  • Ajouter des variants dans des microRNA
  • Enrichir les zones QTL en SNP
  • Introduire des marqueurs du chromosome Y
  • Enrichir les zones caractérisées pour leur haut ou bas taux de recombinaison
  • Introduire des marqueurs GBS (Genotyping by Sequencing) afin de pouvoir faire le lien entre les données de puce et les données GBS générées par nos collaborateurs Néo-Zélandais
  • Ajouter des SNP spécifiques des races africaines et pakistanaise, qui n’étaient pas représentées
  • Ajouter des SNP à faible fréquence allélique
  • Introduire des marqueurs mitochondriaux caractérisant des haplogroupes, qui sont un outil utile aux chercheurs travaillant sur la biodiversité

 

Les marqueurs ont été choisis au sein du Consortium international caprin par un groupe de chercheurs, qui ont transmis 5109 marqueurs, dont certains dupliqués en raison de leur importance.

 

Validation de la nouvelle puce Goat_IGGC_65K_v2

 

La nouvelle version de la puce contient 59727 SNP et a été génotypée sur 456 animaux, qui ont été fournis par les membres du Consortium. Nous avons également eu accès à 800 génotypages complémentaires, grâce à une collaboration avec l’Université de Zagreb et avec l’ILRI (International Livestock Research Institute, situé en Afrique). Il s’agissait de vérifier :

  • la qualité globale de la puce (réplicats, trios, concordance avec la version antérieure),
  • la concordance entre les génotypages attendus (grâce à des données de séquence tout génome ou des génotypages à façon) et observés,
  • le comportement de marqueurs particuliers (chromosomes sexuels, mitochondrial, faible fréquence…).

Cela a également permis l’obtention d’un cluster file (abaque qui permet de déterminer les 3 génotypes pour chaque marqueur) réalisé en collaboration avec Labogena, et qui est publiée par le Consortium afin que chaque laboratoire puisse génotyper la puce. Un fichier qui donne également la position des marqueurs sur le génome est fourni.

 

Pour l’indexation génomique, il s’agissait de vérifier que tous les SNP utilisés actuellement étaient présents sur les 2 versions de puce avec des génotypages concordants, d’organiser le stockage et la gestion de ces génotypages au centre de traitement de l’information génétique (CTIG) INRAE de Jouy-en-Josas afin qu’ils puissent tous être utilisés en indexation. Ces vérifications ont conduit à l’exclusion de 103 marqueurs (soit 0,2%) de l’évaluation génomique actuelle. Afin d’évaluer l’impact de cette exclusion, une évaluation génomique test a été réalisée par GenEval sans ces SNP et comparée à l’évaluation officielle. Le test n’a pas montré de différence significative entre les index issus des 2 évaluations. L’évaluation génomique officielle de Septembre 2020 a pu être menée à partir du nouveau stockage des génotypages.

 

 Caractéristiques de la puce Goat_IGGC_65K_v2

 

Outre la représentation complète du génome, encore améliorée par l’addition de marqueurs dans les zones de recombinaison haute ou basse, le génotypage du set de marqueurs d’assignation (193 marqueurs définis au niveau international2, validés sur les 2 versions de la puce), plusieurs mutations causales sont génotypées. Ainsi, cette puce permet de génotyper en théorie 17 mutations du gène PRP, les codons 142, 154, 211, 222, 240 ayant été validés sur le set de test.

 

Les mutations R251L et R396W du gène DGAT13 et la délétion du gène PIS (intersexualité et sans corne) sont également typées avec succès. Il en est de même pour des marqueurs associés à la couleur indésirable de la robe des chèvres Saanen4 ou encore à la présence de pampilles5 et 32 miRNA. Une centaine de marqueurs dans des zones QTL (Quantitative Trait Loci, zone du génome impliquée dans le déterminisme génétique d’une caractère) est également validée.

 

Un travail spécifique sur les caséines a été effectué afin de tenter de substituer le génotypage sur cette puce à la caractérisation des allèles des caséines actuellement faite par PCR-RFLP de manière coûteuse (18 euros/animal). Cela n’est pas évident car le polymorphisme des caséines n’est pas de type SNP mais est caractérisé par des insertions/délétions. Aussi, faut-il combiner le génotypage de sondes avec des intensités de signal issues de la chaîne de génotypage du laboratoire sur plusieurs marqueurs pour retrouver l’information habituellement fournie par le test PCR-RFLP. En utilisant une combinaison de plusieurs nouveaux SNP, il est maintenant possible de prédire la présence de plusieurs allèles du gène spécifiant la caséine alpha s1 : A, B1, E et F, mais certains allèles restent encore difficile à prédire (O,G) ou à distinguer entre eux (B34 de C).

On dénombre également 1878 SNP sur le chromosome X, 116 sur le chromosome Y et 622 sur le génome mitochondrial.

Enfin, environ 500 marqueurs GBS, qui permettront de faire le lien avec des jeux de données néo-zélandais et 1160 marqueurs de faible fréquence ont pu être validés.

Au total, cette nouvelle puce permet de prendre en compte les dernières avancées de la recherche et des préoccupations des éleveurs, tout en gardant une portée internationale.

 

Perspectives

 

Une partie des SNP de la puce Goat_IGGC_65K_v2 a été communiquée au Consortium IMAGE, qui développera dans un avenir très proche une puce multi-espèces (ThermoFisher) qui contiendra 10000 marqueurs caprins.

Pour mémoire, les marqueurs (publics) de GoatSNP50 sont également présent sur une puce multi-espèces ThermoFisher, qui a été peu utilisée.

 

Remerciements

 

Nous remercions l’ensemble des collaborateurs ayant rendu ce travail possible. Leur liste est détaillée sur le site du Consortium.

 


 

1 Tosser-Klopp et al., «Design and Characterization of a 52K SNP Chip for Goats »

2 Talenti, « Functional SNP panel for parentage assessment and assignment in worldwide goat breeds ».

3 Martin et al., « A Genome Scan for Milk Production Traits in Dairy Goats Reveals Two New Mutations in Dgat1 Reducing Milk Fat Content », 1.

4 Martin et al., « Genome Wide Association Study Identifies New Loci Associated with Undesired Coat Color Phenotypes in Saanen Goats ».

5 Reber et al., « Wattles in Goats Are Associated with the FMN1/GREM1 Region on Chromosome 10 ».

 

 

 

International Goat Genome Consortium