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Détection précoce des anomalies chromosomiques chez les bovins à l'aide des données de fluorescence des puces de génotypage

Publié le par Clémentine Escouflaire (Eliance)
Identifier les anomalies chromosomiques dès le stade embryonnaire est un levier majeur pour améliorer la fertilité des troupeaux. Dans le cadre du projet AnEmBoV, une méthodologie innovante a été développée pour automatiser la détection des monosomies et trisomies en exploitant les données « brutes » de fluorescence des puces à ADN. En transformant un génotypage de routine en outil de diagnostic cytogénétique, cette approche permet d’écarter précocement les embryons non viables et de détecter des réarrangements chromosomiques complexes chez les futurs reproducteurs.

Exploiter les données « brutes » du génotypage pour identifier les anomalies chromosomiques

Les anomalies chromosomiques constituent une cause majeure de mortalité, que ce soit au cours de la gestation ou après la naissance. Leur détection précoce représente donc un enjeu stratégique pour la filière de l’élevage, tant pour les programmes de sélection que pour la maîtrise des pertes économiques et des périodes improductives.

Le projet AnEmBoV — présenté plus en détail dans un article précédent —vise à identifier ce type d’anomalies chez les embryons produits in vitro (IVP) dans le cadre des schémas de sélection, ainsi que chez les veaux destinés au renouvellement du cheptel. L’objectif est double : éviter la transmission d’anomalies chromosomiques et améliorer la fertilité globale des troupeaux.

Afin de proposer une solution de diagnostic précoce, nous avons développé une méthodologie de détection des anomalies chromosomiques reposant sur l’exploitation des données brutes de génotypage — en particulier les intensités de fluorescence — issues des puces à ADN utilisées en routine pour la sélection génomique.

La qualité du génotypage : un enjeu pour l’automatisation des détections

Les intensités de fluorescence permettent en effet de détecter des anomalies chromosomiques chez l’embryon. Si des outils graphiques rendent possible, dans la majorité des cas, l’identification visuelle d’aberrations chromosomiques, le défi technique consiste à automatiser cette détection afin de l’intégrer à la routine de traitements des génotypages réalisés dans le cadre de la sélection génomique. Un autre enjeu concerne dans la qualité des données, généralement plus faible pour les embryons que pour les animaux, en raison de contraintes techniques lié à la faible qualité d’ADN disponible.

Pour le développement de la méthode, chaque chromosome de chaque embryon a été considéré indépendamment. Nous avons sélectionné les embryons pour lesquels il était possible d’identifier visuellement un statut euploïde (nombre normal de chromosomes) ou aneuploïde (nombre anormal), ainsi que ceux présentant une qualité de génotypage suffisante pour être exploitée. À partir des deux variables issues des données d’intensité du génotypage, LRR (Log R Ratio) et BAF (B Allele Frequency), nous avons pu prédire différents types d’anomalies :

  • haploïdie (un seul jeu de chromosomes)
  • polyploïdie (plus de deux jeux de chromosomes)
  • monosomie (perte d’un chromosome)
  • trisomie (présence d’un chromosome surnuméraire).

Une détection robuste à l’échelle de l’individu

Au total, 14 627 couples embryon × chromosome ont été analysés, en comparant les prédictions issues de notre méthode à une lecture graphique visuelle servant de référence. Pour des raisons méthodologiques liées à l’estimation des variables, les cas d’haploïdie et de monosomie ont été traités séparément.

À l’échelle du chromosome, la méthode peut encore générer quelques erreurs (environ 8 erreurs pour 1 000 chromosomes analysés). En revanche, lorsque l’analyse est conduite à l’échelle de l’embryon, la classification est globalement correcte. Les rares incohérences concernent principalement certains cas de polyploïdie, pour lesquels il est parfois difficile, même visuellement, de distinguer un embryon euploïde de mauvaise qualité de génotypage d’un embryon réellement polyploïde.

Afin de renforcer la validation de l’outil, de nouveaux embryons sont actuellement en cours de production. La prochaine étape du projet consistera à croiser ces résultats avec une analyse morphologique fine des embryons, afin de mieux comprendre les profils d’intensité les plus difficiles à interpréter.

Un futur outil pour la détection des aneuploïdies partielles ?

La méthodologie a également été appliquée à des cas documentés de taureaux porteurs de réarrangements chromosomiques, induisant des aneuploïdies partielles chez leur descendance. La visualisation des données de fluorescence a permis de confirmer le statut chromosomique de la progéniture, initialement prédit par analyse haplotypique, y compris pour des régions génomiques de petite taille (jusqu’à 2 Mb).

Un pipeline automatisé est actuellement en cours de développement pour la détection systématique des aneuploïdies partielles et des délétions chez les candidats à la reproduction.

Vers la levée des principales contraintes techniques

Les travaux menés ont d’ores et déjà permis des avancées significatives. L’une des principales limites identifiées concerne toutefois l’accès à des jeux de données de génotypages « bruts » plus étendus, indispensables pour disposer d’un nombre suffisant d’exemples et ainsi améliorer les performances de la détection automatique.

Aujourd’hui, les variables requises pour ces analyses ne sont pas incluses dans la transmission standard des génotypages « classiques » par les laboratoires, limitant ainsi leur utilisation pour la détection des anomalies chromosomiques. Pourtant, ces données constituent un prérequis essentiel au déploiement de la méthode en routine. L’un des objectifs du projet était donc de travailler à la mise en place d’une transmission régulière de ces variables supplémentaires. Les adaptations nécessaires des pipelines de transmission sont aujourd’hui en bonne voie, ouvrant la perspective d’un déploiement à plus grande échelle de ces outils de détection.

Ces résultats ont été présentés à l'EAAP 2025, sous forme d'un poster disponible ci-dessous.

Le projet AnEmBoV est financé par APIS-GENE.

 

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