Identification en masse des variants génétiques influençant les caractères d’élevage chez les trois principales races laitières françaises – CartoSeq

L’ANR a financé ses dernières années plusieurs projets de génomique bovine, dont le projet CartoFine. Le but de ce projet était la localisation fine de QTLs pour des caractères laitiers chez les trois principales races laitières présentes en France, Holstein, Normande et Montbéliarde. Chacun des 3200 taureaux d’insémination artificielle choisis pour ce projet, a été caractérisé par les performances d’une centaine de filles, sur 25 caractères de production et d’adaptation (par exemple la production et composition du lait, la fertilité ou la résistance aux mammites). Tous ces taureaux ont été génotypés pour 54001 SNPs à l’aide de la puce bovine SNP50K d’Illumina. Une analyse pan-génomique combinant analyse de liaison et analyse du déséquilibre de liaison a permis de détecter et de localiser finement 305 régions QTLs. La plupart des QTLs identifiés ne sont pas partagés entre races.

La sélection génomique permet désormais d’améliorer la sélection génétique d’animaux laitiers, cependant comme la plupart des SNPs présents sur la puce Illumina, ne sont pas dans des gènes et à cause du déséquilibre de liaison, les SNPs associés avec les caractères agronomiques d’intérêt, ne sont pas les variants génétiques directement responsables de la variabilité de ces caractères. L’identification des variants directement impliqués dans les phénotypes d’intérêt, reste une tâche difficile. Il est donc important de développer des stratégies pour cibler rapidement les variants génétiques responsables de ces phénotypes d’intérêt.

L’identification des variants génétiques causaux, aussi appelés QTNs (quantitative trait nucleotides) implique la localisation des QTLs, la découverte de nouveaux marqueurs génétiques dans ces régions QTLs, la localisation fine de ces QTLs puis le re-séquençage de gènes candidates. Ce processus itératif prenait jusqu’à récemment beaucoup de temps. Grâce à la disponibilité d’un très grand nombre de SNPs et de méthodes de génotypage pan-génomique relativement peu chères, la localisation fine des QTLs est maintenant grandement accélérée.

L’apparition de nouvelles méthodes de séquençage à très haut débit permettant de séquencer des génomes entiers de mammifères à un coût relativement abordable, offre désormais de nouvelles opportunités pour la découverte des QTNs. Par exemple, Eck et collaborateurs (2009) ont récemment produit la séquence pan-génomique d’un taureau Fleckvieh. Ils ont généré 24 Gb de séquences en utilisant des courtes lectures de 36 bases, avec une couverture d’environ 7,4 fois. Cette couverture était suffisante pour identifier 2,44 millions de SNPs, dont 82% étaient nouveaux, et 115000 petites insertions/délétions. Une comparaison entre les génotypes obtenus pour le même animal, avec la puce bovine SNP50K d’Illumina, révèle que 74% et 30% des génotypes homozygotes et hétérozygotes pouvaient être détectés, respectivement.

Le but du projet de recherche proposé est le développement d’une approche à grande échelle basé sur l’utilisation du séquençage nouvelle génération, pour identifier les QTNs influençant les caractères laitiers chez les trois principales races laitières présentes en France (Holstein, Normande et Montbéliarde). Le projet proposé est la suite du projet CartoFine, précédemment financé par l’ANR.

A notre connaissance, ce projet est la première étude pan-génomique d’association à grande échelle basée sur le re-séquençage, chez les bovins. Les méthodes et outils qui résulteront de ce projet, pourront être utilisés dans de futures analyses d’association pour cibler les variants génétiques responsables de caractères d’intérêt et pourront être facilement adaptés à l’identification de QTNs pour d’autres caractères ou d’autres espèces. Le projet proposé bénéficiera donc non seulement la communauté scientifique travaillant sur la production laitière ou le génome bovin, mais également potentiellement aussi d’autres scientifiques.