Blanc SVSE 7 - Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie

Recherche de régulateurs clefs de la plasticité lipidique chez deux espèces monogastriques majeures (porc et poule) en combinant des données haut débit et des approches statistique, bioinformatique et phylogénique. – FatInteger

La flexibilité du métabolisme lipidique: un levier pour l’adaptation des génotypes animaux aux défis alimentaires de demain

Envisager les réponses globales associées à la flexibilité du métabolisme lipidique tissulaire.<br />Identifier les acteurs moléculaires clés du métabolisme lipidique dans l’organisme animal.<br />Mettre à disposition des outils logiciels pour le traitement de larges jeux de données moléculaires

Mise en évidence des acteurs moléculaires contrôlant le métabolisme lipidique chez le porc et le poulet par la combinaison d’approches de biologie expérimentale et de bio-informatiques

Les productions animales sont confrontées à de nombreuses contraintes économiques, environnementales et sociales. L'efficacité de la conversion alimentaire des animaux pour la production de viande, la composition des produits carnés, et les rejets environnementaux associés à ces productions sont importants à considérer pour la durabilité des productions. Les animaux les plus gras sont souvent moins efficaces dans la conversion alimentaire. En outre, les producteurs sont rétribués sur la base du poids de la carcasse vendue, mais une quantité excessive de gras dans cette carcasse conduit aussi à une dépréciation économique significative pour certaines productions. A l’inverse, plus de lipides signifie souvent une meilleure qualité gustative de la viande. Ceci explique pourquoi l’adiposité corporelle et la répartition du gras dans l’organisme sont des préoccupations réelles en production animale. Une question récurrente concerne l'interaction entre la génétique et les conduites d’élevage. Les régimes alimentaires destinés aux animaux sont formulés à moindre coût et peuvent inclure une grande variété de matières premières comme sources d'énergie. Le projet FATINTEGER vise à la production de connaissances opérationnelles sur le métabolisme lipidique, responsable du stockage et de la partition des lipides dans l’organisme, en considérant le génotype et la nature de l’énergie alimentaire comme sources de flexibilité.

Nous associons les disciplines de physiologie, génétique, phylogénie, statistique, mathématique et bio-informatique. Des données moléculaires sont acquises sans a priori sur leurs rôles dans des tissus clés, et en considérant la façon dont ces tissus communiquent pour orchestrer les réponses physiologiques. Des méthodes statistiques sont dédiées à l’analyse des réseaux de gènes différentiellement exprimés. Les régulateurs amont sont proposés en recherchant des motifs communs de réponse sur les promoteurs des gènes et en analysant les relations entre gènes par des raisonnements automatiques. Enfin, certains acteurs moléculaires sont considérés sous l’angle de l'histoire de l’évolution.

Les réponses aux régimes sont différentes entre les deux espèces considérées. Pour le poulet, les animaux peuvent synthétiser une même quantité de lipides tissulaires en dépit de différence importante dans la teneur en matières grasses des régimes testés. Chez le porc, la croissance et l’adiposité sont réduites par un régime riche en fibres et en lipides comparativement à un régime riche en amidon dérivé des céréales. D'après les données de lipidomique et transcriptomique, la nature de l’énergie alimentaire modifie le métabolisme lipidique mais aussi protéique chez les deux espèces. Des scripts/logiciels sont en cours de développement pour affiner le traitement de données.

anLe projet contribuera à donner des pistes pour raffiner les recommandations nutritionnelles destinées à optimiser la croissance des animaux, ceci en fonction de leur génotype. Il pourra suggérer des bio-marqueurs d’adiposité tissulaire permettant le suivi des animaux dans des élevages de précision. Il permettra de prédire les conséquences de la modulation de certains gènes sur d'autres traits phénotypiques. Il enrichira le panel des caractères à mesurer pour accompagner le développement de la sélection génomique. Il fournira des outils de traitement de l’information moléculaire répondant aux besoins réels des scientifiques

Les premiers résultats de ce projet sont diffusés dans des journées scientifiques impliquant les acteurs des filières avicoles (JRA-JRPFG, la Rochelle, 2013) ou porcines (JRP, Paris, 2014), et notamment les sociétés de service et industries de l’alimentation animale. Des interventions dans des congrès de bio-informatique (JOBIM, Rennes, 2012) et de métabolomique (RFMF à Amiens; Metabolomics society à Glasgow, 2013) où se retrouvent de nombreux scientifiques intéressés par la nutri-génomique ont eu lieu. Des sessions de formation professionnelle consacrées à l'intégration de données sont prévues (AgroCampus-Ouest, Rennes).

L'adiposité corporelle et la répartition des lipides dans les tissus des organisms animaux sont des caractéristiques phénotypiques importantes à considérer pour garantir la compétitivité et la durabilité de nos filières de production de viande. En effet, les animaux les plus gras sont généralement les moins efficaces dans la conversion alimentaire. Des coûts (donc des pénalités importantes) sont également associés à l'élimination des dépôts de gras visibles lors de la découpe des carcasses. Cependant, la quantité de lipides des viandes ou des produits carnés transformés est positivement associée à leurs qualités sensorielles. Les facteurs génétiques et non-génétiques sont susceptibles de modifier l’adiposité corporelle, par leurs actions sur le métabolisme des lipides et des acides gras dans et entre les tissus corporels. L'énergie alimentaire est en effet stockée en partie au sein de divers tissus sous forme de lipides qui seront remobilisés pour faire face à des périodes de moindre disponibilité alimentaire, gérer les transitions physiologiques ou les situations de stress. La flexibilité du métabolisme lipidique influence ainsi l'adaptation des animaux vis-à-vis de perturbations de leur environnement, incluant la distribution des régimes formulés en-deça des besoins spécifiques pour répondre à des situations économiques.
Il est donc nécessaire d'identifier des régulateurs clés du métabolisme lipidique pour pouvoir moduler l'adiposité et la partition des lipides corporels des animaux de ferme. Pour pointer du doigt des régulateurs transcriptionnels clés de la flexibilité du métabolisme lipidique, le présent projet propose une approche générique basée sur l'acquisition de données transcriptomiques et lipidomiques dans des tissus clés et le sang prélevés sur des animaux issus de lignées génétiquement divergentes en terme d'adiposité. Des méthodes statistiques, bioinformatiques et phylogénétiques seront associées pour déterminer la spécificité ou la généricité des acteurs transcriptionnels clés entre tissus et espèces, et leurs liens avec l’adiposité. Le projet associe les compétences de physiologistes, (phylo)-généticiens, statisticiens et bio-informaticiens. Une étude expérimentale sera coordonnée entre deux espèces phylogénétiquement distantes (porc et poulet) impliquant des animaux en croissance issus de deux lignées divergentes pour l'adiposité dans chaque espèce, et deux régimes isoénergétiques (pauvre ou riche en lipides). Le projet FatInteger propose tout d'abord d'acquérir des données transcriptionnelles haut-débit sur 4 tissus (le foie, deux tissus adipeux, et un muscle squelettique) spécialisés vis-à-vis du métabolisme lipidique et sur le sang (intégrant la communication entre tissus). Des analyses statistiques permettront d'identifier les listes de gènes différentiels, puis les réseaux et modules de gènes co-régulés parmi eux. Des corrélations avec les caractères d'adiposité et les profils lipidomiques seront réalisées. Les acteurs transcriptionnels clés seront ensuite identifiés en combinant des approches fonctionnelles (promotologie et analyse bioinformatique qualitative des cohérences avec les bases de données de connaissances) et évolutives (phylogénétique). Enfin, nous validerons sur tissus ou cellules en culture les modifications prédites sur des voies ou acteurs connus ou non pour être liées au métabolisme lipidique.
Ainsi, le projet FatInteger permettra d'identifier certains des acteurs clés transcriptionnels du métabolisme lipidique et générera de nouvelles hypothèses (voies associées) sur les mécanismes liés à la plasticité de la quantité de lipides corporels et sa répartition dans les organismes animaux. Il indiquera des gènes intéressants à moduler par les plans d'alimentation ou les prochains schémas de sélection génétique (y compris sélection génomique). Il participera à la validation d'outils utiles à la communauté scientifique intéressée par l'analyse de données transcriptomiques.

Coordination du projet

Florence GONDRET (INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE RENNES) – florence.gondret@rennes.inra.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS-IRISA CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE
URA INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE TOURS
LMA-IRMAR INSTITUT SUPERIEUR DES SCIENCES AGRONOMIQUES, AGROALIMENTAIRES, HORTICOLES ET DU PAYSAGE (AGRO CAMPUS OUEST)
SENAH INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE RENNES
GARen INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE RENNES

Aide de l'ANR 384 957 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2012 - 36 Mois

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