DS05 - Sécurité alimentaire et défi démographique

Paléogénomique de la domestication des bovins pour enrichir les stratégies durables de sélection – PATH2BOS

Path2Bos : Paléogénomique de la domestication des bovins pour enrichir les stratégies durables de sélection

Le but du projet Path2Bos est de reconstituer l’évolution génomique des bovins depuis leur domestication initiale, il y a ~10,000 ans en Anatolie, jusqu’à nos jours, en utilisant une analyse paléogénomique d’ossements archéologiques, témoins directs de cette évolution. Il s’agit d’identifier les régions génomiques codant pour les caractères qui ont été sélectionnés initialement correspondant à des phénotypes qu’il serait donc important de préserver lors des sélections génétiques actuelles.

Cartographier les régions du génome bovin qui ont été sélectionnées au cours du processus de domestication en utilisant une série chronologique de génomes anciens.

Le séquençage d'une trentaine de génomes bovins anciens permettra une comparaison avec une abondante base de données génomiques et phénotypiques de bœufs modernes pour reconstruire les pressions sélectives s’opérant aux différentes phases préhistoriques et historiques de la domestication. Les génomes de plusieurs races rustiques actuelles compléteront cette étude. La combinaison avec des données génomiques actuelles du consortium « 1000 Bull Genomes », les variations génétiques ancestrales qui sont maintenant perdues, ou en cours de l’être, au sein des populations bovines actuelles intensivement sélectionnées pourront être identifiées. Nous utiliserons des approches statistiques élaborées par un des partenaires pour identifier les régions sous sélection et pour caractériser les paramètres associés, force, âge et étendue de la sélection, degré d’accomplissement, et identifier les populations ancestrales qui ont contribué à ces caractères sélectionnés. Le fait de disposer de témoins directs de cette évolution génomique donnera de la puissance à la reconstitution de cette évolution génomique.

Méthodes de génomique à haut débit adaptées aux échantillons anciens pour cribler un grand nombre d'échantillons archéologiques d'ossements bovins provenant du pourtour Méditerranéen et datant de 50.000 ans jusqu'au Moyen-Age. Identification des ossements les mieux préservés par séquençage préliminaire, suivis de séquençage à haute couverture des meilleurs échantillons. Utilisation de pipelines bioinformatiques pour cartographier l'ADN très dégradés, corriger les erreurs et détecter avec fiabilité la variabilité génétique. Approches de génomique des populations et de génomique évolutive pour suivre les échanges de populations, identifier les gènes sélectionnés et reconstituer le déroulement temporel de l'évolution génomique.

Projet en cours dont les résultats seront d'abord rendus publiques dans des publications scientifiques.

L'identification fine des régions génomiques sélectionnées et de l'historique de cette sélection permettra d'établir une carte génomique de la sélection exercée sur le génome bovin qui éclairera les régions d'importance au cours de l’histoire de cette domestication. Cette information complétera les autres cartographies de génomique fonctionnelle en cours et contribuera à une meilleure compréhension du génome bovin et ainsi éclairera les processus de sélection, mais aussi la préservation de la diversité ancestrale et la préservation des caractères d'importance sur la viabilité à long terme des populations bovines domestiques.

Publications et évaluation de la brevetabilité de méthodes développées en cours de rédaction, et en attente de finalisation du projet.

Le but du projet Path2Bos est de reconstituer l’évolution génomique des bovins depuis leur domestication initiale, il y a 10,000 ans en Anatolie, jusqu’à nos jours, en utilisant une analyse paléogénomique de témoins directs de cette évolution. Il s’agit d’identifier les régions génomiques codant pour les caractères qui ont été sélectionnés initialement et qu’il serait donc important de préserver lors des sélections génétiques actuelles. Le projet repose sur une caractérisation paléogénétique préalable de ~700 échantillons d’ossements archéologiques vieux de ~9000 à 1000 ans et correspondant à des bœufs domestiques anciens ainsi qu’à leur ancêtre sauvage, l’aurochs. Nous avons génotypé le génome mitochondrial et séquencé sa région hypervariable à partir d’environ 200 échantillons anciens permettant de suivre l’évolution des haplotypes des différentes populations anciennes depuis la domestication initiale en Anatolie et leur évolution en Europe et en Afrique du Nord depuis le Néolithique jusqu’au Moyen-Age. Grâce à la capture de séquence, nous avons obtenu le mitogénome complet de 40 échantillons représentatifs qui nous ont permis de dater les événements de radiation des différentes populations d’aurochs ancestrales et ainsi de distinguer la contribution des changements climatiques à la transition Pléistocène-Holocène des événements dus à leur domestication. Nous avons séquencé le génome d’un aurochs anatolien de 9,000 ans, ancestral aux populations domestiquées, qui nous servira de référence pour suivre les changements génomiques et les pressions de sélection qui se sont exercées lors de la domestication. Nous proposons de séquencer une trentaine de génomes anciens afin de les comparer avec une abondante base de données génomiques et phénotypiques de bœufs modernes pour reconstruire les pressions sélectives réalisées aux différentes phases préhistoriques et historiques. Nous séquencerons aussi les génomes de plusieurs races rustiques afin de caractériser les variations génétiques ancestrales qui sont maintenant perdues, ou en cours de l’être, au sein des populations bovines actuelles intensivement sélectionnées. Nous utiliserons des approches statistiques élaborées par un des partenaires pour identifier les régions sous sélection et pour caractériser les paramètres associés, force, âge et étendue de la sélection, degré d’accomplissement... En combinant les résultats de GWAS obtenus par un des partenaires et les génotypes observés chez les génomes ancestraux, nous serons à même de reconstruire l 'évolution de plusieurs caractères polygéniques au cours de l'histoire des bovins domestiques. Notre projet permettra (1) d’améliorer la détection des régions sous sélection dans le génome bovin, (2) d'estimer l'intensité de la sélection dans chaque région, ainsi que la période, la zone géographique et le caractère concernés, (3) de caractériser la variabilité ancienne impliquée dans des traits importants pour l'espèce domestique mais risquant d'être perdue en raison de la sélection intensive récente, et de contribuer ainsi à la durabilité des pratiques de sélection des bovins. Par conséquent, Path2Bos permettra degénérer une nouvelle forme d’annotation du génome bovin qui enrichira les stratégies actuelles de sélection. Un des points forts du projet est l’originalité des observations génomiques obtenues. Un autre point fort est la complémentarité des expertises des différents membres du consortium, de la paléogénomique à la statistique et la génétique des populations, et des jeux de données qu’ils ont accumulés (grande collection d'échantillons archéologiques d'une part, et d'individus génotypés et phénotypés d'autre part).

Coordinateur du projet

Monsieur Thierry Grange (Institut Jacques Monod)

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

GABI Génétique Animale et Biologie Intégrative
INRA GENPHYSE Génétique Physiologie et Systèmes d'Elevage
INRA GeT-PlaGe INRA GeT-PlaGe
IJM Institut Jacques Monod

Aide de l'ANR 609 260 euros
Début et durée du projet scientifique : avril 2018 - 36 Mois

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