BIOADAPT - Adaptation - des gènes aux populations.Génétique et biologie de l'adaptation aux stress et aux perturbations

Adaptation des porcs à la chaleur: la voie génétique – Pig Heat Tolerance PigHeaT

Adaptation des porcs à la chaleur: la voie génétique

Les pertes en production porcine dues à la chaleur sont importantes. La sélection d’animaux thermotolérants est une alternative prometteuse. Le projet PigHeaT propose d’identifier les régions chromosomiques liées à l'adaptation à la chaleur et de comprendre les mécanismes physiologiques sous-jacents.

Les régions du génome porcin en relation avec l'adaptation à la chaleur

Le climat change : le nombre et l’intensité des vagues de chaleur, la température ambiante risquent d’augmenter. Les pertes en production porcine liées au stress thermique risquent donc de s’amplifier, aussi bien dans les zones tempérées, que dans les zones tropicales. En même temps, la production porcine mondiale évolue rapidement vers des régions tropicales et subtropicales. La sélection d’animaux adaptés au chaud constitue une alternative prometteuse à long terme, complémentaire aux stratégies environnementales. La révolution génomique ouvre de nouvelles possibilités de prise en considération de la tolérance à la chaleur dans la sélection porcine. <br />Le projet PigHeat a pour objectifs d’identifier les régions chromosomiques associées à la variabilité des caractères liés à l’adaptation au chaud et de mieux comprendre les mécanismes physiologiques impliqués dans l’adaptation à la chaleur.

Le projet PigHeaT s’appuie sur des ressources biologiques originales. Il s'agit de produire et de caractériser des animaux issus du croisement entre une race porcine peu productive mais thermotolérante avec une race porcine productive mais thermosensible. Ces animaux sont élevés dans des installations expérimentales de l'INRA situées à la fois en milieu tropical et en milieu tempéré. Ce dispositif nous donnent l'opportunité d’étudier plusieurs types de situations de stress thermique. Le stress chronique en milieu tropical, les interactions génotypes x environnement, par comparaison des performances obtenues en milieu tempéré et en milieu tropical, et le stress aigu de type vague de chaleur. Au cours de ce projet, les techniques et outils moléculaires (génomique, trnascriptomique, métabolomique) seront utilisées. Les données «omiques« obtenues seront associée par des modèles statistiques aux mesures réalisés sur les animaux en condition d'élevage.

Le premier résultat marquant du projet est l'identification des régions chromosomiques influençant l'adaptation à la chaleur du porc en relation avec les performances de production. Le second résultat est l'apport de nouvelles connaissances, permettant de mieux comprendre les mécanismes physiologiques expliquant l'adaptation à la chaleur. L'ensemble de ces résultats permettront de proposer une liste de biomarqueurs, potentiels prédicteurs de la thermotolérance du porc, qui pourraient être, après validation, utilisés dans les schémas de sélection porcine.

La perspective finale du projet est la cartographie la plus fine possible des gènes impliqués dans l'adaptation des porcs à la chaleur. Cette cartographie, associée aux éléments de compréhension des mécanismes physiologiques sous-jacents à l'adaptation, permettra de proposer des outils moléculaires révélant le potentiel génétique des animaux à produire sous la contrainte de la chaleur.

Un papier a été accepté dans la conférence EAAP 2013, qui se déroule à Nantes en Août 2013. Ce document traite des challenges à surmonter pour aller vers la sélection de porcs tolérants à la chaleur.

Le climat change et selon les dernières estimations du GIEC, le nombre et l’intensité des vagues de chaleur risquent d’augmenter. La température ambiante devrait augmenter de 1,8 à 4,0 °C (entre 1980-1999 et 2090-2099). Les pertes en production porcine liées au stress thermique risquent de s’amplifier, aussi bien dans les zones tempérées (vagues de chaleur estivales) que dans les zones tropicales (environnement chaud et humide).
En même temps, la production porcine mondiale évolue rapidement vers des régions tropicales et subtropicales qui couvrent actuellement plus de 50% de la production totale. La production porcine mondiale s’est développée grâce à l'amélioration génétique et la maîtrise de la conduite d’élevage réalisées dans les régions tempérées. La sélection de lignées productives, effectuée dans des conditions optimales contrôlées, a augmenté la sensibilité des animaux aux températures ambiantes élevées.
La chaleur réduit la consommation d’aliment des porcs, et elle peut avoir des conséquences néfastes sur la croissance ou sur la fonction de reproduction des animaux. Il existe des solutions permettant d’atténuer les effets de la chaleur, comme la modification de la conduite d’élevage (gestion de l'eau ou de l'alimentation ...). Ces méthodes sont parfois couteuses et techniquement difficile à réaliser. La sélection d’animaux adaptés au chaud constitue l’alternative la plus prometteuse à long terme.
Le projet PigHeat a pour objectif 1) d’identifier les QTLs d’adaptation au chaud; 2) de mieux comprendre les mécanismes physiologiques impliqués dans l’adaptation à la chaleur. Il fournira par ailleurs de nouvelles connaissances sur les mécanismes physiologiques impliqués lorsque l’animal est en situation de stress aigu ou de stress chronique.
Le projet PigHeaT s’appuie sur des ressources biologiques et des installations expérimentales originales. La population étudiée sera un rétro-croisement entre des porcs Large White (race productive mais peu thermotolérante), et des porcs Créoles (race peu productive mais thermotolérante). En fonction des allèles reçu de leurs parents, les animaux soumis à un stress thermique pourront exprimés tous les gradients possibles de stress et de performance de production. Ces animaux seront caractérisés en utilisant le phénotypage à haut débit, la métabolomique sur tous les descendants, et la transcriptomique sur un sous-ensemble des porcs extrêmes choisis sur la base de leur réponse à la chaleur. Cette caractérisation permettra d'atteindre un niveau plus élevé de précision dans la détection de QTL.
Le projet PigHeaT bénéficiera de la combinaison unique des installations expérimentales de l'INRA : la première partie du projet s'appuiera sur la population de rétro-croisement élevée dans le bâtiment expérimental de l’INRA Antilles-Guyane (Guadeloupe, climat tropical) ; la production concomitante d’animaux apparentés dans les installations expérimentales disponibles dans les régions tempérées France (Charente-Maritime) permettra de détecter les effets d’interactions génétique x environnement (GxE) sur les QTLs détectés en Guadeloupe. Par ailleurs, à la fin de la période de croissance, des phénomènes de vague de chaleur seront simulés dans le climat tempéré. En conséquence, les régions chromosomiques robustes ou sensibles aux interactions GxE seront identifiés, et comparées aux différents environnement, tropical vs. tempéré, ou tropicales vs. vagues de chaleur.
Finalement, les connaissances acquises sur les QTLs et la biologie impliquée dans l’adaptation au chaud pourront être cristallisés à travers des propositions d’outils et de stratégies de sélection supplémentaires pour atténuer les effets néfastes de la chaleur.

Coordinateur du projet

Monsieur Jean-Luc GOURDINE (Unité de Recherches Zootechniques) – jean-luc.gourdine@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

INRA-PAO Unité Expérimentale de Physiologie Animale de l'Orfrasière
INRA-UEICP Unité expérimentale Insémination Caprine et Porcine
INRA-PTEA Plateforme Tropicale d'Expérimentation Animale
INRA-UE GenESI Unité expérimentale Génétique, Expérimentation et Systèmes Innovants
LGC Laboratoire de Génétique Cellulaire
INRA-URZ Unité de Recherches Zootechniques

Aide de l'ANR 647 376 euros
Début et durée du projet scientifique : août 2012 - 48 Mois

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