La métabolomique : le chaînon manquant de la sélection génétique


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La sélection métabolomique peut améliorer le gain génétique de caractères difficiles à mesurer en combinant des données métabolomiques complètes à des données phénotypiques, généalogiques et génomiques. Le métabolome est l’ensemble complet des métabolites d’un échantillon et constitue un maillon dans la chaîne entre l’ADN et le phénotype.

Helle Palmø, généticienne en chef, DanBred

 

Les nouvelles technologies de sélection telles que la sélection génomique, le séquençage du génome entier, la sélection sur la contribution optimale et l’édition des gènes se développent à un rythme croissant. La sélection métabolomique est une technologie de sélection émergente basée sur une nouvelle source d’information passionnante, appelée la métabolomique par résonance magnétique nucléaire (ou RMN).

La métabolomique par RMN mesure l’ensemble des métabolites d’un prélèvement provenant d’un individu. Cet ensemble complet de métabolites (appelé données métabolomiques globales) est associé au niveau d’activité physiologique dans les voies biologiques qui sont initiées au niveau de l’ADN et qui aboutissent à l’expression des traits. Le niveau d’activité physiologique est, à son tour, régulé par les gènes qu’un individu a hérités de ses parents, ainsi que par les signaux en provenance de son environnement. Ce lien entre les données du métabolome complet et les gènes hérités peut être exploité pour augmenter le potentiel génétique des caractères recherchés tels que l’efficacité alimentaire et la qualité de la viande chez les porcs.

 

Une sélection plus précise et un gain génétique plus élevé

La sélection augmente le potentiel génétique des porcs en choisissant des candidats à la sélection génétiquement supérieurs comme parents de la prochaine génération. L’augmentation du potentiel génétique qui en résulte (le gain génétique, en d’autres termes) est le résultat direct de la précision avec laquelle nous pouvons prévoir les valeurs génétiques des candidats à la sélection pour chaque génération. Plus les valeurs génétiques sont précises, plus la probabilité de sélectionner les candidats génétiquement supérieurs et, par conséquent, d’obtenir un gain génétique plus élevé, est forte.

Malheureusement, la précision des valeurs génétiques est faible pour la majorité des caractères chez les porcs, comme c’est le cas chez d’autres espèces. La fourchette se situe entre 10 et 40 % pour la plupart des traits, ce qui montre que nous ne réalisons qu’une petite partie du gain génétique théoriquement possible. Le facteur principal est que les informations actuellement utilisées pour prédire les valeurs génétiques (données phénotypiques, généalogiques et génomiques) ne décrivent pas correctement le potentiel génétique des porcs. D’autres sources d’information sont clairement nécessaires, et c’est là que les données métabolomiques globales entrent en jeu.

 

Augmenter le gain génétique pour améliorer l’Indice de consommation

Des recherches antérieures suggèrent que la sélection métabolomique peut augmenter le gain génétique. Et ce jusqu’à 25 % en ce qui concerne l’efficacité alimentaire des porcs. L’efficacité alimentaire est un caractère évident auquel les données métabolomiques globales peuvent apporter des informations qui n’ont pas encore été exploitées en raison du coût et de la difficulté à prendre des mesures précises au niveau individuel. En effet, la plupart des programmes de sélection porcine n’enregistrent pas d’informations phénotypiques sur l’efficacité alimentaire pour tous les candidats à la sélection.

 

Avantages potentiels en matière de qualité de la viande

Il est compliqué d’obtenir un gain génétique pour des traits difficiles à mesurer, car sans phénotypes précis, le potentiel génétique de chaque animal ne peut être estimé pour ces traits. La sélection métabolomique peut s’avérer particulièrement utile pour des traits difficiles à mesurer, tels que la qualité de la viande, car celle-ci est difficile à évaluer chez les candidats à la sélection vivants, et les informations ne sont généralement disponibles qu’auprès des demi-sœurs/frères ou sœurs/frères abattus.

 

Un projet de recherche commun d’avant-garde

Le programme de sélection DanBred est réputé pour développer et mettre en œuvre les technologies de sélection les plus récentes et les plus sophistiquées. Citons par exemple la sélection génomique, avec les tests ADN de tous les candidats à la sélection, qui font partie intégrante du programme de sélection DanBred depuis 2010. Aujourd’hui, DanBred ouvre la voie pour une nouvelle forme de sélection d’avant-garde, avec un projet de recherche sur la sélection métabolomique chez les porcs, lancé en janvier 2020.

Le projet de recherche vise à développer de nouvelles méthodes d’exploitation de la métabolomique en vue d’un gain génétique et à évaluer le potentiel de sélection métabolomique chez les porcs grâce à une collaboration avec le Centre Danois pour la Recherche Porcine (SEGES), Nordic Seed et l’Université d’Aarhus (AU). DanBred cherche à accroître encore davantage le gain génétique en particulier sur l’efficacité alimentaire et la qualité de la viande.

Le projet est partiellement financé avec la somme d’1,1 million d’euros apportée par le Programme de Développement et de Démonstration Écologique du Ministère de l’Environnement et de l’Alimentation Danois.

« Nous sommes très enthousiastes à l’idée d’avoir l’occasion de décoder les profils métabolomiques complets de nos reproducteurs. Cela nous permettra de cibler plus précisément encore la sélection pour les caractères de nos objectifs de sélection et d’augmenter le gain génétique », déclare Tage Ostersen, Chef de département au SEGES.

 

Amélioration de l’efficacité alimentaire et réduction des émissions de CO2

Les améliorations supplémentaires prévues en matière d’efficacité alimentaire et la réduction progressive de la consommation d’aliments entraîneront également une réduction des émissions de CO2. Comme pour tous les effets de la sélection génétique, ceux-ci seront permanents et cumulatifs d’une génération à l’autre, ce qui profitera évidemment aux éleveurs de porcs.

« Les effets de la sélection métabolomique apparaîtront progressivement. D’après nos projections, d’ici 2050, le ratio alimentation/croissance sera réduit d’environ 0,3 kg d’aliments par kg de croît – en plus de ce qui est attendu par ailleurs sans prise en compte de la sélection métabolique. Cela correspond à une réduction des coûts d’environ 5 €40 par porc charcutier et à une réduction annuelle des émissions de CO2 correspondant à 150 000 tonnes d’équivalent CO2 », explique Tage Ostersen.

 

Une qualité de viande qui profite aux consommateurs

La qualité de la viande de porc est un aspect important pour le consommateur ; c’est pourquoi la qualité de la viande fait également partie intégrante du projet. Par exemple, DanBred prévoit de mesurer le taux de gras intramusculaire.

« Traditionnellement, la qualité de la viande est évaluée sur les animaux abattus, ce qui limite la possibilité de mesurer les phénotypes d’un grand nombre de candidats à l’élevage. Nous pensons que la sélection métabolomique apportera de nouvelles connaissances essentielles en ce qui concerne la qualité de la viande, notamment chez le Duroc DanBred, qui est très demandé, en particulier en Europe du Sud. De plus, elle permettra d’élaborer des produits ciblés pour les marchés ayant une préférence pour la viande de porc d’une qualité spécifique », explique Helle Palmø, généticienne en chef chez DanBred.

 

Qu’est-ce que les données métabolomiques globales ?

Les données métabolomiques complètes (également appelées métabolome) sont la collection complète ou le réseau de métabolites identifiés à un moment précis dans un échantillon de tissu ou de sang spécifique provenant d’un individu. Les métabolites sont les petites molécules qui résultent des réactions métaboliques au sein de l’organisme et reflètent l’activité physiologique.

 

Comment les données métabolomiques globales sont-elles mesurées ?

Les données métabolomiques complètes peuvent être mesurées à grande échelle en utilisant la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN). La mesure par RMN peut être effectuée à partir d’échantillons de sang de porc, par exemple.





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