Rattraper le train du phénotypage à haut-débit

« Le phénotypage des animaux est un défi que toutes les unités expérimentales et de recherche doivent relever pour rattraper le train du génotypage à haut débit afin d’être, très rapidement, en mesure d’établir des relations génotypes/phénotypes les plus solides possibles. » (© Terre-net Média)

Première preuve de l'évolution de la génomique : il faut désormais quelques jours et quelques milliers d’euros pour séquencer un génome entier, contre plusieurs années et plusieurs millions d’euros précédemment.

« On ne génotype plus les patients avec quelques milliers de marqueurs génétiques, mais quelques millions, sur une lame de quelques centimètres carré en s’appuyant sur des moyens informatiques de traitement de plus en plus performants », expliquait le 3 décembre dernier Philippe Monget, de l’Inra, à l’occasion des 16^e rencontres 3R à Paris. « De fait, les échelles, de temps et économique, ont donc été profondément modifiées. »

Nouveaux outils d’étude des gènes

En médecine humaine, ces nouvelles approches (génotypage, re-séquençage, mise en relation génotype/phénotype) ouvrent la voie à des traitements préventifs ou curatifs individualisés, tenant compte du fond génétique unique de chaque patient.

En parallèle apparaissent de nouveaux outils d’étude de ces gènes, tels que puces, protéomique et métabolomique (encadré).

Après l’Homme, la technique glisse doucement vers l’animal « qui peut désormais bénéficier de cette révolution ». Ainsi, dans l’espèce bovine, une puce permet maintenant de génotyper n’importe quel animal avec plus de 50.000 marqueurs génétiques répartis dans le génome. « Cet outil est d’ailleurs largement utilisé dans les programmes de cartographie fine des QTls chez les bovins laitiers », précisait Philippe Monget.

Adapter les races aux conditions d’élevage

Concrètement, ces nouvelles technologies vont être étendues à d’autres espèces, orientées vers d’autres productions animales et permettre de poursuivre le travail de sélection en adaptant les races (lignées) aux conditions d’élevage vers des objectifs de bien-être, nouveaux nutriments ou de réduction des rejets organiques par exemple.

Le souci de ces nouveaux outils est finalement la masse d’informations à traiter. « Le phénotypage le plus complet et le plus fin possible des animaux deviendra donc très rapidement le facteur limitant dans les études de liaison du phénotype avec le génotype ou l’expression des gènes », résumait le spécialiste de l’Inra.

Il est donc primordial de savoir vers quel classement la recherche doit s’orienter (anatomique, fonctionnel, endocrinien, métabolique, comportemental…) pour classer les animaux, « en ayant toujours à l’esprit que les caractères phénotypiques observés sur un individu dépendent certes de son génotype, mais sont également influencés par le milieu dans lequel il évolue ».

Késako ? Protéomique : science qui étudie les protéomes, c’est-à-dire l’ensemble des protéines d’une cellule, organite, tissu, organe ou organisme à un moment donné et sous des conditions données. Métabolomique : science très récente qui étudie l’ensemble des métabolites (sucres, acides aminés, acides gras, etc.) présents dans une cellule, un organe, un organisme. C’est l’équivalent de la génomique pour l’ADN. Source : wikipédia

Il peut s’agir de caractéristiques visibles (taille au garrot, réactions de stress, comportement social ou sexuel, durée de l’intervalle entre chaleurs et ovulation…), mais aussi de caractéristiques moins visibles sans investigation (biopsie, dissection...), comme la qualité de la viande, la concentration sérique en hormones ou métabolites, l’aptitude d’un sperme à la congélation…

Une base ontologique mondiale

« Au total, c’est une vision zootechnique et biologique exhaustive quasi clinique que le chercheur, avec l’aide des animaliers, devra désormais avoir des animaux présents dans les unités expérimentales », résumait Philippe Monget.

De plus, ces mesures doivent être standardisées pour être comparables partout dans le monde via un cahier des charges commun à tous les laboratoires mondiaux.

Ce travail est actuellement réalisé depuis 2009 par le département ‘Phase’ sur « l’ontologie du phénotypage » à l’Inra, en étroite collaboration avec l’université de l’Iowa. « L’ambition de cette base ontologique est de s’adresser tant aux généticiens pour leurs programmes de sélection, qu’aux physiologiques à des fins de modélisation et de biologie comparée. »

Comme le rappelait Philippe Monget en conclusion de son intervention, « le phénotypage des animaux est un défi que toutes les unités expérimentales et de recherche doivent relever pour rattraper le train du génotypage à haut débit afin d’être, très rapidement, en mesure d’établir des relations génotypes/phénotypes les plus solides possible ».

Pour aller plus loin : www.inst-elevage.asso.fr.