Qu’est-ce qui s’en vient en génomique?

1. Qu’est-ce qui s’en vient en génomique? Ben Hayes, Département des industries primaires, Victoria, Australie

2. Plan de présentation • Des biopuces à SNP pour séquencer tout le génome • Le projet « Génomes de 1000 taureaux » • Nouveaux caractères -> efficacité de la conversion alimentaire • Les autres 96 % -> microbiomes du rumen

3. Cheptel de référence Sélection de candidats Génotypes Phénotypes Génotypes Équation de prédiction Valeur d’élevage génomique = w1x1+w2x2+w3x3…… Éleveurs sélectionnés Valeurs d’élevage estimées

4. Augmenter les fiabilités • Ajouter des animaux dans le cheptel de référence

5. 1 0.9 0.8 0.7 0.6 Précision des valeurs d’élevage génomiques 0.5 0.4 0.3 0.2 Prédiction Daetwyler et al. (2008) Données de Holstein USA 0.1 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Nombre de taureaux dans le cheptel de référence Prédiction déterministe vs données Holstein

6. Augmenter les fiabilités • De meilleurs marqueurs d’ADN? • Fiabilité maximale -> une partie de la variance génétique est expliquée par les marqueurs d’ADN • Panels à biopuce de 50 k SNP : 60 % pour la fertilité, 90 % pour la production de lait

7. Technologie du séquençage • Coût du séquençage d’un génome ($) • 2003 300 000 000 • 1 000 000 • 60 000 • 2010 5 000

8. Technologie du séquençage Coût du séquençage d’une seule base - 2000 1 $ - 2011 0,00000015 $

9. Ancêtres Holstein déterminants Année de naissance Parenté TO-MAR BLACKSTAR-ET 1983 7,9 ROUND OAK RAG APPLE ELEVATION 1965 7,6 PAWNEE FARM ARLINDA CHIEF 1962 7,2 MJR BLACKSTAR EMORY-ET 1989 7,1 WA-DEL RC MATT-ET 1989 7,0 KED JUROR-ET 1990 7,0 S-W-D VALIANT 1973 6,8 CAL-CLARK BOARD CHAIRMAN 1976 6,8 RICECREST EMERSON-ET 1994 6,8 Carol Prelude Mtoto ET 1993 6,7 WALKWAY CHIEF MARK 1978 6,7 MARGENE BLACKSTAR FRED 1991 6,7 HANOVERHILL STARBUCK 1979 6,6

10. Imputation de la séquence ATTCTGGGGGCCTTACTCCC ATTGTGGGGGCCATACGCCC ATTCTGGGGGCCTTACGCCC ATTGTGGGGGCCATACTCCC

11. Imputation de la séquence ATTCTGGGGGCCTTACTCCC ATTGTGGGGGCCATACGCCC ATTCTGGGGGCCTTACGCCC ATTGTGGGGGCCATACTCCC C T G G G T

12. Imputation de la séquence ATTCTGGGGGCCTTACTCCC ATTGTGGGGGCCATACGCCC ATTCTGGGGGCCTTACGCCC ATTGTGGGGGCCATACTCCC ATTCTGGGGGCCTTACTCCC ATTGTGGGGGCCATACGCCC ATTGTGGGGGCCATACTCCC

13. Plan de présentation • Des biopuces à SNP pour séquencer tout le génome • Le projet « Génomes de 1000 taureaux » • Nouveaux caractères -> efficacité de la conversion alimentaire • Les autres 96 % -> microbiomes du rumen

14. Projet Génomes de 1000 taureaux • Fournir une banque de données de génotypes à partir des séquences des taureaux ascendants (ancestraux) déterminants • Effort mondial! – les groupes spécialisés dans le séquençage peuvent s’impliquer • Obtenir le génotype de tous les individus séquencés

15. Projet Génomes de 1000 taureaux Nom Facteur de couverture • Le génome de 236 taureaux et de 2 vaches a été séquencé • 130 Holstein, 48 Angus, 15 Jersey et 42 Fleckvieh

16. Projet Génomes de 1000 taureaux • 25,2 millions de variantes filtrées • 23,5 millions de SNP Nombre de variants X

17. Projet Génomes de 1000 taureaux • Variantes d’ADN affectant les caractères génétiques dans les données • Valeurs d’élevage génomiques plus fiables -> 100 % de la variance génétique expliquée • effet léger sur la production, plus important sur la fertilité? • Des valeurs d’élevage génomiques plus fiables d’une génération à l’autre • Taureaux génomiques comme pères de taureaux reproducteurs, JIVET (transfert embryonnaire in vitro juvénile), et autres

18. Projet Génomes de 1000 taureaux • Meilleure compréhension des effets de la sélection? Intervalle entre les vêlages (jours) Volume de lait (L)

19. Plan de présentation • Des biopuces à SNP pour séquencer tout le génome • Le projet « Génomes de 1000 taureaux » • Nouveaux caractères -> efficacité de la conversion alimentaire • Les autres 96 % -> microbiomes du rumen

20. Australie : sélection des bovins laitiers • L’indice de sélection actuel n’englobe pas la variation des caractères reliés aux exigences d’entretien Gras du lait Protéine du lait Lactose Gestation Entretien

21. Cheptel de référence Sélection de candidats Génotypes Phénotypes Génotypes Équation de prédiction Valeur d’élevage génomique = w1x1+w2x2+w3x3…… Éleveurs sélectionnés Valeurs d’élevage estimées

22. Collaboration avec la Nouvelle-Zélande • 2000 génisses : trop cher à évaluer • Collaboration avec la Livestock Improvement Corporation et la Dairy NZ • 1000 génisses pour chacun

23. Essais réalisés à Rutherglen

24. Résultats • Différence entre les 10 % des génisses les plus efficaces et les moins efficaces : 1,5 kg ingéré par jour pour le même rythme de croissance • Mais la sélection ne porte que sur la composante génétique • L’héritabilité était de 0,28 ± 0,15

25. Prédictions génomiques • L’ADN de toutes les génisses, génotypé avec 800 000 marqueurs

26. Essai Précision Essai 1 0,40 Essai 2 0,42 Essai 3 0,40 Moyenne 0,41 ± 0,01 Résultats: précision des prédictions génomiques

27. Efficacité de la conversion alimentaire • Réel effort international pour augmenter le cheptel de référence • Dirigé par Roel Veerkamp (Université de Wageningen) • Valeurs d’élevage génomiques fiables pour la conversion alimentaire

28. Plan de présentation • Des biopuces à SNP pour séquencer tout le génome • Le projet « Génomes de 1000 taureaux » • Nouveaux caractères -> efficacité de la conversion alimentaire • Les autres 96 % -> microbiomes du rumen

31. Référence :

32. Conclusion • Données sur les séquences de tout le génome • Meilleure fiabilité des valeurs d’élevage génomiques (surtout pour la fertilité?) • Meilleure persistance d’une génération à l’autre? • Valeurs d’élevage génomiques pour de nouveaux caractères génétiques • Efficacité de la conversion alimentaire • Profil du microbiome du rumen pour prédire les phénotypes? • Efficacité de la conversion alimentaire • Niveaux d’émission de méthane

33. Nous remercions • Employés • Hans Daetwyler, Jennie Pryce, Elizabeth Ross • Partenaires / Bailleurs de fonds • Dairy Futures CRC, Fondation Gardiner, Holstein Australie • Comité de direction du projet « Génomes de 1000 taureaux » • Ruedi Fries (Université technique de Munich, Allemagne) • Mogens Lund/Bernt Guldbrandtsent (Université d’Aarhus, Danemark) • Didier Boichard (INRA, France) • Paul Stothard (Université de l’Alberta, Canada) • Roel Veerkamp (Université de Wageningen, Pays-Bas) • Ben Hayes/Mike Goddard (Département des industries primaires) • Curt Van Tassell (Département de l’Agriculture des États-Unis)

34. Projet Génomes de 1000 taureaux Le projet « Génomes de 1000 taureaux » vise à fournir à la communauté des chercheurs dans le domaine des bovins une vaste base de données qui permettra l’imputation des variantes génétiques à des fins de prédiction par génomique et de recherche, en associations, sur l’ensemble du génome des bovins. Nous désirons aussi créer une ressource qui permettra aux partenaires du projet d’imputer des séquences complètes du génome des taureaux et des vaches génotypés au moyen des panels de SNP. Cela servirait par exemple à la prédiction par génomique, à la recherche sur l’ensemble du génome bovin, en association, et pour la découverte de mutations causales. Banque de données des taureaux et des vaches qui ont été séquencés : http://gbi.agrsei.dk/wg sI Le génome standard de référence du projet peut être téléchargé de : http://stothard.afns.ualberta.ca/1000 bull genomes/reference for mapping/umd 3 1 reference 1000 bull genomes.fa.gz ou bien, pour l’Europe, de  : http://gbi.agrsci.dk/wgs/umd_3_1_referen:e_ 1000_buILgenomes.fa.xz On trouvera à partir du lien suivant les directives d’alignement de séquences en vue de créer des fichiers BAM : Sequence Alignment Guidelines for producing bam files for the 1000 bull genomes project. Voici également le lien pour accéder au formulaire d’entente pour les nouveaux partenaires, y compris à la liste des partenaires actuels : 1000 Bull Genomes Project Agreement Enfin, on pourra, à partir du lien suivant, obtenir des exemples de fichiers de résultats :bovine variants.txt bovine dose.txt