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Les bases

La sélection génomique pour les nuls

Publié le 29/06/2018 - 11:00

Le génotypage à haut débit est réalisé sur des « puces à ADN » capables de caractériser des milliers de marqueurs SNP en un temps record, via une multitude de spots fluorescents qui correspondent aux marqueurs identifiés de l’individu étudié. © Alila Medi

Sélection génomique, sélection assistée par marqueurs, principes et usages de ces techniques dans le monde agricole. Et si on faisait le point ? Un petit de cours de rattrapage s’impose, avec Christophe Gangneux, d’UniLaSalle Rouen.

 

Pour faire le point sur la sélection génomique et la sélection assistée par marqueurs, concepts qui peuvent sembler totalement barbares pour certains, un peu flous pour d’autres, quoi de mieux que faire appel à un professeur ? Christophe Gangneux est enseignant-chercheur en biologie moléculaire et directeur des études à UniLaSalle Rouen. « En agriculture, la sélection génomique s’est avant tout développée sur les productions animales au début des années 2000, notamment en bovins, nourrie par les recherches menées sur l’homme, rappelle-t-il. Elle s’est ensuite développée sur les végétaux pour travailler sur le rendement ou la résistance aux maladies. Mais les génomes des plantes restent encore mal connus. Il a fallu attendre 2009 pour séquencer le génome du maïs puis 2010 pour celui du riz. » En effet, à partir des années 1990, la connaissance plus précise des gènes contrôlant les caractères physiologiques a permis à la sélection de se développer non plus sur les caractéristiques visibles ou mesurables d’un individu mais sur son génotype. C’est le début de la sélection assistée par marqueurs ou SAM.


Marqueurs d’intérêt


Les marqueurs étudiés sont positionnés proches des gènes d’intérêt responsables de la variabilité des caractères quantitatifs (QTL) et permettent ainsi de détecter précisément l’expression du caractère. « Pour qu’un marqueur soit intéressant, il doit être correctement associé à l’expression du caractère, c’est-à-dire ne pas être systématiquement présent dans une population, ni n’être associé qu’à un seul individu. » Différents types de marqueurs, de plus en plus nombreux et précis, se sont succédé depuis 20 ans. Les marqueurs SNP (Single Nucleotide Polymorphisme) sont aujourd’hui ceux qui présentent le plus d’avantage. « C’est ce que l’on fait de plus précis et de plus rapide, souligne le chercheur. Des cartes très fournies des génomes existent désormais pour de nombreux animaux de rente. Le séquençage du génome complet d’un animal ne prend désormais que quelques jours, pour quelques milliers d’euros, contre six ans et un peu moins de 50 millions d’euros pour le premier séquençage complet d’un bovin en 2007 ! »

Un capteur moléculaire, c'est quoi ?


Génotyper une vache dès 40 euros


Aujourd’hui, le génotypage à haut débit est réalisé sur des « puces à ADN » capables de caractériser des milliers de marqueurs SNP en un temps record. Ces puces sont des lames de verre sur lesquelles sont réparties, à ultra-haute densité, des sondes spécifiques à chaque marqueur. L’ADN de l’individu à étudier est marqué par une molécule fluorescente puis déposé sur la puce. Le résultat obtenu est une multitude de spots fluorescents qui correspondent aux marqueurs identifiés de l’individu étudié.
« La taille des puces varie selon l’objectif visé. En routine, en bovins "lait", les puces permettant de génotyper 8 000 ou 54 000 SNP, accessibles dès 40 euros, peuvent suffire à évaluer la valeur génétique de son cheptel. Pour les centres de recherche et de sélection, travaillant sur le développement des index et le suivi des performances génétiques, des puces de 777 000 SNP seront plus intéressantes, mais encore peu utiles au progrès génétique, à l’échelle de l’exploitation ! »
Plus précise, plus rapide, et pour un coût de plus en plus accessible, la technique des marqueurs génomiques a révolutionné la sélection. « Dans une vision excessive, voire eugéniste, ce type de sélection pourrait conduire à éliminer les génétiques ne présentant pas une somme de caractères d’intérêt, même dès le stade embryonnaire pour des biotechnologies telles que la fécondation/maturation in vitro », précise Christophe Gangneux.

La représentation des SNP sur les 29 chromosomes de la vache


Quelques limites…


Mais la sélection de caractères de performances, à l’aide de marqueurs ne fait pas tout ! Un cheval de course aura beau avoir un patrimoine génétique très proche voire identique à celui d’un ascendant champion, rien ne remplacera l’entraînement.
« Pour faire simple, un génome, même sélectionné, n’est qu’un potentiel qui s’exprimera uniquement si l’environnement le permet. » Et que dire des nombreuses limites dans l’utilisation de ces technologies, parfois plus difficile à appréhender.
La connaissance de l’influence et des interactions des quelque 25000 à 30000 gènes du génome des mammifères, des 120 000 gènes (pour les plus « pessimistes ») du blé sur l’expression des caractères de performance reste très partielle. La SAM, la sélection génomique constituent toutefois des éléments avérés de progrès majeurs dans l’élaboration d’index, d’outils d’aide à la décision précis et rapides dans l’amélioration génétique des productions animales et végétales. « Plus on intègre de critères à suivre, plus la sélection est complexe. Aussi, si on arrive aujourd’hui à déterminer les effets majeurs de certains marqueurs, on commence tout juste à étudier les gènes à effets intermédiaires. Quant aux effets mineurs, il faudra attendre encore de nombreuses années ! », termine Christophe Gangneux.
 

Quelques limites à la sélection assistée par marqueurs

 

SAM ou SG ?

Sélection assistée par marqueurs ou sélection génomique : quelles différences ? La SAM permet une évaluation génétique précoce des jeunes individus (animaux, plantes) avec une fiabilité élevée. La sélection génomique représente la version 3.0 de la SAM avec un nombre très élevé de marqueurs couvrant l’intégralité du génome.

 

Les marqueurs moléculaires

 

La sélection assistée par marqueurs

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