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Dossier
Auteur(s) : Serge Trouillet
L’accélération du progrès technologique autour de la génomique, depuis quelques années, modifie en profondeur les pratiques d’élevage dans les trois grandes races laitières françaises. L’évaluation de plus en plus précoce et précise de la valeur génétique des animaux bouleverse la gestion de la conduite du troupeau. Dès 2015, des évaluations génomiques seront proposées par l’Inra pour les races laitières régionales et les principales races allaitantes. Reste, pour tous les éleveurs, à s’approprier les outils de cette mutation de leur métier, autant culturelle que technologique.
L’ouverture à la concurrence du marché de l’insémination artificielle, avec la réforme de la loi sur l’élevage de 2006, a profondément modifié le dispositif collectif d’amélioration génétique français. Les entreprises de sélection (ES) et de mise en place (EMP) de la semence se sont restructurées, passant d’une cinquantaine de coopératives à moins d’une trentaine. Dans le même temps, 25 nouvelles entreprises, dont des cabinets vétérinaires, sont apparues. L’insémination animale par les éleveurs est facilitée, plus de 3 000 sont actifs au sein de leur troupeau. En 2012, ils ont réalisé 300 000 inséminations sur un total de 7 000 000 (soit 4 %). Toutefois, de grandes disparités entre les races demeurent : 70 à 80 % des vaches laitières sont inséminées, au lieu de 10 à 20 % des allaitantes.
Dans ce contexte concurrentiel, le développement de l’évaluation génomique, depuis 2009, constitue une véritable révolution. Le génotypage renseigne sur le patrimoine génétique de l’animal et permet d’en estimer la valeur dès sa naissance, sans attendre la collecte des phénotypes de ses filles. D’où l’arrivée dans les catalogues des trois principales races laitières (holstein, normande et montbéliarde) de jeunes taureaux sans filles, âgés d’à peine deux ans, et évalués en génomique. « En race holstein, l’insémination artificielle est assurée à plus de 50 % par ces taureaux (40 % en races normande et montbéliarde), à 30 % par des taureaux avec des filles (ce qui permet de vérifier la précision des estimations), et 13 % des semences sont importées (pas d’importation pour les deux autres races). L’utilisation de la sélection génomique pour ces races constitue l’application sur le terrain, à plus grande envergure, de cette innovation. Nulle part ailleurs, chez les autres espèces animales ou les végétaux, cela n’est aussi avancé », soutient Pascale Le Mézec (Institut de l’élevage).
Dans le cadre des schémas de sélection, 20 000 à 25 000 reproducteurs sont génotypés chaque année, pour ces trois races, auxquelles s’ajoutent la pie-rouge, liée à la holstein, et la brune, à l’échelle internationale. Aujourd’hui, ce sont les seules pour lesquelles l’outil génomique est disponible en routine, en évaluation officielle. Grâce à une forte pression de sélection, le progrès génétique est patent d’une génération à l’autre. La moyenne des nombreux jeunes taureaux est supérieure aux valeurs des meilleurs sélectionnés sur la descendance, il y a seulement cinq ans !
Davantage de mâles sont utilisés, d’origines plus variées et avec un renouvellement bien plus rapide. La logique change fondamentalement par rapport au star-system ! C’est le fait de la sélection génomique, mais aussi d’une prise de conscience : il s’agit de préserver la diversité génétique afin de pouvoir réorienter la sélection en cas de nécessité. Des entreprises proposent ainsi des “packs” homogènes de quatre ou cinq taureaux, au lieu du champion de naguère. « Dans la pratique, c’est encore difficile à faire passer, car les éleveurs demeurent attachés aux notions de lignée et de renommée des taureaux. Certains sont frustrés de ne pas avoir le temps de les connaître, ils changent trop rapidement à leur goût. C’est parfois leur objection vis-à-vis de la génomique, car ils ont l’impression d’être dépassés par les événements. Les entreprises de sélection ont développé de nombreuses actions d’information, mais il reste beaucoup de pédagogie à faire pour les convaincre qu’ils y gagnent, ainsi que la race », remarque Laurent Schibler, responsable du développement et de l’innovation à l’Union nationale des coopératives agricoles d’élevage et d’insémination animale (UNCEIA).
Depuis 2011, le génotypage des femelles à des fins de gestion des élevages est ouvert. Phénomène de curiosité au départ, la pratique prospère chez les éleveurs : 2 000 en 2011, 25 000 en 2012 et près de 40 000 en 2013. Il permet un tri précoce des génisses gardées pour le renouvellement. L’éleveur fait ainsi des économies de frais d’élevage pour celles qu’il ne souhaite pas conserver. Il peut également affiner les accouplements en optimisant le choix des taureaux, afin de corriger les défauts ou d’accentuer les qualités des femelles de façon individuelle. « Par ailleurs, de plus en plus d’outils pour les plans d’accouplement permettront de minimiser la consanguinité. En connaissant les parents et ce qu’ils ont transmis à leur descendance, nous serons en mesure d’affiner les combinaisons génétiques proposées », ajoute Claire Ponsart (A 94), directrice scientifique à l’UNCEIA. Avec une conduite de son troupeau plus pertinente, l’éleveur amortira rapidement le surcoût actuel d’environ 80 € par génotypage.
Le recours à la semence sexée, une autre grande innovation, permet de valoriser les génisses non destinées au renouvellement. L’éleveur doit cependant pouvoir choisir cette option en connaissance de cause : « Le traitement technologique repose sur le tri des spermatozoïdes par la cytométrie de flux, qui évalue leurs poids d’ADN avec une fiabilité de 90 %. Cela altère la qualité de la fertilité d’environ 10 %, aussi est-il préférable de l’utiliser chez les génisses qui affichent de meilleurs niveaux de fertilité que les vaches, surtout en race holstein », précise Pascale Le Mézec. 200 000 semences sexées ont été utilisées en 2012 (15 % des inséminations animales en race montbéliarde).
La sélection génomique raccourcit les générations et permet de doubler le progrès génétique, voire de le quadrupler sur des caractères pour lesquels la méthode antérieure était impuissante à fournir suffisamment d’informations. Les objectifs de sélection ont ainsi pu être ajustés chez les races laitières. Dans l’index de synthèse unique (ISU), qui est une traduction de l’orientation raciale en bovins lait, le poids des caractères d’élevage, dits fonctionnels, est augmenté aux dépens de celui accordé à la production. En race holstein, le critère de production est passé de 50 à 35 % en 2012.
« Compte tenu du niveau déjà atteint, continuer d’augmenter la production sans tenir compte des autres caractères d’élevage pourrait nuire fortement aux aspects fonctionnels, comme la fertilité ou la résistance aux mammites. Au niveau international, la génétique holstein française est leader en production de lait et est bien positionnée sur les aspects de morphologie, mais elle est en retard sur les mammites ou la fertilité. L’apport de la génomique va nous permettre de rattraper une partie de ce retard », analyse Laurent Schibler. Actuellement, sont évalués en routine les caractères de production (lait, matières grasses, matières protéiques, taux butyreux et protéique), de morphologie, et toute une batterie de caractères fonctionnels (taux cellulaire, résistance aux mammites cliniques, fertilité, difficulté de vêlage, mortinatalité, longévité des femelles), ainsi que ceux qui couvrent la facilité de travail (vitesse de traite, tempérament de la vache).
La génomique offre la possibilité d’analyser de nouveaux caractères, dans des domaines qui ne pouvaient être appréhendés jusqu’à maintenant. En particulier, le volet sanitaire est privilégié par les éleveurs qui concentrent leurs demandes sur la résistance aux maladies. Il s’agit de caractères peu héritables, davantage expliqués par l’environnement (agents pathogènes, conditions sanitaires, etc.) que par la génétique. De nouveaux programmes voient le jour, comme celui sur les boiteries qui devrait livrer des résultats intéressants d’ici à 2017. Certains travaux effectués en Europe montrent déjà que les informations issues des enregistrements des pareurs sont pertinentes pour construire des évaluations. Un programme sur la sensibilité à la paratuberculose a commencé en 2013, associant Oniris, l’Inra, les Groupements de défense sanitaire (GDS) et l’UNCEIA.
« Nous essayons également d’explorer les données des carnets sanitaires. Certains éleveurs enregistrent régulièrement des informations sur ces carnets. Une partie d’entre elles pourrait nous permettre de faire des valorisations afin d’entamer une réflexion approfondie en matière de bilan sur un élevage. L’Autriche a monté un important programme qui associe les vétérinaires, le ministère de l’Agriculture et la sphère de la génétique, dans le but de rassembler les sources de données et de disposer ainsi de conseils efficaces pour les éleveurs. Dans les pays nordiques, grâce à ce type d’informations multisources, des facteurs génétiques pour certaines maladies liées à la reproduction sont mis en évidence », complète Sophie Mattalia (Institut de l’élevage, coordinatrice de l’UMT 3G). D’ici à 2020, il pourrait devenir possible de sélectionner sur la paratuberculose, ainsi que sur certaines maladies métaboliques (acétonémie, acidose, etc.). 2014 devrait également voir arriver une importante livraison de nouveaux caractères en bovins allaitants. Cela touche la longévité et les aspects liés à la fertilité et à la reproduction. Une évaluation de la mortinatalité est en cours d’élaboration. Sans attendre la mise au point d’une méthode d’évaluation génomique, les évaluations conventionnelles sur de nouveaux caractères se poursuivent, pour mieux être intégrées ensuite.
La gamme des critères de sélection de demain va s’élargir considérablement. Elle s’étendra à l’efficacité alimentaire, à des aspects de robustesse, de durabilité et de bien-être animal, mais aussi de réduction des coûts pour les éleveurs. Le conseil à l’accouplement en bénéficiera pleinement. « À index équivalents, les plans d’accouplement pourront être optimisés en tenant compte de la répartition des régions du génome portées par la mère et les pères potentiels. La détection de mutations délétères ou d’intérêt permettra également d’affiner la pertinence des accouplements. Dans ce domaine, les progrès ne seront probablement pas limités aux seules exploitations qui utilisent l’insémination animale : l’éventuelle ouverture, au-delà de 2016, du génotypage des mâles hors du schéma de sélection pourrait entraîner une profonde mutation des élevages qui ont recours à la monte naturelle », assure Laurent Schibler.
Au-delà de la sélection, les applications à venir vont tendre vers la génomique individuelle, la biologie prédictive pour identifier les traits ou les handicaps de l’animal et permettre le développement d’approches de prévention des maladies ou de traitement individualisé. « Le rôle du vétérinaire évoluera vers du conseil à tous les étages de l’élevage, avec une vision intégrée de la conduite du troupeau. Il y avait une unité troupeau, une unité animal, demain il y aura une unité cellule qui, grâce à la biologie moléculaire, pourra être prise en compte dans la gestion des cheptels », présage Claire Ponsart. La collecte de données harmonisées apparaît cependant comme un facteur limitant. Le vétérinaire a un rôle important à jouer, tant dans le recueil et l’interprétation des données qu’au niveau de la réflexion sur l’utilisation pertinente des informations génomiques et le développement d’outils de conseil. « Il est essentiel que s’instaure un dialogue entre les vétérinaires et les généticiens, afin de bien définir les enregistrements nécessaires pour valider ensemble les interprétations, ainsi que leur utilisation potentielle. Nous sommes ouverts à ce que des vétérinaires s’intéressent à nos travaux et collaborent avec nous », poursuit Sophie Mattalia.
« Davantage de progrès génétiques sur les caractères, plus de caractères étudiés : il en résultera sans nul doute un gain économique, tant pour l’éleveur que pour la filière. Le premier sera en mesure d’atteindre plus rapidement l’objectif qu’il s’est fixé, la seconde de mieux rentabiliser ses investissements, à la condition expresse, pour les deux, de bien définir les objectifs de sélection », tempère Laurent Griffon, adjoint du chef de service phénotypage et collecte des données de l’Institut de l’élevage et secrétaire de la commission “bovins viande” de France Génétique Élevage. Pour les grandes races allaitantes (charolaise, limousine et blonde d’Aquitaine) et les races laitières régionales, 2014 sera sans conteste l’année du virage. Des méthodes d’évaluation génomique leur seront proposées, avec une intégration de caractères en 2014, et elles pourront être mises en œuvre en 2015, dès que la profession aura donné son aval.
Il s’agit d’une révolution peut-être encore davantage culturelle que technologique dans les pratiques d’élevage. Génotypage des femelles et bientôt des mâles de monte naturelle, sexage des semences, etc., l’enjeu devient l’appropriation de ces outils par les éleveurs sur le terrain. Ainsi, le Centre national interprofessionnel de l’économie laitière (Cniel) a formalisé une demande auprès des acteurs du dispositif génétique (Institut de l’élevage, Inra, UNCEIA, organismes de conseil en élevage, de sélection, etc.) pour le déploiement d’une journée type d’information autour de ces nouveaux outils. Cette information vise à toucher tous les éleveurs laitiers, en particulier les moins sensibilisés à la génétique. Après le Doubs et la Meurthe-et-Moselle, le dispositif s’étendra à tous les départements qui le souhaitent dans le courant de l’année (une vingtaine pour le premier trimestre). « En bovins allaitants, la sensibilisation se poursuit auprès des techniciens. Cela ira plus vite pour les éleveurs, car ils profiteront de l’expérience acquise auprès de leurs confrères laitiers », conclut Mickaël Brochard, chef du service “gestion et sélection des populations” à l’Institut de l’élevage et secrétaire de la commission “bovins lait” de France Génétique Élevage.
Dans le domaine des évaluations génétiques et génomiques bovines, l’unité mixte technologique 3G (pour gestion, génétique et génomique des populations bovines) officialise la collaboration entre :
> l’Inra (responsable du développement des évaluations génétiques et de la réalisation des calculs) ;
> l’Institut de l’élevage (responsable de la validation, de la publication et de la diffusion des résultats, ainsi que des protocoles de collecte des informations servant aux évaluations) ;
> l’UNCEIA (responsable du calcul des index, de la concertation et de la coordination avec les entreprises de sélection).
L’UNCEIA assure également l’appui aux entreprises pour l’utilisation de ces résultats et la collecte des génotypages, via l’outil dédié Valogène, créé par les entreprises de sélection. « Cela a permis de formaliser notre collaboration, de l’afficher clairement par rapport à tous nos partenaires, de mieux nous organiser et d’avoir un seul guichet pour toutes les demandes et pour l’organisation des évolutions. La sélection génomique est au centre de l’ensemble de nos travaux », souligne Sophie Mattalia, coordinatrice de cette UMT.
L’évaluation génomique permet d’estimer la valeur génétique des animaux, leur potentiel pour un caractère. Les outils utilisés sont des puces à ADN portant 10 000, 50 000, voire près de 800 000 marqueurs ou single nucleotide polymorphism (SNP). Chaque SNP correspond à la variation d’une seule paire de bases du génome entre individus d’une même espèce (elles sont fréquentes, environ une sur mille dans le génome humain). Les mutations sont détectées dans des zones qui ne correspondent pas forcément à des gènes et n’ont pas, le plus souvent, d’effet direct sur le phénotype (ensemble des caractères observables d’un individu). Ils servent de bornes sur tout le génome, de manière bien répartie. L’idée est de se servir de ces marqueurs pour mesurer l’effet du segment de chromosome qu’ils balisent.
Par des méthodes statistiques, l’effet du marqueur sur le caractère considéré est mesuré. Il faut pour cela une population de référence de quelques milliers de taureaux. Pour chacun d’eux, on dispose à la fois du génotype (sur la puce 50 K) et du phénotype qui est, en bovins lait, une moyenne des filles corrigée par tous les effets de milieu. Connaissant les marqueurs que le taureau porte et leurs effets, il devient possible de calculer son évaluation génomique, donc de prédire très précocement sa valeur génétique, c’est-à-dire l’impact qu’il aura sur ses filles. La précision dépend de la taille de la population de référence. La première évaluation génomique officielle date de juin 2009 en France.
Le projet Osiris, porté par l’Institut de l’élevage avec l’Inra, Races de France et l’Institut technique de l’agriculture biologique (Itab), consiste à construire un outil capable d’aider les organismes de sélection à définir les objectifs de leurs races, qui seront traduits par de nouveaux index de synthèse (ISU en bovins laitiers, Ivmat en bovins allaitants, etc.). Il s’agit de quantifier l’impact de tous les caractères pour en déterminer le poids économique dans l’objectif de sélection. Financé par le Casdar (compte d’affectation spécial au développement agricole et rural) et par France Génétique Élevage sur une période de trois ans, jusqu’à fin 2014, le programme se sert de quelques élevages (plusieurs systèmes et races) afin de balayer ensuite les 90 races (bovins et ovins lait et viande, caprins). « Nous nous sommes particulièrement intéressés à trois problématiques : la longévité des animaux, les qualités des produits laitiers et carnés, ainsi que la résistance au parasitisme et à la paratuberculose. Nous ajouterons ensuite des approches liées au travail, à l’environnement, à la réduction des gaz à effet de serre, etc. », précise Jean Guerrier (chef du projet Osiris à l’Institut de l’élevage).
En élevage laitier, les effectifs des populations de référence sont importants : 25 000 taureaux en race holstein dans le cadre d’EuroGenomics (une coopération de cinq entreprises de sélection européennes initiée en 2009 par l’UNCEIA), avec des animaux relativement apparentés en raison du nombre restreint de reproducteurs mâles utilisés. Ils partagent ainsi des segments chromosomiques assez longs, et la liaison entre SNP et QTL (quantitative trait locus, régions chromosomiques qui ont un impact sur un caractère quantitatif) est plutôt stable. En bovins allaitants, la liaison entre SNP et QTL se perd au fil des générations par cassure des segments chromosomiques (sauf lorsqu’ils sont proches), car l’insémination animale est moins répandue et les reproducteurs plus nombreux (surtout en monte naturelle).
Cela explique le projet Gembal (génomique multiraciale des bovins allaitants et laitiers). « Il repose sur l’utilisation de puces à ADN de haute densité (777 K au lieu de 50 K). Nous pouvons alors espérer mesurer une association entre des marqueurs SNP et des QTL qui se serait maintenue entre les races », indique Vincent Ducrocq (responsable des évaluations génétiques bovines laitières à l’Inra). Ce projet a conduit au génotypage de 4 700 taureaux issus de 20 races laitières et allaitantes. Les données recueillies sont enrichies par la technique d’imputation qui permet, avec moins de 1 % d’erreur, de prédire le génotypage haute densité des animaux génotypés avec la puce 50 K. En élevage laitier, la pie-rouge des plaines est en train de fusionner avec la holstein, évaluée de la même façon. Des travaux sont entrepris pour savoir si la simmental pourrait bénéficier de la population de référence de la montbéliarde, avec des premiers résultats encourageants. Pour la tarentaise, l’abondance et la vosgienne, associer leurs petites populations de référence avec celles des grandes races est en phase de test. Des prototypes d’évaluation génomique seront proposés dans l’année pour les races laitières régionales et les grandes races allaitantes (charolaise, limousine et blonde d’Aquitaine). Naturellement, cela prendra du temps pour obtenir un gain important de précision, et il faudra encore attendre pour les petites races allaitantes.
Dans toute l’aire de répartition des Vikings, il existe beaucoup de bovins sans cornes (95 % en Islande). Les éleveurs de ces contrées ont une tradition de joug de garrot, à la différence de celle du joug de cornes en France. Aujourd’hui, le choix du sans-cornes obéit à des raisons pratiques : facilité de circulation, moindres risques de blessures, sécurité accrue pour l’éleveur, gain de l’opération et du temps de l’écornage. Les programmes de développement fleurissent. En charolais, 20 % des accouplements du schéma de sélection pour produire des taureaux sont réalisés en sans-cornes. Toutes les races sont concernées, même la salers ou l’aubrac qui, pourtant, sont attachées à leurs cornes. La société par actions simplifiée Apis-Gène finance un programme de recherche de trois ans (jusqu’à fin 2015) baptisé Akelos. Son objectif est d’offrir les moyens et les garanties nécessaires aux entreprises et aux organismes de sélection pour développer des souches sans cornes performantes et durables.
L’Observatoire national des anomalies bovines (Onab), créé à l’initiative de l’Inra en 2002, est un réseau de différents organismes1. « Notre souhait est la remontée d’un maximum de fiches d’anomalies, assorties de prélèvements biologiques. Pour cela, il faut un réseau d’observateurs sur le terrain, principalement les inséminateurs, les vétérinaires, et les écoles vétérinaires », précise Coralie Danchin (Institut de l’élevage, coanimatrice de l’Onab). « Notre but est de cartographier la mutation, de l’identifier et de mettre au point un test génétique pour, ensuite, contre-sélectionner. Dès lors, soit nous inscrivons cette anomalie sur la fiche des taureaux porteurs, soit la race décide que les taureaux porteurs ne seront pas diffusés2 », explicite Aurélien Capitan (comité de pilotage de l’Onab). De tels observatoires existent également au Danemark et en Belgique.
1 Inra, Institut de l’élevage, UNCEIA, France Conseil Élevage, SNGTV, ENV de Toulouse, Alfort et Nantes.
2 Voir La Semaine Vétérinaire n° 1524 du 25/1/2013.
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