Quels tests génétiques disponibles pour les chevaux ?

Le cheval n’est pas l’espèce qui a fait l’objet du plus grand nombre d’études en ce qui concerne la génétique et la génomique. Les animaux de rente tels que les bovins, les porcins ou les volailles ont été bien plus analysés et ce pour plusieurs raisons. La première est l’orientation marchande de telles filières en lien direct avec la consommation humaine et qui peut revêtir parfois un caractère de santé publique. La deuxième est le mode d’élevage qui, notamment pour les bovins, présente une diversité génétique limitée en raison d’un nombre de reproducteurs restreint, ce qui n’est pas le cas chez le cheval, même si certains reproducteurs issus de lignées reconnues peuvent présenter un nombre de descendants non négligeable.

Enfin, la dernière, qui découle directement de la première, est l’argent consacré aux études. Il est plus aisé de lever des fonds pour des animaux avec un fort impact sur la société plutôt que pour le cheval dont “l’utilisation” a une toute autre visée.

Toutefois, la distinction des chevaux vis-à-vis des animaux de rente fait que l’approche de la génétique est bien différente et implique le plus souvent l’ensemble de la filière, du propriétaire d’un seul cheval à l’entraîneur chevronné, en passant par le vétérinaire, acteur incontournable pour ce type d’analyse. Ainsi, là où certains sont plus attirés par une couleur de robe particulière, un trait phénotypique distinctif, d’autres sont plus intéressés par des marqueurs de performance ou le caractère héréditaire de certaines maladies, notamment dans le cadre de l’élevage. Les tests génétiques disponibles chez le cheval se concentrent principalement sur ces trois axes : ils sont proposés à l’ensemble des acteurs de la filière, une connaissance précise des modalités de fonctionnement est donc nécessaire.

Maladies héréditaires

De la génétique au phénotype

Les traits phénotypiques sont le reflet de l’expression ou de la régulation du patrimoine génétique de l’ensemble des êtres vivants. Ils peuvent être soit issus de la traduction de l’activité d’un seul gène, le caractère est alors appelé monofactoriel ou monogénique, soit la résultante de l’interaction de plusieurs caractères dits multifactoriels ou polygéniques, c’est-à-dire que plusieurs protéines issues de l’expression de plusieurs gènes sont à l’origine du phénotype observé.

Ainsi, plusieurs maladies génétiques sont la conséquence d’une mutation survenue sur un seul gène entraînant la synthèse d’une protéine non fonctionnelle qui va être à l’origine du trouble observé. Trois types d’évènement chromosomique peuvent se produire :

- une substitution d’un nucléotide dans la séquence de l’acide désoxyribonucléique (ADN), entraînant l’apparition d’un nouvel acide aminé, voire d’un codon stop, ce qui peut modifier en profondeur le fonctionnement de la protéine synthétisée ?

- une insertion d’un ou de plusieurs nucléotides décalant le cadre de lecture de l’ADN, donnant donc naissance à une protéine généralement différente ?

- une délétion d’un ou de plusieurs nucléotides avec les mêmes effets.

Pour exemple, le syndrome d’immunodéficience combiné sévère (SCID) est une anomalie génétique autosomale (non portée sur un chromosome sexuel) récessive touchant notamment les chevaux de race arabe et leurs dérivés (anglo-arabe ou demi-sang arabe) [³¹]. Cette anomalie atteint également d’autres espèces comme l’homme, le chien ou encore la souris. La mutation à l’origine de cette maladie correspond à une délétion de cinq nucléotides sur la séquence du gène DNA-PKcs jouant un rôle dans la recombinaison V (D) J. La recombinaison V (D) J est le mécanisme qui assure le développement d’un système immunitaire diversifié par les gènes codant les immunoglobulines (Ig) et le récepteur aux cellules T (TCR). Une délétion de la séquence du gène DNA-PKcs induit une absence de synthèse des immunoglobulines et des récepteurs des cellules T cruciale dans l’établissement des défenses immunitaires.

À la naissance, le poulain bénéficie des anticorps de sa mère grâce à l’absorption du colostrum. Dans le cas d’un poulain porteur de la mutation, il existe une atteinte du système immunitaire et le poulain n’est pas en mesure de fabriquer ses propres anticorps. Le poulain, incapable de se défendre, meurt (généralement) dans les 6 mois suivant sa naissance.

Ces mutations peuvent être récessives, semi-dominantes ou dominantes.

Dans le cas du SCID ou du syndrome du poulain fragile (WFFS), la mutation est récessive : elle doit être présente sur les deux allèles, c’est-à-dire sur le gène présent sur chacun des chromosomes, pour que la maladie puisse s’exprimer (encadré 1).

La myopathie par surcharge de polysaccharide de type 1 (PSSM1) est engendrée par une mutation dite gain de fonction [¹⁹]. Elle est semi-dominante signifiant que les signes cliniques augmentent selon que le cheval est atteint sur un seul de ses chromosomes (hétérozygote) ou sur les deux allèles (homozygote). La PSSM1 est également une maladie à pénétrance incomplète. En effet, certains individus, bien que porteurs de la mutation, n’expriment pas les signes cliniques associés à la maladie, mais cela ne veut dire pour autant qu’ils ne peuvent pas la transmettre.

La mutation responsable de l’hyperthermie maligne (MH) est dominante, ainsi la présence d’un seul allèle muté entraîne l’expression de la maladie qui est de même intensité que le cheval soit hétérozygote ou homozygote [¹].

Approche de la génétique mendélienne

La ségrégation des gènes suit les lois mendéliennes dans le cadre de maladies monogéniques. Ainsi, 50 % du matériel génétique de chacun des deux parents est transmis à sa descendance. Un individu hétérozygote pour une maladie, c’est-à-dire porteur de la mutation sur un seul de ses deux allèles, transmet statistiquement une fois sur deux le gène atteint (^{tableau 1}).

Ces 30 dernières années, de nombreuses maladies ont été décrites et leur origine génétique identifiée (tableau 2).

Quelques idées reçues

Une maladie = une race ?

De nombreuses maladies sont majoritairement confinées à la race au sein de laquelle la mutation est survenue. Ainsi, l’asthénie cutanée régionale équine héréditaire (HERDA) n’est retrouvée pratiquement que chez les chevaux quarter [²⁸]. Mais plus une mutation est ancienne, plus elle est diffusée au sein de la population équine comme pour la PSSM1 pour laquelle seuls les chevaux de sang semblent être épargnés. Toutefois, certaines mutations récentes sont présentes chez plusieurs races : c’est le cas de la myotonie congénitale chez le new forest survenue chez un étalon très utilisé dans cette race, mais également en croisement [³²]. Cette mutation étant récessive, l’association de race du new forest a rapidement décidé, à juste titre, de typer l’ensemble des reproducteurs afin de permettre aux éleveurs de raisonner les accouplements.

Est-il possible de se fier à l’âge des chevaux ?

De nombreuses maladies génétiques s’expriment dans les premiers âges de la vie. Toutefois, il est indispensable de ne pas écarter totalement une origine génétique en s’appuyant uniquement sur l’âge de l’individu. Foley et coll. ont démontré qu’une jument arabe avait développé les signes cliniques relatifs à l’abiotrophie cérébelleuse (CA) à partir de 6 ans alors que, généralement, les troubles sont observés au cours des 6 premiers mois de la vie [¹²].

Comment les stud-books doivent réagir face à la découverte d’une maladie héréditaire ?

Face à certaines anomalies génétiques, deux approches sont possibles :

- éradiquer la mutation indésirable en interdisant la reproduction des individus porteurs ?

- raisonner les croisements pour éviter toute reproduction à risque.

La première solution peut paraître la plus adaptée car, si la fréquence de la mutation est faible, elle permet de se débarrasser définitivement de l’allèle muté. Bien que, parfois, l’éradication puisse se révéler rapide, cette solution est à proscrire et la seconde approche doit être conseillée. De fait, si la fréquence de la mutation indésirable est élevée, l’éradication pourrait conduire à une forte réduction de la diversité génétique de la population concernée. De plus, vouloir éradiquer une lignée porteuse de la mutation induit une nouvelle sélection avec la possibilité, par là-même, de favoriser l’émergence et la transmission d’une nouvelle maladie. Par ailleurs, si la logique d’éradication est suivie, pour certaines races comme les quarters potentiellement atteints par cinq maladies (PSSM1, GBED, HYPP, MH et HERDA), le choix des reproducteurs peut s’être difficile.

Quels prélèvements pour les analyses génétiques ?

L’ensemble des prélèvements contenant des cellules peuvent être utilisés, le liquide céphalo-rachidien et le sérum sont donc à proscrire. Chez le cheval, le sang et les crins sont le plus souvent utilisés. L’ADN servant aux tests peut également être extrait à partir de biopsies (de peau, de cartilage auriculaire, etc.), de sperme et de cellules buccales prélevées sur écouvillons ou sur sucette en mousse. Le sang est à privilégier car il permet de disposer d’ADN en quantité suffisante et de meilleure qualité. Pour les prélèvements de crins, il est nécessaire de les arracher et non de les couper afin de recueillir les bulbes pileux contenant les cellules (^{photos 2a} et ^2b). Les crins peuvent être envoyés directement par les propriétaires sans l’intervention d’un vétérinaire mais, dans ce cas, aucune certification de l’identité de l’individu prélevé n’est possible.

Comment participer à la surveillance des anomalies génétiques ?

Depuis 2013, la surveillance des anomalies génétiques est assurée de manière conjointe par l’Observatoire des anomalies génétiques équines de l’Institut français du cheval et de l’équitation (IFCE) et le Réseau d’épidémio-surveillance en pathologie équine (Respe). L’objectif de cette collaboration est de recenser des cas suspects ou avérés d’anomalies génétiques⁽¹⁾. Lorsqu’un vétérinaire sentinelle suspecte une anomalie génétique chez un équidé, il peut, avec l’accord du propriétaire, le déclarer au Respe. Il prélève de préférence des échantillons sanguins et les envoie à Labéo Frank Duncombe pour alimenter une banque d’ADN des équidés. Le signalement d’anomalies génétiques est également possible pour les propriétaires des équidés ou les autres professionnels de la filière équine⁽²⁾.

Couleurs de robe

Une des particularités de la génétique équine est l’intérêt de plus en plus grand des éleveurs pour la robe des chevaux et notamment dans le choix de croisement pour l’obtention de robes précises. En effet, la domestication est un phénomène qui a abouti à une grande hétérogénéité de couleurs de robe chez le cheval, les chevaux domestiques montrant une plus grande variété de couleurs que les chevaux sauvages. Les préférences humaines et la demande du marché, menant à un élevage sélectif, pourraient avoir favorisé des allèles plus rares, correspondant à des phénotypes particuliers. L’esthétique étant l’un des critères de choix pour certains chevaux, de nombreuses équipes de recherche se sont concentrées sur l’élucidation du déterminisme de la couleur de la robe. Certains stud-books, comme le cheval crème, se sont même constitués autour de cette particularité génétique.

Les gènes déterminant la couleur de la robe et de la peau des chevaux sont répartis en deux groupes :

- les gènes impliqués dans la synthèse de pigments (couleurs de base et dilution) ?

- les gènes impliqués dans la régulation des mélanocytes responsables de motifs.

L’ensemble des robes détaillées ci-après dispose d’un test génétique.

Les couleurs de base

Les couleurs de robe s’articulent autour des trois couleurs de bases, le noir, le bai et l’alezan. Elles sont déterminées par la présence, dans le poil et la peau, de deux pigments synthétisés par des cellules appelées mélanocytes : l’eumélanine (noir - brun) et la phéomélanine (rouge - jaune).

La synthèse d’eumélanine est déclenchée par l’activation du récepteur membranaire MC1R codé par le gène Extension (^figure) [¹⁸].

La synthèse de phéomélanine est induite soit par la présence d’un MC1R muté, soit par l’action de la protéine ASIP, codée par le gène Agouti, sur un MC1R non muté [²⁴]. En effet, cette protéine, produite par les cellules du derme papillaire, joue un rôle antagoniste en se fixant sur MC1R, sans induire la synthèse d’eumélanine.

Ce sont donc les différentes combinaisons fonctionnelles entre MC1R et ASIP qui entraînent les modifications de la couleur de robe et de sa répartition en agissant comme interrupteur ou modulateur de la production des deux pigments.

Un cheval alezan est homozygote récessif pour le gène Extension, il possède deux allèles récessifs E_E. Son récepteur MC1R est inactif et ne permet que la synthèse de phéomélanine. Un cheval bai est homozygote dominant ou hétérozygote pour le gène Extension, il possède un ou deux allèles dominants E_E. Son récepteur MC1R est actif et permet la synthèse d’eumélanine. Il est également homozygote dominant ou hétérozygote pour le gène Agouti, il possède un ou deux allèles dominants A_A. Sa protéine ASIP est active, elle peut jouer son rôle d’antagoniste, induire la synthèse de phéomélanine, et restreindre la diffusion d’eumélanine. Un cheval noir est homozygote dominant ou hétérozygote pour le gène Extension E_E. Il est également homozygote récessif pour le gène Agouti A_a. De nombreux aspects des couleurs de robe restent cependant encore peu explorés et compris, comme les facteurs génétiques responsables des robes sombres : seal brown/chocolat, sooty/charbonné, pangaré ; ou encore l’impact des facteurs environnementaux. Ainsi les chevaux homozygotes pour la mutation de MC1R ne peuvent pas produire de pigment noir. Certaines exceptions restent inexpliquées, telles que les charbonnures, de petites taches noires irrégulières retrouvées sur la robe de chevaux de base alezane.

Les gènes de dilution

Les gènes de dilution interviennent secondairement en modifiant la couleur de la robe de base initiale. Ces gènes diluent les pigments noir et jaune produits en conséquence de l’action des gènes Extension et Agouti. Il est donc possible de parler d’effet épistatique sur la couleur de robe [²³].

Le gène Crème

Le crème et le perle sont deux allèles du même gène : un individu ne peut être à la fois homozygote “Perle” et homozygote “Crème”. Il est soit l’un (Prl/Prl) soit l’autre (Cr/Cr), ou alors présente une copie de chaque (Cr/Prl). Le gène de dilution crème noté “C” réduit l’intensité de la phéomélanine, et plus modérément celle de l’eumélanine.

Les robes de base baie et alezane sont les plus diluées par la présence du crème, avec un effet « dose dépendant » au niveau de la couleur du poil (^{tableau 3} et ^{photo 3}).

Le gène Silver

Le gène Silver exerce un effet de dilution sur l’eumélanine, d’avantage marqué au niveau de la crinière et de la queue, et n’exerce donc pas d’effet sur les robes de base alezane. Il a souvent été associé aux pommelures, donc nommé à tort “Silver dapple”. La couleur silver est associée à un syndrome d’anomalies congénitales oculaires multiples (ACOM), lié à la même région génétique.

Le gène Champagne

Le gène Champagne serait le résultat d’une mutation relativement récente, qui ne survient qu’au sein de races équines nord-américaines. Il dilue à la fois l’eumélanine et la phéomélanine, respectivement en chocolat et or au niveau des poils, mais agit également au niveau des yeux et de la peau. Il entraîne des robes dorées, occasionnellement associées à un reflet métallique. Peu de différences phénotypiques existent entre les individus homozygotes et hétérozygotes, si ce n’est que les individus homozygotes présentent une peau moins mouchetée ou une couleur de robe plus claire, rose tachetée de gris-roux, et visible au niveau des zones peu pileuses : tour des yeux, nez et parties génitales. Avec l’âge, les yeux bleus à la naissance deviennent noisette, ambre ou verts, et la peau fonce.

Le gène Dun

Le gène Dun est aussi appelé gène “sauvage” en raison de sa présence chez les chevaux primitifs comme ceux de Przewalski. Il agit de manière égale sur les deux pigments au niveau des poils du corps, mais pas sur les crins. Il est aussi responsable de la présence de “marques primitives” : tête cap de maure, extrémités foncées, raie de mulet, bande scapulaire, zébrures (les chevaux de race fjord en sont un exemple typique). Son effet peut parfois être confondu avec celui du gène Crème.

Le gène Gris

Le gène Gris exerce une action épistatique avec tous les autres gènes de couleur, à l’exception du White. La robe grise est due à la destruction progressive des pigments avec l’âge.

Le poulain naît coloré, bien souvent plus foncé que pour un poulain non-porteur du gris, puis ses poils et ses crins deviennent progressivement blancs, le grisonnement débutant par le pourtour des yeux. La robe intermédiaire du cheval grisonnant peut être composée d’un mélange de poils blancs et foncés, si bien que certains chevaux peuvent être identifiés comme rouans, pommelés ou encore truités.

Les chevaux gris ont également tendance à présenter une perte progressive de pigmentation de la peau autour des yeux, de la bouche et de l’anus, nommée “vitiligo”. L’évolution de ces macules hypopigmentées est variable et imprévisible. Ce trait serait hérité indépendamment du gris, mais interagirait de manière épistatique en sa présence. Il est principalement retrouvé chez les chevaux de race arabe.

Les chevaux gris sont sujets à un type bien particulier de tumeur, qui malgré son origine cellulaire, n’est pas causée par l’exposition solaire comme la plupart des mélanomes humains. Les mélanomes équins chez les chevaux non gris sont très rares, tandis que 70 à 80 % des chevaux gris en sont affectés après l’âge de 15 ans. Les tumeurs sont principalement localisées sous la queue, autours de l’anus et des parties génitales. Moins communément, elles peuvent être également localisées sur la tête, le tour des yeux, les lèvres et les glandes salivaires. En plus d’être inesthétiques, elles peuvent entraîner une perte de fonction de la partie corporelle affectée. Ces tumeurs peuvent être occasionnellement retrouvées au sein d’organes internes et interférer avec leur fonction vitale.

Les robes dites “tachetées”

Lors du développement embryonnaire, les mélanocytes dérivent de cellules de la crête neurale. Les mélanoblastes migrent sur toute la surface du corps et se différencient à leur tour en mélanocytes. Des altérations dans ce processus finement régulé peuvent entraîner des motifs de taches blanches. Chez les chevaux ce sont des traits complexes, incluant une large gamme de variations phénotypiques, allant de petites marques blanches à des chevaux entièrement blancs (encadré 2).

Conclusion

Les laboratoires spécialisés dans le diagnostic en génétique équine proposent des tests pour chacun des gènes de maladie ou de patron de robe présenté dans cet article. Sans être exhaustif, la plupart des mutations responsables de maladies ou de traits phénotypiques y sont recensés. Compte tenu des différents croisements pouvant être effectués entre les chevaux, il est important de ne pas restreindre le champ d’investigation à la race supposée héberger la mutation. La recherche progresse et met au jour régulièrement de nouvelles mutations, soit en lien avec une affection, soit responsable d’une caractéristique de robe. Toutefois, dans le premier cas, il est crucial que les vétérinaires praticiens déclarent les anomalies observées afin de constituer le premier relais d’une démarche pouvant aboutir au développement d’un test à destination de l’ensemble de la filière.

• (1) https://respe.net/maladie-equine/anomalies-genetiques/

• (2) https://www.ifce.fr/ifce/appui-filiere/observatoire-des-anomalies-equines/

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