Ces dernières années, les techniques de génomique ont été exploitées, notamment en France, à l’Inra, et dans d’autres pays (Australie, États-Unis, etc.), afi n de recher-cher sans a priori des marqueurs biologiques de la qualité sensorielle, principale-ment de la tendreté (Hocquette et al., 2007b). Le séquençage du génome bovin est également source de nouvelles informations et de nouveaux outils moléculaires susceptibles d’accélérer les recherches en génomique bovine (revue de Hocquette et al., 2007a). Plus particulièrement, les approches de génomique fonctionnelle ont permis d’établir une liste de candidats potentiels marqueurs de la tendreté et de la fl aveur de la viande bovine (fi gure 11.1) qui sont impliqués principalement dans plusieurs grandes fonctions biologiques, notamment dans les propriétés contractiles et métaboliques, le métabolisme des lipides, la structure du muscle, le métabolisme du calcium et le stress cellulaire (famille des heat schock protein, HSP) (Guillemin et al., 2009 ; Picard et al., 2010).
Figure 11.1. Stratégie d’identification de marqueurs de la qualité sensorielle de la viande.
Une approche de biologie intégrative combinant des analyses de biochimie, d’histochimie et de génomique (protéome, transcriptome) dans les muscles de bovins différant par leur aptitude à fournir une viande de bonne qualité sensorielle, permet d’établir une liste de marqueurs potentiels de la qualité de la viande, notamment de la tendreté (T), qui seront intégrés dans des équations de prédiction.
Propriétés contractiles et métaboliques
De façon générale, l’ensemble des résultats obtenus dans plusieurs études en compa-rant deux lots de tendreté (élevée ou faible) (Bouley et al., 2004 ; Chaze et al., 2009 ; Hocquette et al., 2007c) montre, pour un muscle donné, que des protéines repré-sentatives du type rapide glycolytique sont davantage exprimées dans les viandes les plus dures. C’est le cas de la phosphoglucomutase (PGM), de la lactate déshy-drogénase-B (LDH-B), de la triosphosphate isomérase en Charolais et Salers, de la glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) en Limousin, des isoformes
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Au contraire, les protéines caractéristiques du type lent oxydatif sont davantage exprimées dans les viandes les plus tendres. On peut citer l’-enolase en Limousin,
une isoforme de troponine T lente et des isoformes lentes de chaînes légères de myosine en Blond d’Aquitaine ainsi que la créatine kinase M et la protéine mito-chondriale NADH-ubiquinone oxydoréductase. D’autres expérimentations arrivent à des conclusions similaires sur la relation entre métabolisme oxydatif et tendreté. Notamment, Morzel et al. (2008) identifi ent la SDH (succinate déshydrogénase, enzyme du métabolisme oxydatif) comme le meilleur prédicteur de la tendreté initiale et globale, expliquant respectivement 65,6 % et 57,8 % de leur variation. Les résultats de Bouley et al. (2004 ; 2005) montrent que certaines protéines comme les isoformes de troponine T rapides, la MyBP-H et la PGM, apparaissent corrélées à la fois à la masse musculaire et à la tendreté de la viande. Ceci montre qu’il est envisageable de contrôler à la fois la quantité de viande produite et sa tendreté.
Métabolisme du calcium
Plusieurs protéines impliquées dans le métabolisme du calcium ont été identifi ées comme marqueurs positifs de la tendreté (fi gure 11.2). Par exemple, la parvalbu-mine est fortement augmentée dans le lot de tendreté supérieure dans les races Charolaise et Limousine (Bouley et al., 2004). Cette protéine possède des propriétés structurales qui lui procurent une forte affi nité pour les ions calcium. Elle participe, particulièrement dans les fi bres rapides, au cycle du calcium entre le cytoplasme et le réticulum sarcoplasmique (Berchtold et al. , 2000) . D’autre part, la MLC2 (pour myosin light chain 2 ), dont l’expression est diminuée dans le lot de tendreté supé-rieure des deux races à viande Charolaise et Limousine (Bouley et al. , 2004) , possède un site de fi xation du calcium. Sa phosphorylation augmente son affi nité pour le calcium (Szczesna et al. , 2001) . Dans le lot de tendreté supérieure, la MLC2 est plus phosphorylée, ce qui se traduit par une augmentation de la forme phosphorylée (MLC2P) et une diminution de MLC2 (Bouley et al. , 2004) . Ces modifi cations sont plus marquées en race Charolaise que Limousine.
Figure 11.2. Illustration des différences d’intensité des volumes de spots protéiques entre
les muscles Semitendisosus de jeunes bovins de race Limousine, Charolaise et Salers donnant de la viande de tendreté élevée (T+) ou faible (T–) (adapté de Bouley et al. , 2004).
La parvalbumine (protéine du cycle du calcium) et la myosin binding protein H (protéine structurale) sont plus abondantes dans les muscles des bovins T+ dans les deux races à viande (Limousine, Charolaise), mais pas dans la race rustique (Salers). En revanche, la chaîne légère de myosine ( myosin light chain 2, une protéine contractile) est moins abondante dans les muscles des jeunes bovins T+ des deux races à viande, mais pas dans ceux de la race rustique.
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Dans la même logique, l’abondance de l’acyl-CoA- binding protein est augmentée dans le lot de tendreté supérieure particulièrement en race Limousine (Bouley et al., 2004). Un des rôles du complexe acyl-CoA/ACBP est de réguler le relargage d’ions calcium par le réticulum sarcoplasmique en augmentant l’activité des canaux calciques (Fulceri et al., 1997). Une équipe coréenne (Kim et al., 2008) a également montré que l’expression du DNA binding/transcription factor (TCP1) et de l’inositol 1,4,5-triphosphate receptor 1 (IP3R1), impliqués dans l’activité des canaux calci-ques, était plus élevée dans les lots de tendreté supérieure. Ainsi, les protéines du cycle du calcium semblent fortement impliquées dans la tendreté de la viande. Étant donné le rôle important du calcium au cours de la maturation, ces résultats semblent tout à fait cohérents.
Protéines de structure
Des protéines de structure telles que l’actine- et la CapZ (protéine de liaison à l’actine) apparaissent discriminantes entre lots de tendreté sensorielle ou mécanique. En particulier, l’actine- a été retrouvée plus abondante dans les lots de tendreté supérieure dans toutes les études réalisées à l’Inra dans différentes races bovines (Bouley et al., 2004 ; Chaze et al., 2009 ; Hocquette et al., 2007b ; 2007c ; Morzel et al., 2008). Cette protéine de structure subit des modifi cations au cours de la phase de maturation post mortem suite à son clivage par les systèmes protéo lytiques. Le fait qu’elle apparaisse comme un bon marqueur de tendreté dans plusieurs situations semble donc cohérent.
Protéines de choc thermique (HSP)
Toutes les études de recherche de marqueurs biologiques de la tendreté par géno-mique fonctionnelle, au niveau ARNm ou protéines, ont révélé un rôle important des heat shock proteins (HSP). Dans le projet Mugène (approche intégrée combinant la génétique, la génomique et la biologie musculaire pour gérer la qualité de la viande bovine selon le potentiel de croissance des animaux et les facteurs d’élevage) du programme français Agénaé (Analyse du génome des animaux d’élevage) en parte-nariat avec la fi lière bovine, Bernard et al. (2006) ont montré que l’expression du gène DNAJA1 était un marqueur de dureté de la viande (fi gure 11.3, brevet déposé par l’Inra et l’industrie bovine française. Ce gène code pour une protéine chape-ronne de la famille des HSP (HSP40), qui intervient dans l’entrée des protéines dans la mitochondrie et inhibe le mécanisme d’apoptose en interaction avec une autre protéine chaperonne (HSP70). Cette activité antiapoptotique pourrait ralentir le processus de mort cellulaire durant les premières phases de la maturation, en accord avec la théorie proposée par Ouali et al. (2006). La relation entre l’expression de DNAJA1 et la tendreté mise en évidence sur des taurillons (fi gure 11.3) a été validée sur le muscle LT de bœufs Charolais (Bernard et al., 2007). D’autres protéines de la même famille ont été identifi ées comme marqueurs de tendreté dans plusieurs programmes. Par exemple, les protéines HSP27 et Ð-crystalline B ont été trouvées corrélées avec la tendreté dans plusieurs études indépendantes (Bouley et al., 2004 ; Herrera-Mendez et al., 2006 ; Morzel et al., 2008) La HSP27 agit en interaction
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151 avec d’autres partenaires, en particulier HSP70 et -crystalline B, avec lesquelles elle forme un complexe dynamique qui permet de protéger plus particulièrement les enzymes du métabolisme oxydatif et des protéines myofi brillaires (comme la desmine, l’actine, la myosine, la titine) lors de stress cellulaires. Chez l’animal vivant, l’importante quantité de HSP27 protège l’actine de la dégradation. Or, après l’abattage, HSP27 empêcherait l’agrégation protéique et favoriserait ainsi l’accès des protéases à leurs cibles, augmentant ainsi la protéolyse de l’actine. La protéine HSP27, via son rôle antiapoptique, constitue donc une bonne candidate pour être un marqueur pertinent de la tendreté, une abondance élevée de cette protéine chez l’animal vivant étant liée à une meilleure tendreté après maturation (fi gure 11.3).
Figure 11.3. Des protéines de la famille des protéines de choc thermique (HSP) sont des
marqueurs potentiels de tendreté.
(A) Relation entre la tendreté et l’expression du gène DNAJA1 dans le muscle Longissimus thoracis de jeunes bovins Charolais. (B) Abondance de la protéine HSP27 révélée par analyse protéomique dans les muscles de ces jeunes bovins différant par leur force de cisaillement Warner-Bratzler après 14 jours de maturation.
Les données de Morzel et al. (2008) montrent que la quantité de protéines dégradées au cours de la maturation augmente pour l’actine, la créatine kinase, l’-crystalline B et la HSP27. En accord avec ceci, Jia et al. (2006) ont montré que la cofi line, qui contrôle la polymérisation de l’actine, chute de manière drastique au cours de la maturation. Hollung et al. (2007) montrent également que les fragments de protéines de structure telles que l’actine, la myosine, la troponine T ainsi que d’en-zymes métaboliques comme la myokinase, la pyruvate kinase, la glycogène phospho-rylase, détectés 48 heures après abattage, sont corrélés positivement à la tendreté de la viande.
Conclusion
Beaucoup de progrès ont été accomplis récemment dans notre compréhension des processus biologiques qui contribuent à la qualité de la viande. En particulier, l’uti-lisation des techniques de génomique fonctionnelle a révélé des gènes et/ou des
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protéines insoupçonnés comme marqueurs moléculaires des propriétés sensorielles (tendreté, saveur, jutosité) de la viande bovine. Ceci devrait conduire à l’élaboration de tests commerciaux de diagnostic basés sur les « marqueurs génomiques » pour le tri de qualité de la viande, l’optimisation de l’élevage ou de l’élevage sélectif. Cepen-dant, l’application des données d’expression de gènes ou de protéines à des tests biologiques ou idéalement à des tests de diagnostic implique de nombreuses phases, en particulier de confi rmer ces associations dans des effectifs élevés d’animaux. De plus, la pertinence de ces nouveaux marqueurs doit être testée avant leur exploita-tion commerciale, car des données récentes suggèrent que les marqueurs génétiques précédemment identifi és dans des races ou des systèmes de production particuliers à certains pays ne sont pas appropriés à tous les systèmes de production ou à d’autres régions du monde (Renand et al., 2007a).
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