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Submitted on 1 Jan 1994
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Du gène au fromage : le polymorphisme de la caséine α
s1 caprine, ses effets, son évolution
F. Grosclaude, G. Ricordeau, P. Martin, F. Remeuf, L. Vassal, J. Bouillon
To cite this version:
F. GROSCLAUDE, G. RICORDEAU* P. MARTIN, F. REMEUF*
L. VASSAL* J. BOUILLON
INRA Laboratoire de
Génétique
biochimique
et deCytogénétique,
78352
Jouy-en-Josas
Cedex.*INRA Station d’Amélioration
Génétique
des Animaux, BP 27, 31326 Castanet-Tolosan Cedex. **Institut National
Agronomique
Paris-Grignon,
Chaire et Laboratoire deTechnologie,
78850Thiuerval-Grignon.
***
INRA Station de Recherches laitières, 78352
Jouy-en-Josas
Cedex. * ** " ,StationCaprine
de Moissac, 48110 Sainte-Croix-ValléeFrançaise.
C’est dans
l’espèce
bovinequ’ont
été effectués les travauxde référence sur la structure
primaire
et le déterminismegénétique
des caséines. On saitqu’il
existe dans cetteespèce,
4 caséines
différentes, appelées
asl,as2, !
et K, dont laséquence
des acides aminés a été élucidée à l’INRA par J-C.Mercier,
B. Ribadeau-Dumas et leurscollaborateurs,
et dont les locus de structure sont très étroitement liés (Grosclaude 1979). Il a été récemment établi que ce groupe de locuss’étendait sur une distance d’environ 300
kilobases,
dansDu
gène
au
fromage :
le
polymorphisme
de la caséine
α
s1
caprine,
ses
effets,
son
évolution
l’ordre relatif
a
sl
-Cn, (3 -Cn, a
s2
-Cn,
K -Cn (Ferretti et al1990),
conforme à celuiprédit
par Grosclaude(1979),
etqu’il
était localisé sur le chromosome 4
(Hayes
et al 1993). Lepoly-morphisme
des caséines bovines a faitl’objet
de nombreuxtravaux,
synthétisés
dans cette même revue(Grosclaude
1988). Ces travaux ont
montré,
entre autres, que lepolymor-phisme
de la caséine K - 2 allèles communs, A et B - avait uneffet
significatif
sur lesaptitudes fromagères
deslaits,
l’allèlex-Cn
B
,
plus favorable,
conférant untemps
decoagulation
duRésumé
______________________________________________Le locus de la caséine asl caprine se distingue par un fort polymorphisme et surtout par le fait qu’il existe, entre allèles ou groupes d’allèles,
de nettes différences de niveau de synthèse protéique. Les premiers travaux ont établi que ce polymorphisme était déterminé par un
minimum de 7 allèles,
correspondant
à 4 niveaux desynthèse
différents : les allèles A, B et Cs’accompagnent
d’un taux "fort" de caséine asl (environ 3,6g/1), l’allèle
E d’un taux"moyen"
(1,6g/1),
les allèles D et F d’un taux "faible" (0,6 g/1), l’allèle 0 étant un allèle nul (pas de caséine asl
chez l’homozygote). En 1985, les allèles E et F prédominaient largement dans les races laitières françaises Alpine et Saanen, ce qui
expliquait, en partie, la faiblesse du taux protéique des laits dans ces races, limitant leur rendement fromager, et posait la question de l’intérêt et des modalités d’une sélection en faveur des allèles "forts".
Chacun des variants "faibles" se caractérise par la délétion d’une séquence d’acides aminés (résidus 59 à 95 dans F, 59 à 69 dans D, 14 à 26 dans G) qui résulte, tout au moins pour F et G, d’une anomalie d’épissage des ARN messagers. Dans le cas de l’allèle F, cette anomalie paraît due à la délétion d’un nucléotide, dans le cas de l’allèle G à une substitution
nucléotidique.
La diminution du niveau de synthèse constatéeavec l’allèle E semble
imputable
à une insertion de 458 nucléotides dans le dernier exon dugène.
La subdivisionB
l
de l’allèle "fort" B est le typeoriginel
del’espèce.
Les allèles à taux réduit sont donc des mutants défectifs.L’étude des performances en fermes de la descendance de 5 boucs hétérozygotes au locus
a
sl
-Cn
a mis en évidence des différences de tauxprotéique conformes aux estimations ci-dessus (environ 2,5
g/kg
entre les allèles A et F, 2g/kg
entre A et E). Cepolymorphisme
n’a pasd’effet sur la quantité de lait produite ; mais on observe, par contre, des différences significatives inattendues, pour le taux
butyreux,
entrel’allèle A, et les allèles E et F. Globalement, l’allèle A a, par rapport à l’allèle F, un effet significatif sur la quantité totale de matière protéique par lactation, mais non sur la quantité de matière grasse.
L’analyse
des propriétésphysico-chimiques
des laits de chèvreshomozygotes
pour les 3 allèles principaux (A, E, F) confirme les effets dugénotype
sur le taux de caséine et sur le taux butyreux, et révèle en outre des effetssignificatifs
sur le diamètre des micelles et leur degré deminéralisation calcique, inférieurs dans les laits A/A. Ces observations expliquent les différences constatées dans l’aptitude des laits à la coagulation par la présure, supérieure pour les laits A/A. Les écarts les plus importants concernent la fermeté maximale du gel (A/A>E/E>F/F) et sa vitesse de raffermissement (A/A>E/E et F/F), les laits de type A/A ayant, en moyenne, un temps de prise intermédiaire entre celui des laits E/E (plus long) et F/F (plus court). Des essais de fabrication traditionnelle de fromages du type Pélardon des Cévennes
ont mis en évidence de nettes différences de rendement fromager
corrigé :
+ 7,4 % entre les laits A/A et E/E, + 14,8 % entre les laits A/A et F/F,les variations saisonnières de rendement suivant celles de la matière fromagère utile (TP + TB). Des différences de fermeté des fromages
(A/A>E/E>F/F) constatées par des mesures instrumentales, ont été confirmées par un jury de dégustation. Selon ce même jury, le goût de chèvre tend à être moins prononcé dans des fromages fabriqués à partir de laits A/A.
Dans les races laitières européennes, on observe, selon les cas, une
prépondérance
des allèles "forts" A et B, de l’allèle moyen E ou del’allèle faible F. Ce dernier
prédomine
dans les racesAlpine
et Saanenfrançaises
et italiennes ainsi que dans la population Corse. Dans les racesAlpine
et Saanen, les allèles "forts" sont quasi absents chez les chèvres à index ou taux protéique faible, mais sontmajoritaires
en raceAlpine (0,72) ou fréquents en race Saanen (0,42) chez les sujets à index ou taux protéique fort. En race Alpine, la fréquence de l’allèle A a nettement augmenté au cours des années précédentes chez les mâles de testage (environ 0,5 en 1992) et les boucs améliorateurs (0,6). En
race Saanen, l’allèle E reste prédominant, mais la fréquence de l’allèle A s’accroît également.
Sept
allèles ont été mis en évidence au locus de la caséine as lcaprine.
Les taux desynthèse
correspondants
varient de 0 à3,6gl1.
lait et un
temps
de raffermissement du cailléplus
courts, ainsiqu’une
consistance du cailléplus
ferme.On retrouve chez la chèvre les mêmes caséines que chez les
bovins,
sans doute aussicodées par un groupe de 4 locus étroitement
liés
(Grosclaude
et al1987),
situé sur le chro-mosome4,
homologue
du 4 bovin(Hayes
et al1993). Dans les
populations
étudiéesjusqu’ici,
seules les caséines asl et as2 sonttoujours
polymorphes.
Lepolymorphisme
de la caséine as2 a été décrit par
Boulanger
et al (1984)comme étant
biallélique,
l’allèle Aprédomi-nant
largement
sur l’allèle B(fréquence
d’envi-ron0,85
dans les racesAlpine
et Saanenfran-çaises).
Récemment,
une subdivision de l’allèleA en deux &dquo;nouveaux&dquo; allèles A et C a été mise
en évidence par notre
équipe
(C. Bouniol etal ,
à
paraître).
Lepolymorphisme
de la caséine asl
présente,
quant
àlui,
desparticularités
tout à fait inhabituellespuisqu’on observe,
entre allèles ou groupe
d’allèles,
de nettes dif-férences de taux desynthèse.
Enconséquence,
ce
polymorphisme
a des effets trèssignificatifs
sur la teneur en caséine deslaits,
donc surleur rendement
fromager.
Il se trouve que la filière
fromagère caprine
est confrontée au
problème
de la faible teneur enprotéines
deslaits,
notamment enprotéines
coagulables, qui
constitue un défautmajeur
(Ricordeau et
Mocquot
1967,
Ricordeau etBouillon 1971). C’est ainsi que
pendant
lapre-mière moitié de la
lactation,
le tauxprotéique
du lait collecté
peut
tomberjusqu’à
25g/1,
entraînant laproduction
de caillés de texturefragile,
avec despertes
importantes
et desren-dements
fromagers
excessivement faibles. Parailleurs,
la tenue de cesfromages
est souventdéfectueuse et
peut
affecter défavorablementles
qualités
gustatives
desproduits,
donc leur notoriété (Guionnet 1990). Oncomprend
doncque des recherches très actives aient été menées, au cours des dernières années, pour
comprendre
le déterminismegénétique
dupolymorphisme quantitatif
de la caséine asletévaluer l’intérêt de sa
prise
encompte
dans lasélection afin d’améliorer la richesse
protéique,
donc laqualité fromagère
des laits.Le
présent
article fait lepoint
sur l’étatactuel des recherches sur ce
sujet, qui
ontdébu-té à un moment
où,
ni laséquence
des acidesaminés de la caséine as
caprine,
ni a fortiori lastructure de son
gène
n’étaient connues.1
/ Description
et
bases
moléculaires
du
polymorphisme
l.i / Mise
enévidence
etcaractéristiques
du
polymorphisme
A la suite des travaux de Richardson et
Creamer (1975) en
Australie,
il semblait admisque le lait de chèvre ne contenait pas de caséine
a sl
. Cette conclusion a été remise en cause par
notre
équipe (Boulanger
et al 1984)qui
a, par contre, attité l’attention sur un autrephénomè-ne, en montrant
qu’il
existait,
chez lachèvre,
&dquo;des variations nettes et
répétables
de la teneurdes laits en caséine
a
sl
&dquo;,
apparemment
liées aupolymorphisme électrophorétique
de cetteprotéine
etprésentant
une distribution nongaussienne (figure
1).L’analyse
de cepolymor-phisme complexe
apermis
de conclurequ’il
était contrôlé par une série d’au moins 7 allèles
du locus
a
sl
-Cn
dont lesproduits,
ou &dquo;variants&dquo; sedistinguaient
selon les deux critères de lamobilité
électrophorétique
et du taux desynthè-se. La détection de ce
polymorphisme exige
lamise en oeuvre
parallèle
de 3techniques
diffé-rentes
(Grosclaude
et al1987,
Mahé etGrosclaude 1989).
Le tableau 1 donne les ordres de
grandeur
des taux desynthèse
de la caséine asi associés à chacun des 7 allèles. Ondistingue
4 niveaux desynthèse :
fort (allèles&dquo;’A,
B,
C),
moyen(E),
faible(D,
F) et nul (0). Onpeut
calculer,
parexemple,
que la différence des taux de caséinesa s
entre un
homozygote
&dquo;fort&dquo; et unhomozygo-te &dquo;faible&dquo; est d’environ 6
g/l.
Comme ilexiste,
selon les mêmes auteurs, une forte corrélation
entre le taux de caséine asl et le taux de
caséi-ne total (r =
0,68
avec b =0,64),
les effets
quan-titatifs du
polymorphisme
de la caséine asl serépercutent
fortement sur les taux de caséine totale du lait : environ 4g/l
entre les 2homozy-gotes ci-dessus,
soit une différence -considé-rable pour un taux de caséine - d’environ 20 % !
Le tableau 1
présente
également
lesfré-quences
alléliques
observées dans deséchan-tillons de femelles des races
Alpine
etSaanen,
dont le lait a été
prélevé
en 1985. On constateque les allèles E
(&dquo;moyen&dquo;)
et F(&dquo;faible&dquo;)
étaient
largement
prédominants
dans les deuxraces. L’ensemble de ces résultats
permettait
du taux
protéique
des laits de chèvres dans lesraces
françaises,
mais aussi desuggérer
qu’une
sélection en faveur de ces allèles forts
permet-trait de
l’augmenter
de manière trèssignificati-ve. Les recherches suscitées par cette
analyse
seront
présentées
dans lechapitre
suivant.1.
2
/ Caractérisation
biochimique
des
variants
La
séquence
des acides aminés de la caséinea
sl
-caprine,
ainsi que les différences existantentre les variants
A, B, C, D,
E et F ont étéélucidées par
Brignon
et al(1989,
1990). Ces différences sont résumées dans le tableau2,
qui appelle
deux remarquesprincipales.
Onvoit,
enpremier
lieu,
que les deuxsubstitu-tions
qui
caractérisent le variant E font aussipartie
de cellesqui
caractérisent le variant C. Onpeut
donc conclure que les mutationscor-respondant
à ces substitutions ne sont pasres-ponsables
de la réduction du taux desynthèse
observé avec l’allèle E. En secondlieu,
lesvariants
faibles,
F etD,
se caractérisent tousdeux par une
délétion,
les deux délétionscom-mençant au même résidu. Le variant G est une
subdivision du variant
D,
récemment mise enévidence. Les variants D et G ont une mobilité
électrophorétique
et un taux desynthèse
voi-sins,
mais G se caractérise par une délétiondifférente,
dont onpeut
noterqu’elle
estiden-tique
à cellequi
caractérise le variant A bovin(Leroux et
al,
enpréparation).
L’allèle
originel
de
l’espèce
est unallèle
fort,
les allèles à taux desynthèse
réduitBrignon
et al (1990) ontcomparé
lesséquences
des acides aminés des variantscaprins
à celles des caséines asl bovine et ovine. Ledegré
de similitude leplus
élevé aété obtenu avec un variant
hypothétique,
appelé
&dquo;x&dquo;,
intermédiaire entre A et B (Leu enposition
16,
Glu enposition
77,
doncmigrant
commeB),
supposé
être letype
originel
del’espèce caprine (figure
2). Cettehypothèse
entraîne que le niveau de
synthèse originel
est le niveau fort. Les mêmes auteurs ont
également supposé
l’existence d’unintermé-diaire,
&dquo;y&dquo;,
entre les variants B d’unepart,
etC et E d’autre
part,
migrant également
comme B. On verra
plus
loin que ces variantshypothétiques,
désormaisappelés
B
1
etB
3
(avec B =B
2
)
ont effectivement été trouvéspar la suite.
1.
3
/ Bases
génétiques
du
polymorphisme
La structure du
gène
de la caséine aslcaprine
a été élucidée par Leroux et al (1992).Il
s’agit
d’ungène
morcelé en 19 exons, dont16 codant pour la
protéine
proprement dite,
ets’étendant sur environ 17 kilobases
(figure
3).Ces mêmes auteurs ont conclu que la délétion
du variant F était effectivement due à une
anomalie
d’épissage
de l’ARN messager, induite par la délétion d’un seul nucléotidedans la
séquence
du 9è exon.Curieusement,
cette délétion provoque des anomalies
d’épis-sage
multiples
etcomplexes, qui
se traduisentpar une
grande hétérogénéité
de structuredes ARN messagers. Les mécanismes par
les-quels
cette délétionponctuelle
estsusceptible
d’entraîner la réduction du taux de
synthèse
constatée pour l’allèle F restent à élucider. Ladélétion du variant G a
également
étéinter-prétée
comme résultant d’une anomalied’épissage,
vraisemblablementdue,
cettefois,
à une substitution
nucléotidique
(Leroux etal,
enpréparation).
L’altérationgénique
spéci-fique
du variant D reste à élucider. L’allèle Ese caractérise par l’insertion d’une
séquence
de 458 nucléotides dans le dernier exon du
gène, appartenant
à sapartie
non codante(Jansà et al
1994),
cequi explique qu’aucune
altération
spécifique
n’ait pu être déceléedans la
protéine
(cf 1.2). Lescaractéristiques
des autresallèles,
enparticulier
de typenul,
sont en cours d’étude dans notre
équipe,
maison
peut
affirmer dès àprésent
que, dans cettesérie
allélique,
les diverses mutationsentraî-nant une modification du taux de
synthèse
sont de nature
différente,
et localisées dans legène
en des endroits différents.La connaissance des altérations
caractéri-sant chacun des allèles de la série
permet
de concevoir uneprocédure
d’identificationspéci-fique
de cesallèles,
utilisant latechnique
d’amplification
par la réaction depolymérisa-tion en chaîne (PCR). Cette
procédure
devrait se substituer à terme àl’approche
basée surl’analyse
desfragments
derestriction,
propo-sée initialement par Leroux et al
(1990),
maisqui
nepermet
pas dedistinguer
tous lesallèles. Elle a
également
permis
de vérifierl’existence des
allèles,
audépart
hypothé-tiques,
&dquo;x&dquo; et&dquo;y&dquo;,
désormaisappelés B
1
etB
3
.
On doit
préciser
enfin que les travauxentre-pris
au niveau de l’ADN ont aussipermis
demettre en évidence des subdivisions des allèles
A et 0. Celle de l’allèle A est due à une
muta-tion
intronique,
qui
est silencieuse. Lesparti-cularités des deux subdivisions de l’allèle nul
2
/ Effets
du
polymorphisme
de la caséine
a
sl
surles
performances
et
les
_
propriétés
laitières
Avant de recommander aux
opérateurs
del’amélioration
génétique caprine d’engager
unesélection en faveur des allèles &dquo;forts&dquo; de la
caséine asl pour augmenter le taux
protéique
des
laits,
il étaitindispensable
d’évaluer l’ensemble des effets de ces allèles sur lapro-duction
laitière,
lesaptitudes fromagères
et lesautres caractères
d’importance économique,
neserait-ce que pour vérifier
qu’une
tellesélec-tion n’entraînerait pas, par ailleurs, des effets
défavorables sur d’autres caractères.
A cet effet une étude a débuté en
1987,
à laStation
expérimentale
caprine
de Moissac, à Sainte-Croix-ValléeFrançaise
(Lozère),com-parant
sur 3 lactations au moins lesperfor-mances
zootechniques
de chèvreshomozygotes
pour les 3 allèles les
plus
fréquents.
Leschèvres de ces 3
lots,
degénotype
A/A,
E/E etF/F,
sont issuesd’accouplements planifiés
à la Station ( A/F xA/F,
A/E x A/E et E/F x E/F).Ce
protocole, qui
n’est pas achevé, a parailleurs fourni les échantillons de lait néces-saires aux études
physico-chimiques
etfroma-gères.
Pour l’étude des effets dupolymorphis-me sur les
performances laitières,
il a étépré-cédé par une
analyse
de données provenant dufichier national de contrôle laitier.
2.
1
/ Effets du
polymorphisme
de la caséine
agi surles
performances
laitières
Les effets sur les
performances
laitières(quantité
delait,
de matièreprotéique
et de matière grasse, tauxprotéique
et tauxbuty-reux) ont été
analysés,
à l’aide des données dufichier national de contrôle de
performances,
dans la descendance de 5 boucshétérozygotes
de race
Alpine,
dont lesgénotypes
étaient A/F(deux
boucs),
C/F,
A/E et A/B (Mahé et al 1994). Le nombre de lactationsprises
encomp-te
(premières
à troisièmes lactations) ainsi queles conclusions de cette
analyse
sont résuméesdans le tableau 3.
On retrouve
d’abord,
en accord avec lesesti-mations de Grosclaude et al (1987> les effets
attendus sur le taux
protéique :
2,5
g/kg’!
entre les allèles A etF,
2g/kg
entre A etE,
alors que les allèles &dquo;forts&dquo; A et B ont des effets
comparables.
Cetteanalyse
sépare
donc bienles allèles &dquo;forts&dquo; (A et
B),
de l’allèle&dquo;moyen&dquo;
Œ) et de l’allèle &dquo;faible (F).
Mais,
premier
résultat
original,
lepolymorphisme
de lacaséi-ne asl n’a pas d’effet
significatif
sur laquanti-té de lait
produite,
peut-être
parcequ’il s’agit
là d’un cas
particulier,
lepolymorphisme
dugène
de structure d’une caséine. Un secondrésultat, inattendu,
concerne l’effet dupoly-morphisme
de la caséine asl sur le tauxbuty-reux. Cet effet est difficile à
expliquer
si cen’est par un
phénomène
lié au mécanisme cel-lulaire d’excrétion des constituants du lait.Toutefois,
laquantité
de matière grassepro-duite n’est pas
significativement
affectée par lepolymorphisme
du locusa
sl
-Cn,
alorsqu’on
observe un effet
significatif
des allèles fortssur la
quantité
de matièreprotéique.
Cesrésultats montrent
qu’il
estpossible,
par unesélection en faveur des allèles
forts,
d’enrichirle lait en matière
protéique
sans diminuer laquantité
de laitproduite.
A noter que les résultats
préliminaires
del’étude en cours à la Station
caprine
deMoissac amènent aux mêmes conclusions
générales
(Manfredi etal ,
àparaître).
Il en vade même de la
comparaison
des index de boucsd’insémination artificielle dont on connaît le
génotype
au locusu
s
j-Cn.
On constate parexemple
que, sur 167 boucs de raceAlpine
&dquo;contemporains&dquo;
(nés de 1985 à 1989)ayant
des index calculés sur des
périodes
compa-rables,
les boucs porteurs d’au moins un allèle&dquo;fort&dquo; ont des index
&dquo;quantité
de lait&dquo;égaux
ousupérieurs
à ceux des boucs non porteurs, etdes index
&dquo;quantité
deprotéines
vraies&dquo;tou-jours supérieurs.
En cequi
concerne les taux,l’index &dquo;TP vrai&dquo; est de + 2,7 pour les
géno-types
A/A,
+ 0,76 pour lesgénotypes
E/E etseulement + 0,19 pour les
génotypes
F/F(Manfredi et
Ricordeau,
nonpublié).
(2) Les taux des constituants des laits sont donnés comme dans les publications originales, soit en glkg! soit en g//. On passe d’une valeur en g/kg à une valeur en
gll en appliquant un coellicient multiplicateur de f.O!.
Comparées
auxchèvres
possédant
l’allèle
F, faible,
cellespossédant
l’allèleA,
fort,
ont des taux
protéiques
plus
élevés: +
2,5
glkg.
Le taux
butyreux
est aussiplus
élevé mais laproduction
laitière2.
2
/
Caractéristiques
physico-chimiques
des laits
des
génotypes
A/A,
E/E
etF/F
Cette
analyse
(Remeuf 1993) a étéeffectuée,
en 1989 et1990,
àpartir
des laits d’animauxhomozygotes
dutroupeau
de la Stationcaprine
de Moissac (22A/A,
17 E/E et 17 F/F). Leséchantillons (51 par
génotype,
soit 153 autotal) ont été choisis de manière aléatoire
entre le 35‘’°&dquo;’ et le 267&dquo;’&dquo;
jour
de lactation. Surchaque
lait ont été effectués laséparation
et ledosage
desprincipales
fractionsazotées,
la détermination de certainescaractéristiques
des micelles de
caséine,
ainsi que ledosage
desdifférentes formes de calcium et de
phosphore
inorganique
(pour
lestechniques,
voir Remeufet al 1989).
L’aptitude
à lacoagulation
par laprésure
a étéappréciée
à l’aide duFormagraph
en suivant leprotocole
décrit parMe Mahon et Brown (1982).
Le tableau 4
donne,
pour lesprincipales
caractéristiques mesurées,
les résultats decette
analyse. Globalement,
ces donnéesmon-trent que le
génotype
au locusa
sl
-Cn
a uneffet
significatif, parfois
très net, surplus
de laa / Fractions azotées
Les différences observées entre
génotypes
sontsignificatives
etquasi-identiques
pour letaux de matières azotées, le taux de
protéines
et le taux de caséines (environ 4
g/1
entre A/Aet E/E et 2
g/l
entre E/E etF/F,
soit 6g/l
entreA/A et F/F). Tous ces écarts se ramènent donc
uniquement
aux différences des taux decaséi-ne liées au
polymorphisme
du locus de la caséi-ne asl. De cephénomène
découlent lesobser-vations faites sur les rapports caséine/matière
azotée totale
(A/A>E/E>F/F),
etcaséine/pro-téines
(A/A>F/F,
E/E étant intermédiaire). Anoter que le
pourcentage
de caséine noncentri-fugeable
dans la caséine totale estsignificati-vement
plus
faible dans les laits A/A. Toutesces
caractéristiques
confèrent aux laits desanimaux de
génotype
A/A une valeur fromagè-re apriori supérieure
à celle des autres laits. On remarque toutefois que les écarts observésici entre les taux de caséine des
homozygotes
A/A et F/F sont
supérieurs
aux estimations deGrosclaude et al (1987) (environ 4
g/1)
et auxvaleurs
rapportées
dans le tableau 5. Cette dif-férencepeut
s’expliquer
par le fait que les échantillons ont étéprélevés
en dehors desdeux
premiers
mois delactation,
période
où les écarts entregénotypes
sont moins accusésqu’ensuite
(cffigure
4). Les valeurs obtenuesne sont donc pas
représentatives
de l’ensemblede la lactation. Elles servent toutefois de
réfé-rence pour les autres mesures effectuées sur ces laits.
b / Fraction minérale
L’influence du
type
de caséine asl sur lafraction minérale est limitée.
Toutefois,
la concentration du calcium total estplus
élevée dans les laitsA/A,
effet nonsignalé
antérieure-ment,
qui
représente
aussi un avantagetech-nologique
puisque
cette concentration est unparamètre
déterminant del’aptitude
à lacoa-gulation enzymatique
(Lenoir et Schneid1987). On relève par ailleurs une faible diffé-rence dans la
répartition
du calcium entre lesphases
soluble etcolloïdale,
les laits F/F ayantun rapport calcium soluble/calcium total
plus
élevé que les autres laits.
c /
Caractéristiques
micellairesLes dimensions des micelles de caséines
sont nettement influencées par le
génotype :
les diamètres micellaires des laits A/A sont enmoyenne inférieurs à ceux des laits E/E et
F/F,
ce
qui
confirme les observationspréliminaires
de Remeuf (1988). Cette
caractéristique
estégalement susceptible
de favoriser lecompor-tement
fromager
des laitsA/A, puisque
la fer-meté dugel
présuré
augmentequand
la tailledes micelles diminue (Niki et Arima 1984,
Remeuf et al 1991).
En accord avec des observations antérieures
(Remeuf 1988) les trois types de laits se
distin-guent
également
par ledegré
deminéralisa-tion
calcique
desmicelles,
en moyenneplus
élevé chez les
génotypes
E/E et F/F. Cette par-ticularité est à relier au fait que legénotype
a un effet sur la teneur en caséine deslaits,
mais pas sur leur teneur en calcium colloïdal.
Cet effet est
plutôt
favorable aux laits de typeF/F,
car la concentration duphosphate
decal-cium micellaire est un facteur essentiel du pro-cessus de
coagulation.
d /
Aptitude
à lacoagulation
par laprésure
Des différences très
significatives
sontmises en évidence dans le
comportement
deslaits vis-à-vis de la
présure.
Les écarts lesplus
importants
concernent la fermeté maximale dugel
(A/A>E/E>F/F) et sa vitesse deraffermisse-ment (A/A>E/E et F/F). Les laits de
type
E/Eont en moyenne un
temps
deprise plus long
que les laits
F/F,
les laits A/A étantintermé-diaires.
L’aptitude
à lacoagulation
par lapré-sure sensiblement
plus
élevée des laits A/A parrapport aux laits E/E et F/F résulte
naturelle-ment des
propriétés
physico-chimiques
spéci-fiques
de ces laits : richesse en caséine et encalcium,
faibles dimensions des micelles. Il estintéressant de remarquer que, pour ces
cri-tères,
lescaractéristiques
des laits A/A serap-prochent
de celles du lait devache,
dont onsait que
l’aptitude
à lacoagulation
enzyma-tique
estsupérieure
à celle du lait de chèvre(Remeuf et al 1989). ).
2.
3
/ Influence
surla fabrication de
fromages
traditionnels
En 1989 et 1990, des
fromages
detype
Pélardon des Cévennes ont été
fabriqués
à laCoopérative
deSainte-Croix-Vallée-Française
(Lozère) à
partir
du lait de lots de chèvreshomozygotes (A/A, E/E,
F/F) dutroupeau
voi-sin de la Stationcaprine
de Moissac. Lacom-paraison
des trois types de laits a été effectuée9 fois en 1989, en trois
périodes
(avril,
mai et août) et 24 fois en1990,
d’avril à octobre(Vassal et al 1994).
Chaque
lot defromages
était
fabriqué
àpartir
d’unpoids
connu de 15kg
de lait
environ,
selon latechnique
générale-ment utilisée par les
producteurs
laitiers de larégion (coagulation longue, moulage
enfais-selles d’un caillé
complètement
acidifié,
salage
au sel sec). Pour les résultatsrapportés
ici(année
1990),
lesfromages
étaient affinés surplace,
dans les mêmes conditions que lapro-duction habituelle
jusqu’à
l’emballage
(12 ± 3
jours), puis
transférés àJouy-en-Josas
pour
l’affinage jusqu’à
30jours,
à 8°C et 85 %d’humidité résiduelle.
Les mesures ont
porté
sur lacomposition
des laits de
fabrication,
le rendementfroma-ger, la
composition
desfromages
frais,
latex-ture et les caractères sensoriels des
fromages
affinés. Le tableau 5 résume les
principaux
résultats obtenus en
1990,
ceux de 1989 n’endifférant pas de manière
significative.
a /
Composition
des laits defabrication
Les différences de
composition
des laits de fabrication sont conformes aux résultatspré-sentés
précédemment.
Legénotype
explique
44 % de la variance du taux
protéique,
47 % decelle du taux de caséine et 19 % de celle du
Le
génotype
aulocus de la caséine
asl a
également
uneffet
sur lescaractéristiques
des micelles et sur
les
paramètres
detaux
butyreux.
Bienentendu,
les valeurs du tableau 5 sont des valeurs moyennes, car cestaux subissent une variation saisonnière comme le montre la
figure
4qui
résume lesobservations faites sur ce
point pendant
troisannées consécutives. On notera pour les deux
premiers
taux que l’écart entre les deuxgéno-types extrêmes
apparaît
plus
élevé en fin delactation
qu’au
début. Les variations saison-nières du tauxbutyreux,
tout comme celles dutaux
protéique,
sont en accord avec lesobser-vations de
Grappin
et al (1981)qui
trouvaientégalement
des minima estivaux.Le rapport taux de caséine/TP intéresse
particulièrement
lafromagerie
traditionnelle,
puisque
les caséines sont les seulesprotéines
majoritairement
retenues dans lefromage.
Lerapport
TB/ taux de caséine estégalement
important
pour lesfromagers
traditionnelsqui
ne standardisent pas la teneur en
graisse
dulait de
fabrication,
car ce rapport conditionnele
gras/sec
dufromage.
On constate que lerap-port taux de caséine/TP est
significativement
plus
élevé pour les laits A/A etE/E ;
il estéga-lement
plus
élevé au milieu de la lactationpour les trois
génotypes.
Le rapport TB/tauxde caséine est par contre
plus
faible chez leslaits
A/A ;
il est par ailleursplus
faible en étéqu’en
début ou en fin de lactation.b /
Composition
desfromages
et rendement
fromager
La teneur moyenne annuelle en matière
sèche des
fromages
(ES %) estcomparable
pour les troisgénotypes.
Par contre lerapport
gras/sec
moyen desfromages
A/A est inférieurà celui des
fromages
E/E etF/F,
cequi
estcohérent avec les observations faites sur le
rapport
TB/taux de caséine. Lesfromages
A/Asont aussi secs que les autres alors
qu’ils
sontmoins gras, car ils ont tendance à être un peu
plus égouttés.
Toutefois,
les différences d’humidité desfromages dégraissés
ne sont passignificatives.
Comme le rapport TB/tauxde
caséine,
lerapport
gras/sec
desfromages
passe par un minimum en été.
En ce
qui
concerne le rendementfromager,
ici le rendement
corrigé
à 31 %d’ES,
onconstate des différences nettes et
significatives
entregénotypes : 1,5
kg
pour 100kg
de laitentre les
génotypes
A/A et E/E (+7,4
%) et1,3
kg
entre E/E et F/F (+6,9 °l!),
soit2,8
kg
entre A/A et F/F ( +14,8 %),
legénotype
expli-quant 45 % de la variance totale. L’évolution
saisonnière de ce rendement est
identique
àcelle de la matière
fromagère utile,
TP + TB(figure
5). Ce résultat est en accord avec toutesles données de la littérature (Ricordeau et
Mocquot
1967,
Portmann et al 1968) sur lesfromages
de même type,indiquant
que leren-dement
fromager
est très corrélé à la richesse du lait enprotéines
et en matière grasse.Comme les différences de taux
protéique
entregénotypes
reflètent essentiellement desdiffé-rences de richesse du lait en
caséine, la
propor-tion de matière azotée
incorporée
aufromage
est nettement fonction du
génotype :
dans lesessais de
1989,
au coursdesquels
un bilan dela matière azotée a été
effectué,
cettepropor-tion était
respectivement
de81,3 %,
78,2 % et 75,1 % pour lesgénotypes A/A,
E/E et F/F.En
1990,
le rendement àl’emballage
aéga-lement été déterminé. La freinte au cours de
l’affinage
estpratiquement
identique
pour lestrès
significative
entre le rendement àl’embal-lage
desfromages
A/A(13,2)
et celui desfro-mages E/E
(12,2)
ou F/F(11,6).
c /
Caractéristiques
desfromages
affinés
Les
fromages
ont été soumis d’unepart
àdes mesures de
pH,
de fermeté (travailnéces-saire pour enfoncer une lame) et à la
détermi-nation de l’extrait sec et, d’autre
part,
à desanalyses
sensoriellescomportant
la notationde l’intensité de différents caractères de
textu-re et de saveur. Seuls les résultats des
nota-tions des caractères &dquo;fermeté&dquo; et
&dquo;goût
dechèvre&dquo;,
qui permettaient
de différencier lesfromages
en fonction dugénotype
sontrappor-tés ici (tableau 5).
La fermeté des
fromages
A/A est en moyen-neplus
élevée que celle desfromages E/E,
elle-même
plus
forte que celle desfromages
F/F. Ces variables se caractérisent toutefois
par un
écart-type
trèsélevé,
dû engrande
par-tie à une forte variation saisonnière. Or elles
sont fortement corrélées à l’extrait sec et,
dans une moindre mesure, au
gras/sec
et aupH
desfromages.
Alors que l’extrait sec à30 jours
est en moyennecomparable
pour lesgénotypes, l’écart-type
de cette variable est nettementplus
élevé que celui de l’extrait secdu
fromage
frais,
cequi
traduit desirrégulari-tés dans le
séchage
desfromages
en cave.Pour
pallier
cettedifficulté,
lasignification
de l’effet dugénotype
sur la fermeté dufromage
a été testéejour
parjour.
Cetteanalyse
confir-me que la fermeté desfromages
A/A sedis-tingue
defaçon
hautementsignificative
de celle desfromages
E/E etF/F, qui
ne sediffé-rencient pas entre eux.
Ces différences de fermeté sont bien perçues par le
jury
dedégustation qui
trouve lesfro-mages A/A
plus
fermes que lesfromages
E/E etF/F. La
répartition
saisonnière de laréponse
du
jury
est tout à faitcomparable
à celle desmesures
instrumentales,
tous lesfromages
étant
plus
mous auprintemps,
etplus
durs enété
qu’en
automne(figure
6). Demême,
lejury
attribue en moyenne, auxfromages
A/A,
unenote d’intensité de
goût
de chèvre inférieure àLe rendement
fromager
des laits detype
A/A estsupérieur
à celui des laits EIE
(+7%)
et FIF(+15!’c) ;
son évolution
saisonnière est
Les allèles E etF
prédominent
dans les racesAlpine
etSaanen,
tant enFrance
qu’en
Italie.celle donnée aux
fromages
E/E et F/F. Cettenote de
&dquo;goût
de chèvre&dquo; diminueplus
nette-ment au cours de la lactation pour lesfro-mages A/A que pour les
fromages
E/E et F/F.3
/ Inventaire
et
évolution des
fréquences
alléliques
3.
1
/ Fréquences alléliques
dans les
races
européennes
Le tableau 6
récapitule
lesfréquences
allé-liques
estimées dans 13 races laitièresfran-çaises,
italiennes etespagnoles.
On notera lagrande
diversité dessituations, marquée
tou-tefois, globalement,
par uneprédominance
del’allèle E. Les
fréquences
observées dans lesraces
Alpine
et Saanen italiennes sontproches
de celles estimées en 1985 pour leurs
homo-logues
françaises,
mais les allèles forts y sontencore
plus
rares. Lafréquence
de l’allèle Fatteint son maximum dans ces deux races et
dans la
population
Corse. On remarquera aussi le niveau defréquence
atteint par l’allèlenul (ici ensemble des allèles
0,
D et G) dans larace des Canaries. A
l’opposé,
les allèles fortssont
majoritaires
dans les races italiennesGarganica
etMaltese,
maiségalement
dans larace des Canaries. Cela
paraît
être aussi le casd’Albanie et dans la race Damascus de
Chypre
(Mahé et
Grosclaude,
résultats nonpubliés).
La situation observée dans les races
Alpine
etSaanen,
caractérisée par une fortefréquence
des allèles E et F est donc loin de se retrouver
dans les autres races. On notera enfin
qu’en
France,
c’est la race Poitevinequi
recèle laplus
fortefréquence
d’allèlesforts,
letype
B étant iciprédominant.
3.
2
/
Evolution des
fréquences
alléliques
dans les
racesAlpine
etSaanen
Les
prélèvements
de laits enfermes,
effec-tués
depuis
1985,
ontpermis
de calculer lesfréquences
alléliques
dans 5 sous-ensembles de lapopulation
femelle : a) un échantillonde
femelles
enproduction, représentatif
de lapopulation
des femellesprésentes
en1989 ;
b) les chèvres
&dquo;hyperlaitières&dquo;,
femelles dont l’index &dquo;lait&dquo; estsupérieur
à 186 en raceAlpine
et 265 en raceSaanen ;
c) les chèvresà taux
protéique
(TP) éleué : ils’agit
des chèvresayant
soit un index &dquo;TP&dquo;supérieur
à3,6
en raceAlpine
et2,3
en raceSaanen,
soitun TP
supérieur
à 34g/kg
(34 à 45 en raceAlpine,
34 à 37 en raceSaanen) ;
d) leschèvres à taux
protéique faible,
ayant
soit unindex &dquo;TP&dquo; inférieur à
-2,2
dans les 2 races, soit un TPcompris
entre 19 et 22g/kg ;
e) les mères àboucs,
femellessusceptibles
depro-duire les
jeunes
mâles destinés auxépreuves
du
prétestage
pour lesaptitudes
à la repro-duction en vue d’une éventuellequalification
pour le
testage proprement
dit. Ellesrepré-sentent la tranche
supérieure
(5 %) desfemelles
ayant
le meilleur index &dquo;matièresprotéiques&dquo; parmi
cellesayant
un index TPpositif
dans lesélevages
&dquo;connectés&dquo;(éle-vages
ayant
à la foisplus
de 80 % de chèvres depère
connu etplus
de 20 % de chèvresnées d’IA sur au moins 3 années).
Chez les
mâles,
le programme apermis
d’établir le
génotype
des &dquo;boucs d’IA&dquo;. Lesboucs nés avant 1984 sont peu nombreux (7 à 17 par année de naissance en race
Alpine),
cequi correspond
à lapériode
où le testage s’effectuait en station et où le nombre d’insé-minations artificielles était limité (moins de 8 000 par an). Letestage
en fermes a démarré en 1984 et s’estaccompagné
d’undéveloppe-ment
rapide
de l’IA (12 000 en1984,
24 000 en1986,
51 000 en1989,
55 000 en 1992). Ondis-tinguera
donc d’unepart
les boucsadultes,
nésde 1975 à
1986-1987,
qui
sontmajoritairement
des mâles
améliorateurs,
et d’autrepart
lesséries de testage
complètes
formées par les boucs nés de 1987 à 1992 (raceAlpine)
et de1988 à 1992 (race Saanen).
a / Femelles en
production
Les
fréquences alléliques
observées en 1989chez les femelles en
production
(tableau 7) nesont pas très différentes de celles estimées en
1985 (tableau 1). En race
alpine,
lafréquence
globale
des allèles &dquo;forts&dquo; semble toutefois avoirlégèrement
augmenté (0,25
contre0,20).
Une évolution dans ce sens s’observe au seinmême du
présent
échantillonpuisque
48 % desfemelles
Alpine
nées en 1986 et 1987 sontpor-teuses d’au moins un allèle
&dquo;fort&dquo;,
contreseule-ment 29 % pour celles nées de 1979 à 1983.
b / Chèvres
&dquo;hyperlaitières&dquo;
et à taux extrêmes
Si les
fréquences alléliques
observées chez les chèvreshyperlaitières rappellent
celles de lapopulation
des femelles enproduction,
lecontraste est par contre saisissant avec, et entre les deux groupes de femelles ayant des
taux
protéiques
extrêmes (tableau 8). Chez lessujets
à tauxbas,
les allèles &dquo;forts&dquo; sontquasi-absents dans les 2 races, alors que chez les
sujets
à tauxélevé,
ilsprédominent
nettementen race
Alpine
(0,72)
tandisqu’en
raceSaanen,
leur
fréquence
(0,42)
égale
celle de l’allèle E. Al’inverse,
on note chez les femelles à taux basune très forte incidence de l’allèle
nul,
notam-ment dans la raceAlpine.
c / Mères à boucs
Le tri des mères à boucs
parmi
l’ensembledes mères se traduit par une nette
augmenta-tion de
fréquence
des allèles&dquo;forts&dquo;,
A etB, qui
deviennent presque
majoritaires
en raceAlpine
(tableau 7). Par contre l’allèleC,
raredans la
population,
n’estplus représenté
chezles mères à boucs. Dans ce groupe on constate
également
une évolution de lafréquence
desLes allèles
forts
sont rares chez les
chèvres à TP
faible
et très
fréquents,
voire
majoritaires,
chez les chèvres à TP élevés.Alpine,
70 % des femelles nées de 1983 à 1986sont
porteuses
d’au moins un allèle&dquo;fort&dquo;,
contre 82 % pour celles nées de 1987 à 1989. Dans la race
Saanen,
cesproportions
passent,
pour les mêmes
prériodes,
de 28 à 44 %. d / Boucs d’IAChez les boucs
adultes,
lesfréquences
allé-liques
évoluent peu et sont, dans les deuxraces,
proches
de celles des mères à boucs. Lesdifférences entre races
apparaissent
nettementdans les
proportions
deporteurs
d’allèles&dquo;forts&dquo; (68 % en race
Alpine,
27 % en raceSaanen). Les boucs améliorateurs
disponibles
pour l’IA de 1986 à 1993 sont des animaux nésde 1979 à
1989,
dont certainspeuvent
figurer
plusieurs
années de suite aucatalogue.
Unepartie
de ces boucs est issue dutestage
parIA,
les autres sont des boucs &dquo;de location&dquo;
prove-nant des
élevages.
Laproportion
dessujets
améliorateurs issus du
testage
par IA varielargement
de 1986 à 1993 : en raceAlpine,
ellepasse de 88 % en 1986 à 21 % en
1990,
pourremonter à 66 % en
1993 ;
en raceSaanen,
elleCette
importance numérique
des boucs de loca-tion traduit bien le fait que lacapacité
detes-tage
par IA a étéjusqu’ici
insuffisante.Sur les 8 années
considérées,
l’évolution desfréquences alléliques
chez ces boucsaméliora-teurs est différente dans les deux races
(figure
7). En raceAlpine,
les allèles&dquo;forts&dquo;,
essentiellement l’allèle
A,
sontmajoritaires
etleur
fréquence
augmente auxdépens
de cellesdes autres allèles. La
proportion
desujets
por-teurs d’au moins un allèle &dquo;fort&dquo; passe ainsi de
70 % en 1986 à 93 % en 1993. Dans la race
Saanen,
lafréquence
des allèles &dquo;forts&dquo; tendaussi à augmenter, mais reste à un niveau
plus
bas ;
l’allèle E maintenant saprédomi-nance, l’évolution se fait au détriment des
allèles &dquo;faibles&dquo;.
Compte
tenu du bas niveau dedépart,
laproportion
de porteurs d’allèles&dquo;forts&dquo; augmente toutefois très nettement
(11 % en
1986,
50 % en 1993). Encore faut-ilsignaler
que cette évolution est due enpartie
aux &dquo;boucs de location&dquo; (de 1990 à1993,
87 !/o de porteurs d’allèles forts chez 32 boucs delocation contre seulement 36 % chez les 56 boucs
testés par IA). L’évolution de la
fréquence
del’allèle A devrait s’accentuer à
partir
de 1996avec l’arrivée des futurs améliorateurs nés en
1992 (cf.
figure
8).Chez Les
jeunes
boucs de testage testés par IA(figure
8),
l’évolution desfréquences
découlede la situation observée chez les mères à boucs
et les mâles améliorateurs. Dans la race
Alpine,
on note un accroissement de lafré-quence de l’allèle A
qui
devientprépondérant,
au détriment surtout de l’allèle
E,
alors quel’allèle nul tend à
disparaître.
Dans la raceSaanen,
la situation évolue dans le mêmesens, mais à des niveaux
différents,
comme sicette
population
avait 5 à 6 années de retardpar
rapport
àl’Alpine.
Ainsi,
on observe uneaugmentation
de lafréquence
de l’allèleA,
unediminution de la
fréquence
de l’allèle Equi
reste toutefois
dominant,
alors que lafréquen-ce de l’allèle F semble fluctuer autour d’une
valeur moyenne de 0,25, et que les allèles D et
nul sont
pratiquement
absents.Globalement,
le pourcentage de porteurs d’au moins unallè-le &dquo;fort&dquo; augmente dans les 2 races : de 64 à
80 % en race
Alpine
et de 14 à 58 °k! en raceSaanen. A noter que la
disparition progressive
des allèles B et C n’est pas à
exclure,
d’autant que le schéma de sélection est un circuit fermé.En résumé
l’analyse comparée
dupolymor-phisme
de la caséine a.sl entre races etcatégo-ries de
reproducteurs
permet de tracer desperspectives
pour l’améliorationgénétique
du tauxprotéique
chez lescaprins.
Eneffet,
nosrésultats montrent bien que les allèles du
locus de la caséine asl sont, dans une
large
mesure, des indicateurs du taux
protéique.
Lorsque,
comme dans la raceAlpine,
les allèles&dquo;forts&dquo; et les allèles &dquo;faibles&dquo; sont à peu
près
également
représentés
dans lapopulation,
toute sélection sur l’une des deux variables
(TP ou allèles de caséine
a
sl
)
se traduit par uneréponse
efficace sur l’autre.Dans la race
Alpine,
la sélection directedes boucs améliorateurs sur la base de 2 index (Matière
protéique
> 3 et TP >0,
jusqu’en
1993,
première
année d’utilisation des index basés sur le modèle animal) et desjeunes
boucs à tester sur les index de leurs
parents,
se traduit par une netteaugmentation
de lafréquence
des allèles &dquo;forts&dquo;. Onpeut
doncespérer
une amélioration sensible des tauxprotéiques
des laits de chèvres nées d’IA dansles années à venir.
Toutefois,
le maintien de boucsF/F,
E/F ou porteurs d’allèles &dquo;nuls&dquo;parmi
les boucs améliorateurs et detestage,
vaentraîner la
production
de descendances trèshétérogènes
enTP,
de sorte que ces allèlesdéfectueux F et 0 vont
persister
encorelong-temps
dans lesélevages
de sélection.Chez les boucs
améliorateurs,
la
fréquence
de l’allèle A
a
augmenté
dansles 2 races mais
l’allèle E reste