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Submitted on 1 Jan 1994
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Stratégie d’établissement des cartes géniques. Exemple
du porc
J Gellin, C Chevalet
To cite this version:
Article
original
Stratégie
d’établissement
des
cartes
géniques.
Exemple
du
porc
J
Gellin,
C Chevalet
Institut national de la recherche agronomique,
laboratoire de génétique cellulaire de Toulouse, 31326 Castanet-Tolosan, France
Résumé - La cartographie génétique chez les animaux domestiques consiste d’abord à établir le long du génome un réseau de marqueurs génétiques espacés entre eux de 20 cM
et dont certains sont localisés avec précision sur les chromosomes. Parmi les différentes
sources de polymorphisme disponibles sur le génome, les microsatellites sont les plus intéressants à utiliser. Ils sont très polymorphes, bien répartis le long du génome et leur étude peut être automatisée. Les connaissances recueillies sur le génome seront intégrées
aux analyses quantitatives actuelles grâce à la mise en oeuvre de nouveaux concepts
d’analyse génétique. Elles permettront une évaluation précoce des génotypes, la mise en
évidence de régions du génome intervenant dans la variabilité de caractères quantitatifs
ou QTL
(pour
quantitative traitloci),
une amélioration des méthodes d’identification desanimaux et de vérification des filiations et une appréciation de la diversité génétique des
races. L’analyse des parties codantes du génome complète le réseau de marqueurs. Elle
permet de comparer les génomes des différents mammifères et en particulier de profiter des informations disponibles sur la carte humaine. Le but final de la cartographie est d’isoler des gènes d’intérêt zootechnique repérés sur le génome.
génétique animale / cartographie génique / marqueur moléculaire / cytogénétique / porc
Summary - Gene mapping strategy: the pig as an example. Gene mapping of
economi-cally
important animal species involves first defining a network of genetic markers evenly spaced along the genome, some of which should be precisely localized on the chromosomes.Of the different sources of polymorphism available on the genome, microsatellites are the
most interesting. They are highly polymorphic, spread along the genome and their study can be automated. This knowledge will provide new tools and need the development of new concepts in the fields of quantitative and population genetics. The first expected
ap-plications are: an early evalution of genotypes; the discovery of genome regions involved
*
Participent
au programme de cartographie du porc : le laboratoire de génétiquein the variability of quantitative characters; an improvement of the methods of animal identification and relationship verification; and an estimation of breed genetic diversity. The analysis of the genome coding parts completes this marker network. It allows different mammalian genomes to be compared and information concerning the human map to be used. The final goal is to isolate genes important for animal production.
animal genetic / gene mapping / molecular marker / cytogenetics / pig
INTRODUCTION
Les
développements
récents desméthodologies
enbiologie moléculaire,
et l’essor trèsrapide
des travaux sur legénome humain,
permettentaujourd’hui
d’aborderl’investigation systématique
desgénomes
d’autresorganismes.
L’élaboration decartes
géniques
est devenue une démarcheindispensable
pour aborder laplupart
des
problèmes
debiologie,
que ce soit pour l’améliorationgénétique
des animauxd’élevage,
ou pour desproblèmes plus
fondamentaux,
comme l’évolution et l’étude des maladies humaines.L’objet
d’un programme decartographie
est dedéterminer,
d’unefaçon
systéma-tique
ethomogène,
mais nécessairement nonexhaustive,
laposition
de marqueursgénétiques
et degènes
sur les chromosomes del’espèce,
de caractériser lepolymor-phisme,
et infine
de déterminer la structure moléculaire desgènes
et leur fonctionbiologique
dansl’organisme.
Chez les animaux, on peut en attendre unrenou-vellement des concepts de diversité
génétique
et de race, de la connaissance dudéterminisme héréditaire des caractères
polyfactoriels,
et des méthodes degestion
despopulations,
ouvrant lapossibilité
d’une identificationcomplète
des animaux etd’une meilleure maîtrise de caractères actuellement difficiles à sélectionner
(facteurs
dequalité,
résistancesgénétiques
auxmaladies).
L’établissement
systématique
de cartesgénétiques
desprincipales espèces
ani-males
domestiques
a étéentreprise
depuis quelques années,
dans le cadre depro-grammes de recherches internationaux. Chez les bovins les travaux ont débuté en
1978
(Heuertz
etHors-Cayla,
1978)
et unepremière
revue a étépubliée
parWo-mack
(1984).
La dernière version de la carte bovine a étépubliée
dans la revueMammalian Genome
(Fries
etal,
1993).
Depuis
1992,
la carte sedéveloppe
no-tamment en
Europe
au sein d’une trentaine de laboratoiresregroupés
dans le pro-grammeBovmap-Biotechnology (coordination
INRA :Levéziel)
(Gellin
etLevéziel,
1992).
Chez le porc, lespremiers
travaux datent de 1980(Gellin
etal,
1980)
et lespremières
revues ont étépubliées
par Ollivier et Sellier(1982)
et Echard(1984).
Un «laboratoire sans mur» existedepuis
1991 dans le cadre duprojet
européen
PiGMaP-Bridge
(coordination
AFRC :Archibald) (Archibald
etal,
1991).
Il réunitune douzaine de laboratoires
européens,
et s’est ouvert en 1993 à des laboratoiresaméricains,
australiens etjaponais. Enfin,
pour legénome
aviaire,
une collaborationinternationale a
pris
forme en 1992 au cours ducongrès
de la Société internationalede
génétique
animale(ISAG).
Plusieurs
équipes françaises participent
audéveloppement
de lacartographie
desen ce
qui
concerne les travaux debiologie
moléculaire(isolement
de marqueurs,analyse
deliaison,
localisation degènes,
typage despopulations)
que les travauxde
génétique
quantitative
et despopulations
(dispositifs
expérimentaux, analyses
statistiques,
étude decaractères).
Chez lespetits
ruminants, leséquipes
abordent l’étude dequelques gènes particuliers.
Chez les ovins sont étudiés legène
Booroola intervenant dans laprolificité,
legène
ITY intervenant dans la résistance à la salmonellose et laprotéine
«PrionProtéine» intervenant dans lascrapie.
Chez lescaprins
sont étudiés lesgènes
intervenant dans l’intersexualité et le débit de traite et lesgènes
des caséines. Ceséquipes participent également
au programmeinternational de
cartographie
dugénome
ovin,
coordonné par la Nouvelle Zélande. En outre, sontengagés
de nouveaux programmes decartographie
concernant lesgénomes
de lapoule
et des salmonidés.On peut
distinguer,
dans un programme decartographie,
3étapes plus
ou moinschevauchantes :
1)
la détermination d’un réseauhomogène
et assez dense demar-queurs
génétiques polymorphes; 2)
la localisation desgènes
contribuant defaçon
importante
à la variabilité de caractères deproduction,
en utilisant le réseau demarqueurs mis en
place;
3)
la caractérisation degènes
fonctionnellementimpor-tants pour
l’expression
et la variabilité desprincipaux
caractères deproduction.
Par lasuite,
nous illustrerons cette démarche en nous référant aux travauxconcernant le porc.
PREMIÈRE ÉTAPE : ÉTABLIR
UNRÉSEAU
DEMARQUEURS
Ils’agit
d’établir une cartegénique composée
de locus marqueurspolymorphes,
liés deproche
enproche
sur l’ensemble dugénome
defaçon homogène
et délimitantautant de groupes de liaison que de chromosomes. Des distances
génétiques
sontdéfinies par le calcul des
fréquences
de recombinaison entre les différents marqueurs,après
détermination dugénotype
des individus des familles de référence. Lesmarqueurs devront être distants au
plus
de 20centimorgans
(cM),
pour unelongueur
totale dugénome
du porc estimée à environ 25 morgans(Andersson,
communication
personnelle).
On établit simultanément une cartecomposée
demarqueurs localisés sur les chromosomes en utilisant les
techniques d’hybridation
in situ. L’ensemble de ces 2 cartes permet de contrôler la bonne
répartition
desmarqueurs le
long
dugénome
etd’analyser
la structure dugénome
par rapport auxcartes humaine et murine. Familles de références
La réalisation du
premier
réseau de marqueurs dans leprojet
PiGMaPs’appuie
sur une collection d’ADN
génomique
issue de familles de référence comprenant 26grands-parents
F0,
18 parentsFI,
et 117 descendants F2(Archibald
etal,
1991).
Chez le porc, la taille des
portées
et lerythme
dereproduction
sont un avantagepour
l’analyse
dességrégations.
La diversitégénétique
des raceseuropéennes
actuelles est relativement
réduite,
c’estpourquoi
les familles de références sont issues de croisements entre porcseuropéens
et porcs chinois ou entre porcseuropéens
France,
enGrande-Bretagne
et enHollande,
les animaux sont issus d’un croisemententre la race
Large
White et la race chinoise Meishan.Choix d’une classe de marqueurs : les microsatellites
Parmi les différentes sources de
polymorphisme disponibles
sur legénome,
lesmi-crc>satellites sont actuellement les marqueurs les
plus
utilisés. Ce sont desséquences
d’ADN formées le
plus
souvent par larépétition
du motifdinucléotidique
(TG),
dont lespropriétés
permettent de construire un réseau dense de marqueurs :1)
ilsrévèlent un
grand polymorphisme,
les allèles sont nombreux et diff’erent par leporc
(Winter
0
etal,
1992); 3)
lepolymorphisme
est étudié avec latechnique
dela PCR
(polymerase
chainreaction) (Weber
etMay,
1989;
Love etal,
1990).
Lesamorces
nucléotidiques
sont choisies de part et d’autre desséquences microsatellites,
dans lesrégions flanquantes spécifiques
du locus. Lesproduits
d’amplification
obtenus àpartir
de l’ADN des animaux sontdéposés
sur ungel
deséquence
pourl’observation des différents allèles.
L’analyse
peut être automatisée etenvisagée
à
grande
échelle pour des coûts raisonnables : ce type decartographie
estdéjà
développé
au Généthon pour la carte humaine(Weissenbach
etal,
1992).
Isolement et localisation des microsatellites
La localisation
chromosomique
de microsatellites parhybridation
in situ(Yerle
etal,
1994)
estpossible
à conditionqu’ils
soient isolés àpartir
de cosmides(fig
2).
Ceprocédé
estcependant
laborieux et lamajeure partie
des microsatellites a étéobtenue à
partir
d’unebanque
d’ADNgénomique
réalisée dans desplasmides.
L’ADNadjacent
isolé est de l’ordre de 600pb
et cette taille réduite ne permetpas de mettre en oeuvre les
techniques d’hybridation
in situ. Les chromosomesporteurs
de ces microsatellites sont déterminés par 2techniques
complémentaires :
l’hybridation
cellulaire et le tri de chromosomes.Le
panel d’hybrides
cellulairesdisponible
chez le porc demeureincomplet,
lescaryotypes
ne sont pas établis et c’est surtout dessynténies (2 gènes
situés sur lemême
chromosome)
qui
peuvent être recherchées.Le tri de chromosome en
cytométrie
de fluxsépare
les chromosomes du porc(Schmitz
etal,
1992),
etdepuis
peu, on connaîtl’origine
chromosomique
dechaque
pic
du«caryotype
en flux». Ce résultat a été obtenu par desexpériences
d’hybridation
in situ. L’ADN contenu danschaque
pic
estamplifié, marqué
par unemolécule fluorescente et utilisé comme sonde pour «colorier» dans une
métaphase
de
leucocytes
de porc le chromosomecorrespondant (Milan
etal,
1993;
Yerle etal, 1993b;
Langford
etal,
1993).
Cette connaissance de l’ensemble du caryotype enflux permet maintenant d’utiliser l’ADN des chromosomes triés pour
assigner
lesmarqueurs
génétiques
isolés etcompléter
les données desynténie.
Deplus,
l’ADN d’un chromosomeparticulier
isolé parcytométrie
deflux,
permet de construire desbanques
d’ADNpuis
d’isoler des microsatellitesspécifiques
de ce chromosome. Ceprocessus est
particulièrement
intéressant pour isoler des microsatellites àpartir
des chromosomes pourlesquels
peu de marqueurs sont connus.Chez
l’Homme,
de très nombreux microsatellites ont été isolés et localisés(Weissenbach
etal,
1992).
Descouples
d’amorcesspécifiques
de microsatellites humainsassignés
chez l’Homme peuvent être testés sur de l’ADN de porc. Lapossibilité
d’utiliser dans certaines conditions des microsatellites humains ouvredes
perspectives
decomparaison
des cartesgénétiques
des 2espèces.
Typage
des animauxLes programmes d’étude des cartes
génétiques
etplus
encore la secondeétape
delo-calisation de
gènes
à effetsquantitatifs
(QTL)
nécessitent la réalisation de nombreuxtests
génétiques.
Nous avons choisi d’utiliser destechniques
d’analyse
automatique
Biosystems)
permet la mesure exacte de lalongueur,
en nombre depaires
de bases(pb),
desfragments
d’ADNamplifiés.
Leprincipe
de détection est basé surl’emploi
de molécules fluorescentes
couplées
aux amorces utilisées pour la PCR. Comme enmoyenne la différence de taille entre les allèles extrêmes d’un microsatellite est de
l’ordre de 30 à 40
pb
et que l’ondispose
de 3 types de moléculesfluorescentes,
il estpossible d’analyser
dans une mêmepiste
jusqu’à
4 ou 5 marqueurs différents avecchaque
molécule fluorescente(fig 3).
L’ensemble du processus est contrôlé par l’intermédiaire d’une base de
données,
développée
pourrépondre
àplusieurs
besoinscomplémentaires :
gestion
desin-formations sur les animaux, des stocks
d’ADN,
des microsatellites et descondi-tions
expérimentales;
aide au choix automatisé des lots d’animaux et de marqueursanalysés simultanément;
reconnaissanceautomatique
desallèles;
vérification de la conformité des résultats avec lesgénéalogies;
exportation
de données validées versles bases de données
génétiques.
Carte
physique :
étude de laposition
desgènes
Les études de la
position
desgènes
ont été d’aborddéveloppées
en étudiant desrelations de
synténies
entregènes grâce
auxhybrides
cellulaires(Gellin
etal,
1980).
Ensuite,
lestechniques d’hybridation
in situ se sontdéveloppées
avec des sondesd’ADN
marqué
au tritium(Gellin
etal, 1985;
Yerle etal,
1986)
puis
avec dessondes d’ADN fluorescent
(Yerle
etal,
1992).
Cette activité apermis
de localiserde nombreux
gènes
(Andersson
etal,
1993).
Ces résultats mettent en évidence laconservation de
portions
chromosomiques
au travers desespèces (Yerle
etal,
1990;
Mellink et
al,
1993).
Cespoints
derepères précisent
la distribution dupremier
réseau de marqueursgénétiques
etsoulignent
les zones non encore suffisammentÉtat
actuel de la carte du porcEn août
1989,
la carte du porc étaitcomposée
de 48 marqueurs(Echard,
1990).
La dernière carte
publiée
(Andersson
etal,
1993)
fait état de 170 marqueurs,60
correspondent
à desfragments
d’ADN anonymes dont unecinquantaine
demicrosatellites. Des marqueurs sont
assignés
à tous les chromosomes sauf pourles 2
plus
petits,
le 17 et le 18(le
porc a 18paires
de chromosomesplus
les 2chromosomes
sexuels). Des groupes
de liaison ont étéassignés
aux chromosomes1,
2, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13,
14 et 15. Douze groupes de liaison ne sont pas encoreassignés
à un chromosome.
DEUXIÈME ÉTAPE :
LOCALISATION DEGÈNES À
EFFETSQUANTITATIFS
(QTL)
Les cartes
génétiques
moyennementdenses,
où 2 marqueurs consécutifs sont à unedistance de l’ordre de 20
cM,
renouvellent les méthodesqui
visent à localiser desQTL.
Eneffet,
l’existence d’un réseau de marqueurs, et nonplus
de marqueursépars,
permet de suivre avecprécision
la transmission defragments
entiers de chromosomes entre parents et descendants.Malgré
une efficacité moindre chezl’animal que chez les
plantes,
cela accroît sensiblement lapuissance
des testsstatistiques,
en limitant lerisque
de ne pas détecter laségrégation
d’ungène
important
(Lander
etBotstein, 1989;
Haley
etal,
1994).
Le
dispositif expérimental
Le
dispositif expérimental français s’appuie,
comme pour lapremière étape
de lacartographie,
sur des animaux issus de croisements entre les racesLarge
Whiteet Meishan. Ces 2 races diffèrent pour un
grand
nombre de caractères d’intérêtéconomique
(Legault
etCaritez, 1983;
Legault
etal, 1985;
Bidanel etal,
1993).
Ellesprésentent
chacune desaptitudes potentiellement
intéressantes. La race Meishan secaractérise par une faible vitesse de croissance et une forte
adiposité
de la carcasse,mais une
précocité
sexuelle et uneprolificité supérieures
auLarge
White(Bidanel
et
al, 1989;
1990).
La
divergence
phénotypique
entre ces 2 races permet de serapprocher
d’unesituation où des allèles différents sont fixés dans les 2
populations parentales pour
chacun desQTL.
Dans cettehypothèse
et avec les effectifsprévus
de 500produits
F2,
on doit détecter avec unepuissance
de 70 à 80% unQTL
tel que les allèlescorrespondant
induisent une différence d’environ0,5
écart typephénotypique.
Cesordres de
grandeur
permettentd’envisager
la recherche deQTL
pour des caractères d’héritabilité moyenne(Bidanel,
communicationpersonnelle).
Les caractères étudiés
Plusieurs groupes de
caractères,
choisis pour leurimportance
économique
ont étéretenus :
- les caractères liés à la
- la
qualité
de la viande :paramètres
technologiques
et tauxd’androsténone,
stéroïde contribuant aux odeurs de la viande de mâle
entier ;
- la
reproduction : fertilité, prolificité,
tauxd’ovulation,
et mécanismesphysiolo-giques
de l’établissement de la fonction sexuelle chez lesfemelles;
- la réactivité
comportementale, neurovégétative
et neuroendocrinienne duporce-let;
- la résistance à la diarrhée néonatale du
porcelet ;
- desparamètres hématologiques.
Parallèlement à ces mesures de caractères de
production,
le nombre de typagesà réaliser avec les microsatellites sur les animaux du
dispositif expérimental
est de l’ordre de 150000. Eneffet,
certains caractères nes’expriment
que dans un seul sexe et 500 animaux dechaque
sexe seronttypés
pour environ 150 marqueurs.TROISIÈME ÉTAPE : L’ACCÈS
AUXGÈNES
La troisième
étape
de lacartographie
sera uneapproche
debiologie
moléculaireplus
ciblée sur desrégions
restreintes dugénome.
LesQTL repérés
sur legénome
devront être encadrés par des marqueurs
plus proches
afin de mieux suivre leursségrégations
dans les croisements. Cette activité permettraégalement
de localiserplus
finement legène responsable
et à terme de le caractériser et l’isoler. L’utilisation des donnéesd’analyse
deséquences,
de laphysiologie
et de lacartographie comparée
entre mammifères deviendra essentielle. Au niveau
technique,
les nouveaux vecteursde
clonage
et la recherchesystématique
depolymorphisme
dans l’ADN devront être utilisés.L’analyse
desparties
codantes dugénome correspondant
à des fonctionsphysiologiques
sera une bonne méthode pour proposer desgène
candidats pour lesQT
L
.
Isolement des
gènes
Les recherches de marqueurs
supplémentaires
pourront être concentrées sur lesrégions
où unQTL
a étésuspecté.
Cesprécisions
sur laposition
d’ungène
serviront de base pour leclonage
et l’isolement de cesgènes.
En passant de l’utilisationd’un marqueur à la connaissance du
gène lui-même,
on peut mettre aupoint
untypage
plus performant
qui supprime
lesimprécisions
liées au pourcentage derecombinaison entre marqueur et
QTL. L’analyse
de laséquence complète
dugène
donne lapossibilité
derépertorier
tous les allèles duQTL disponibles
pour desactions de sélection. Un
exemple
est donné avec lesgènes
des caséines de la chèvre(Martin
etGrosclaude, 1993).
L’absence d’information
physiologique
devient vite unhandicap
important.
Dansle
cas dugène
de sensibilité à l’halothane parexemple,
le processus physiologiqueresponsable
dusyndrome
était bien connu notammentgrâce
aux informationscomplémentaires disponibles
chez l’Homme. Legène responsable
a été isolé et lamutation causale a été caractérisée. Des preuves doivent s’accumuler pour être sûr que l’on a bien isolé le
gène
que l’on cherche et constater notamment que laséquence
de l’ADN du
gène
candidat code pour une structureprotéique
en accord avec laL’isolement des
gènes
nécessite l’utilisation de vecteurscapables
de cloner degrands
fragments
d’ADN.Jusque là,
les cosmides ayant unecapacité
declonage
de45 kb d’ADN ont été utilisés pour la carte du porc, notamment dans la recherche
de microsatellites
(Ellegren
etal,
1993,
Robic etal,
1994).
L’utilisation de vecteursayant
descapacités
declonage plus
importante
estenvisagée.
Dans le cadre du consortiumeuropéen
sur la carte du porc les laboratoiresenvisagent
lapréparation
d’une
banque
d’ADN cloné dans des chromosomes artificiels de levure(YAC).
Cesystème
permet de cloner degrands fragments
d’ADN deplusieurs
centaines de kilobases. Ce type de clone est très utilisé actuellement encartographie
humaine.Cette recherche ciblée de marqueurs et l’utilisation d’ADNc seront associées à une
utilisation la
plus complète possible
dupolymorphisme
sur l’ADN. Lestechniques
allant dans ce sens se
développent
actuellement(Grompe, 1993) .
La
cartographie comparée
La notion d’une conservation entre
espèces de certains groupes de
liaison et desynténie
s’estdégagée progressivement.
La ressemblance des cartes permet, dans certains cas, l’utilisation de modèles animaux pour l’étude de maladies héréditaireshumaines;
inversement, l’identification et leclonage
degènes responsables
d’anoma-lies héréditaires chez l’Homme ou la souris permettront de formuler deshypothèses
sur la nature de certainsgènes
majeurs
chez les animauxdomestiques.
La cartecomparée
constitue un élémentimportant
desstratégies
decartographie
àmet-tre en oeuvre, même si cette
approche
a ses limites car la conservation d’élémentsgénétiques
communs à travers lesespèces
estpartielle.
Cette démarche peut per-mettre de trouverrapidement
des marqueursjudicieusement
distribués lelong
dugénome.
L’utilisation laplus
importante
est depouvoir
désigner
pour desQTL
ougènes
majeurs
ungène
candidatdéjà repéré
dans une zone ayant uneéquivalence
avec un chromosome humain.Quelques
comparaisons
sontdéjà
réalisées pourplu-sieurs chromosomes du porc
(Yerle
etal, 1990;
Mellink etal,
1993).
Cetteapproche
profite
des travauxapprofondis
réalisés sur la carte humaine. L’utilisation chezplu-sieurs
espèces
des mêmes locusmicrosatellites,
comme chez l’Homme et le porc,ou mieux chez des
espèces proches
comme lesbovins,
ovins oucaprins, permettra
de progresser rapidement dans la
comparaison
des cartes. Une étudesystémati-que de
comparaison
des cartes peutégalement
êtreenvisagée
dans les 3 directionssuivantes : - la fabrication
par PCR des sondes
spécifiques
du porc àpartir
des informationsde
séquences
recueillies chezl’Homme;
- les
expériences d’hybridation
in situ par«coloriage» spécifique
de chromosomepour comparer les
génomes
desmammifères ;
- l’utilisation de
banque
d’ADNcomplémentaires (ADNE) correspondant
à unefonction
physiologique.
Fabrication de sondes
homologues
Dans un
premier
temps, l’utilisation de sondes degènes
localisés chez l’Hommeest utile pour créer un
premier
réseau decomparaison.
Toutgène
connu peut êtrepartir
d’amorces «consensus» choisies parcomparaison
desséquences
dugènes
dansdifférentes
espèces.
Cesgènes
sont localisés sur legénome
parhybridation
in situ et peuvent fairel’objet
d’une recherchesystématique
dupolymorphisme
(Grompe,
1993).
Coloriage
des chromosomesL’ADN
spécifique
d’un chromosome humain issu d’unegénothèque partielle
peut être utilisé comme sonde sur desmétaphases
de différentssinges
afin dedétermi-ner des
équivalences
entre chromosomes(Jauch
etal,
1992).
Desexpériences
simi-lairesd’hybridation hétérologue
sont tentées entre l’ADN humainspécifique
d’un chromosome et des chromosomes du porc. Il est sans doute nécessaire dans le casd’espèces
aussi différentes de sélectionner dans l’ADN humain lesparties
suscepti-bles des’hybrider
avec l’ADN de porc. Bien quedifficiles,
cesexpériences
ont uncaractère
systématique
et permettront de caractériser lesrégions homologues
des chromosomesporcins
et humains.Utilisation des ADN
complémentaires
Les avantages des microsatellites
justifient
leur utilisation quasi exclusive commemarqueurs pour la
cartographie génétique
et pour la recherchesystématique
deQTL
dans l’ensemble dugénome.
Ces marqueurs ont le défaut de ne pascorrespondre
àdes
parties
codantes de l’ADN. Pour cetteraison,
il est essentiel d’associer au réseaude
microsatellites,
«squelette»
fondamental de la carte, des marqueursplus
classi-ques constitués de
séquences
d’ADN codant pour desgènes
qui
interviennent dans les mécanismes fondamentaux desorganismes
ou dans des fonctionsspécialisées
telles que la
reproduction.
Cette carte fonctionnelle pourra être reliée à des cartesplus développées
comme celle de l’Homme. Des ADNc peuvent être isolés àpartir
de cellules folliculaires et de cellules nerveuses ou de cellules de
glande
mammaire. L’isolement de cesgènes
est obtenu par describlages
différentiels entre desban-ques d’ADNc obtenues de cellules
plus
ou moinsengagées
dans leur différentiation.Ces marqueurs sont intéressants pour :
1)
trouver de nouveauxgènes
importants
pour la fonction
physiologique étudiée;
2)
décrire lepolymorphisme
et la diversitégénétique; 3)
comparer les différentsgénomes
des mammifères(structure
dugène,
localisation)
et proposerainsi,
parcartographie comparée,
desgènes
candidats pour lesQTL.
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
La
première
étape
de lacartographie génétique
apportera un réseau de marqueurslocalisés
grâce
au travailconjoint
deplusieurs équipes
sur les mêmes famillesde référence. Les distances entre marqueurs, calculées sur ces
familles,
serontensuite
précisées
à l’occasion desexpériences
de localisation deQTL,
qui
fontappel
à des effectifsbeaucoup plus
élevés(5
à 10 foisplus
de descendantsF2),
etprogressivement
de nouveaux marqueurs seront inclus dans desrégions particulières
Les utilisations des résultats de
cartographie
vont concerner tant lagénétique
despopulations
que lagénétique
quantitative
dans ses aspectsappliqués
(sélection)
et fondamentaux
(compréhension
du déterminismegénétique
descaractères).
Identification des allèles degènes majeurs
Une des
premières
attentes de lacartographie
est la localisation degènes
majeurs,
dont l’existence adéjà
été mise en évidence par desanalyses
statistiques
(Le
Roy
etal,
1989).
Desexemples
degènes
majeurs
existent dansplusieurs espèces
comme legène
Rn dequalité
de la viande chez le porc ou legène
Booroola intervenant dans laprolificité
des ovins. Ladescription
despolymorphismes génétiques
permettra d’associer cesgènes
à des marqueurs et donc d’identifier legénotype
des animauxdès leur naissance. Pour le
gène
de sensibilité àl’halothane,
cetteapproche
a puêtre utilisée
(Guérin
etal,
1983)
bien avant que legène
lui-même ne soit isolé et que la mutation causale ne soit identifiée(Fujii
etal,
1991).
Introgression
La caractérisation des
génotypes
pour ungène
majeur
permet de concevoir des pro-tocolesd’introgression
plus rapides
grâce
à la caractérisationprécoce
desgénotypes
(Hospital
etElsen,
1992).
On peutoptimiser
cesprotocoles
si,
en dehors du locus dugène
majeur,
ondispose
de marqueurs dont les allèles permettent de déciderqu’un
chromosome
provient
de lapopulation
«donneuse» ou «receveuse» dugène
majeur
introgressé.
Si les taux de sélection le permettent, le choix des individus porteurs de l’allèle favorable au locusmajeur
peut alors êtreoptimisé
pour accélérer aux autrelocus le retour vers la structure
génétique
de lapopulation
receveuse(Hospital
etal,
1992).
Il est à noter que cetteapplication
neprésuppose
pas une associationentre marqueurs et
gènes
à effetsquantitatifs,
mais seulement ladisponibilité
demarqueurs
répartis
assez uniformément sur legénome.
Sélection assistée par marqueurs
L’introgression
utilisant des marqueurs est un casparticulier
de «sélection assistéepar marqueurs». Celle-ci peut être
envisagée
dans le cadre usuel desprotocoles
d’évaluation desreproducteurs,
si l’on a identifié un marqueurpolymorphe
étroi-tement lié à un
QTL.
La donnée dutype
allélique
reçu au locus marqueur estintroduite d’une
façon
similaire à celles décrivant les niveaux de variation d’un effetd’environnement ;
l’effet duQTL
associé est estimé pourchaque
individu,
et cetteestimation est
intégrée
dans l’évaluation de la valeurgénétique globale
(Fernando
etGrossman, 1989).
Des méthodesplus
directes de sélection sur un indice combinantles valeurs
phénotypiques
et lesgénotypes
en de nombreux marqueurs ont aussiété
proposées
(Lande
etThomson,
1990),
dans la situation où l’on sélectionne unepopulation
issue d’un croisement entre 2 racesprésentant
unegrande
divergence
(Chevalet
etBoichard,
1992).
La recherche de
QTL
pour les caractères dereproduction
chez le porcap-paraît
particulièrement
intéressante,
car les allèles favorables seront pour unegrande
partapportés
par la race Meishan.Inversement,
la détermination danseuropéennes
pour les caractèresd’engraissement
et decomposition
corporelle
no-tamment, permet
d’envisager
la mise en oeuvre d’unprotocole
reprenant lesprin-cipes
généraux
d’un schémad’introgression.
L’existence de marqueurs délimitantles
régions chromosomiques
déterminant ces différents caractèrespermettrait
d’en-visager
la construction d’une racesynthétique
réunissant les allèles favorables des2
populations
parentales.
On peut ainsiimaginer
améliorer lesperformances
dereproduction
des typesgénétiques
maternels utilisés à l’heure actuelle enEurope,
sansdégrader
la valeur charcutière de leursproduits
croisés.Caractérisation de la diversité
génétique
La caractérisation
génétique
despopulations
permet d’améliorer les méthodes d’identification desanimaux,
de vérifier les filiations(Hanset, 1975)
et degérer
la diversité. Un choixjudicieux
dequelques
marqueurs microsatellites devraitper-mettre de
répondre
aux 2premières
applications, malgré
une attentionparticulière
à porter au taux de mutation de ce type de marqueur,
probablement
assez élevéquoique
mal connu. Pour lagestion
de ladiversité,
les microsatellites sont utiliséspar
exemple
chez les bovins. Un marqueur idéal pour ce type d’étude devra révéler ungrand polymorphisme
etprésenter malgré
tout un taux de mutation bas. Il peut êtrejudicieux
d’étudier lapartie
codante dugénome
apriori
plus représentative
de la diversité. Dans ce cas, le
polymorphisme
disponible
peut s’avérer suffisant avec de nouvelles méthodesd’analyses
comme la DGGE(denaturing
gradient gel
electrophoresis) (Myers
etal,
1987)
associée à la PCR. Plusqu’une
étude dupo-lymorphisme
de marqueurs ou degènes,
un travail au niveau de la structure dugénome
serait sans doute fructueux. Un certain nombre de groupes de marqueurspolymorphes
et liés entre eux peuvent être choisis pour mettre en évidence nonseulement des allèles
spécifiques
dans différentes races mais surtout pour mettre enévidence des
haplotypes préférentiels plus
ou moinsparticuliers
àchaque
race.La
disponibilité
de marqueursgénétiques
permet de mesurer une diversitégénétique
dans lespopulations,
et apporte donc à lagénétique
despopulations
de nouveaux moyens. Parexemple,
les méthodes de contrôle de la variabilitégénétique
trouveront là des outils nouveauxd’analyse
et degestion
(Chevalet, 1992),
complémentaires
desapproches
fondées seulement sur des mesuresd’apparentement
calculées
d’après
lesgénéalogies
(Rochambeau
etChevalet,
1985).
Dans les
populations
naturelles,
uneapplication rapide
concernera la mesure deflux
migratoires.
On pourra aussi aborder la recherche derégions
dugénome,
puis
de
gènes, impliquées
dans certains mécanismes de laspéciation.
Parexemple
l’ana-lyse
de croisements entre individusd’espèces proches
dans des zones de contact(Vanlerberghe
etal,
1988)
devrait mettre en évidence des associations entremar-queurs et caractères
participant
auphénomène
dedysgenèse hybride (distorsions
deségrégation,
détermination du sexe,symétrie
bilatérale).
On peut aussi penser que l’étude des structuresgénétiques
(gradients
defréquences,
déséquilibres
deliaison)
REMERCIEMENTS
Les travaux de cartographie des porcins et des bovins sont financés par l’AIP INRA
Agrotech-Prodige, par les programmes Génome et GREG
(groupement
de recherches etd’études sur les
génomes)
du ministère de la Recherche et de la Technologie et par la Communauté économique européenne(BRIDGE-PiGMaP
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