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Génétique de la sensibilité à la tremblante ovine:
recherches en cours et perspectives
Jean Michel Elsen, Francis Barillet, Jacqueline Vu Tien Khang Bourgoin, F.
Schelcher, Yves Amigues, J.L. Laplanche, Jean Paul Poivey, Francis Eychenne
To cite this version:
Jean Michel Elsen, Francis Barillet, Jacqueline Vu Tien Khang Bourgoin, F. Schelcher, Yves Amigues,
et al.. Génétique de la sensibilité à la tremblante ovine: recherches en cours et perspectives. Pro-
ductions animales, Institut National de la Recherche Agronomique, 1997, 10 (2), pp.133-140. �hal-
02691411�
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de la sensibilitŽ ˆ la tremblante ovine : recherches en cours
et perspectives
La tremblante du mouton, ou scrapie, est une encŽphalopathie spongiforme de m•me type que lÕESB des bovins. Si la nature de(s) lÕagent(s) pathog•ne(s) et les voies de transmission de la maladie ne sont pas connus avec certitude, en revanche, lÕexistence dÕun contr™le gŽnŽtique de la sensibilitŽ ˆ la tremblante est bien Žtablie. Cela ouvre la voie ˆ une possible sŽlection gŽnŽtique pour diminuer lÕincidence de la maladie, mais pose notamment la question de la transmission de la maladie par des animaux rŽsistants.
RŽsumŽ
Dans plusieurs esp•ces (homme, souris, mouton), la sensibilitŽ aux encŽphalopathies spongiformes subaigu‘s transmissibles (ESST) est largement contr™lŽe par le gŽnotype de lÕh™te. Une part majeure de la variabilitŽ gŽnŽtique observŽe vient dÕun g•ne, dont plusieurs arguments permettent de penser quÕil sÕagit du g•ne Prn-pcodant pour la pro- tŽine prion PrP, qui pourrait, selon certains auteurs, •tre lÕagent causal de ces patholo- gies ou •tre associŽ ˆ ce dernier. LÕanalyse molŽculaire de la structure du g•ne Prn-p chez le mouton montre la sŽgrŽgation dÕall•les diffŽrant les uns des autres par une mutation ponctuelle. Une sŽlection pour la rŽsistance ˆ la tremblante, basŽe sur des ana- lyses en laboratoire du g•ne Prn-p, est donc envisageable dans cette esp•ce. La mise en place dÕune telle sŽlection pose cependant plusieurs probl•mes thŽoriques et pratiques : les animaux rŽsistants pourraient-ils constituer un rŽservoir dÕinfection ? Les animaux rŽsistants ˆ une souche de tremblante pourraient-ils se rŽvŽler sensibles ˆ une autre ? Le cožt de cette sŽlection est-il acceptable ? Comment lÕorganiser au mieux ?
Plusieurs esp•ces animales sont affectŽes par les encŽphalopathies subaigu‘s spongi- formes transmissibles (ESST). Les bovins, avec lÕencŽphalopathie spongiforme bovine (ESB) ou Ç maladie des vaches folles È et les ovins, avec la tremblante (cf. encadrŽ 1), sont les esp•ces les plus touchŽes. Ces maladies ont aussi ŽtŽ observŽes chez les ch•vres, les chats et des animaux sauvages libres (cerfs, wapitis) ou en captivitŽ (ruminants, visons et fŽlidŽs). En outre, des cas dÕESST ont pu •tre reproduits expŽrimentalement dans dÕautres esp•ces, notamment les primates, le porc et des petits rongeurs.
La composante hŽrŽditaire de la sensibilitŽ aux ESST est clairement dŽmontrŽe, pour cer-
taines de ces pathologies, chez lÕhomme et, en conditions expŽrimentales, chez la souris. La possibilitŽ dÕun tel contr™le gŽnŽtique a ŽtŽ ŽtudiŽe chez les ruminants. Alors quÕaucun argument solide ne permet ˆ ce jour dÕaffir- mer lÕexistence dÕune variabilitŽ gŽnŽtique de la sensibilitŽ ˆ la Ç maladie des vaches folles È, un contr™le gŽnŽtique de la sensibilitŽ ˆ la tremblante ovine a ŽtŽ clairement mis en Žvi- dence.
Apr•s un aper•u sur lÕŽtat des connais- sances en la mati•re, et notamment sur les rŽsultats obtenus par des Žquipes fran•aises, nous tenterons de montrer comment, et ˆ quelles conditions, une stratŽgie gŽnŽtique pourrait contribuer ˆ lutter contre la trem- blante ovine.
1 / Etat des connaissances sur la gŽnŽtique de la sensibilitŽ ˆ la tremblante ovine
1
.1/ SensibilitŽ gŽnŽtique des ovins ˆ la tremblante expŽrimentale
A partir de 1961, des expŽriences de sŽlec- tion intra-race sur la rŽsistance ˆ la trem- blante expŽrimentale ont ŽtŽ mises en Ïuvre ˆ Edimbourg (Neuropathogenesis Unit, NPU) dans les races Cheviot et Herdwick puis, en
1973, ˆ Compton, en race Swaledale. Ces expŽriences ont contribuŽ tr•s largement ˆ lÕanalyse des mŽcanismes gŽnŽtiques sous- jacents. Dans tous les cas, les animaux subis- saient une injection sous-cutanŽe dÕun broyat infectieux : isolat SSBP/1 (Sheep Scrapie Brain Pool 1) en Cheviot et Herdwick, isolats dÕune autre origine (SW73 et SW75) en Swale- dale. Le crit•re de sŽlection Žtait la durŽe dÕincubation pour les expŽriences dŽbutŽes en 1961, la survie dans le cas des ovins Swale- dale. La sŽlection Žtait organisŽe de fa•on divergente avec, dans chaque cas, une lignŽe dite sensible et une lignŽe dite rŽsistante.
Dans la lignŽe rŽsistante ˆ la tremblante, les animaux ne prŽsentent pas de signes de tremblante apr•s injection sous-cutanŽe de lÕextrait SSBP/1 (tableau 1). Cependant, apr•s inoculation par voie intra-cŽrŽbrale, une tremblante finit par se dŽclencher, mais avec un dŽlai dÕincubation plus de quatre fois supŽ- rieur ˆ celui de la lignŽe sensible. Ces rŽsul- tats ont ŽtŽ obtenus avec des extraits prove- nant de plusieurs origines, ˆ lÕexception de lÕisolat CH1641 (Foster et Dickinson 1988), pour lequel une inversion de rŽsistance appa- ra”t entre les deux lignŽes Cheviot, avec tou- tefois une tr•s grande variabilitŽ de la durŽe dÕincubation dans la lignŽe sensible. LÕexis- tence dÕinteractions entre gŽnotype de lÕh™te
et souches de tremblante expŽrimentale a ŽtŽ confirmŽe par Goldman et al(1994) : des ovins de ces m•mes lignŽes Cheviot, inoculŽs avec une souche ESB, ont Žgalement montrŽ une inversion partielle de rŽsistance.
Comme chez la souris (Dickinson et al 1968a), des croisements entre lignŽes Cheviot NPU rŽsistantes et sensibles ont montrŽ que ces diffŽrences gŽnŽtiques sont, pour lÕessen- tiel, dues ˆ la sŽgrŽgation dÕun g•ne ˆ effet majeur, notŽ dans cette esp•ce Sip (Scrapie incubation period), avec les all•les sA (short incubation) de sensibilitŽ et pA(prolongated incubation) de rŽsistance. LÕall•le sA se montre dominant sur lÕall•le pA. Dans les troupeaux Herdwick NPU (Nussbaum et al 1975) et Swaledale (Hoare et al1977, Davies et Kimberlin 1985), un dŽterminisme gŽnŽ- tique analogue a ŽtŽ mis en Žvidence : il sÕagit vraisemblablement du m•me g•ne (Sip), bien que ce ne soit pas formellement Žtabli.
Les travaux sur lÕŽtiologie de la tremblante ont par ailleurs montrŽ que la fraction infec- tieuse des isolats comprend rŽguli•rement une protŽine, dite protŽine prion PrP (cf.
encadrŽ 2). Le g•ne Prn-p,codant pour cette protŽine, est tr•s conservŽ chez les Mammi- f•res. Il comprend un exon principal dÕenviron 2 kilobases qui contient toute lÕinformation codante. Dans les esp•ces humaine et murine, certains polymorphismes du g•ne Prn-p sont associŽs ˆ lÕincidence des ESST, ˆ leur durŽe dÕincubation et ˆ leurs formes cliniques. Des souris dŽpourvues de g•ne Prn-p sont totale- ment rŽsistantes, tout en Žtant viables (BŸe- ler et al 1993). Dans lÕesp•ce ovine, des tra- vaux conduits sur les lignŽes Cheviot NPU sugg•rent que le g•ne majeur de sensibilitŽ ˆ la tremblante (Sip) est Žtroitement liŽ, voire probablement confondu, avec le g•ne Prn-p (Hunter et al 1989, Foster et Hunter 1991, Goldmann et al1991), ˆ lÕinstar des rŽsultats obtenus chez la souris.
INRA Productions Animales, mai 1997
134 / J.M. ELSEN et al
LÕagent transmissible de la tremblante semble largement constituŽ de formes anormales de la protŽine prion.
Quelques caractéristiques de la tremblante
La tremblante est une maladie neurodégénérative fatale. Elle appartient au groupe des encépha- lopathies subaiguës spongiformes transmissibles (ESST) ou « maladies à prions » qui affectent l’homme et plusieurs espèces animales. La maladie humaine de Creutzfeldt-Jakob et l’encépha- lopathie spongiforme bovine (ESB) ou « maladie des vaches folles », récemment apparue, en sont des exemples. Connue depuis plus de deux siècles, la tremblante affecte les ovins et les caprins de manière enzootique. Son caractère transmissible a été démontré expérimentalement (Cuillé et Chelle 1938). La transmission peut se faire expérimentalement par ingestion ou inocu- lation d’extraits cérébraux d’animaux malades. Après une longue période d’incubation clinique- ment silencieuse (qui dure plusieurs mois ou années), les animaux atteints présentent des troubles nerveux sensitifs et moteurs. Le diagnostic, essentiellement histologique, repose sur l’observation des lésions de l’encéphale (spongiose). On ne dispose actuellement d’aucun moyen pour repérer les animaux en phase d’incubation. En l’absence de réaction immunitaire spécifique, il est notamment impossible de pratiquer un séro-diagnostic.
L’étiologie de la tremblante a suscité de nombreux débats. Parry (1960 et 1979) la considérait comme une maladie génétique (déterminée par un gène autosomal récessif), transmissible uni- quement en conditions expérimentales. Mais Dickinson et al (1965 et 1974) ont mis en évidence la transmission maternelle et horizontale de la tremblante naturelle. Ils ont ainsi démontré le caractère infectieux de la maladie, même si les voies naturelles de transmission restent encore mal connues. Cependant, on ne peut exclure l’éventualité de formes génétiques de la trem- blante ovine, à l’instar de ce qui est observé dans les ESST humaines. Certains auteurs avan- cent l’hypothèse selon laquelle la tremblante serait une maladie à la fois génétique et infec- tieuse (Brown et al 1991).
Tableau 1. Durée d’incubation de la tremblante expérimentale provoquée par deux sources d’infection (SSBP/1 et CH1641) dans les lignées ovines Cheviot sélectionnées pour ou contre la résistance à cette pathologie (d’après Dickinson et al 1968b et Foster et Dickinson 1988).
Source de tremblante Voie dÕinjection DurŽe dÕincubation (en jours) LignŽe sensible LignŽe rŽsistante
SSBP/1 intra-cŽrŽbrale 197 ±227 917 ± 90
SSBP/1 sous-cutanŽe 313 ±229 -
CH1641 intra-cŽrŽbrale 595 ± 122 360 ± 15
Agent transmissible non conventionnel (ATNC)
et protéine prion PrP
La nature de l’agent transmissible de la tremblante, qui fait l’objet de vives contro- verses, demeure inconnue à ce jour. Pour cette raison, on le nomme « agent transmis- sible non conventionnel » (ATNC). Il est extrêmement résistant aux procédés inacti- vants physiques et chimiques. Prusiner (1982) a montré que l’infectivité des extraits cérébraux d’animaux atteints est associée à la présence de la protéine « prion » PrP (prion = proteinaceous infectious particle).
La maladie se caractŽrise par lÕaccumula- tion, dans lÕencŽphale, dÕune isoforme anormale de cette glycoprotŽine membra- naire neuronale codŽe par lÕh™te. LÕiso- forme pathologique PrPSc (Sc comme Scra- pie) dŽrive de lÕisoforme cellulaire normale PrPC (C comme Cellulaire) par un proces- sus post-traductionnel, consistant en une modification de la conformation sous lÕin- fluence de facteurs encore mal connus.
LÕisoforme PrPSc rŽsiste partiellement ˆ la protŽinase K et se polymŽrise facilement sous forme pseudo-fibrillaire. LÕATNC semble largement constituŽ de molŽcules PrPSc. Contient-il aussi un acide nuclŽique
? La question reste en suspens.
Les variants suivants ont ŽtŽ trouvŽs : au codon 136 Alanine (A) ou Valine (V), au codon 154 Arginine (R) ou Histidine (H), au codon 171 Arginine (R), Histidine (H) ou Glutamine (Q). De lÕensemble des combinaisons possibles pour les trois codons (2x2x3), seules 5 sont observŽes (figure 1). Il est vraisemblable que lÕall•le ARQ (Alanine en 136/Arginine en 154/Glutamine en 171) soit lÕall•le ancestral dont ont dŽrivŽ, chacun par une seule muta- tion, les all•les ARR, AHQ, ARH et VRQ.
LÕanalyse rŽcente (Elsen et al1996) dÕune Žpi- dŽmie importante de tremblante dans un troupeau Romanov (environ 250 cas de trem-
La sensibilitŽ ˆ la tremblante varie selon le gŽnotype des animaux au locus Prn-p, g•ne codant pour la protŽine prion.
1
.2/ Le g•ne Prn-p
et la sensibilitŽ des ovins ˆ la tremblante naturelle
Des associations entre polymorphismes du g•ne Prn-p et incidence de la maladie natu- relle ont ŽtŽ observŽes dans plusieurs races (Hunter et al1991 et 1992, Hunter 1992). Les premiers polymorphismes dŽcrits correspon- daient ˆ des polymorphismes de longueur des fragments de restriction (RFLP) nÕaffectant pas la rŽgion codante (vraisemblablement en dŽsŽquilibre de liaison avec les mutations causales responsables des phŽnotypes obser- vŽs). Des travaux ultŽrieurs, faisant appel ˆ dÕautres techniques, telles la PCR (Polyme- rase Chain Reaction) et la DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis), ont permis dÕidentifier des polymorphismes dans la rŽgion codante. Lorsque ces polymorphismes sont associŽs ˆ la susceptibilitŽ ˆ la trem- blante, il est souvent difficile de savoir sÕil sÕagit de mutations causales affectant la sus- ceptibilitŽ ˆ la maladie ou de marqueurs gŽnŽtiques en dŽsŽquilibre de liaison avec de telles mutations. Chez les ovins, une dizaine de polymorphismes du g•ne Prn-p sont connus, avec des informations plus dŽtaillŽes pour 5 codons parmi lesquels trois (codons 136, 154 et 171 ; figure 1) ont une action sur la sensibilitŽ de lÕanimal ˆ la tremblante naturelle comme cela a ŽtŽ montrŽ par Gold- man et al (1990), Laplanche et al (1993a et 1993b), Westaway et al (1994), Belt et al (1995), Clouscard et al (1995), Elsen et al (1996) et Hunter et al(1996).
Figure 1. Polymorphisme de PrP chez les ovins, lié à des différences de sensibilité à la tremblante. Les données ont été recueillies dans les races Romanov, Ile-de-France (Laplanche et al 1993b) et Cheviot (Hunter 1996).
Abréviations utilisées pour désigner les acides animés : Ala (A) = alanine, Arg (R) = arginine, Gln (Q) = glutamine, His (H) = histidine, Val (V) = valine.
Codons 1 136 154 171
Forme ancestrale Ala (A) Arg (R) Gln (Q)
Val (V) Arg (R) Gln (Q)
Formes mutées Ala (A) His (H) Gln (Q)
Ala (A) Arg (R) Arg (R) Ala (A) Arg (R) His (H)
Figure 2. Fréquence d’animaux morts de tremblante naturelle selon leur génotype au locus Prn-p (codons 136, 154 et 171), dans un troupeau fermé d’ovins de race Romanov (d’après Elsen et al 1996).
Abréviations utilisées pour désigner les acides animés : A = alanine, H = histidine, Q = glutamine, R = arginine, V = valine.
80 70 60 50 40 30 20 10 0
ARR/ARR AHQ/AHQ ARR/AHQ ARR/ARQ AHQ/ARQ ARR/VRQ AHQ/VRQ ARQ/ARQ ARQ/VRQ VRQ/VRQ
% Génotype Prn-p
Fréquence
blante en moins de trois ans pour un troupeau dÕun effectif initial de 600 t•tes) illustre les r™les respectifs de ces all•les. Dans ce trou- peau gŽrŽ par lÕINRA (o• sont enregistrŽes de mani•re exhaustive les gŽnŽalogies et les don- nŽes zootechniques depuis sa crŽation en 1971), il a ŽtŽ possible dÕorganiser, d•s lÕappa- rition de lÕŽpidŽmie, des prises dÕŽchantillons systŽmatiques pour le typage du g•ne Prn-p ainsi quÕun diagnostic histologique de tous les individus cliniquement suspects de trem- blante. Ceci constitue a posteriori un outil dÕanalyse exceptionnel de la sensibilitŽ ˆ la tremblante naturelle, dont les rŽsultats sont rŽsumŽs dans la figure 2. Les codons 154 et 171 jouent un r™le majeur dans la sensibilitŽ ˆ la tremblante, avec une protection apportŽe par les all•les Histidine (154) et Arginine (171). Les individus qui, aux codons 154 et 171 (considŽrŽs simultanŽment), portent lÕal- l•le RQ ˆ lÕŽtat homozygote, sont tr•s sen- sibles ; ceux qui le portent ˆ lÕŽtat hŽtŽrozy- gote sont peu sensibles ; et ceux qui ne portent pas cet all•le RQ semblent protŽgŽs.
De plus, dans le groupe des sensibles, le gŽno- type en 136 joue un r™le modulateur, la sensi- bilitŽ augmentant avec le nombre dÕexem- plaires de lÕall•le Valine (0, 1 ou 2).
Ces rŽsultats doivent •tre interprŽtŽs en tenant compte de leurs limites : un seul type racial pour lÕh™te, un seul lieu et donc peut-
•tre une seule souche de tremblante pour lÕagent pathog•ne. Ils sont cependant cohŽ- rents avec les rŽsultats rapportŽs par dÕautres auteurs dans des conditions variŽes. Notam- ment, le r™le protecteur de lÕall•le Arginine (R) au codon 171 a ŽtŽ observŽ dans plusieurs races : Lacaune (Clouscard et al 1995), Texel (Belt et al 1995) et Romanov (Elsen et al 1996). A ce jour, ˆ lÕexception dÕun animal Suf- folk observŽ au Japon (Ikeda et al 1995), aucun mouton atteint nÕa ŽtŽ typŽ RR au codon 171 de Prn-p.
Deux Žtudes Ç cas-tŽmoin È rŽalisŽes en France (tableau 2) indiquent par ailleurs que lÕall•le Histidine au codon 171 serait un all•le
rŽcessif de sensibilitŽ, comme lÕall•le Gluta- mine, mais avec semble-t-il un moindre effet.
1
.3/ Existe-t-il dÕautres g•nes contr™lant la sensibilitŽ ˆ la tremblante ?
Il nÕen existe aucune preuve formelle ˆ ce jour. Millot et al (1988) ont affirmŽ avoir trouvŽ une liaison entre le syst•me majeur dÕhistocompatibilitŽ OLA et la rŽsistance ˆ la tremblante. Leurs conclusions furent cepen- dant tr•s critiquŽes (Cullen 1989). Des obser- vations en cours sur des animaux tous iden- tiques pour le g•ne Prn-p devraient apporter une nouvelle lumi•re sur ces rŽsultats anciens. Les informations provenant dÕŽtudes sur la souris laissent supposer que dÕautres g•nes que Prn-p doivent intervenir dans le contr™le de cette sensibilitŽ. Pour les mettre en Žvidence sans ambigu•tŽ, il conviendrait dÕŽliminer lÕeffet considŽrable du g•ne Prn-p en comparant des animaux possŽdant tous le m•me gŽnotype en ce locus. Dans ces condi- tions, la recherche dÕautres g•nes de rŽsis- tance ˆ la tremblante pourrait •tre basŽe sur une approche de type dŽtection de QTL (Quantitative Trait Loci) dans laquelle seraient comparŽs les niveaux de rŽsistance de groupes de descendants dÕun m•me p•re diffŽrant par lÕall•le quÕil leur a transmis pour un g•ne candidat ou un marqueur gŽnŽtique (Soller et Genizi 1978).
2 / Perspectives de sŽlection contre la sensibilitŽ ˆ la tremblante ovine
Les rŽsultats obtenus par divers auteurs pour plusieurs races ovines ŽlevŽes dans diffŽ- rents milieux montrent de fa•on encoura- geante quÕil existe une variabilitŽ gŽnŽtique de la sensibilitŽ ˆ la tremblante et sugg•rent donc quÕune sŽlection en faveur de la rŽsis- tance pourrait •tre mise en place. Des actions de ce type sont dÕailleurs en cours dans plu- sieurs pays dont le Royaume-Uni (M. Dawson, communication personnelle) et les Pays-Bas (A. Visscher, communication personnelle).
Compte tenu de nos connaissances actuelles, ce type de sŽlection au niveau dÕune popula- tion consisterait en lÕŽlimination des animaux porteurs des all•les de sensibilitŽ (Arginine en 154/Glutamine en 171). La mise en place dÕune telle sŽlection pose toutefois plusieurs probl•mes dÕordres thŽoriques et pratiques.
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.1/ La sŽlection pour la
rŽsistance ˆ la tremblante dÕapr•s le gŽnotype
Prn-p est-elle une solution gŽnŽrale et durable ?
Les connaissances sont encore partielles et doivent •tre complŽtŽes avant dÕapporter une rŽponse ˆ cette interrogation. Deux questions se posent notamment.
INRA Productions Animales, mai 1997
136 / J.M. ELSEN et al
Cette variabilitŽ permettrait dÕenvisager une sŽlection des animaux porteurs dÕall•les de rŽsistance. Mais des phŽnom•nes dÕinversion de rŽsistance ont ŽtŽ observŽs expŽrimentalement en utilisant des ÒsouchesÓ diffŽrentes de tremblante.
GŽnotype au codon Race B Race D
136 171 Malades Sains Malades Sains
AA RR 24,8 % 3,7 %
AA RH 3,8 % 4,9 %
AA RQ 46,7 % 21,7 %
AV RQ 0,3 %
AA HH 2,2 % 5,4 %
AA QH 10,3 % 1,8 % 18,8 % 21,1 %
AA QQ 75,9 % 22,9 % 43,6 % 39,7 %
AV QH 4,3 % 0,6 %
AV QQ 13,8 % 30,4 % 2,6 %
VV QQ 0,7 %
Effectif typŽ 58 105 138 350
Tableau 2. Comparaison « cas-témoin » : fréquences génotypiques aux codons 136 et 171 du locus Prn-p pour des animaux malades et sains dans deux races françaises.
AbrŽviations utilisŽes pour dŽsigner les acides animŽs : A = alanine, H = histidine,Q = glutamine, R = arginine, V = valine.
a / UniversalitŽ de la rŽsistance ? Les all•les de rŽsistance dŽcrits ˆ ce jour sont-ils universels, ou existe-t-il des interac- tions entre gŽnotype de lÕh™te et agent patho- g•ne pouvant conduire ˆ une inversion de la rŽsistance ? LÕargument positif en faveur de lÕuniversalitŽ de la rŽsistance est la conver- gence de rŽsultats obtenus pour des races variŽes ŽlevŽes dans des milieux variŽs. On se souviendra cependant de lÕobservation japo- naise dÕun homozygote RR en 171 atteint de tremblante (Ikeda et al 1995) et des inver- sions de rŽsistance obtenues en tremblante expŽrimentale avec les isolats CH1641 et ESB (Foster et Dickinson 1988, Goldman et al 1994). On peut aussi imaginer que lÕensemble des cas ŽtudiŽs ˆ ce jour ne concernait quÕun nombre restreint de souches de tremblante naturelle, dÕautres souches (dont lÕESB) pou- vant se comporter diffŽremment. Le rŽseau fran•ais dÕŽpidŽmio-surveillance mis en place ˆ la fin de 1996 prŽvoit la collecte systŽma- tique dÕŽchantillons dÕADN en vue dÕun typage du g•ne Prn-p chez les animaux dŽclarŽs atteints de tremblante. Ce dispositif devrait nous permettre dÕidentifier dÕŽventuelles dis- cordances entre la survenue de la maladie et le gŽnotype dŽterminŽ au locusPrn-p.
b / Portage dÕanimaux gŽnŽtiquement rŽsistants ?
Les mŽcanismes crŽant la Ç rŽsistance È de certains gŽnotypes aux ESST sont inconnus. La rŽsistance pourrait consister en un simple allongement de la durŽe dÕincubation. Il nÕest donc pas exclu que les animaux dits rŽsistants se rŽv•lent •tre des porteurs sains, qui seraient alors des rŽservoirs dÕagents pathog•nes. Dans ce cas, une sŽlection en faveur de ces gŽnotypes rŽsistants aurait ˆ terme des effets pervers sur lÕŽvolution de la maladie dans les Žlevages. Des expŽrimentations sont nŽcessaires pour Žprou- ver cette hypoth•se : elles ne devraient donner des rŽsultats dŽfinitifs quÕˆ ŽchŽance de 4 ou 5 ans. Nous envisageons dans un premier temps ˆ lÕINRA de tester lÕinfectiositŽ de tissus de bre- bis rŽsistantes ŽlevŽes dans un milieu conta- minŽ. Le test qui consiste en lÕinoculation intra- cŽrŽbrale ˆ des souris standard dÕun broyat de ces tissus et en lÕobservation de lÕapparition Žventuelle dÕune ESST ne devrait pas donner de rŽponse avant un an. A plus long terme, la mise en contact, dans des conditions contr™lŽes, de brebis rŽsistantes issues dÕun milieu conta- minŽ avec des brebis sensibles issues dÕun milieu sain devrait apporter une rŽponse sur la possibilitŽ de portage et de transmission en conditions naturelles.
2
.2/ Comment organiser une telle sŽlection ?
a / Cožts de la sŽlectionsur la rŽsistance ˆ la tremblante Cette sŽlection a un cožt direct important, avec la dŽtermination des gŽnotypes au locus Prn-pen laboratoire. LÕordre de grandeur est
actuellement de 100 ˆ 200 F par analyse selon le nombre de codons testŽs et les Žconomies dÕŽchelle envisageables. AppliquŽe ˆ toute une race (ou pour le moins ˆ sa fraction soumise au contr™le de performances), cette mesure de la sensibilitŽ gŽnŽtique aurait un cožt consi- dŽrable. Elle doit donc •tre limitŽe aux repro- ducteurs ayant un impact maximum sur lÕave- nir de la race, tels que les bŽliers avant leur mise en testage ou avant leur diffusion par exemple.
Cette sŽlection a aussi un cožt indirect mesurable en terme de perte de pression de sŽlection sur les caract•res principaux dŽtour- nŽe au profit de lÕamŽlioration de la rŽsistance ˆ la tremblante. En effet, pour un effectif constant (fixŽ par la taille de la population femelle) de bŽliers sŽlectionnŽs apr•s le tes- tage sur performances propres ou sur descen- dance, la mise en place dÕune prŽsŽlection sur les gŽnotypes Prn-p implique, soit de tester moins de jeunes bŽliers, soit dÕaugmenter le nombre de jeunes m‰les issus dÕaccouple- ments raisonnŽs. Dans les deux cas, ceci se traduit par une moindre valeur des reproduc- teurs retenus pour les caract•res principaux.
Le cožt serait encore augmentŽ dans lÕhypo- th•se du contr™le de la sensibilitŽ des brebis Ç Žlite È et de la mise en place dÕaccouplements raisonnŽs dÕapr•s les gŽnotypes Prnp.
Enfin, il conviendra de vŽrifier que le locus Prn-p nÕest pas liŽ gŽnŽtiquement ˆ des locus de g•nes contr™lant les caract•res dÕintŽr•t zootechnique, ce qui pourrait augmenter les consŽquences Žconomiques induites par une sŽlection sur la rŽsistance ˆ la tremblante. Les expŽriences de dŽtection de QTL qui se met- tent en place chez les ruminants devraient apporter des rŽponses ˆ cette question.
b / Premi•res Žtapes
Compte tenu de lÕensemble des remarques qui viennent dÕ•tre formulŽes, une sŽlection massive sur les all•les de rŽsistance ˆ la tremblante ne saurait aujourdÕhui •tre prŽco- nisŽe. Avant toute dŽcision, il est souhaitable de mettre en place une ŽpidŽmio-surveillance de chaque race pour la tremblante et dÕesti- mer les frŽquences gŽnotypiques qui lui sont propres au locus Prn-p. En effet, les frŽ- quences des all•les peuvent •tre tr•s diffŽ- rentes dÕune race ˆ lÕautre. Le tableau 3, dans lequel sont comparŽes 5 populations fran-
•aises (ˆ partir des typages dÕun Žchantillon dÕanimaux sains), illustre bien ce phŽnom•ne.
LÕefficacitŽ de la sŽlection pour augmenter la frŽquence dÕun all•le de rŽsistance est en effet tr•s dŽpendante de sa frŽquence initiale.
Dans une population ˆ faible frŽquence de dŽpart, son cožt peut •tre jugŽ prohibitif si lÕincidence globale de la tremblante est faible (malheureusement, les populations les plus touchŽes sont probablement les populations gŽnŽtiquement les plus sensibles). Cette pre- mi•re Žtape de description du polymorphisme au locus Prn-p permettrait par ailleurs de dŽcider, pour la race ŽtudiŽe, des codons ˆ
Le risque de sŽlectionner des animaux porteurs sains, qui
nÕexpriment pas la maladie mais pourraient la transmettre, doit aussi •tre
envisagŽ.
typer en routine parmi les 3 (codons 136, 154 et 171).
Si la tremblante ne concerne quÕune partie limitŽe des Žlevages de la race, une solution pourrait •tre de concentrer les efforts sur les seuls troupeaux infectŽs et non de raisonner au niveau global de la population. Dans cette optique, seuls des bŽliers de gŽnotypes rŽsis- tants seraient utilisŽs dans ces Žlevages, les troupeaux non atteints pouvant se servir de tous les types de m‰les et donc bŽnŽficier pleinement du progr•s gŽnŽtique obtenu au niveau de la population dans son ensemble.
LÕutilisation de m‰les homozygotes pour un all•le de rŽsistance devrait assurer la quasi- protection de lÕensemble de ses filles, ce qui permettrait dÕenvisager une Žradication rapide de la maladie dans ces troupeaux atteints, ˆ condition toutefois que lÕuniversa- litŽ de la rŽsistance soit confirmŽe et que lÕab- sence de risques inhŽrents ˆ dÕŽventuels por- teurs sains soit vŽrifiŽe. Cette solution impliquerait lÕidentification, pour chaque gŽnŽration de bŽliers Ç Žlite È, dÕun ensemble suffisant de bŽliers de gŽnotype Ç rŽsistant È, ce qui serait obtenu en typant le locus Prn-p dÕune partie seulement de la gŽnŽration (jus- quÕˆ lÕobtention de lÕeffectif souhaitŽ).
En lÕŽtat actuel de nos connaissances, cette stratŽgie de sŽlection limitŽe aux Žlevages atteints prŽsenterait lÕavantage de maintenir, au niveau global de la race, un polymor- phisme au locus Prn-pqui laisserait la possi- bilitŽ de modifier les frŽquences allŽliques, dans les gŽnŽrations futures, en fonction de donnŽes nouvelles.
Conclusion
Compte tenu de lÕaccumulation des argu- ments en faveur de lÕhypoth•se dÕune trans- mission possible de lÕESB ˆ lÕhomme et de lÕimpossibilitŽ dÕŽcarter lÕŽventualitŽ dÕune contamination de certains ovins par lÕagent transmissible de lÕESB, il convient dÕŽtudier attentivement les moyens de rŽduire lÕinci- dence de la tremblante dans les Žlevages
ovins. Les efforts conventionnels rŽalisŽs pour Žradiquer cette maladie se sont pour le moment rŽvŽlŽs peu efficaces, comme en tŽmoigne lÕexpŽrience amŽricaine dans laquelle, apr•s 45 ans dÕefforts, le probl•me reste entier (Detwiler 1996). Parmi les approches envisageables dans lÕavenir, figure lÕexploitation de la variabilitŽ gŽnŽtique de la sensibilitŽ ˆ la tremblante. La mise en Žvi- dence du r™le majeur que joue le polymor- phisme du g•ne Prn-p, confortŽe par les rŽsul- tats rŽcemment acquis en France concernant la sensibilitŽ ˆ la tremblante naturelle, ouvre des perspectives nouvelles tr•s encoura- geantes en mati•re de sŽlection.
Cependant, en raison des incertitudes scientifiques relatives ˆ lÕuniversalitŽ de la rŽsistance et surtout aux risques potentiels que pourraient reprŽsenter les porteurs sains (tant pour la santŽ animale que pour la santŽ humaine), il para”t prŽmaturŽ de mettre en place d•s maintenant une sŽlection dÕani- maux gŽnŽtiquement Ç rŽsistants È ˆ lÕŽchelle de toute une population. A ce stade de nos connaissances, il importe de conforter le pro- cessus de recherche-dŽveloppement : ainsi, nous pourrons enrichir, pour chaque race ou population ovine concernŽe, les connaissances sur lÕincidence de la tremblante et sur la structure gŽnŽtique de chaque population au locus Prn-p. Ensuite, dans une approche rai- sonnŽe tenant compte des rŽsultats scienti- fiques et de la structure gŽnŽtique de chaque race au locus Prn-p, nous pourrons dŽfinir une (des) stratŽgie(s) spŽcifique(s) de sŽlec- tion, compte tenu par ailleurs des cožts directs et indirects et des dŽlais inhŽrents ˆ la mise en Ïuvre dÕune telle sŽlection. En attendant, des opŽrations de sŽlection limi- tŽes aux troupeaux atteints (utilisation de bŽliers de gŽnotype rŽsistant) peuvent prŽ- senter un double intŽr•t pour lÕŽleveur indivi- duellement et pour la recherche, sans hypo- thŽquer la variabilitŽ gŽnŽtique de la race au locus Prn-p.
Cet article a ŽtŽ prŽsentŽ lors des troisi•mes journŽes 3R, les 4 et 5 dŽcembre 1996 ˆ Paris.
INRA Productions Animales, mai 1997
138 / J.M. ELSEN et al
En lÕŽtat actuel des connaissances, on ne peut donc pas prŽconiser une sŽlection sur la rŽsistance ˆ la tremblante au niveau dÕune race.
Tableau 3. Fréquences génotypiques aux codons 136 et 171 du locus Prn-p pour diverses populations ou troupeaux en France (intra-race, nombre d’animaux typés supérieur à 100).
GŽnotype au codon
Race A Race B Race C Race D Race E
136 171
AA RR 14,3 % 24,8 % 25,0 % 3,7 % 0,9 %
AA RH 2,1 % 3,8 % 4,9 %
AA RQ 50,7 % 46,7 % 49,2 % 21,7 % 11,4 %
AV RQ 0,3 % 9,2 %
AA HH 5,4 %
AA QH 3,6 % 1,8 % 21,1 %
AA QQ 29,3 % 22,9 % 25,0 % 39,7 % 33,0 %
AV QH 0,6 %
AV QQ 0,8 % 2,6 % 35,1 %
VV QQ 10,4 %
AbrŽviations utilisŽes pour dŽsigner les acides animŽs : A = alanine, H = histidine, Q = glutamine, R = arginine, V = valine.
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INRA Productions Animales, mai 1997
140 / J.M. ELSEN et al
Abstract
Genetics of susceptibility to scrapie in sheep:
current research and prospect.
In several species (man, mouse, sheep), the sus- ceptibility to transmissible subacute spongiform encephalopathies is highly regulated by the host genotype. A major part of the observed genetic variability depends on one gene. This gene is likely the Prn-pgene, which codes for the host prion protein PrP. According to an hypothesis supported by several authors, this protein could be the causal agent of these diseases or it could be associated with the causal agent. Molecular ana- lysis of the structure of the Prn-pgene in sheep demonstrates segregating alleles that differ from each other by a single mutation. It could be inter- esting, therefore, to examine the possibility of
controlling scrapie in sheep by selective breeding on the basis of laboratory analyses of the Prn-p gene polymorphism. Before selecting against this susceptibility, however, different questions need to be answered: Could resistant animals act as a source of infection? Could animals resistant to one scrapie strain be susceptible to another?
How expensive would such a selection scheme be?
How should the selection be organised in prac- tice?
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