Amélioration génétique des volailles : analyse de la variabilité génétique des caractères de comportement et d'adaptation

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Amélioration génétique des volailles : analyse de la variabilité génétique des caractères de comportement et

d’adaptation

Sandrine Mignon-Grasteau

To cite this version:

Sandrine Mignon-Grasteau. Amélioration génétique des volailles : analyse de la variabilité génétique des caractères de comportement et d’adaptation. Master. MASTER Sciences, Technologies, Santé MENTION Biologie Intégrative et Agrosciences SPECIALITE Qualité et environnement en produc-tions animales FINALITE Professionnelle (Amélioration génétique), 2014. �hal-02800713�

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AMELIORATION GENETIQUE DES VOLAILLES

ANALYSE DE LA VARIABILITE GENETIQUE DES

CARACTERES

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Sélection et comportement : une histoire ancienne … 1ère étape : la domestication

Domestication : Processus par lequel l’animal s’adapte à l’homme et à l’environnement

qu’il lui propose (Price, 1984)

Implique que l’homme contrôle

(4)

Domestication :

qui,

quand

, où ? - 10000 - 8000 - 6000 2000 0 2000 Yr MA MM IFERES POISS O NS O ISE A UX - 10000 - 8000 - 6000 2000 0 2000 Yr Bovins Porc Caprins Ovins - 4000 - Cheval Ane Buffle - 4000 - Lama, Alpaga Renard, Vison Saumon Autruche Canard Poulet Oie Pintade Yack Canard de Barbarie, Caille Lapin Dinde, Pigeon Dromadaire Carpe Cobaye Zébu Chameau - 4000 - - 4000 -

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Domestication : qui, quand,

où ?

Dromedary Porc, Lapin

Renard, Vison, Carpe, Dinde, Pigeon

Bœuf, Mouton, Chèvre, Zébu, Chameau Porc, Poulet Oie, Canard, Caille, Buffle, Yack Dromadaire Cheval Ane, Pintade Autruche Lama, Alpaga, Cobaye Canard de Barbarie Saumon

(6)

(7)

Caractéristiques nécessaires ou favorables à la domestication Relations sociales

(grégaire, aptitudes maternelles)

Reproduction (mâle dominant,promiscuité) Plasticité comportementale (adaptation à des environnements différents) Alimentation

(omnivore ou herbivore vs carnivore)

Comportement avec l’homme

(8)

800-1500g Ponte saisonnière 2000g-3000g 180 w Changements lents Sélection faible

(9)

Mécanismes impliqués

Consanguinité, Dérive génétique

(faible nombre de reproducteurs) Changements aléatoires

Sélection

Relâchement de la sélection naturelle

(caractères importants dans la nature,

mais pas en captivité)

Sélection naturelle

(élimination des animaux ne pouvant se reproduire en captivité)

Sélection artificielle

(modification délibérée d’un caractère)

Changements directionnels Variabilité augmentée

(10)

Un exemple : la domestication du renard argenté (Belyaev, 1979)

Tests :

Test répété tous les mois de 1 mois

à 6-7 mois Conditions :

• Une fois seul en cage

• Une fois dans un espace libre (avec un autre renard)

Nourriture

offerte à la main le renard Toucher Caresser le renard DOCILITE

DOC

(11)

Un exemple : la domestication du renard argenté (Belyaev, 1979)

Classe 3 Non apprivoisés

-Fuient - Mordent

Les renards sont classés en 3 catégories Classe 2 Peu apprivoisés - Se laissent toucher - Ne manifestent pas d’émotion face à l’homme Classe ELITE Très apprivoisés -Recherchent le contact avec l’homme -Comportement proche de celui du chien A la G6 Classe 1 Apprivoisés

-Se laissent caresser -Manifestent une

émotion face à l’homme

(12)

0 10 20 30 40 0 1 2 3 4

F18

SCORE DE DOCILITE 0 10 20 30 40 -3 -2 -1 0

F0

% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 G10 G20 G35 % de renards ELITE Résultats de l’expérience sur la domestication du renard argenté (Belyaev, 1979)

(13)

Conséquences de la sélection sur la domestication du renard argenté

* Morphologiques

Oreilles tombantes Queue recourbée Pelage Pie

Apparition après 8 générations de sélection

Apparition après 15 générations de sélection

Queue plus courte Crâne moins haut, Pattes plus courtes

(14)

* Développement - Ontogenèse

> 6 semaines > 9 semaines

Apparition des réactions de peur

18-19 j 17-18 j

Ouverture des yeux

8 mois 7 mois

Maturité sexuelle

Réponse aux stimuli auditifs

_{16 j 14 j}

(15)

* Neurochimiques et hormonaux

Sauvage Domestique

Activité, Sensibilité des surrénales

+ -

(16)

* Neurochimiques et hormonaux

Niveau de corticostérone des renards sélectionnés ou non (Harri et al., 2003)

0

100

200

300

400

500 Base

Après stress

Injection ACTH

Non Sélectionnés Sélectionnés

(17)

* Neurochimiques et hormonaux

Sauvage Domestique

Activité, Sensibilité des surrénales

+ -

Corticostéronémie (G28)

100 % 25 %

Sérotonine (médiateur du

comportement agressif)

- +

Reproduction saisonnée

Moins stricte,

Stricte Parfois

2 portées/an

(18)

800-1500g Ponte saisonnière 2000g-3000g 180 w Changements lents Sélection faible 6 kg, 280 w Changements rapides Sélection Forte Peu de caractères

Une deuxième phase avec des changements accélérés

Répertoire comportemental de même nature

(19)

Activité

locomotrice

poussière

Bain de

Perchage

Evolution du comportement avec la sélection : activité générale

(20)

Evolution du comportement avec la sélection : activité générale (Bizeray et al., 2000)

Broiler Label

Poids à 22 j

800 700 600 500 400 300 200 100 0

%

80 70 60 50 40 30 20 10 0

Boiterie Marche Couché Debout Actif

Immobile

*

(21)

?

Nb d’accouplements

(22)

Dinde sauvage

Reproduction

en lignée Pure

♂

= 13.5 kg

♀

= 9.0 kg

Dinde commerciale =

Croisement entre un mâle lourd

et une femelle légère

♂

= 35-40 kg (jusqu’à 60 kg)

♀

= 9-12 kg

(23)

Conséquence de l’augmentation du poids sur la reproduction de la caille (d’après Blohowiak et al., 1984)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Accouplements tentés Accouplements réussis Taux de réussite Fertilité Eclosabilité Lourd Léger1 Léger2 NS a b c a b b a b b NS

(24)

?

Nb d’accouplements

Evolution du comportement avec la sélection : reproduction

Comportement de Cour

(25)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Monte F Ptte Voc. Marche Gds pas Parade

Pondeuse Broiler 1 Broiler 2

Conséquence de l’augmentation du poids sur le comportement de cour du coq de chair (d’après Millman et al., 2000)

Fré quenc e/séq. 10 mi n.

*

NS

(26)

?

Nb d’accouplements Qualité du

sperme

(27)

Conséquence de l’augmentation du poids

sur la fertilité des coqs (d’après Soller et al., 1965; Reddy et Sadjadi, 1990)

Poids Conformation

(Filet)

Volume 0.44 0.42

Motilité -0.28 à -0.18 -0.39

Concentration -0.24 -0.33

Maturité sexuelle + précoce

Dévt testiculaire - important

Persistance - bonne

(28)

Agressivité avec les femelles

?

Nb d’accouplements Qualité du

sperme

(29)

Conséquence de l’augmentation du poids sur l’agressivité du coq de chair avec les femelles (d’après Millman et al., 2000)

Fré quenc e/séq. 10 mi n. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

Agression MM Pique F Pourchasse F Copulations forcées

Pondeuse Broiler 1 Broiler 2

*

(30)

Obésité Nombre de repas Seuil d’aversion _{énergétique de la ration}Ajustement au contenu Evolution du comportement avec la sélection : comportement alimentaire

(31)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 2-3 6-7 13-14 20-21 D urée tota le (s) Broiler Label * *

(32)

Réactions à des

stimuli inoffensifs

Evolution du comportement avec la sélection : peur

(33)

Nb Sauts

10

8

6

4

2

0 Score d’évitement

2.5 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0

main

Pondeuse Chair

(34)

Evolution du comportement avec la sélection : nervosité

(35)

Aujourd’hui Prise en compte du bien-être de l’animal Conditions d’élevage imposées

(36)

Relation entre densité et indice de bien-être 0 20 40 60 80 100 120 Santé Productivité Physiologie Comportement Optimum économique

(37)

Les solutions proposées par la génétique pour le comportement

Animal adapté à son milieu

Animal adaptable

Santé Production Physiologie Comportement

Adaptation à la vie en cage multiples Fréquence d’accouplement Réaction au stress Bain de poussière Picage Stéréotypie Sociabilité Emotivité Préférences D

(38)

Caractère : Nombre d’accouplements

8 séances de 8 min. 8 séances de 10 min.

Sélection pour un critère de production : la fréquence d’accouplement

(39)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 2 3 4 5 6 7 Génération N b. d 'a cc ou pl em ent s H L

**

h²_r = 0.18+0.05

h²

_r

= 0.31+0.11

Sélection pour la fréquence d’accouplement Réponse du caractère sélectionné

(40)

Les critères de santé Mortalité SNIF … Souffrance psychologique Maladie

(41)

Sélection sur un critère de santé : mortalité

Adaptation à la vie en cage multiple chez la poule pondeuse G1 G2 G3-4 G5 G6 ½ Soeurs 20-72 semaines Par cage Témoin

(42)

Sélection pour l’adaptation à la vie en groupe Evolution du caractère sélectionné

100 150 200 250 300 350 400 2 3 4 5 6 Génération Jour s de s urv ie ( 20 -7 2 se m ai ne s) Témoin Sélection 50 55 60 65 70 75 2 3 4 5 6 Génération N b d' oe uf s/ po ul e/ jo urs d e surv ie Témoin Sélection

(43)

Les critères physiologiques

[corticostérone], cholestérol dans la surrénale

Stress ponctuel

Système

(44)

Sélection pour un critère physiologique : le taux de corticostérone plasmatique But : Obtenir des animaux peu sensibles au stress

6 changements en 2 semaines

à 8 semaines

Stress social Stress thermique

4h

(45)

Exemple 2 : Sélection pour le taux de corticostérone plasmatique 0 5 10 15 20 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Taux de corticostérone plasmatique (ng/ml)

% LL HL h² = 0.15-0.21 (LL) h² = 0.23-0.33 (HL) 6ème_génération h² = 0.13 (LL) h² = 0.25 (HL) -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 Génération Co rt ic os té ro ne ( µg /% ) HL LL

(46)

Les critères comportementaux

Bain de poussière Activité locomotrice Couvaison Peur

Comportements « normaux »

Picage, Cannibalisme Stéréotypie (Frustration)

(47)

Les critères comportementaux Observation directe

Scan sampling Focal sampling

Observation indirecte

Poser une

question à la poule

Tester une aptitude générale par un test

particulier Changer l’environnement

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Sélection pour un caractère « normal » : l’activité « bain de poussière » Critère de sélection :

* Nombre de coups de bec

dans la poussière pendant le bain

Autres caractères mesurés :

* Latence avant le début du bain * Durée du bain

* Intensité

20 minutes

(49)

17.2

11.5

3.4

48.5 Nb coups

de bec

G0 G17 h²_r = 0.23 à 0.30 h²_r = 0.15 à 0.20

Sélection pour l’activité « bain de poussière » Réponse du caractère sélectionné

99 %

(50)

Sélection pour un caractère « normal » : l’émotivité Immobilité tonique :

 5 essais d’induction  300 secondes

Emotive (E+) Non émotive (E-) Témoin (ET)

(51)

Sélection des cailles pour l’émotivité Réponse de la durée d’immobilité tonique

0 50 100 150 200 250 300 1 6 11 16 21 26 Génération T I ( s) _E+ ET E- E- : 47.3% à 5 inductions 41.3% non induits E+ : 95.9% à 1 induction 63.4% à 300s ET :18.5% à 1 induction 6.2% à 5 inductions

(52)

Sélection pour un caractère « normal » : la motivation sociale

Groupe stimulus (5 cailleteaux de la lignée témoin)

Distance parcourue vers les congénères

Temps passé loin

des congénères

Déplacement du tapis roulant

Critère de sélection = Tapis Roulant – Temps Loin

(53)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1 6 11 16 21 26 Génération T api s ro ul an t

Sélection pour la motivation sociale Evolution du caractère sélectionné

98.4 % des animaux se déplacent

74.0 % des animaux se déplacent

(54)

Sélection pour un caractère « déviant » : stéréotypie

Objectif : adapter la poule pondeuse au passage en cage

Marche

(Stéréotypie) ₍_{Comportement normal}Assis ₎

(55)

Sélection pour un caractère « déviant » : picage

Observation directe (2h30) White Leghorn

Poulet label

Observation indirecte (picomètre, 5 passages de 20 minutes)

(56)

Sélection du picage : résultats après 3 générations de sélection

% de poules qui piquent 100 75 50 25 0 Nb séquences de picage 5 4 3 2 1 0

Lignée piqueuse Lignée non piqueuse

Nb de coups de bec 10 8 6 4 2 0

(57)

Les difficultés posées par la génétique du comportement

Difficulté d’application (optimum intermédiaire) Difficulté d’interprétation

• Importance des interactions entre génotype et environnement • Non spécificité des mesures

• Généralisation parfois non valide

(58)

Les difficultés statistiques

Caractère tronqué Caractère discret

Distributions atypiques %

0 1 2 3 4 5 6 Nombre de cellules traversées par le poussin en openfield

(59)

0 10 20 30 40 50 60 70 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 TI (s) % 0 10 20 30 40 50 60 70 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 TI (s) % 0 10 20 30 40 50 60 70 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 TI (s) %

Sélection des cailles pour l’émotivité

Distribution de la durée d’immobilité tonique à la génération 26

E+

ET

(60)

(61)

Interactions avec l’environnement : picage au sol ou en cage

Etat

d’em

plum

ement



BON





MAUVAIS



0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 5 6 7 8 9 9 11 12 13 14

âge des animaux (sem)

m o y e n n e d e s n o te s p a r li g n é e Lignée piqueuse Lignée non piqueuse

(62)

Zone B

A t’on sélectionné des animaux sociables, ou des animaux qui savent courir ?

Zone A

1 sem. 2 sem. 4 sem. 6 sem. Nb scans

S+ Zone B S- Zone B S+ Zone A S- Zone A Interaction avec l’âge de l’animal : exemple de la motivation sociale

(63)

Difficulté de généralisation : mesures non spécifiques 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 E+ ET E-Co rt ic os té ro ne ( ng /m l) Stressés Témoins

Cailles placées dans une boîte de contention pendant 10 minutes

Se mettent

(64)

Difficulté de généralisation d’un caractère particulier à un caractère général 0 1 2 3 4 5 6 7 E+ E- S+ S-Co rt ic os té ro ne ( ng /m l) Isolés Témoins

(65)

0 1 2 3 4 5 6 7 E+ E- S+ S-Co rt ic os té ro ne ( ng /m l) Effrayés Témoins Difficulté de généralisation d’un caractère particulier à un caractère général

(66)

Optimum intermédiaire

Trop de dominance : agressivité

Pas assez de dominance :

mauvais établissement du groupe social

Lignée à fort taux de corticostérone :

moins sensible aux champignons et bactéries

Lignée à faible taux de corticostérone :

(67)

Les apports de la génétique moléculaire

Test de gènes candidats

F2 2 gènes _majeurs

Observation des distributions

Mutation du gène

du récepteur à la mélanocortine-4

Régulation du comportement alimentaire

(homme, souris)

(68)

Les apports de la génétique moléculaire Durée d’immobilité tonique Environnement nouveau, Labyrinthe en croix Apprentissage de la peur Peur Environnement nouveau

Détection de QTL

Espèces modèles Espèces de rente

Picage, Peur,

Environnement nouveau

(69)

F0

F1

F2

6

12

6

12

24 1048

310 animaux extrêmes typés pour 248 marqueurs AFLP™

Recherche de QTL de l’immobilité tonique chez la caille

(70)

Recherche de QTL de l’immobilité tonique chez la caille

Critères mesurés

Durée d’immobilité tonique

Nombre d’inductions

Poids à 2 semaines

Comportement en open-field :

latence avant le 1er déplacement,

nombre de déplacements, cris, sauts, déjections

Corticostérone après stress de contrainte

(71)

0 10 20 5 105

LogTI

NI

Cri

Latence

Recherche de QTL de l’immobilité tonique chez la caille :

Résultats sur le groupe de liaison n°1

2

(L

og vraisemblan

ce)

(72)

Poule de jungle

White Leghorn

F1

F2

A

B

A

B

A

A A

B

A

B

A

B

B B

B

(73)

5% 20%

F

value

Chromosome position (

2 6 10 TI duration TI attempts 45 Adult growth Egg weight 5% 20%

F

value

Chromosome position (cM)

10 TI duration TI attempts Adult growth Egg weight

Chromosome 1:

Kerje et al 2002 Schütz et al 2002

(74)

Conclusions

Difficulté de la génétique du comportement :

 Mesure  Analyse

 Interprétation

 Importance des interactions entre génotype et milieu

Possibilités de modifier par la sélection :

 Un caractère dans un milieu donné  Le potentiel d’adaptation des animaux

Dans le futur :