La génomique du lapin : avancées, applications et perspectives - INRA Productions Animales
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La génomique du lapin : INRA Prod. Anim.,
2018, 31 (1), 13-22
avancées, applications
et perspectives
Hervé GARREAU, Mélanie GUNIA
GenPhySE, INRA, ENVT, Université de Toulouse, 31326, Castanet-Tolosan, France
Courriel : herve.garreau@inra.fr
Le séquençage du génome du lapin et la production d’une nouvelle puce à marqueurs ADN haut-débit ont
propulsé cette espèce dans l’ère de la génomique. Quel bilan peut-on tirer sur les connaissances relatives au
génome du lapin, sur les outils et les méthodes de génomique qui ont déjà été appliqués pour cette espèce ?
Quels sont les projets de recherche fondés sur cette méthodologie dans l’espèce cunicole ? Quelle réflexion
prospective sur la sélection génomique pour la filière cunicole peut-on proposer ?
Introduction des connaissances sur le génome de Les récents développements de la
cette espèce. De nouvelles ressources génomique du lapin ouvrent la voie à
génomiques ont été produites, parmi de nouvelles approches pour l’amélio-
Jusqu’au début des années 2000, les lesquelles des banques d’ADNc de ration génétique telles que la sélection
connaissances sur le génome du lapin pleine longueur, clonés dans des génomique. Les projets de recherche en
étaient très limitées. Seule une ving- vecteurs permettant l’expression de cours sur la résistance aux maladies et
taine de gènes étaient localisés sur les protéines et la production ultérieure l’efficacité alimentaire permettront non
chromosomes et 35 marqueurs de type d’anticorps (Rogel-Gaillard et al., 2008). seulement de mieux comprendre la bio-
microsatellites étaient décrits en 2003 Parallèlement, les puces à marqueurs logie de ces caractères, mais également
(Korstanje et al., 2003). Un laboratoire SNP (« Single Nucleotid Polymorphism ») de mieux étudier l’intérêt économique
de l’INRA avait cependant déjà construit se sont très fortement développées au de ces méthodes.
une banque de BAC (« Bacterial Artificial cours des dernières années, donnant
Chromosome ») (Rogel-Gaillard et al., lieu à de nombreuses applications,
2001) et d’EST (Séquences d’étiquettes en particulier pour la sélection des
1. Le génome du lapin
de transcrits) (Rogel-Gaillard et al., ruminants. Ces nouvelles méthodes
2008) du lapin pour la cartographie et peuvent désormais s’appliquer au lapin 1.1. Chromosomes,
à l’analyse de son génome. Plusieurs et ouvrent de nouvelles perspectives en locus et gènes
laboratoires de l’INRA se sont ensuite matière de connaissances et d’amélio-
associés pour produire une carte inté- ration génétique. Les gènes, support de l’information
grée cytogénétique et génétique génétique, sont portés par les chromo-
comportant 111 marqueurs de type Dans cette synthèse, nous nous somes. Le génome du lapin comprend
microsatellite (Chantry-Darmon et al., attachons à faire le point des connais- deux chromosomes sexuels XX ou XY
2005, 2006). Le séquençage complet du sances sur le génome et les outils de (pour une femelle ou un mâle respec-
génome du lapin, a ensuite été réalisé génomique du lapin. Nous réalisons tivement) et 21 paires d’autosomes
par le « Broad Institute » (Boston, USA) un inventaire des régions chromoso- (2 n = 44). Pour les autosomes, ces
dans le cadre du « Mammalian Genome miques (QTL) et des gènes impliqués paires sont constituées par la fusion des
Project ». Les BAC de l’INRA, envoyés dans l’expression de caractères connus, gamètes (spermatozoïdes et ovules) au
au Broad Institute pour séquençage, en particulier la croissance, la reproduc- moment de la fécondation.
ont permis d’ancrer la séquence sur les tion, la résistance aux maladies mais
chromosomes. Le séquençage complet également la coloration et la morpho- Un locus est un emplacement phy-
a été déterminant pour la progression logie de la fourrure. sique sur un chromosome. Sa d
imension
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n’est pas prédéfinie (elle peut aller de été hybridées sur des métaphases de L’annotation du génome a per-
quelques dizaines de bases à plusieurs lapin. Le caryotype du lapin a été affiné mis d’identifier 19 203 gènes codant
centaines de milliers de base). Un locus en 2002 (Hayes et al., 2002), permettant pour des protéines, 3 375 gènes non-
peut contenir des portions d’ADN conte- ensuite la localisation fine de 250 nou- codants et un total de 24 964 trans-
nant des informations variées (gène, veaux gènes répartis sur tous les chro- cripts. L’université d’Uppsala (Suède)
séquence répétée, région intergénique mosomes (revue de Rogel-Gaillard et l’université de Porto (Portugal) ont
non annotée et donc anonyme…). Un et al., 2009). Une carte chromosomique séquencé des lapins domestiques issus
allèle est une séquence d’ADN présente de marqueurs microsatellites a égale- de 6 races et des lapins sauvages fran-
au niveau du locus. Un animal comme le ment été produite (Chantry-Darmon çais et espagnols, appartenant aux deux
lapin ayant des paires de chromosomes et al., 2005), qui a permis de construire sous-espèces O. c. algirus et O. c. cunicu-
possède deux allèles à chaque locus, soit une carte génétique avec l’ensemble lus (Carneiro et al., 2014). Ce séquen-
deux « versions » d’une même séquence des groupes de liaison entre marqueurs çage a permis d’identifier 51 millions
(par exemple un gène), l’un des allèles positionnés et orientés sur les chromo- de marqueurs de type SNP (« Single
est hérité de son père, l’autre de sa mère. somes (Chantry-Darmon et al., 2006). Nucleotide Polymorphism »), c’est-à-dire
Les allèles peuvent présenter des formes Les marqueurs microsatellites sont des des régions du génome qui présentent
variables. Ce polymorphisme est induit régions de l’ADN qui présentent des des différences entre individus pour une
par des variations de la séquence d’ADN variations dans le nombre de répéti- seule base de l’ADN ainsi que 5,6 millions
au locus (mutations). Un animal est dit tions d’une séquence. La carte Inra, de polymorphisme de type insertion/
homozygote à un locus si les deux allèles comportant 111 marqueurs, a permis délétion. Les SNP représentent la source
sont identiques. Un animal est dit hété- de confirmer la localisation des carac- de variation la plus abondante du
rozygote à un locus si les deux allèles tères de pelage albinos et angora sur les génome. Le génotypage est la discipline
sont différents. chromosomes 1 et 15 respectivement. qui vise à déterminer la nature des allèles
De par sa position dans l’arbre phy- (variations) des marqueurs de chaque
Certains caractères (coloration, logénétique des mammifères et pour individu. La standardisation et la méca-
structure du pelage, nanisme, couleur son rôle d’espèce modèle dans les nisation des techniques de génotypage
du gras) sont gouvernés par un petit recherches biomédicales, le lapin a permettent aujourd’hui de connaître
nombre de gènes ou parfois même un été sélectionné pour le « Mammalian rapidement la séquence de plusieurs
seul gène dont l’action est très impor- Genome Project » (Lindblad-Toh et al., dizaines ou centaines de milliers de
tante. Ces gènes sont appelés gènes 2011 ; Miller et al., 2014). Ce projet a pour marqueurs SNP. Dans le cadre du pro-
majeurs. Cependant la plupart des but d’identifier des séquences conser- jet Européen « A Collaborative European
caractères d’intérêt sont sous l’influence vées entre espèces, afin d’améliorer Network on Rabbit Genome Biology – RGB-
d’un très grand nombre de gènes qui l’annotation du génome humain et de Net », une puce commerciale Affymetrix,
ont chacun une action faible ou très réaliser un atlas complet des séquences support de 200 000 marqueurs SNP, a été
faible sur ces caractères. Le détermi- d’ADN fonctionnelles. Le génome d’une développée, offrant ainsi la possibilité de
nisme génétique de ces caractères est lapine de race Néo-Zélandais a ainsi été réaliser un génotypage à haut-débit du
donc qualifié de polygénique. entièrement séquencé par le « Broad lapin. Elle a été mise sur le marché en
Institute » (Boston, USA), une première 2016.
1.2. Carte génétique fois, à faible densité (OryCun1.0). De
et séquençage du génome nombreux laboratoires travaillant sur le
lapin à l’échelle internationale se sont
2. Études de l’évolution
Le caryotype (arrangement standard associés pour la rédaction d’un « white et de la domestication
des chromosomes d’une cellule) du paper » qui plaidait pour un séquençage du lapin
lapin, a été décrit pour la première fois plus profond. Le génome du lapin a ainsi
en 1926 par T.S. Painter. La cartographie été séquencé une deuxième fois, de
des gènes et des marqueurs consiste à façon plus dense (OryCun2.0) (Carneiro Oryctolagus cuniculus est le seul
déterminer leur position le long des et al., 2014) et en incluant le séquençage mammifère domestiqué dont l’origine
chromosomes. Une carte chromoso- de clones de grands fragments d’ADN paléontologique se situe en Europe
mique comparée entre l’homme et le (BAC) fournis par l’INRA. L’annotation du de l’Ouest. Les restes fossiles les plus
lapin a été publiée par Korstanje et al. génome, c’est-à-dire la localisation et la anciens du genre sont datés d’environ
(1999). Cette carte est basée sur les description de la fonction biologique 6,5 millions d’années et ont été retrou-
résultats de la peinture chromosomique des gènes, a été réalisée par la plate- vés en Andalousie. Deux sous-espèces
réciproque : des sondes spécifiques (des forme génomique Ensembl en utilisant du genre naissent il y a environ deux
séquences d’ADN recherchées) de cha- notamment le séquençage de brins millions d’années : O. c. algirus, dans le
cun des chromosomes de lapin ont été d’ARN (RNA-Seq) de tissus de lapins sud-ouest de la péninsule ibérique et
hybridées (appariement spontané avec fournis par l’INRA et l’annotation ortho- O. c. cuniculus dans le nord-est. Les deux
la séquence complémentaire) sur des logue humaine (gènes similaires parta- sous-espèces demeurent aujourd’hui
métaphases humaines et, réciproque- gés par les deux espèces) (http://www. différenciées, mais des échanges réci-
ment, les sondes spécifiques de cha- ensembl.org/Oryctolagus_cuniculus/ proques de gènes sont intervenus au
cun des chromosomes humains ont Info/Annotation). cours des périodes interglaciaires et
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depuis la fin de la dernière glaciation du génome) répartis sur l’ensemble du sur le chromosome 7 pour des carac-
(Callou, 2003 ; Carneiro et al., 2011). génome qui touchent en particulier les tères de croissance, sur le chromo-
O. c. algirus est un lapin de petite taille régions de régulation des gènes. Ces some 9 pour le poids des os et sur
(1 kg environ) et de pelage très sombre. polymorphismes affectent notam- le chromosome 12 pour la perte en
O. c. cuniculus présente des dimensions ment des gènes impliqués dans le eau au ressuyage. En raison du faible
plus grandes, un poids plus élevé (2 kg développement du cerveau et du sys- nombre de marqueurs utilisés, les
environ) et un pelage de type agouti. tème nerveux. Contrairement au lapin régions du génome mises en évidence
domestique, le lapin sauvage dispose étaient trop larges pour pouvoir iden-
Différents marqueurs génétiques d’une aptitude à prendre rapidement tifier précisément les gènes impliqués
(marqueurs mitochondriaux, mar- la fuite face à ses différents prédateurs dans l’élaboration de ces caractères.
queurs du chromosome Y, SNP) ont été (rapaces, renards, humains). Cette
utilisés récemment pour caractériser les étude a montré que c’est l’accumula-
populations sauvages et domestiques. tion de variations génétiques à petits
4. Approche gènes
Les études ont montré l’existence de effets mais sur de très nombreux gènes candidats
deux lignées fortement divergentes, au cours de la domestication qui a pro-
appelées A et B, qui s’apparentent en gressivement inhibé cette aptitude, ce
partie aux sous espèces O. c. algirus et qui représente l’un des changements L’approche gène candidat consiste
O. c. cuniculus (Biju-Duval, 1991 ; Rogel- les plus importants dans l’histoire évo- à étudier l’association entre les allèles
Gaillard et al., 2009). Ces deux lignées lutive du lapin et lui confère la notion de certains gènes choisis sur la base
partagent un ancêtre commun remon- de domesticité de connaissances préalables et l’ex-
tant à deux millions d’années. Les deux pression de phénotypes (couleur,
lignées sont encore aujourd’hui sépa- croissance, reproduction, efficacité
rées géographiquement : les popu-
3. Recherche de QTL alimentaire, résistance aux maladies).
lations sauvages du Sud-ouest de la Une variation du gène peut en effet
Péninsule ibérique appartiennent au Les études d’association et de liaisons affecter l’une des fonctions physiolo-
groupe A, tandis que celles du Nord de génétiques ont pour objectif d’identi- giques clés de l’élaboration du phé-
l’Espagne, de France et de Tunisie sont fier des régions chromosomiques (QTL notype. La première étape de cette
du groupe B, comme le sont également pour « Quantitative Trait Loci »), impli- approche consiste à sélectionner une
toutes les races domestiques. La chaîne quées dans l’expression des caractères liste de gènes dont les fonctions bio-
des Pyrénées semble avoir constitué d’intérêt. Elles reposent sur la mise en logiques sont connues par des études
une barrière génétique importante évidence statistique d’un lien entre réalisées chez l’espèce cible, ou dans
puisque la migration du Nord de le génotype de certains marqueurs d’autres espèces. La seconde étape
l’Espagne vers le Nord des Pyrénées et la valeur phénotypique des carac- consiste à identifier des variations de
s’est traduite par une perte de variabi- tères. La recherche de QTL est une des la séquence d’ADN de ces gènes. Ces
lité de l’ordre de 12 % (Carneiro et al., étapes de la recherche de mutations variations sont identifiées par séquen-
2011). Les études génétiques les plus causales (cf. § 4). Une seule étude de çage du génome. La troisième étape
récentes confirment que toutes les recherche de QTL a été publiée à ce repose sur les études d’association
races domestiques de lapin sont issues jour pour le lapin (Sternstein et al., qui permettront de vérifier statisti-
de la domestication de lapins sauvages 2015). Elle a été rendue possible par quement la liaison entre les variations
de la sous espèce O. c. cuniculus pré- l’utilisation des marqueurs microsa- du gène et le phénotype dans les
sente en France au Moyen-âge. Bien tellites de la carte INRA précédem- populations étudiées. Cette stratégie
que la variabilité génétique des races ment décrite, auxquels les auteurs présente l’avantage de rechercher
de lapins reste élevée en comparaison ont ajouté 78 nouveaux marqueurs très rapidement et à moindre coût
d’autres mammifères domestiques, le microsatellites, développés par leur les polymorphismes (variations des
processus de domestication et la créa- laboratoire. Cette étude portait sur les gènes) potentiellement intéressants.
tion des races se sont accompagnés caractères de croissance et de qualité Son défaut est de se limiter à des gènes
d’un nouvel appauvrissement géné- de la viande et de la carcasse dans une dont on ne connait, a priori, ni la valeur
tique de l’ordre de 21 %. Le génome population 360 lapins obtenue par un de leur effet sur les caractères d’inté-
de six races de lapins domestiques double croisement (population de rêt, ni leur variabilité dans la popula-
(Néo-Zélandais, Bélier Français, Lièvre type F2) : un premier croisement entre tion étudiée. De nombreuses études
Belge, Hollandais, Géant des Flandres des reproducteurs issus de deux races de gènes candidats ont été conduites
et Argenté de champagne) a été com- divergentes, le Géant des Flandres et le chez le lapin (Fontanesi, 2016). Elles
paré à celui de quatorze lapins sau- Néo-Zélandais ; un second croisement peuvent être réparties en trois caté-
vages prélevés dans le sud de la France entre les individus F1 pour produire la gories correspondant aux groupes de
et la péninsule ibérique (Carneiro population d’étude F2. Les 360 lapins caractères étudiés: i) les caractères de
et al., 2014). Les résultats ne mettent F2 ont été génotypés pour 189 mar- croissance et de production de viande,
en évidence aucun gène majeur de queurs microsatellite couvrant l’en- ii) les caractères de reproduction de la
domestication, mais un nombre très semble des 23 chromosomes. Les QTL femelle, iii) les caractères de résistance
élevé de polymorphismes (variations les plus significatifs ont été identifiés aux maladies (tableau 1).
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Tableau 1. Liste de gènes candidats par groupe de caractères étudiés et nombre rine (nombre maximal de fœtus qu’une
de publications associées (d’après Fontanesi, 2015). lapine peut porter lorsque le taux d’ovu-
lation n’est pas facteur limitant) pendant
Nombre de 10 générations (Mocé et al., 2004). Une
Caractères Gènes
publications association entre le polymorphisme de
trois gènes (OVGP1, PGR et TIMP1) et
Myostatine 3
quelques caractères de reproduction,
Croissance incluant l’implantation embryonnaire
et carcasse Axe somatotrope (GH1, GHR,IGF2),
mélanocortine (MC4R, POMC), 12
et la taille de portée, a été mise en évi-
IRS1, NPY, PGAM2 dence dans cette population expéri-
mentale (Estellé et al., 2006 ; Peiró et al.,
Récepteurs hormonaux (OVGP1, PGR) 2008 ; Peiró et al., 2010 ; Argente et al.,
Reproduction 3
et enzyme (TIMP1) 2010 ; García et al., 2010).
Résistance
Gènes du complexe majeur d’histocompatibilité 4.3. Caractères
(TLR4, Dectin-1,MyD88,NLRP12, JAK1, 10 de résistance aux maladies
aux maladies
STAT3, CCR6)
Des études de gènes candidats ont
été menées par des équipes chinoises
4.1. Caractères croissance (GH1), du récepteur de l’hor- de l’université agricole du Sichuan, à
de croissance et de carcasse mone de croissance (GHR), du facteur Chengdu, sur différentes races locales
de croissance analogue de l’insuline et importées, pour des caractères de
En raison de l’importance écono- (IGF2) et le gène du récepteur de la résistance aux troubles digestifs. Ces
mique de la croissance et de la produc- mélanocortine peuvent avoir des effets équipes ont mis en évidence l’implica-
tion de viande, la plupart des études de importants sur la croissance ou les tion de différents gènes codant pour
gènes candidats chez le lapin porte sur caractères de production. Ces effets ont des récepteurs participant à la recon-
ce groupe de caractères. Fontanesi et al. été décrits chez le bovin (Lagziel et al., naissance des pathogènes : TLR4 (« Toll-
(2011, 2012a), Fontanesi et al. (2012b, 1996 ; Blott et al., 2003) et le porc (Van like receptor 4 » ; Zhang et al., 2011),
2014) et Fontanesi et al. (2016) ont étu- Laere et al., 2003). Le gène du récepteur NOD2 (« Nucleotide-binding oligomeri-
dié le caractère de croissance le plus de la mélanocortine (impliqué dans zation domain 2 » ; Zhang et al., 2013c),
couramment enregistré et sélectionné l’homéostase énergétique et la régu- Dectin-1 (« Dendritic-cell associated
dans les populations commerciales lation du comportement alimentaire) C-type lectin 1 » ; Zhang et al., 2013b).
de production de viande, le poids à a des effets connus sur la croissance et Ils ont aussi mis en évidence les gènes
70 jours. D’autres auteurs (Peng et al., l’obésité chez l’homme et le porc (Kim suivant : MyD88 (« Myeloid differentiating
2013 ; Zhang et al., 2013a, 2013c ; Liu et al., 2001). Des mutations et des effets factor 88 ») codant pour une protéine qui
et al., 2014 ; Wang et al., 2015) ont étu- significatifs de ces gènes ont été mis a un rôle central dans l’activation de
dié des caractères de croissance, de en évidence chez le lapin (Zhang et al., l’immunité innée et adaptative (Chen
carcasse et de qualité de viande mesu- 2012 ; Fontanesi et al., 2012b ; Fontanesi et al., 2013) ; NLRP12 (« NLR Family Pyrin
rés à des âges différents. Le gène de la et al., 2013 ; Fontanesi et al., 2016). La Domain Containing 12 ») qui joue un rôle
myostatine (MSTN) a fait l’objet de nom- plupart de ces études met en évidence dans la régulation de l’inflammation (Liu
breuses études chez le lapin en raison que l’allèle le plus favorable de ces et al., 2013) ; JAK1 (« Janus Kinase ») une
des effets bien connus des mutations de gènes est également le plus fréquent molécule de signalisation intracellulaire,
ce gène sur le développement du tissu dans les populations commerciales STAT3 (« Signal transducter and activa-
musculaire. Les effets de l’hypermuscu- étudiées. Cette observation démontre tor of transcription 3 ») un facteur de
larité liés aux variations de ce gène ont l’effet de la sélection qui tend à accroi- transcription et de différenciation des
été décrits chez la souris (McPherron tre la fréquence des allèles favorables cellules immunitaires (Fu et al., 2014)
et al., 1997), le bovin (Grobet et al., 1997 ; en sélectionnant à chaque génération et CCR6 (« Chemokine receptor 6 ») une
Kambadur et al., 1997 ; McPherron et les meilleurs animaux (porteurs de récepteur contrôlant le mouvement des
Lee, 1997) et le mouton (Clop et al., gènes favorables) pour les reproduire leucocytes (Liu et al., 2017).
2006). Cependant, aucun polymor- et constituer les générations suivantes.
phisme du gène MSTN affectant les 4.4. Autres caractères
caractères n’a été découvert à ce jour 4.2. Caractères
chez le lapin dans les races et lignées de reproduction Par une approche gène candidat
étudiées (Fontanesi et al., 2011 ; Peng Strychalski et al. (2015) ont identifié
et al., 2013 ; Sternstein et al., 2014). Les études de gènes candidats pour une délétion de 3 bases nucléoti-
les caractères de reproduction sont diques dans le gène bêta-carotène
Les gènes impliqués dans le fonc- toutes fondées sur une seule popula- oxygénase 2 (BCO2) qui détermine la
tionnement de l’axe somatotrope, et tion expérimentale sélectionnée de couleur du gras du lapin. Ce gène code
en particulier le gène de l’hormone de façon divergente pour la capacité uté- pour une enzyme qui intervient dans
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le m
étabolisme des caroténoïdes et Tableau 2. Résultats de génotypage pour la mutation de type délétion de 12,1 Kb
donne une coloration jaune au gras, du gène HMGA2 (Carneiro et al., 2017).
comme chez les bovins et les ovins (Tian
et al., 2010 ; Våge et Boman, 2010). Génotype HMGA2 : Déletion (Del)
Nombre Nombre ou sauvage (+)
Phénotype
de races d’individus
La lignée de lapins hypercholestérolé-
Del/Del Del/+ +/+
miques Watanabe est un modèle animal
particulièrement apprécié pour étudier
Peanut † 3 19 19 0 0
l’athérosclérose et les maladies liées à
l’hypercholestérolémie. Cette lignée
Nain 1 20 0 16 4
présente une mutation naturelle (délé-
tion de 4 bases) du gène du récepteur
Normal 6 40 0 0 40
de la lipoprotéine de basse densité qui
affecte le transport de ce récepteur à la
surface des cellules, provoquant l’hy-
perglycémie (Yamamoto et al., 1986). d’une part par le génotypage des Figure 1. Phénotypes de lapins nains
individus portant les deux types de et sauvages (Carneiro et al., 2017 ;
Le déterminisme génétique du lapin variants et des tests statistiques per- Photos : (A) Sara Gutiérez Albarran,
nain est également de type monogé- mettant de mettre en évidence l’effet (B-E) Javier Lopez)
nique. Carneiro et al. (2017) ont iden- du gène, d’autre part avec des argu- (A) Lapin nain et lapin de race Néo-Zélandais de phé-
tifié une mutation de type délétion du ments fonctionnels qui décrivent les notype « sauvage ».
gène HMGA2 qui code pour une proté- effets biologiques de la mutation. (B) Lapin nain. Le lapin nain pèse généralement
ine facteur de transcription du groupe moins de 1 kg, présente un corps compact et arrondi,
de haute mobilité (HMG) conduisant à 5.1. Mutations affectant un nez très court et de petites oreilles.
l’inactivation de ce gène. Il en résulte la couleur du pelage (C et D) Lapereaux de phénotype nain (génotype
une altération de la croissance générale Del/+) et de phénotype « peanut » (génotype Del/
et du développement crano-facial. Le Chez les mammifères, la coloration Del) issus de la même portée. Le lapereau de phé-
gène muté est dominant : les animaux est déterminée par les mélanines, res- notype « peanut » est plus petit que le lapereau de
hétérozygotes présentent le phénotype ponsables de pigmentation des tégu- phénotype nain et présente une tête en forme de cône
de nanisme. Le gène muté est égale- ments. L’eumélanine (pigments noir/ et des yeux proéminents.
ment létal récessif : les homozygotes marron) et la phéomélanine (pigments (E) Détail d’un lapereau de phénotype « peanut ».
mutants (phénotype « peanut ») ne sont jaune/rouge) sont synthétisées dans les
pas viables (tableau 2 et figure 1). cellules appelées mélanocytes avec le
concours de l’enzyme tyrosinase. Chez
la souris, plus de 300 loci affectant la
5. Identification couleur du poil ont été mis en évidence.
de mutations causales Ces loci interviennent sur le dévelop-
pement, les fonctions ou la régulation
de l’activité enzymatique des mélano-
La mutation causale est la variation de cytes (Bennett et Lamoreux, 2003). La
la séquence d’un gène qui détermine production et la proportion relative
le caractère étudié. La découverte de la des eumélanines et des phéoméla-
mutation causale, ou à défaut de mar- nines sont principalement déterminées
queurs très proches de cette mutation, par les loci extension et agouti. L’allèle
autorise une sélection très efficace, qui dominant du locus extension provoque
s’affranchit de la mesure du phénotype. la sécrétion d’eumélanine (couleur
La connaissance de la mutation cau- grise, noire ou marron) tandis que l’al- par la présence des allèles sauvages du
sale permet également de mieux com- lèle récessif provoque une extension locus extension. Le locus extension code
prendre en quoi cette mutation affecte du pigment jaune dans le poil, qui rem- pour le récepteur 1 de la mélanocortine
le fonctionnement du gène et donc le place plus ou moins le pigment noir ou (MC1R), une hormone qui stimule la
phénotype associé. L’identification de marron. Les races jaunes ou rouge sont synthèse d’eumélanine. Le locus agouti
mutations causales est généralement homozygotes récessives. Au contraire code pour la protéine signal Agouti
réalisée par cartographie fine au sein l’allèle dominant du locus agouti déter- (ASIP). Cette protéine bloque la produc-
du locus trouvé associé. L’identification mine la production de phéomélanines tion de la mélanocortine et accroit la
de la mutation causale est réalisée par tandis que l’allèle récessif conduit à la production de phéomélanine au détri-
séquençage de régions préalablement production de pigments eumélaniques ment de l’eumélanine (Bultman et al.,
identifiées par la détection de QTL. La noirs. Ces deux loci interagissent entre 1992). Fontanesi et al. (2006) ainsi que
mutation causale possible étant iden- eux (relations épistatiques) : l’expres- Fontanesi et al. (2010b) ont séquencé
tifiée, on cherche ensuite à la valider, sion des allèles agouti est conditionnée le gène MC1R dans plusieurs races de
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lapins présentant des couleurs diffé- délétion d’une base nucléotidique dans sélection car l’intervalle de génération,
rentes et ont caractérisés sur le plan l’exon 9 (1362delA) du gène LIPH se tra- déjà très court, serait peu impacté, les
moléculaire les principaux allèles du duisant par une protéine LIPH tronquée. intensités de sélection étant déjà très
locus extension. Deux variants de l’al- La protéine LIPH est une enzyme qui élevées. La sélection génomique pré-
lèle sauvage (E+) ont été identifiés : Trois catalyse la production d’acide 2-acyl sente également un intérêt pour les
délétions (deux de six bases nucléoti- lysophosphatidique (LPA), qui est un caractères difficiles à mesurer chez
diques et une de 30 bases) caractérisent médiateur lipidique avec diverses pro- des candidats à la sélection, comme
respectivement l’allèle dominant noir priétés biologiques qui incluent l’agré- la résistance aux maladies, la mesure
(ED), l’allèle récessif cendré japonais (ej) gation plaquettaire, la contraction des du phénotype (infection naturelle ou
et l’allèle récessif fauve (e). Deux muta- muscles lisses et la stimulation de la expérimentale) portant seulement sur
tions du locus agouti ont également prolifération cellulaire. Le niveau d’ex- les animaux de la population de réfé-
été identifiées par les mêmes auteurs pression de LIPH dans la peau et le folli- rence. Plusieurs contraintes rendent
(Fontanesi et al., 2010a) en séquençant cule pileux est trois fois plus faible chez toutefois la sélection génomique diffi-
le gène ASIP. La séquence de l’allèle at les Rex que chez le lapin commun. cile à mettre en place dans les schémas
diffère de l’allèle sauvage (A) par deux génétiques cunicoles. Une population
mutations non-sens (remplacement de référence de plusieurs milliers d’in-
d’un codon codant pour un acide aminé
6. La sélection génomique dividus est nécessaire pour obtenir
par un codon-stop). L’allèle récessif noir une précision d’évaluation génétique
non-agouti (a) est caractérisé par une La sélection génomique repose sur au moins égale à celle obtenue avec
insertion dans le premier exon codant une méthode d’évaluation génétique les dispositifs actuels. Or la taille des
du gène ASIP. Le séquençage du gène des animaux candidats à la sélection. noyaux de sélection cunicole est
TYR a également permis d’identifier Son principe est d’utiliser l’information généralement faible (une à quelques
plusieurs mutations non-sens au locus d’un très grand nombre de marqueurs centaines de femelles) et permet diffi-
albinos (C) correspondant aux allèles SNP (en général par l’utilisation d’une cilement de générer autant d’individus
Chinchilla (cch), Hymalayan (CH) et albinos puce SNP à haut débit), d’estimer l’ef- en contrôle. De plus, les populations de
(c). Le locus English spotting (En) est fet de chacun de ces marqueurs sur les référence devront être renouvelées fré-
responsable de la coloration panachée caractères d’intérêt dans une popu- quemment pour préserver la qualité de
particulière de la race Papillon. Les indi- lation de référence phénotypée et l’estimation des valeurs génomiques
vidus homozygotes pour l’allèle récessif génotypée, puis de calculer la valeur et cela d’autant plus que l’intervalle
(en/en) sont de couleur unie, les hété- génomique des animaux candidats en de génération est très court chez le
rozygotes En/en présentent une robe sommant les effets estimés des mar- lapin. Le coût d’un génotypage était
blanche tachetée de noir (conforme queurs portés par ces candidats. En encore relativement élevé pour le lapin
au standard des différentes races de comparaison avec une sélection clas- en 2017 (120 euros). Chez les bovins
Papillons) et les homozygotes EN/EN sique utilisant le BLUP (« Best Linear laitiers la mise en place de la sélection
sont presque entièrement blancs. Les Unbiaised Predictor »), il est attendu génomique, en se substituant à un
individus EN/EN sont par ailleurs non de la sélection génomique un accrois- testage sur descendance très coûteux
viables en raison d’un caecum et d’un sement du progrès génétique en (40 000 euros par candidat mâle testé
colon très dilaté (maladie du mégaco- réduisant l’intervalle de génération (la en France), a permis de réaliser des
lon). Fontanesi et al. (2014) ont identifié sélection des candidats peut être réa- économies considérables couvrant
un SNP du gène KIT qui explique à la lisée très tôt, à la suite de leur géno- les frais de génotypage. Le gain le
fois le patron de coloration des papil- typage), en augmentant l’intensité de plus intéressant est la réduction d’in-
lons et, chez les homozygotes EN/EN, sélection (la sélection inclut davantage tervalle de génération avec une dimi-
une altération des cellules de Cajal de candidats) et la précision de l’évalua- nution de cinq années par rapport au
(cellules ganglionnaires qui assurent le tion génétique (grâce à l’apport d’in- schéma basé sur le testage sur descen-
contrôle des muscles qui entourent le formation moléculaire à forte densité). dance. Actuellement, chez le lapin, le
colon). Le même symptôme est observé Ce gain de précision dépend lui-même seul gain de progrès génétique espéré
chez l’homme dans le cas de la mala- de la taille effective de la population par la sélection génomique couvrira
die héréditaire appelée mégacolon en sélection, de l’héritabilité du carac- difficilement ces coûts. On peut tou-
aganglionique. tère, de la taille de la population de tefois espérer une baisse des prix du
référence et de la distance génétique génotypage ou l’utilisation de puces
5.2. La mutation Rex entre les candidats à la sélection et les dédiées à faible densité, et donc moins
animaux de la population de référence. coûteuses, dans un avenir proche. La
La fourrure du lapin Rex se caracté- valeur marchande d’un reproducteur
rise par une diminution du nombre et Avec la disponibilité de la puce com- de cette espèce est faible mais, compte
de la longueur des jarres, donnant à merciale Affymetrix à 200 000 mar- tenu de l’organisation pyramidale de la
la fourrure des poils plus courts, plus queurs SNP, la sélection génomique production cunicole et du pouvoir de
compacts et plus doux. La mutation du lapin est désormais possible. Son diffusion de l’espèce, le progrès géné-
causale de ce caractère a été identifiée intérêt réside essentiellement dans tique réalisé dans les noyaux de sélec-
(Diribarne et al., 2011). Il s’agit d’une l’amélioration de la précision de la tion de dimension limitée se diffuse
INRA Productions Animales, 2018, numéro 1La génomique du lapin : avancées, applications et perspectives / 19
rapidement et à grande échelle. Bien ceux déjà obtenus dans des condition pour des caractères comme la proli-
qu’il n’existe à ce jour aucune étude d’infection naturelle (Eady et al., 2007 ; ficité des truies (Bouquet et al., 2017).
économique pour la chiffrer, la sélec- Gunia et al., 2015).
tion génomique pour la résistance aux Le lapin est également très largement
maladies du lapin s’annonce très inté- Un second projet nommé Microrabbits utilisé pour les recherches biomédi-
ressante pour la filière, compte tenu a été lancé par l’INRA en 2014 et se cales et l’industrie biopharmaceutique.
de la sensibilité de cette espèce aux poursuit dans le cadre du programme Le marché Européen de la production
pathologies. Européen H2020 « Feed-a-Gene ». d’anticorps de lapin est estimé à trois
Ce projet est fondé sur un proto- milliards d’euros tandis que plus de
cole d’adoptions croisées entre une 400 000 lapins sont utilisés comme
7. Projets et perspectives lignée sélectionnée pour l’efficacité animaux de laboratoire chaque année
alimentaire et une lignée témoin non en Europe. Le lapin est en effet un très
La disponibilité de la puce SNP sélectionnée. Trois cents lapereaux bon modèle pour certaines maladies
Affymetrix 200K ouvre de nouvelles de chaque lignée ont été contrôlés humaines (hyperglycémie, athéros-
perspectives pour la connaissance du pour leur croissance et leur consom- clérose, obésité, asthme, tuberculose)
déterminisme génétique des carac- mation d’aliment entre le sevrage et en raison d’une plus forte proximité
tères d’intérêt et pour l’amélioration 63 jours d’âge, puis génotypés avec génétique et embryologique avec les
génétique du lapin. Les projets dans ce la puce Affymetrix 200 K. Des études primates que les rongeurs. L’utilisation
domaine s’orientent préférentiellement de recherche de QTL vont permettre des outils de génomique va permettre
vers les caractères les plus couteux ou d’identifier les régions du génome du une meilleure connaissance du déter-
difficiles à mesurer, la mesure du phé- lapin impliquées dans l’efficacité ali- minisme génétique de ces maladies et
notype portant seulement sur les ani- mentaire. Parallèlement, un échantillon doit contribuer à l’élaboration de nou-
maux de la population de référence. Les de contenu caecal a été collecté sur cha- veaux traitements thérapeutiques.
caractères retenus pour ces projets sont cun des lapereaux. La composition du
la résistance aux maladies qui nécessite microbiote intestinal des animaux sera
l’inoculation des animaux et l’efficacité décrite par la méthode du séquençage
Conclusion
alimentaire qui nécessite un enregistre- de la région variable du gène de l’ARNr
ment individuel des quantités d’aliment 16S qui permet d’identifier et d’évaluer Le lapin est véritablement entré dans
ingérées. la proportion des différentes familles l’ère de la génomique avec le séquen-
microbiennes (Combes et al., 2011). çage de son génome, qui a ouvert
Le projet RELAPA (génomique Les objectifs du projet sont de déter- la voie à des travaux permettant de
pour la RÉsistance des LApins à la miner la part relative de la variabilité mieux comprendre l’histoire évolutive
Pasteurellose), co-financé par l’inter- de l’efficacité alimentaire expliquée de cette espèce. Les gènes caractérisant
profession CLIPP, le Syselaf et l’institut par le microbiote, transmis par la mère, le pelage sont les mieux connus chez le
Carnot Santé Animale, est le premier et celle expliquée par le génotype de lapin, d’autres gènes affectant la crois-
projet ayant pour but d’utiliser l’infor- l’hôte pour proposer des critères et des sance, la reproduction et la résistance
mation génomique pour identifier des méthodes afin de sélectionner conjoin- aux troubles digestifs ont pu être carac-
régions du génome associé à la résis- tement l’hôte et son microbiote. térisés depuis 2010. La création d’une
tance à la pasteurellose, et posant les puce à 200 000 marqueurs SNP pour le
bases de la sélection génomique pour Au-delà des caractères d’efficacité lapin en 2016 marque un second tour-
ce type de caractères. Une population alimentaire et de résistance à la pas- nant pour l’espèce. Cet outil va per-
d’un millier de lapins représentative de teurellose, les projets de génomique mettre d’approfondir la connaissance
populations commerciales françaises a pourront s’étendre aux caractères des gènes et régions du génome lié aux
été inoculée expérimentalement avec maternels (fertilité, productivité numé- caractères d’intérêt et ouvre la porte à
une souche de Pasteurella multocida. rique, qualités maternelles contribuant de nouvelles stratégies de sélection
La réponse à l’infection a été finement à la survie du jeune) car leur impor- utilisant l’information génomique.
caractérisée, et tous les lapins ont été tance économique est forte et leur
génotypés avec la puce commerciale héritabilité est généralement faible.
Affymetrix 200K. Les analyses en cours La sélection génomique de ces carac-
Remerciements
laissent présager l’existence d’un déter- tères a déjà été mise en place pour les
minisme génétique de la résistance à mêmes raisons dans les races porcines Les auteurs remercient Claire Rogel-
la Pasteurellose (Gunia et al., 2017). Ces françaises (Landrace Français en 2017 Gaillard pour sa lecture attentive et les
résultats obtenus dans des conditions et Large White en 2017). Elle permet améliorations qu’elle a apportées à cet
d’infection expérimentale confirment des gains de précision de 30 à 50 % article.
INRA Productions Animales, 2018, numéro 120 / Hervé GARREAU, Mélanie GUNIA
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