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AgriBEA-Bien-Etre-Animal

Réseau Agri Bien-Etre Animal

(AgriBEA)

Lettre n°11 - Octobre 2001

Au sommaire : 1. Compte-rendu du séminaire du 12 Septembre 2001 2. Congrès 3. A vos agendas!

Compte-rendu du séminaire du 12 Septembre 2001: Stress et bien-être : approches de génétique moléculaire.

Ce séminaire, organisé dans le cadre du projet " génétique de l'adaptation et bien-être " avait pour but de faire le point de différents programmes de recherche menés sur ce thème, que ce soit sur des espèces de rente ou des espèces modèles telles que les rongeurs.

En introduction, Catherine Beaumont (Inra- Département de Génétique Animale) a précisé que ces recherches sont réalisées sous l'hypothèse d'hérédité mixte. Les caractères étudiés sont donc supposés être contrôlés par de très nombreux gènes. Si la plupart d'entre eux ont un effet individuel très réduit, quelques-uns ("QTL" ou Quantitative Trait Loci) jouent un rôle plus important, de l'ordre de quelques pourcent de la variabilité génétique. Il n'est donc pas possible de réduire le contrôle génétique d'un caractère à un seul gène ni, du moins dans l'état actuel des connaissances, d'identifier l'ensemble des gènes en cause. La recherche des gènes les plus importants soulève plusieurs difficultés :

- Comme pour toute étude génétique d'une mesure comportementale, l'expression d'un caractère et, par la suite son interprétation, dépend du milieu dans lequel est placé l'animal mais aussi de ses congénères et de sa propre ontogénèse.

- De plus, l'analyse génétique est le plus souvent fondée sur l'hypothèse de distribution normale des caractères, rarement observée dans les données de comportement.

- Enfin, des croisements de deuxième génération (F2) entre lignées à performances extrêmes sont le plus souvent utilisés car ils présentent l'avantage de maximiser la probabilité d'observer la ségrégation des QTL et donc de les identifier. Mais ils impliquent de disposer de lignées extrêmes et nécessitent du temps et un lourd travail.

Plusieurs stratégies peuvent permettre d'identifier les gènes en cause :

- La recherche d'association entre marqueurs et caractères implique la mesure et le génotypage d'effectifs importants d'animaux.

- L'étude du niveau d'expression (donc d'activité) des gènes d'animaux de génotypes différents ou placés à des niveaux de stress très variables peut désormais porter sur un très grand nombre de gènes (génomique fonctionnelle), ce qui doit permettre d'identifier l'ensemble des gènes en cause. Ce type d'études peut se faire sur des effectifs d'animaux plus réduits, mais implique des moyens humains et matériels très importants.

- L'étude des gènes candidats ayant un effet dans d'autres espèces ou sur des caractères corrélés représente une autre voie, qui implique que de tels gènes aient déjà été détectés.

Toutes ces approches sont complémentaires et il est nécessaire de confirmer les résultats ainsi obtenus.

Deux exposés ont illustré les recherches menées sur la génétique du comportement. Pierre Roubertoux (CNRS-Orléans) a présenté les résultats obtenus sur l'agressivité de souris consanguines mâles. Il a insisté sur l'importance de la définition du caractère (phénotype) étudié, en particulier pour les comportements qui sont des phénomènes dynamiques et dépendent des souches de souris mises en présence, des conditions de mesures, de la durée des observations… Si certaines souches se révèlent toujours agressives, d'autres ne le sont qu'en présence de certains types génétiques. Dans les conditions bien précises qu'il a définies, P. Roubertoux observe ainsi que le temps de latence du combat ainsi que le nombre d'attaques sont contrôlés par plusieurs QTL dont l'un, situé sur le chromosome Y et proche de la zone portant le gène codant pour la STS ou Steroid Sulfatase. La concentration de cet enzyme est très fortement corrélée à ce comportement mesuré dans ces conditions, ce qui en fait un gène candidat très intéressant. Il est toutefois à noter que cette corrélation disparaît totalement si l'on modifie les conditions de mesure, ce qui illustre la prudence à avoir sur la portée des résultats. Ce gène candidat pourrait, par ses effets multiples, notamment sur les récepteurs nerveux, interagir avec les autres QTL. La confirmation du rôle du gène STS reste donc à réaliser mais cette étape est particulièrement délicate, la preuve ultime passant par l'obtention et l'observation de Souris knock-out (dont le gène est invalidé) mais cela pose un problème méthodologique dans la mesure où ces dernières sont actuellement obtenues à partir de cellules souches d'une lignée particulièrement agressive. L'ensemble de cette étude montre qu'il est possible d'identifier des QTL intervenant sur un comportement mais que leur interprétation doit être faite avec beaucoup de prudence, en particulier sur la portée des résultats.

Odile Roussot a ensuite présenté son travail de thèse, réalisé en étroite collaboration entre le Laboratoire de Génétique Cellulaire (Inra-Département de Génétique Animale) et la Station de Recherches Avicoles (Inra-Départements Elevage et Nutrition Animale et Génétique Animale). Débutée en 2000, cette étude a pour but la recherche de QTL contrôlant la durée d'immobilité tonique chez la Caille. Cette étude bénéficie de modèles animaux particulièrement adaptés, les lignées de Caille sélectionnées depuis près de 30 générations pour ou contre ce caractère à la SRA. Les lignées divergentes diffèrent aujourd'hui de plus de 3 écart-types. Ce travail a déjà permis d'affiner notre connaissance des relations entre les différentes composantes de l'émotivité : une étude multidimensionnelle a en effet été réalisée sur les animaux issus du croisement de seconde génération F2, dispositif expérimental le plus adéquat pour une telle étude. Une des composantes ainsi identifiées a été retenue pour la suite de l'analyse, car elle résume l'information disponible sur l'immobilité tonique, tout en présentant l'avantage d'être normalement distribuée. Une première carte génétique de l'espèce est en cours de construction, ce qui devrait déboucher sur la localisation de QTL mis en évidence par des marqueurs AFLP™.

La seconde partie de la journée portait sur la recherche des gènes contrôlant la biologie de l'adaptation. Outre son intérêt cognitif, une telle démarche peut à terme améliorer les performances d'intérêt zootechnique. Nathalie Marissal-Arvy (Inra-Département de Physiologie Animale) a ainsi étudié la variabilité génétique de l'axe corticotrope en comparant deux lignées de Rat, Brown Norway et Fisher 344 qui diffèrent pour certaines caractéristiques endocriniennes (cycle nycthéméral de sécrétion de corticostérone, niveau d'excrétion urinaire). Pour comprendre les mécanismes de ces différences, des rats surrénalectomisés, supplémentés ou non en corticostérone, ont été comparés à des rats témoins ; la consommation d'eau et de nourriture, la croissance ainsi que les dosages de transcortine et de récepteurs et la réponse à la corticostérone ont été comparés, ce qui a permis de montrer que le rat Brown Norway était presque insensible à la surrénalectomie. L'hypothèse d'une activité constitutive du récepteur aux minéralocorticoïdes, indépendante de la présence de ses ligands a donc été émise. Par contre cette souche présente une sensibilité accrue aux agonistes des glucorécepteurs. Une recherche de QTL a par la suite été réalisée sur des animaux issus de croisement de seconde génération F2. Dans une des zones ainsi repérées, se trouve le récepteur aux minéralocorticoïdes sur lequel a été identifiée une mutation. En distinguant les animaux porteurs de cette mutation de leurs congénères porteurs de l'allèle sauvage, on retrouve une grande partie de la différence de consommation d'eau observée entre les rats des deux souches initiales. La totalité de l'écart est observée si l'on prend de plus en compte le second QTL intervenant sur ce caractère. Mais tous ces résultats ne suffisent pas à apporter la preuve définitive de la nature du gène impliqué ; différentes stratégies sont envisagées pour cette ultime étape.

Dans le même laboratoire, Pierre Mormède a mené d'autres travaux sur la génétique de l'axe corticotrope, en particulier chez le Porc, notamment par l'étude des différences entre races Meishan et Large White. Il a ainsi montré que ces deux races avaient un comportement différent en open-field. De même, les concentrations endocriniennes avec ou sans stimulation diffèrent. Dans cette espèce également, une recherche de QTL a permis de mettre en évidence l'effet de plusieurs régions chromosomiques, dont la plus importante, située sur le chromosome 7, est impliquée dans le contrôle du taux de cortisol après stress. Elle pourrait résulter de l'effet du gène de la transcortine sans que l'action de cette dernière puisse être, à l'heure actuelle, définitivement affirmée. Avec l'exposé de Patrick Prunet (InraDépartement Hydrobiologie et Faune Sauvage) ont été abordées les perspectives ouvertes par la génomique fonctionnelle. Son étude part de la démonstration qui a été faite de la possibilité de sélectionner des lignées à forte ou faible réponse au stress et par suite de l'importance de la génétique dans ce caractère. Il est à noter que, comme pour les précédents exemples, les réponses observées dépendent des conditions de milieu. Le but est donc désormais de tester de façon aussi exhaustive que possible l'ensemble du génome en comparant le niveau d'expression des gènes de poissons soumis à différents stress. Pour mener à bien une telle étude, un projet européen a été mis en place par P. Prunet. Outre l'étude génomique, il comprend la mise en place d'une banque de données sur les séquences ainsi identifiées, dispositif indispensable à l'analyse de la quantité considérable d'informations recueillie. Une validation des résultats est prévue ainsi qu'un premier test de l'intérêt potentiel de ces marqueurs génétiques en vue d'une sélection contre la sensibilité au stress.

Enfin Philippe Monget (Département de Physiologie Animale) a tracé les perspectives ouvertes par la génomique expressionnelle. La meilleure connaissance des ARN exprimés (transcriptome) va permettre d'approfondir l'étude de la variabilité génétique par l'identification de nombreux gènes. Cette approche ne s'applique toutefois qu'à ceux dont le niveau et non le type d'expression varie. Elle bénéficiera largement du séquençage des génomes ainsi que de l'étude systématique des protéines sécrétées ou protéome. Complémentaire de la précédente, celle-ci permet de plus la recherche de variants protéiques. Toutes ces études permettront de mieux comprendre les interactions entre gènes. Mais tout ceci implique des analyses de données à grande échelle, pour identifier les gènes exprimés simultanément et faciliter les transpositions entre espèces. Les informations acquises dans les espèces dont le génome est le mieux connu (Homme et souris en particulier) peuvent en effet permettre d'identifier les gènes homologues des autres espèces, ce qui souligne l'intérêt des échanges dans ce domaine.

La discussion générale a d'ailleurs fait ressortir le besoin et le souhait de travaux transversaux sur ce thème pour faciliter les échanges entre disciplines et entre espèces. En particulier, le choix de la mesure apparaît primordiale. L'ensemble des exposés montre l'importance de la définition précise des conditions de mesure, ce qui ne réduit pas pour autant la complexité du caractère. La variabilité du caractère est également à considérer de même que les éventuels modèles animaux disponibles. La connaissance physiologique du caractère étudié est un atout supplémentaire (qui peut notamment suggérer l'étude de gènes candidats codant pour des protéines impliquées dans les régulations) mais les approches présentées permettent, le cas échéant, d'étudier des caractères dont les mécanismes intermédiaires sont moins bien connus puisqu'elles ne nécessitent aucune hypothèse fonctionnelle préalable. Dans les deux cas, les données acquises dans ce type d'étude permettront de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents responsables de la variabilité du caractère étudié.

Congrès:

  • 5 déc 2001, Paris: 3Rs. Sessions sur la pathologie et sur le transport (www.acta.asso.fr/3R/congres.htm)

  • 6 février 2002, Paris: JRP. Session sur le bien-être animal (http://www.rennes.inra.fr/umrvp/jrp/jrp.html)

  • 8-10 avril 2002, York (UK): Applied ethology in the laboratory, on the farm and at home and Ethical issues in animal science (joint meeting ISAE, BSAS,WPSA, www.isaeuk.fsnet.co.uk/)

  • 23-25 mai 2002, Doorn (NL): Food safety and acute phase protein (www.gla.ac.uk/faculties/vet/research/protein/index.html)

  • 6-10 août 2002, Egmong aan Zee (NL): Annual meeting ISAE (www.zuiderduin.nl)

  • 4-6 sept 2002, Bristol (UK): Assessment of animal welfare at farm and group level (rita.hinton@bris.ac.uk)

A vos agendas !

Séminaires AGRI bien-être animal - 5 Décembre 01: Paris (orga. : Fl. Burgat) - Sciences humaines et sociales

Programme:

10h: Jacques Dewitte, philosophe, université de Berlin: Une autre science du vivant est-elle possible ?

11h: Georges Thinès, biologiste et épistémologue, université de Louvain la Neuve: La perspective phénoménologique est-elle utile aux sciences du comportement (à propos de l'œuvre de Frederik Buytendijk) ?

12h: déjeuner

14h: Frédéric Joulian, éthologue, EHESS/laboratoire d'anthropologie sociale: De la systématique et des environnements chimpanzés .

15h: Sonia Desmoulins, doctorante en droit, université de Paris I: L'émergence de la notion de bien-être animal dans la législation et la réglementation

16h: Elisabeth Hardouin-Fugier, professeur émérite, historienne, université de Lyon III: Le peintre et l'animal au XIXème siècle.

Si vous comptez participez à ce séminaire, avisez Florence (burgat@ivry.inra.fr) avant le 15 novembre SVP. Merci.

Le comité de coordination : I. Veissier, R. Dantzer, F. Lévy