Déterminisme génétique des spectres moyen infrarouge du lait et de l'efficience alimentaire, vers la caractérisation de l'adaptabilité des brebis laitières

Genetic determinism of the mid-infrared spectra of milk and feed efficiency, towards characterizing the adaptability of dairy ewes

• Auteur / Autrice : Coralie Machefert
• Direction : Christèle Robert-Granié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 17/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique Physiologie et Systèmes d'Élevage (Castanet-Tolosan, Haute-Garonne ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)
• Jury : Président / Présidente : Eliel Gonzalez-Garcia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christèle Robert-Granié, Hélène Larroque, Flavie Tortereau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Boichard, Eva Ugarte Sgastizabal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique animale

Spectroscopie infrarouge

Production laitière

Mots clés libres

Brebis laitières

Spectrométrie infrarouge

Efficience alimentaire

Paramètres génétiques

Sélection phénomique

Dairy ewes

Infrared spectrometry

Feed efficiency

Genetic parameters

Phenomic selection

Résumé

Face à la nécessité croissante d'améliorer l'autonomie alimentaire dans les élevages ovins laitiers, sélectionner des animaux capables d'optimiser l'utilisation de leur ration tout en maintenant une production laitière de qualité devient un enjeu important. Pour atteindre cet objectif, l’utilisation de méthodes de phénotypage efficaces, rapides, peu coûteuses et non invasives est un point clef. Parmi ces outils, l'analyse du lait par spectrométrie en moyen infrarouge (MIR), déjà utilisée en routine lors du contrôle laitier, est une solution prometteuse. Le projet de thèse avait pour buts d’étudier le déterminisme génétique de l’efficience alimentaire chez les ovins laitiers, ainsi que d’évaluer la pertinence des spectres MIR du lait pour identifier les brebis les plus efficientes. Il avait également pour objectifs d’explorer la variabilité génétique captée par les spectres MIR du lait, et la possibilité d’utiliser ces spectres en sélection phénomique. Pour cela, le projet de thèse s’est appuyé sur les données issues du projet européen H2020 SMARTER, collectées dans des exploitations commerciales de brebis Lacaune, ainsi que sur des données recueillies sur l’unité expérimentale INRAE de La Fage. Les travaux sur l’efficience alimentaire ont montré que l'alimentation collective en ovins laitiers reste le principal défi dans l'évaluation de ce critère en fermes commerciales. Dans ces conditions d'alimentation collective, deux critères d’efficience alimentaire approchée ont été proposés et évalués. Ils ont montré des héritabilités faibles à modérées (de 0.08 ± 0.02 à 0.21 ± 0.03) au cours de la lactation. L’utilisation des spectres MIR pour distinguer les animaux les plus efficients ou inefficients a présenté une précision de classification modérée (accuracy moyenne de 0.59 à 0.81). L’étude génétique des spectres MIR a montré que les transmittances le long des spectres MIR du lait de brebis Lacaune étaient des caractères héritables (de 0,13 ± 0,01 à 0,42 ± 0,02), montrant des profils d’héritabilité différents entre la première et la deuxième moitié de la lactation, ne pouvant pas s’expliquer par une interaction génétique environnement. Comme attendu, ces transmittances ont présenté de fortes corrélations génomiques avec les composants du lait estimés par spectrométrie, mais aussi des corrélations génomiques faibles à modérées avec d’autres critères et non directement liés au spectre (score de cellules somatiques (SCS), mobilisation des réserves corporelles). De plus, nous avons montré que les données spectrales étaient une source d'information utile pour l'étude des caractères complexes car elles sont modérément à fortement génétiquement corrélées avec les caractères d’efficience alimentaire approchée. Enfin, les spectres MIR du lait se sont révélés prometteurs dans les prédictions phénomiques des caractères de production laitière et un caractère de santé (SCS à la lactation) inclus dans les objectifs de sélection actuels, mais pas pour les caractères de morphologie de la mamelle.

Due to the growing need to improve feed autonomy on dairy sheep farms, selecting animals capable of optimizing the use of their feed while maintaining quality milk production is becoming a major challenge. To achieve this objective, the use of effective, rapid, inexpensive and non-invasive phenotyping methods is a key point. Among these tools, milk analysis by mid-infrared (MIR) spectrometry, already routinely used in milk recording, is a promising solution. The aims of the thesis project were to study the genetic determinism of feed efficiency in dairy sheep, and to assess the ability of milk MIR spectra for identifying the most efficient ewes. It also aimed to explore the genetic variability captured by milk MIR spectra, and the possibility of using these spectra in phenomic selection. To this end, the thesis project was based on data from the European H2020 SMARTER project, collected on commercial Lacaune ewe farms, as well as on data collected at the INRAE La Fage experimental unit. Work on feed efficiency has shown that collective feeding remains the main challenge in assessing this trait on commercial dairy sheep farms. Under these collective feeding conditions, two approximate feed efficiency traits were proposed and evaluated. They showed low to moderate heritabilities (from 0.08 ± 0.02 to 0.21 ± 0.03) during lactation. The use of MIR spectra to distinguish the most efficient or inefficient animals showed moderate classification accuracy (average accuracy from 0.59 to 0.81). The genetic study of MIR spectra showed that transmittances along the MIR spectra of Lacaune ewe's milk were heritable traits (from 0.13 ± 0.01 to 0.42 ± 0.02), showing different heritability profiles between the first and second half of lactation that could not be explained by a genetic-environmental interaction. As expected, these transmittances showed strong genomic correlations with milk components estimated by spectrometry, but also low to moderate genomic correlations with other, not directly related traits to the spectrum (somatic cell score (SCS), mobilization of body reserves). In addition, we have shown that spectral data are a useful source of information for the study of complex traits, as they are moderately to strongly genetically correlated with approximate feed efficiency traits. Finally, milk MIR spectra have shown promise in phenomic predictions of milk production traits and a health trait (SCS in lactation) included in current breeding goals, but not for udder morphology traits.