Intérêt et optimisation de la sélection génomique chez la truite arc-en-ciel

Interest and optimization of genomic selection for rainbow trout

• Auteur / Autrice : Jonathan D'Ambrosio
• Direction : Florence Phocas, Mathilde Dupont-Nivet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique animale
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique animale et biologie intégrative (Jouy-en-Josas,Yvelines ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Etienne Verrier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Etienne Verrier, Hélène Gilbert, Pierre Boudry, Laurent Bouffier, Bertrand Bed'Hom, Pierrick Haffray
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Gilbert, Pierre Boudry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique quantitative

Aquaculture

Génomique

Variabilité génétique

Truite arc-en-ciel

Mots clés libres

Aquaculture

Diversité génétique

Gwas

Reproduction

Rendements de découpe

Résistance aux maladies

Aquaculture

Genetic diversity

Gwas

Reproduction

Cutting yield

Disease resistance

Résumé

Les programmes de sélection trutticoles français utilisent depuis 2004 une sélection généalogique avec des pedigrees établis par marquage moléculaire et des performances mesurées sur un à deux milliers de collatéraux des candidats à la sélection. La sélection génomique (SG) s’impose comme une évolution évidente si elle peut être mise en œuvre de manière techniquement et économiquement efficace. Un premier outil de génotypage à moyenne densité (MD) incluant 57000 marqueurs étant disponible depuis 2015, l’objet de la thèse était d’évaluer l’intérêt de la SG pour trois lignées françaises de truite arc-en-ciel. Un préalable était d’évaluer si la densité de la puce MD était suffisante pour que le déséquilibre de liaison entre marqueurs successifs permette une SG efficace au regard de la diversité génétique des lignées françaises. Les tailles efficaces des lignées ont été estimées à des valeurs de 50 à 70 et le déséquilibre de liaison entre marqueurs successifs à des valeurs (r²~0,30) compatibles avec une bonne efficacité de la SG. Ces résultats ont été confirmés par des études de validation croisée de la précision de la SG pour divers caractères de reproduction, résistance à la nécrose pancréatique infectieuse (NPI), croissance, rendement de découpe et qualité de la chair. Avec des héritabilités estimées limitées (NPI) à fortes (poids éviscéré et étêté), tous ces caractères sont très polygéniques : peu de régions génomiques expliquent plus de 1% de la variance génétique et aucune région à effet majeur (> 10% de la variance) n’a été identifiée. Les résultats obtenus permettent de conclure à une précision de la SG supérieure de 10 à 37% (selon les caractères étudiés) par rapport à la sélection basée sur le pedigree. Ils ouvrent des pistes pour l’optimisation économique de l’investissement en SG par utilisation de puces à plus basse densité permettant d’obtenir une précision de la SG proche de celle obtenue en MD (perte d’efficacité < 5% au-delà de 6000 marqueurs) et par réduction du nombre de collatéraux phénotypés. En effet, 700 individus collatéraux des candidats à la sélection semblent suffisants pour obtenir des précisions de la SG supérieures à celles d’une sélection sur pedigree. Les entreprises de sélection françaises peuvent donc mettre en œuvre une SG techniquement efficace et rapidement rentable en truite arc-en-ciel.

The French rainbow trout breeding programs are using since 2004 a family selection method based on pedigrees established by molecular markers and performance measured on one to two thousand sibs of the candidates for selection. Genomic selection (GS) is an obvious development for these companies if it can be efficiently implemented technically and economically. A first medium density (MD) genotyp-ing tool, including 57,000 markers, being available since 2015, the aim of the thesis was to assess the interest of SG for three French lines of rainbow trout. A prerequisite was to assess whether the density of the MD chip was sufficient for the linkage desequi-librium between successive markers to allow effec-tive GS with regard to the genetic diversity of the French lines. The effective sizes of the lines were estimated at values from 50 to 70 and the linkage desequilibrium between successive markers at val-ues (r² ~ 0.30) compatible with a good GS efficiency. These results were confirmed by cross-validation studies of GS for various traits of reproduction, resistance to infectiouspancreatic necrosis (IPN), growth, cutting yield and quality flesh. With estimat-ed heritability at low (NPI) to high values (eviscer-ated and headed weight), all these traits are very polygenic: few genomic regions explain more than 1% of the genetic variance and no major effect re-gion (> 10% of the variance) has not been identified. The results obtained make it possible to conclude on an accuracy of GS superior of 10 to 30% (ac-cording to the studied traits) compared to the selec-tion based on the pedigree. They open up avenues for reflection on an economic optimization of GS by using low density chips to obtain a GS accuracy close to that obtained in MD (loss of efficiency <5% above 6000 markers) and reduction in the number of phenotyped sibs. Indeed, 700 sibs of the candi-dates for selection seem sufficient to obtain accura-cy of GS superior to the pedigree-based one. French breeding companies can therefore imple-ment a technically efficient and quickly profitable GS in rainbow trout.