Inférence de l'histoire démographique adaptative des zébus de l'Océan Indien à partir de données génétiques de nouvelles génération.

par Jessica Magnier

Projet de thèse en Génétique et génomique

Sous la direction de Matthieu Lesnoff, Emmanuel Tillard et de Laurence Flori.

Thèses en préparation à Montpellier, SupAgro , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...) , en partenariat avec SELMET - Système d'élevage méditerranéens et tropicaux (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Le bétail et l'espèce bovine (Bos taurus) en particulier, dont l'importance économique est majeure, ont joué un rôle décisif dans l'évolution des cultures humaines. L'histoire complexe des bovins est, en effet, intimement liée à celle des populations humaines et des voies de migration que les fermiers ont empruntées pour coloniser les différents continents. Les races bovines locales actuelles, qui se sont adaptées à leurs environnements spécifiques, apparaissent, comme des ressources génétiques précieuses à utiliser au mieux pour relever le défi du changement climatique et pour proposer des agro-systèmes productifs plus durables pour l'agriculture de demain (Hall, 2004). Leur conservation apparaît d'autant plus cruciale, que la biodiversité du bétail semble menacée par la promotion de races commerciales, plus productives que les races traditionnelles en conditions d'élevage intensif, poussant les éleveurs à abandonner ces races pourtant très bien adaptées aux conditions locales ou à effectuer des croisements non contrôlés (Bruford et al., 2015). Dans ce contexte, une meilleure caractérisation de ces ressources génétiques apparaît un pré-requis indispensable. Elle passe, d'une part, par la compréhension de l'histoire démographique complexe des bovins et d'autre part, par la dissection des mécanismes moléculaires qui sous-tendent l'adaptation de ces animaux à leurs environnements spécifiques. L'Océan Indien représente une zone centrale de migration des zébus (Bos taurus indicus) depuis leur foyer de domestication vers l'Afrique et l'Asie. La diversité génétique des races locales de bovins de cette zone et leur histoire démographique demeurent cependant très mal connues. L'arrivée des bovins sur l'île de Madagascar remonterait au XIIe siècle. Si une introduction depuis le continent africain a été avancée, les études génétiques suggèrent plutôt une arrivée des zébus par voie maritime directement d'Inde sans passer par l'Afrique, les zébus les moins métissés avec des taurins (Bos taurus taurus) africains en Afrique étant retrouvés à Madagascar (Bradley et al., 1996 ; Gautier et al., 2009). L'arrivée des bovins aux Comores et dans l'archipel des Mascareignes (par exemple à la Réunion) par voie maritime, est à priori plus tardive (XIIe-XIVe siècle), d'après les données archéozoologiques (Société d'histoire et d'archéologie de Mayotte ; http://archeologiemayotte.over-blog.com/). Après leur arrivée sur les différentes îles de l'Océan Indien, les zébus se sont ainsi adaptés à leurs environnements spécifiques (climat, pathogènes, disponibilité des ressources hydriques et alimentaires) et ont également été sélectionnés par les populations humaines. Ces deux types de sélection naturelle et artificielle ont laissé des traces ou signatures dans leur génome, qu'il est important d'identifier et d'annoter fonctionnellement pour mieux comprendre l'histoire adaptative de ces populations bovines. Les nouveaux outils génomiques disponibles pour l'espèce bovine, qui permettent actuellement de génotyper à haute densité les animaux (jusqu'à 770 000 marqueurs SNPs) et de séquencer complètement leur génome, ont rendu possible une étude fine de la structure génétique neutre et adaptative des populations de bovidés (Flori et al., 2009 ; Flori et al., 2012 ; Flori et al., 2014 ; Gautier et al., 2009 ; Gautier et al., 2010 ; Gautier et al., 2016b; Gautier, Naves, 2011 ; Wangkumhang et al., 2015 ). Ce type d'étude est également facilité par les avancées méthodologiques récentes portant sur l'estimation de paramètres démographiques à partir de données génétiques (p. ex.(Druet, Gautier, 2017)), sur l'identification de signatures de sélection dans le génome (Gautier, 2015; Gautier et al., 2017 ; Tang et al., 2007 ; Voight et al., 2006 ) ou l'identification de régions et de gènes associées aux conditions climatiques et donc impliqués dans l'adaptation locale (Gautier, 2015).

  • Titre traduit

    Inference of demographic and adaptive history of zébus in the Indian Ocean area from new generation genetic datas.


  • Résumé

    Livestock and the bovine species (Bos taurus) in particular, of major economic importance, have played a decisive role in the evolution of human cultures. The complex history of cattle is, in fact, closely linked to that of the human populations and migration routes that farmers have followed to colonize the different continents. The current local cattle breeds, which have adapted to their specific environments, appear as valuable genetic resources to use to meet the challenge of climate change and to provide more sustainable agrosystems for the farming in the future (Hall, 2004). Their conservation is all the more crucial, since the biodiversity of livestock seems threatened by the promotion of commercial breeds, more productive than traditional breeds under intensive farming conditions, encouraging breeders to abandon these breeds, which are very well adapted to local conditions or to perform uncontrolled crosses (Bruford et al., 2015). In this context, a better characterization of these genetic resources appears an essential prerequisite. It passes, on the one hand, by the understanding of the complex demographic history of the cattle and on the other hand, by the dissection of the molecular mechanisms which underlie the adaptation of these animals to their specific environments. The Indian Ocean represents a central zone of migration of zebus (Bos taurus indicus) from their domestication center to Africa and Asia. However, the genetic diversity of local cattle breeds in this area and their demographic history remains poorly understood. The arrival of cattle on the island of Madagascar dates back to the XIIth century. If an introduction from the African continent has been advanced, genetic studies suggest rather an arrival of zebus by sea directly from India without going through Africa, as zebu least mixed with African taurine (Bos taurus taurus) in Africa were found in Madagascar (Bradley et al., 1996, Gautier et al., 2009). The arrival of cattle in the Comoros and in the Mascarene Archipelago (for example in Reunion) by sea, is a priori later (XIIth-XIVth century), according to the archaeozoological data (Society of History and archeology of Mayotte http://archeologiemayotte.over-blog.com/). After their arrival on the different islands of the Indian Ocean, zebus adapted themselves to their specific environments (climate, pathogens, availability of water and food resources) and were also selected by the human populations. These two types of natural and artificial selection have left traces or signatures in their genome, which it is important to identify and annotate functionally to better understand the adaptive history of these bovine populations. The new genomic tools available for the bovine species, which currently allow the high density genotyping of animals (up to 770 000 SNPs markers) and to completely sequence their genome, have made possible a fine study of the neutral and adaptive genetic structure of cattle populations (Flori et al., 2009; Flori et al., 2012; Flori et al., 2014; Gautier et al., 2009; Gautier et al., 2010; Gautier et al., 2016b; Gautier, Naves, 2011; Manirakiza et al., 2017). This type of study is also facilitated by recent methodological advances in the estimation of demographic parameters from genetic data (e.g., (Druet, Gautier, 2017)), the identification of selection footprints in whole genome (Gautier, 2015; Gautier et al., 2017; Tang et al., 2007; Voight et al., 2006) or the identification of regions and genes associated with climatic conditions and therefore involved in local adaptation (Gautier, 2015).