Bases de Genetique Et de Selection Animale

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BASES DE GENETIQUE ET DE SELECTION ANIMALE

-Elments de gntique molculaire -Hrdit des caractres non quantitatifs -Hrdit des caractres quantitatifs -Slection intra-race -Croisements -Dispositif gntique Franais - PerspectivesJean pierre HALLAIS Enseignant en zootechnie Fvrier 2012 JP Hallais 1

-Vocabulaire et abrviations -FormulaireGntique/Fvrier 2012

Sommaire

1 re partie : lments de gntique molculaire1 Le matriel gntique 1.1 Les chromosomes 1.2 L'acide Dsoxyribonuclique 2 - Expression du matriel gntique 2.1 Transcription de l'ADN en ARNm 2.2 La traduction de l'ARNm en protine 3 La variabilit gntique 3.1 Les mutations 3.2 Le hasard de la miose et de la fcondation 3.3 Le crossing-over

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2 me Partie : Hrdit des caractres non quantitatifs1 Expression des caractres non quantitatifs 1.1 La dominance 1.2 La codominance 1.3 Pntrance incomplte d'un gne 1.4 Expressivit variable 1.5 La pliotropie 1.6 L'pistasie 1.7 Expression des sries allliques 1.8 Gnes ports par le chromosome X, l'hrdit lie au sexe 2 Transmission des caractres non quantitatifs : les lois de Mendel 2.1 Monohybridisme 2.2 Dihybridisme 3 Gestion des anomalies gntiques dues aux mutations. 3.1 Quelques exemples 3.2 - Leur gestion 4 Structure gntique d'une population et son volution 4.1 Structure pour un locus 2 allles 4.2 Evolution entre 2 gnrations 4.2.1 En quilibre de Hardy et Weinberg 4.2.2 - Effets de la slection

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3me partie : Hrdit des caractres quantitatifs1 Dterminisme gntique des caractres quantitatifs 1.1 Des caractres mesurables 1.2 Le milieu (E ou M) influence leur expression 1.3 Leur dterminisme gntique 2 Paramtres gntiques d'une population 2.1 La variabilit gntique 2A 2.2 L'hritabilit des caractres 2.2.1 Notion d'hritabilit 2.2.2 Valeurs de h 2 et consquences 2.3 Les corrlations gntiques entre les caractres

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4 me partie : Slection intra-race1 Notion de population 1.1 Dfinition 1.2 Caractristiques gnrales 2 Objectifs et critres de slection 3 Etude d'un exemple de programme de slection 3.1 - Notion de base de slection 3.2 - Le choix des mthodes de slection 3.3 - Exemple : slection des taureaux de races allaitantes 4 Evaluation de la valeur gntique additive : les index 4.1 - Dfinition et caractristiques gnrales 4.2 - Principe de l'indexation sur un seul caractre 4.2.1 Dmarche gnrale 4.2.2 - Le BLUP appliqu au modle animal 4.2.3 Les index SAM 4.2.4 Le coefficient de dtermination CD 4.3 Intrt des index combins ou indices de slection 5 La rponse la slection : supriorit et progrs gntique 5.1 Dfinitions 5.2 Facteurs de variation du progrs gntique annuel 5.2.1 La variabilit gntique 5.2.2 L'intensit de la slection (i) 5.2.3 La prcision de la slection R (A, ) 5.2.4 L'intervalle de gnration T 5.3 Interactions entre les paramtres du progrs gntique annuel 6 Limites de la slection en race pure

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5 me partie : Les croisements1 Objectifs des croisements 1.1 Crer ou amliorer une population animale 1.2 La complmentarit et l'htrosis 1.2.1 La complmentarit entre les aptitudes des races 1.2.2 L'htrosis 1.3 - Race pure et croisements sont complmentaires 2 - Principaux types de croisements 2.1 Croisements finalits gntiques ou continus 2.1.1 - Croisement de mtissage 2.1.2 - Croisement d'amlioration 2.1.3 - Croisement dabsorption ou de substitution 2.1.4 - Croisement alternatif 2.2 - Croisements finalits commerciales ou discontinus 2.2.1 - Croisement un tage 2.2.2 - Croisement deux tages

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6 me partie : Dispositif Gntique Franais (DGF)1 - Pilotage du DGF 2 - Les organismes gnraux 3 - L'insmination animale 4 - La circulation de l'information du SIG

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Perspectives Vocabulaire et abrviations Formulaire Principales sources documentaires

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AVANT-PROPOS

Enseignant le cours de gntique et slection animale en BTSA PA depuis plus de 25 ans, j'ai souhait raliser un manuel de formation destin aux lves et tudiants de l'enseignement agricole. Il est bti sur mon cours de BTSA PA et l'ouvrage JUSSIAU R, MONTMEAS L, PAPET A, Amlioration gntique des animaux d'levage, bases scientifiques, slection et croisements, educagri ed, 2010, 322 p . Mon objectif est d'apporter un outil complmentaire aux supports documentaires et pdagogiques dj disponibles. Ce document n'est pas un cours d'auto-apprentissage , il propose aux lves de Bac Professionnel et de Bac Technologique dominante levage une base largie de cours, incluant des acquisitions fondamentales et des approfondissements. Par contre, les tudiants de BTSA PA devront dpasser les notions dveloppes, en particulier avec des exercices ncessaires leur appropriation . A cette fin, le formulaire peut leur tre d'un rel secours. Les annales des sujets d'examen, accessibles sur le site www.chlorofil.fr situent les niveaux d'acquisition et d'utilisation des connaissances requis selon les diplmes. Les programmes de slection spcifiques des diffrentes espces ne sont pas prsents dans ce manuel. Ils demanderaient une mise jour trop frquente, en particulier depuis le dveloppement des mthodes de slection adaptes aux nouvelles connaissances du gnome. Des documents et des interventions, proposes par les entreprises et organismes de slection, permettent d'accder une connaissance actualise de leurs programmes de slection. Ce manuel est la production d'un seul rdacteur, quelques erreurs et fautes de frappe ont invitablement chapp ma vigilance. Merci de votre indulgence Bonne lecture JP Hallais

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BASES DE GENETIQUE ET DE SELECTION ANIMALELa gntique, science de l'hrdit tudie :1 - la structure cellulaire de l'hrdit, le gnome 2 sa transmission entre les gnrations 3 son expression dans les caractres d'un individu.

Dcouvertes et slection se sont dveloppes en parallle :1 Les travaux de Mendel (moine Autrichien 1822-1884) s'intressent la transmission des caractres, alors que les livres gnalogiques et la cration des races se dveloppent, surtout en Angleterre. 2- Au dbut du XX me sicle, les travaux de Mendel son vrifis chez les animaux et la notion de chromosome est voque. En mme temps, les syndicats de contrle laitier (DK et F) se dveloppent, ainsi que le contrle de performances en porcs (DK). 3 La deuxime moiti du XX me sicle apporte des connaissances importantes : ADN, ARNm, code gntique, dbut du squenage du gnome, gnie gntique En levage, l'insmination artificielle (IA), la slection des caractres de production, l'indexation selon la mthode du BLUP sont l'origine d'un progrs gntique rapide et accessible tous les leveurs. Des races spcialises se dveloppent, cependant d'autres races sont menaces d'extinction et bnficient de programmes de sauvegarde. 4 Le dbut du XXI me sicle s'enrichit des connaissances de la gnomique qui tudie la structure du gnome (squenage), son fonctionnement et son expression. Elle s'applique aux QTL utiliss dans la slection assiste par marqueurs (SAM). La prochaine tape pourrait tre la vritable slection gnomique, base sur la lecture complte et globale du gnome.

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1 re partie : lments de gntique molculaire (rappels de biologie)1 Le matriel gntique1.1 Les chromosomes Ce sont les supports du matriel gntique, situs dans les noyaux des cellules eucaryotes. Dans les cellules ordinaires ou somatiques, ils sont prsents par paires de chromosomes homologues, formant des cellule diplodes. Ainsi, les cellules somatiques ont 2n chromosomes, n tant le nombre de paires. Leur nombre et leur taille sont caractristiques de chaque espce. Espces Humains Chevaux Bovins et Caprins Ovins Porcs Poule Nombre de chromosomes 46 64 60 54 38 78 Nombre de paires 23 32 30 27 19 39

Chez les espces sexues, les chromosomes sont de deux types : 1 les autosomes, chromosomes d'une paire, identiques par la taille et la forme, au nombre de 2n-2 2 les htrosomes ou chromosomes sexuels qui constituent une paire de chromosomes diffrents (X et Y), Y dtermine le sexe mle des mammifres et le sexe femelle chez les oiseaux. Les cellules sexuelles, produites lors de la miose, ne possdent qu'un seul exemplaire de chaque paire, ce sont des cellules haplodes n chromosomes. Puis, lors de la fcondation, les chromosomes se runissent nouveau par paires homologues pour former un individu 2n chromosomes : Parents Mle 2n Femelle 2n Miose spermatozodes n + Ovule n > cellules 2n Fcondation

Quand la fcondation lieu entre deux espces, l'hybridation donne des descendants gnralement striles, par exemple le mulet, produit d'une jument fconde par un ne. Le caryotype est le classement des chromosomes par paires d'aprs leur forme et leur taille (au stade mtaphase, ils sont observables l'tat condens et composs de 2 chromatides relis par un centromre). Son observation permet d'identifier la prsence d'anomalies : 1 De nombre de chromosomes, par exemple la trisomie 21 chez les humains 2 De structure, comme les translocations, c'est le cas de la translocation 4 - / 14 + JP Hallais 7Gntique/Fvrier 2012

chez les porcs (fig 1.1) qui fait chuter de 50 % la prolificit des reproducteurs porteurs de l'anomalie. Quand l'ensemble d'un chromosome se colle sur un chromosome d'une autre paire, c'est une fusion centrique, comme la fusion1/29 en bovins, qui rduit la fertilit moyenne de la race Blonde d'Aquitaine.

Paires de chromosomes n 4 et 14 normales Figure 1.1 : Translocation 4-/14+

Translocation d'une partie de la paire 4 sur la paire 14

3 Le chimrisme, du la variation du caryotype selon le