La génétique et la technologie génomique dans l'industrie ...

Congrès Bœuf – 11 octobre 20191

LA GÉNÉTIQUE ET LA TECHNOLOGIE GÉNOMIQUE DANS L’INDUSTRIE BOVINE CANADIENNE

KAJAL DEVANI

DIRECTEUR SCIENCE ET TECHNOLOGIE

CANADIAN ANGUS ASSOCIATION

INDUSTRIE CANADIENNE DU BŒUF

• 33 milliards de $ à l’économie nationale annuellement

• 1,2 million de tonnes de bœuf

• 68 500 producteurs au Canada


BUTS

• Caractériser la génétique

•Outils de sélection génétique

• Améliorer le potentiel génétique

• Améliorer la production et la rentabilité

• Améliorer la santé et le bien-être animal

DONNÉES

• Les associations de races (autres) recueillent des données sur la

généalogie (pedigree), les phénotypes et les génotypes

• Évaluations génétiques pour prédire les valeurs d’élevage (VÉE / ÉPD)


DONNÉES

• Les associations de races (autres) recueillent des données sur le

pedigree, les phénotypes et les génotypes

Phénotype

Génotype

Progéniture

Pedigree

DONNÉES



• Évaluations génétiques pour prédire les valeurs d’élevage (VÉE / ÉPD)

Phénotype

Génotype

Progéniture

Pedigree

VÉE / ÉPD


VÉE (VALEUR D’ÉLEVAGE ESTIMÉE)/ ÉPD (ÉCART PRÉVU CHEZ LA DESCENDANCE)

Phénotype = Environnement + Mérite génétique

Mérite génétique = Phénotype - Environnement

�ᵢ � �ᵢ � �ᵢ � �ᵢ

COMMENT LES UTILISER ?

Taureau 1 ÉPD Poids à 1an — 100 lb

Taureau 2 ÉPD Poids à 1an — 150 lb

PN PS P1an Lait TM CS FVD FVM Long TG Pers. SOL GrasGain 1 an PC

ÉPD+2,8-0,6

+42+47

+73+73

+19+16

+39+39

+0,65n/d

+2,3+2,7

+5,6+4,4

n/d+10

n/d+9

+0,28+0,29

+0,19+0,05

+0,009-0,012

n/d-0.03

+20+12


POUR LA PERSONNE QUI EST VISUELLE

• Rang centile• Indices de sélection• Indices économiques

DONNÉES



• Évaluations génétiques pour prédire la valeur reproductive

Phénotype

Génotype

Progéniture

Pedigree

VÉE / ÉPD


LE CODE GÉNÉTIQUE

A G C T

A AA

AA

T T TC G

T T A G C T

A

AA

T T TC G

A G C T

A AA

AA

T T TC G

T T

RÉPLICATION

A G C T

A AA

AA

T T TC G

T T A G C T

AT C G


MUTAGÉNÈSE

A G C T

A AA

AA

T T TC G

T T A G C T

AT C G

MUTATIONS (« SNP »)

• La plupart sont réparées

• Certaines n’ont aucune importance

• Certaines sont transmises

• Certaines sont néfastes

• Certaines sont bénéfiques

• Certaines influencent la performance


TRANSMISES ET NÉFASTES

B

B

b

b

BbBB

bbBb

TRANSMISES ET NÉFASTES

B

B

b

b

BbBB

bbBb


MALADIES GÉNÉTIQUES SURVEILLÉES

• Arthrogrypose congénitale multiple (AM)

• Hydrocéphalie neuropathique (HN)

• Ostéoporose (OS)

• Arachnodactylie (AC)

• Hypertrophie musculaire (HM)

• Nanisme (N)

• Duplication développementale (DD)

• Freemartin

• Hypopigmentation

oculocutanée (HO)

• Hypotrichose (HY)

• Mannosidose (MA)

• Protoporphyrie (PR)

• Hypoplasie pulmonaire (HP)

• Syndactylie (SN)

• Avec cornes / sans cornes

• Gène de dilution / Couleur de la robe

TRANSMIS ET BÉNÉFIQUE


GÉNÉTIQUE ADDITIVE

La somme des effets des marqueurs

connus

ÉVALUATION GÉNÉTIQUE EN UNE SEULE ÉTAPE


ÉVALUATION GÉNÉTIQUE EN UNE SEULE ÉTAPE

• Plage de 0,37 à 0.63

• (Visscher et al, 2012)

SÉGRÉGATION MENDÉLIENNE AU HASARDRelation génomique %

Pleins frères

Relation attendue


ÉVALUATIONS GÉNÉTIQUES EN UNE SEULE ÉTAPE

• Méthode « BLUP » : « A » est la matrice de la relation basée sur le pedigree

• « SNP-BLUP » : « A » est remplacé par « G » basé sur les relations génomiques

(VanRaaden, 2009)

• « SSG-BLUP » : G et A sont combinés dans la matrice H (Aguilar et al, 2011)

MEILLEURES PRÉVISIONS LINÉAIRES SANS BIAIS

Troupeau 1

Taureau A = +30 lb

Taureau B = +10 lb

Taureau C = - 40 lb

Troupeau 2

Taureau C = +40 lb

Taureau D = +20 lb

Taureau E = - 60 lb


LES GROUPES SONT CONNECTÉS PAR RELATIONS

Troupeau 1

Taureau A = +30 lb

Taureau B = +10 lb

Taureau C = - 40 lb

Troupeau 2

Taureau C = + 40 lb

Taureau D = + 20 lb

Taureau E = - 60 lb

LES ÉCHELLES SONT CRÉÉES PAR RELATIONS

Troupeau 1

Taureau A = + 30 lb

Taureau B = + 10 lb

Taureau C = - 40 lb

Troupeau 2

Taureau C = + 40 lb

Taureau D = + 20 lb

Taureau E = - 60 lb

100

50

0

-50

-100


LIAISON BASÉE SUR LES RELATIONS GÉNOMIQUES

PRÉCISION ACCRUE GRÂCE AUX ÉPD-G

Caractère Équivalent de la progéniture


Facilité de vêlage 26 Onglons 10

Poids à la naissance 23 Fertilité 17

Poids au sevrage 27 Lait 36

Poids à 1 an 23 Poids à maturité 15

Ingestion de matière sèche

12 Persillage 11

Docilité 12 Surface d’œil-de-longe

14

Angle des pieds 10 Trayons et pis 12


PRÉCISION ACCRUE GRÂCE AUX GÉPD



Facilité de vêlage 26 Positionnement des onglons

10

Poids à la naissance 23 Fertilité 17

Poids au sevrage 27 Lait 36

Poids à 1 an 23 Poids à maturité 15

Prise de matière sèche

12 Persillage 11

Docilité 12 Surface œil de ronde

14

Angle des pieds 10 Trayons et pis 12

SÉLECTION GÉNÉTIQUE

∆ � ∗ ∗ �

�

i = intensité de sélectionr = précisionσ = variation génétiqueL = intervalle entre les générations


INTENSITÉ DE SÉLECTION

Point d’arrêt

Groupe choisi Groupe choisi

Indice moyen de l’animal choisi

Indice moyen de l’animal choisi


∆ � ∗ ∗ �

�

i = intensité de sélectionr = précisionσ = variation génétiqueL = intervalle entre générations


IDENTIFICATION PRÉCISE DES ANIMAUX SUPÉRIEURS

Vraie valeur d’élevage Vraie valeur d’élevage

VÉE VÉE

Précision Précision


∆ � ∗ ∗ �

�

i = intensité de sélectionr = précisionσ = variation génétiqueL = intervalle entre générations


INTERVALLE ENTRE GÉNÉRATION

• 5 ans chez les vaches

• 3 ans chez les taureaux

Naissance Sevrage Sélection Vêlage SevrageAnimal d’un an /ultrason

Sélection Vêlage / En lait Sevrage

0 6 m 16 m 24 m 30 m 36 m 42 m 50 m 56 m

Taure Progéniture Descendance de la progéniture

INTERVALLE ENTRE GÉNÉRATION

• 5 ans chez les vaches

• 3 ans chez les taureaux

Naissance Sevrage Sélection Vêlage SevrageAnimal d’un an /ultrason

Sélection Vêlage / En lait Sevrage

0 6 m 16 m 24 m 30 m 36 m 42 m 50 m 56 m

Taure Progéniture Descendance de la progéniture


ASSOCIATIONS DE RACE

• Vérification SNP parental

• Maladies génétiques surveillées

• BVD / Freemartin / Sans cornes — Avec cornes / Couleur de la robe

• Évaluations génétiques et génomiques :

• ASA – GGP 50K (sera bientôt GGP 100K), IGS

• CAA – AngusGS (77K), AGI

• CHA – GGP 50K, BOLT


RECHERCHE ET DÉVELOPPEMENT

• CHA – prise alimentaire

• CAA – trayons et pis, pieds et membres, réponse immunitaire élevée


IMPUTATION

• CANADIANBEEFISTHEBEST

• CAN____NBEE__STH__ST

• 121 – 200 les SNP pour vérification de la parenté

• GGP 50K – à GGP 100K

• Panneaux d’analyse sur mesure - AngusGS

SÉQUENÇAGE COMPLET DU GÉNOME


AUTRES OUTILS EN PRODUCTION BOVINE• Gestion par le génotype

• Leptin (LEPg978 – C T à la position 95691973 bp) = plus de lait, plus de

gain

• Igenity® Beef - RFI (tests sur prise alimentaire résiduelle et sur la carcasse

- Caractères maternels

chez les taures gardées

• Hétérogénéité retenue

• EnvigourHX

LE PHÉNOTYPE EST ROI

Phénotype Génotype


PHÉNOTYPES D’EMPRUNT

A

T

A

T

A

T

QUELLE EST LA MEILLEURE VÉE / GÉNOTYPE ?


ÉPIGÉNÉTIQUE

ORGANISME GÉNÉTIQUEMENT MODIFIÉ VERSUS ORGANISME GÉNÉTIQUEMENT ÉDITÉS


MERCI

Kajal Devani

Directeur science et technologie

Canadian Angus Association

403-537-5604

[email protected]


GENETICS AND GENOMIC TECHNOLOGY IN THE CANADIAN BEEF INDUSTRY

KAJAL DEVANI

DIRECTOR OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

CANADIAN ANGUS ASSOCIATION

CANADIAN BEEF INDUSTRY

• $33 billion to the national economy annually

• 1.2 million tons of beef

• 68,500 producers nationally


GOALS

• Describe genetics

• Genetic selection tools

• Improve genetics

• Improve production and profitability

• Improve animal health and wellness

DATA

• Seed stock sector of the industry – genetic nucleus

• Breed Associations (others) collect pedigree, phenotypes, and

genotypes

•Genetic evaluations to predict the breeding value


DATA

•Genetic evaluations

Phenotype

Genotype

Progeny

Pedigree

DATA


Phenotype

Genotype

Progeny

Pedigree

EBV / EPD


EBV / EPD

Phenotype = Environment + Genetic Merit

Genetic Merit = Phenotype – Environment

�ᵢ � �ᵢ � �ᵢ � �ᵢ

HOW TO USE THEM

Bull 1

YW EPD – 100lb

Bull 2

YW EPD – 150lb

BW WW YW Milk TM SC CED CEM Stay HPG Marb REA Fat YG CW

EPD+2.8-0.6

+42+47

+73+73

+19+16

+39+39

+0.65n/a

+2.3+2.7

+5.6+4.4

n/a+10

n/a+9

+0.28+0.29

+0.19+0.05

+0.009-0.012

n/a-0.03

+20+12

Breed Average


FOR THE VISUAL PERSON

• Percentile ranks• Selection indexes• Economic indexes

DATA


Phenotype

Genotype

Progeny

Pedigree

EBV / EPD


THE CODE

A G C T

A AA

AA

T T TC G

T T A G C T

A

AA

T T TC G

A G C T

A AA

AA

T T TC G

T T

REPLICATION

A G C T

A AA

AA

T T TC G

T T A G C T

AT C G


MUTAGENESIS: SNP

A G C T

A AA

AA

T T TC G

T T A G C T

AT C G

SNP MUTATIONS

•Most are repaired

• Some do not matter

• Some are transmitted

• Some are harmful

• Some are beneficial

• Some influence performance


TRANSMITTED AND HARMFUL

B

B

b

b

BbBB

bbBb

TRANSMITTED AND HARMFUL

B

B

b

b

BbBB

bbBb


MONITORED GENETIC CONDITIONS IN BEEF CATTLE

• Arthrogryposis Multiplex (AM)

• Neuropathic Hydrocephalous (NH)

• Osteopetrosis (OS)

• Contractural Arachnodactyly (CA)

• Double Muscling (DM)

• Dwarfism (DW)

• Developmental Duplication (DD)

• Freemartin

• Oculocutaneous Hypopigmentation (OH)

• Hypotrichosis (HY)

• Mannosidosis (MA)

• Protoporphyria (PR)

• Pulmonary Hypoplasia (PH)

• Syndactyly (SN)

• Horned / Polled

• Diluter Gene / Coat Colour

TRANSMITTED AND BENEFICIAL


ADDITIVE GENETICS

SINGLE STEP


SINGLE STEP

• Range 0.37 - 0.63

• (Visscher et al, 2012)

RANDOM MENDELIAN SEGREGATIONGenomic relationship %


SINGLE STEP GENETIC EVALUATIONS

• BLUP: A is the relationship matrix based on pedigree

• SNPBLUP: A is replaced by G, based on genomic relationships

(VanRaaden, 2009)

• SSGBLUP: G and A are combined into H matrix (Aguilar et al, 2011)

BEST LINEAR UNBIASED PREDICTIONS

Herd 1

Sire A = +30 lb.

Sire B = +10 lb.

Sire C = -40 lb.

Herd 2

Sire C = +40 lb.

Sire D = +20 lb.

Sire E = -60 lb.


GROUPS ARE CONNECTED BY RELATIONSHIPS

Herd 1

Sire A = +30 lb.

Sire B = +10 lb.

Sire C = -40 lb.

Herd 2

Sire C = +40 lb.

Sire D = +20 lb.

Sire E = -60 lb.

SCALES ARE CREATED BY RELATIONSHIPS

Herd 1

Sire A = +30 lb.

Sire B = +10 lb.

Sire C = -40 lb.

Herd 2

Sire C = +40 lb.

Sire D = +20 lb.

Sire E = -60 lb.

100

50

0

-50

-100


LINKAGE BASED ON GENOMIC RELATIONSHIPS

INCREASED ACCURACY OF GEPDS

Trait Progeny Equivalent Trait Progeny Equivalent

Calving Ease 26 Claw 10

Birth Weight 23 Fertility 17

Weaning Weight 27 MILK 36

Yearling Weight 23 Mature Weight 15

Dry Matter Intake 12 Marbling 11

Docility 12 Rib Eye Area 14

Feet 10 Teat and Udder 12


INCREASED ACCURACY OF GEPDS

Trait Progeny Equivalent Trait Progeny Equivalent

Calving Ease 26 Claw Set 10

Birth Weight 23 Fertility 17

Weaning Weight 27 MILK 36

Yearling Weight 23 Mature Weight 15

Dry Matter Intake 12 Marbling 11

Docility 12 Rib Eye Area 14

Foot Angle 10 Teat and Udder 12

GENETIC SELECTION

∆ � ∗ ∗ �

�

i = selection intensityr = accuracyσ = genetic variationL = generation interval


SELECTION INTENSITY

GENETIC SELECTION

∆ � ∗ ∗ �

�



ACCURATE IDENTIFICATION OF SUPERIOR ANIMALS

GENETIC SELECTION

∆ � ∗ ∗ �

�



GENERATION INTERVAL

• 5 years for cows

• 3 years for bulls

Birth Weaning Breeding Calving Weaning Yearling / Ultrasound

Breeding Calving / Milking

Weaning

0 6m 16m 24m 30m 36m 42m 50m 56m

Heifer Progeny Grand Progeny

GENERATION INTERVAL

• 5 years for cows

• 3 years for bulls

Birth Weaning Breeding Calving WeaningYearling / Ultrasound Breeding

Calving / Milking Weaning

0 6m 16m 24m 30m 36m 42m 50m 56m

Heifer Progeny Grand Progeny


BREED ASSOCIATIONS

• SNP Parentage verification

• Genetic Conditions

• BVD / Freemartin / Polled – Horned / Coat Colour

• Genomics and Genetic Evaluations:

• ASA – GGP 50K (soon to be GGP 100K), IGS


• CHA – GGP 50K, BOLT

• CCA – GGP 50K, AGI

RESEARCH AND DEVELOPMENT

• CHA – feed in take

• CAA – teat and udder, feet and leg, high immune response


IMPUTATION

• CANADIANBEEFISTHEBEST

• CAN____NBEE__STH__ST

• 121 – 200 SNPs for Parentage Verification

• GGP 50K – to GGP 100K

• Customized panels - AngusGS

WHOLE GENOME SEQUENCING


TOOLS OTHER SECTORS• Management by genotype

• Leptin (LEPg978 – C T at position 95691973 bp) = higher milk, higher gain

• Igenity® Beef - RFI and Carcass Test

- Maternal Traits for Retained Heifers

• Retained Heterozygosity

• EnvigourHX

PHENOTYPE IS KING

Phenotype Genotype


BORROWING PHENOTYPES

A

T

A

T

A

T

WHAT IS THE BEST EBV / GENOTYPE?


EPIGENETICS

GENETICALLY MODIFIED ORGANISM VS GENETICALLY EDITED ORGANISMS


THANK YOU

Kajal Devani

Director of Science and Technology

Canadian Angus Association

403-537-5604

[email protected]

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