Academic literature on the topic 'Bovins laitiers – Embryons'

Les effets possibles d’une utilisation de la transplantation embryonnaire dans les schémas de sélection des bovins laitiers sont décrits. La perspective est étendue au cas de l’utilisation d’embryons sexés ou sexés et clonés bien que les techniques correspondantes soient encore en cours de développement. Ces effets sont décrits en termes de génétique des populations où plusieurs paramètres très différents contribuent à l’efficacité globale des programmes de sélection. Leur résultat net est que la transplantation embryonnaire permet d’augmenter les progrès génétiques annuels dans une proportion non négligeable (de l’ordre de 20 %), essentiellement parce qu’elle permet d’accélérer la reproduction dans une espèce handicapée à cet égard. Les perspectives offertes par le sexage et clonage apparaissent nettement plus positives que pour le sexage seul, puisque les progrès génétiques augmenteraient encore et parce que l’accès à des embryons femelles très bien connus d’après la performance de leurs clones deviendrait possible à l éleveur.

L’impact de la technique de superovulation et du transfert d’embryons (MOET) sur la performance de la race Somba a été évalué à l’aide de simulations du type Monte-Carlo. Des schémas MOET adultes en noyaux fermés ont été simulés et soumis à 20 générations consécutives de sélection en supposant une capacité fixe de testage de 512 femelles connues pour leurs performances laitières, un taux de succès de 70 p. 100 pour le transfert, un taux de survie de 70 p. 100 chez les embryons et des tailles variables de familles (nD = 4, 8, 16). Les valeurs additives génétiques des candidats ont été estimées par la méthode BLUP utilisant le modèle animal réduit (RAM). Pour différents scénarios déterminés par le nombre de donneurs (D = 64, 128, 256) et le nombre de géniteurs (S = 4, 8, 16) à sélectionner, la réponse à la sélection a varié de 0,088 à 0,127 unités standard phénotypiques par an. Ces valeurs correspondaient à un progrès génétique annuel de 2,2 à 3,2 p. 100 par rapport à la moyenne de la population par an (le coefficient de variation de la performance laitière de la race Somba étant de 25 p. 100). Pour toutes les alternatives du point de vue de la structure de la population, le taux de consanguinité obtenu par simulation a varié de 1,32 à 2,93 p. 100 par an, contre une valeur estimée allant de 0,83 à 3,32 p. 100. Comparé au taux annuel de consanguinité de 0,1 à 0,2 p. 100 généralement admis pour le schéma conventionnel de testage sur descendance, les taux de consanguinité prédictibles pour les schémas MOET adultes ont été remarquablement élevés. Pour pallier ce handicap, des stratégies de réduction à court et à moyen terme du taux de consanguinité ont été examinées.

Quoiqu’entré dans le langage courant, le terme de “biotechnologies” a gardé une signification quelque peu imprécise. Au sens large, les biotechnologies peuvent être définies comme un ensemble de techniques et de connaissances permettant d’exploiter les propriétés du vivant à des fins d’application. Sous cette acception, les biotechnologies sont aussi vieilles que nos civilisations puisque l’homme s’est servi très tôt - bien sûr sans le savoir - de micro-organismes pour fabriquer des aliments tels le pain, le fromage et des boissons fermentées. Mais ce sont les avancées spectaculaires de la biologie moderne, notamment celles de la biologie moléculaire, qui élargissent presque à l’infini le champ d’application potentiel des biotechnologies. C’est le cas, entre autres, des applications possibles à l’élevage des progrès de la biologie animale.
 Le présent ouvrage regroupe, sur les biotechnologies animales, huit contributions qui représentent un spectre très large d’applications : produits issus de procédés biotechnologiques (vaccins, hormone), techniques de reproduction, aide à l’ amélioration génétique, transgenèse et nouveaux outils d’analyse de mécanismes biologiques. Prenant le contre-pied d’une certaine partie de la littérature antérieure sur le sujet, qui se présente comme une sorte d’hymne un peu naïf à la modernité, ces textes sont inspirés par le souci de replacer les biotechnologies dans leur contexte d’application réel, qu’il soit actuel ou potentiel, en essayant de dégager les perspectives et les limites de leur utilisation, tant du point de vue économique que de celui de l’acceptabilité par le citoyen. Dans cette optique, il est intéressant de rapprocher certaines des contributions présentées.
 Le premier rapprochement suggéré est celui des contributions traitant de l’utilisation de produits issus des biotechnologies, les vaccins et l’hormone de croissance recombinante. Dans le cas de la fabrication des vaccins, les progrès de la biologie moléculaire, associés à ceux des connaissances sur les agents pathogènes et le déterminisme de leur virulence, ont ouvert une série de voies nouvelles (vaccins recombinants, vecteurs inertes ou subunitaires). Toutefois, comme le remarque M. Eloit, ces produits ne sont pas encore entrés en force sur le marché pour des raisons d’ordre pratique et économique. En effet, les vaccins “de nouvelle génération” ne sont pas forcément à ce stade plus intéressants que les vaccins conventionnels existants, et ne sont pas nécessairement plus faciles à produire quand ces derniers n’ont pas pu l’être. On a donc ici le cas d’applications très attendues, ne posant pas de problème majeur d’acceptabilité par le public, mais qui n’ont pas encore débouché autant qu’on pouvait l’espérer. Bien entendu, il reste encore une marge de progrès considérable, et la vaccinologie moderne ne peut qu’aboutir, à l’avenir, à des obtentions significatives.
 A l’opposé, la production industrielle d’hormone de croissance recombinante est bien maîtrisée. Par ailleurs, une somme importante de connaissances, synthétisées par Y. Chilliard et coll., a été accumulée sur les effets zootechniques de cette hormone -positifs- ainsi que sur son mode d’action et sur les conséquences prévisibles de son utilisation au niveau des élevages et de la filière. Mais on sait que l’utilisation de cette hormone recombinante est interdite en Europe pour des raisons socio-économiques : il s’agit du refus de voir encore accélérer le processus de concentration des élevages avec ses conséquences sur la déprise de certaines zones agricoles, ainsi que de la crainte d’une dégradation de l’image des produits laitiers. On a donc ici le cas, inverse du précédent, d’un outil techniquement au point mais dont l’utilisation, pourtant fortement voulue par les lobbies industriels intéressés, se heurte à des oppositions inspirées par le souci de l’intérêt général.
 Le second groupe d’articles qu’il est intéressant de rapprocher est celui des biotechnologies de la reproduction : insémination artificielle, cryoconservation des gamètes, transplantation embryonnaire, sexage des embryons, fécondation in vitro et clonage embryonnaire. Il s’agit des contributions de J. Mallard et J.-C. Mocquot, J.-J. Colleau et coll., et G. Maisse et coll. L’insémination artificielle, et notamment son application aux bovins laitiers, est l’exemple par excellence d’une technologie de la reproduction ayant connu un plein succès. Comme le notent J. Mallard et J.-C. Mocquot, on dispose dans ce cas du recul nécessaire pour analyser tous les effets de l’utilisation de cette technologie, bien au point chez les bovins, qui sont considérables. Associée à la congélation du sperme, l’insémination artificielle a surtout permis le testage des mâles puis l’utilisation préférentielle des sujets améliorateurs ainsi repérés. Or, même si le terme de “testage” n’existait pas encore, l’idée d’une pratique consistant à observer la descendance des taureaux pour pouvoir ensuite en utiliser les meilleurs préexistait, avant sa réalisation effective, chez les plus clairvoyants des éleveurs et des cadres de l’élevage. On a, sur ce point, des témoignages datant de plus de 75 ans. Il est donc fondamental de prendre conscience du fait que la technologie de l’insémination artificielle associée à la congélation du sperme est venue répondre à un besoin latent très fort, ce en quoi elle représente un cas de figure très particulier. La situation n’est pas tout à fait comparable pour les autres biotechnologies de la reproduction - transplantation embryonnaire, sexage des embryons, clonage embryonnaire - qui répondent certes à des besoins, mais à des besoins beaucoup moins caractérisés et plus réduits que le précédent. L’article de J.-J. Colleau et coll. permet de préciser les limites techniques et économiques de l’utilisation de ces nouveaux outils de la reproduction, ainsi que leurs perpectives d’application dans les programmes d’amélioration génétique, c’est-à-dire dans le cadre d’une démarche d’intérêt collectif. Curieusement, la cryoconservation des gamètes, routinière dans certaines espèces, est loin d’être au point dans d’autres, alors qu’elle pourrait rendre de grands services dans le cadre de la sélection et dans celui de la préservation des ressources génétiques. La contribution de G. Maisse et coll. fait le point des travaux qui se poursuivent chez les poissons, où de nombreuses difficultés restent à résoudre.
 Au début des années 80, période pendant laquelle, selon la formule de J. Mallard et J.-C. Mocquot, le terme de biotechnologies était “majoritairement décliné au futur”, la transgenèse a été volontiers présentée comme le substitut moderne aux méthodes de la génétique quantitative utilisées pour l’amélio ration génétique des espèces d’élevage. La lecture des contributions de D. Boichard et coll. sur l’utilisation des marqueurs moléculaires en génétique animale et de L.M. Houdebine sur la transgenèse animale confirme à quel point ces prévisions étaient naïves. A l’heure actuelle, deux constats principaux doivent être faits. Tout d’abord, la transgenèse appliquée à la création de souches des grandes espèces animales est encore balbutiante, surtout par manque de techniques vérita blement opérationnelles. En second lieu, les travaux d’analyse des génomes animaux qui, eux, progressent très vite, doivent permettre, dans un avenir proche, de détecter les principales régions chromosomiques impliquées dans le déterminisme des caractères économiques et d’intégrer cette masse d’informations nouvelles dans le processus de sélection. Il s’agira du début d’une nouvelle phase décisive de l’histoire de la génétique appliquée aux espèces d’élevage. Les progrès auront donc été beaucoup plus significatifs que pour la trans genèse. A l’avenir, celle-ci devrait bénéficier des résultats de ces travaux d’analyse du génome, ne serait-ce que pour identifier des gènes dont le transfert ou la mutation pourrait s’avérer judicieux. Il restera quand même à prendre en compte, dans le contexte futur encore incertain, les limites de l’acceptabilité par le public des obtentions transgéniques.
 Last but not least, il ne faut pas oublier que les nouvelles biotechnologies sont à leur tour des outils très puissants d’analyse des mécanismes du vivant. La contribution de T. Pineau donne l’exemple des avancées en cours dans les domaines de la pharmacologie et de la toxicologie.
 En définitive le bilan qui peut être fait aujourd’hui des avancées des biotechnologies animales peut paraître contra sté, surtout si on se réfère aux prévisions faites il y a une quinzaine d’années par les bateleurs de la Science. De nos jours, l’affichage des perspectives d’application des biotechnologies reste parfois contaminé par la nécessité devant laquelle se trouvent les équipes, engagées dans la chasse aux crédits, de justifier leurs travaux par la promesse de retombées concrètes. Toutefois, la lecture du présent document montre que, dans certains domaines, les choses ont déjà beaucoup avancé. Par ailleurs, les perspectives de progrès de la biologie animale sont encore considérables, tout comme les perspectives d’application des biotechnologies qui en décou leront. Mais beaucoup d’inattendu étant devant nous, on se gardera ici d’être plus précis dans les prédictions !

Avec l'arrivée des techniques de reproduction assistée et de la génomique, le progrès génétique chez les bovins laitiers est plus rapide que jamais, favorisant maintenant l'utilisation d'animaux de plus en plus jeunes pour la reproduction. Cette situation aurait possiblement un impact sur la qualité des embryons, affectant potentiellement la génisse de la génération suivante. Ce projet vise à documenter l'effet de l'âge sur la qualité de l'embryon et, en l'occurence, à identifier des pistes pour corriger la situation. Dix jeunes femelles Holstein ont subi trois cycles de stimulation ovarienne (8, 11, 14 mois). Les ovules ont ensuite été fécondés in vitro (semence d'un même taureau adulte), générant trois lots d’embryons par animal. Grâce à la plateforme EmbryoGENE, il fut possible de mesurer l'expression génique ainsi que l'état de méthylation de l'ADN au stade blastocyste. En premier lieu, l'analyse transcriptomique des contrastes selon l'âge (8 vs 14 mois et 11 vs 14 mois) a permis de dénombrer 242 gènes différentiellement exprimés pour le premier contraste et 296 pour le deuxième. Parmi les voies géniques affectées par l'âge, on retrouve notamment les voies mTOR et PPAR, ainsi que la voie de réponse au stress oxydatif médiée par NRF2. Pour sa part, l'analyse épigénétique a permis d'identifier 5787 régions différentiellement méthylées pour le premier contraste et 3658 pour le deuxième. Il est possible d'observer une tendance à l'hyperméthylation chez les embryons obtenus à partir de donneuses de 8 mois, alors qu'une hypométhylation du génome plus marquée est notée chez les embryons provenant des donneuses de 11 mois. Le premier constat est que les embryons sont marginalement affectés par l'âge de la donneuse et que la qualité s’avère très bonne dès 8 mois. Les résultats suggèrent une causemétabolique pour expliquer les différences observées, trahissant un impact plus grand des conditions in vitrosur les embryons produits par les plus jeunes donneuses.

En début de lactation, la vache subit un stress important occasionné par l’impossibilité de combler l’ensemble de ses besoins énergétiques par sa consommation exogène. Cette période spécifique se caractérise par une balance énergétique négative, entraîne une utilisation excessive des réserves corporelles de l’animal et représente un défi métabolique important. Ironiquement, depuis maintenant plus de 40 ans, le système incite les producteurs laitiers à effectuer l’insémination au jour 60 post-partum, c’est-à-dire au moment où la vache rencontre un déficit métabolique. Ce déficit au moment de la conception aurait un impact chez la progéniture, notamment au niveau épigénétique. Ce projet consiste à documenter l’effet de la balance énergétique négative sur la qualité de l’embryon et, en l’occurrence, à proposer des pistes afin d’améliorer la fertilité des bovins laitiers. La mesure du bêta-hydroxybutyrate (BHB) a été effectuée à partir d’échantillons sanguins entre 45 et 60 jours post-partum sur dix-huit vaches de race Holstein. Selon la mesure obtenue, la vache fut classée comme étant faible ou élevée en BHB, afin d’avoir au moins six vaches par groupe. Après un processus de stimulation ovarien, chaque vache fut inséminée et les embryons, récoltés. Pour chaque vache, deux embryons ont été transférés dans deux primipares, afin de déterminer subséquemment la persistance des marqueurs dans le matériel biologique. Grâce à la plate-forme EmbryoGENE, il fut possible de déterminer l’expression génique ainsi que l’état de méthylation de l’ADN des embryons récoltés. Les résultats obtenus soutiennent l’existence d’une altération du métabolisme énergétique au niveau embryonnaire, notamment par la modification de la voie de signalisation de mTOR ainsi que celle des sirtuines. Cette altération semble se traduire par une dysfonction mitochondriale et une inhibition de la transcription, entraînant un freinage au niveau cellulaire, probablement dû à la programmation de l’embryon à utiliser ses réserves lipidiques lors de conditions importantes de stress.<br>In early lactation, the cow undergoes an important stress generated by the impossibility of filling its entire energetic needs by exogenous consumption. This is characterized by a negative energy balance, excessive use of animal body reserves and represents an important metabolic challenge. Ironically, for more than 40 years now, the system has been encouraging dairy farmers to inseminate on day 60 postpartum, when the cow has a metabolic deficit. This deficit at the time of conception could impact the offspring, especially at the epigenetic level. This project is meant to document the effect of the negative energy balance on the quality of the embryo and to identify ways to improve the fertility of dairy cows. The beta hydroxybutyrate (BHB) measure was done from blood samples between day 45 and 60 postpartum on eighteen Holstein cows. According to the measure obtained, each cow was classified as low or high in BHB, so as to have at least six cows per group. After an ovarian stimulation process, each cow was inseminated and the embryos were harvested. For each cow, two embryos were transferred in two primiparous cows in order to subsequently determine the persistence of the markers in the biological material. With the EmbryoGENE platform, it was possible to determine the gene expression as well as the methylation status of DNA embryos. The results obtained support the existence of an alteration of the energetic metabolism at the embryonic level, especially by the modification of the signaling pathway of mTOR as well as those of the sirtuins. This alteration appears to result in mitochondrial dysfunction and inhibition of transcription, leading to a reduced activity at a cellular level, probably due to programming of the embryo to use its lipid reserves during severe stress conditions.

La sélection génomique, mise en place depuis 2009 en France, a drastiquement modifié les schémas de sélection dans les races bovines laitières françaises de grand effectif en augmentant le nombre de candidats à la sélection et en réduisant les intervalles de génération. L’essor de l’utilisation du transfert embryonnaire a également remanié les schémas de sélection, intensifiant la sélection des mères à taureaux et réduisant encore les intervalles de génération. Ces technologies permettent une augmentation du progrès génétique.Cependant, si leur utilisation n’est pas maîtrisée, elles mettent en danger la diversité génétique de ces races. Cette perte de diversité, caractérisée par une augmentation de la consanguinité, peut s’accompagner de dépression de consanguinité, d’une baisse de l’efficacité de la sélection et une perte de potentiel adaptatif. Il est donc primordial de comprendre et de prédire l’impact de ces changements sur la diversité génétique à l’ère de la génomique, afin de mieux la maintenir.Un bilan de la mise en place de la sélection génomique a montré que cette technologie a permis une augmentation du progrès génétique annuel chez la Montbéliarde, la Normande et la Prim’Holstein mais que la perte de diversité génétique s’est accélérée seulement chez la Prim’Holstein.Une étude par simulations a montré que, dans le cadre de la sélection génomique, l’utilisation intensive du transfert embryonnaire dans un schéma de sélection de type Montbéliarde présentait un risque pour la diversité génétique, et que la réduction du nombre de taureaux dans ces schémas causait à la fois une baisse du progrès génétique et une accélération de la perte de diversité génétique.Dans la race Montbéliarde, la dépression de consanguinité a fait baisser les performances pour cinq caractères de production et de santé sur les six caractères étudiés. Les effets de la consanguinité sur ces performances sont très hétérogènes le long du génome.Gérer la consanguinité et ses conséquences dans les races bovines laitières françaises nécessite la mise en œuvre de mesures efficaces, éthiques et applicables sur le terrain<br>Genomic selection, implemented in France since 2009, has drastically modified breeding schemes in large French dairy cattle breeds by increasing the number of candidates for selection and reducing generation intervals. The growing use of embryo transfer has also reshaped breeding schemes, intensifying the selection of dams of bulls and further reducing generation intervals. This resulted in an increased genetic gain.However, if their use is not controlled, they put the genetic diversity of these breeds at risk. This loss of diversity, characterized by an increased inbreeding, can be accompanied by inbreeding depression, a decrease in selection efficiency and a loss of adaptive potential. It is therefore essential to understand and predict the impact of these changes on genetic diversity. We studied the implementation of genomic selection and showed that this technology has led to an increase in annual genetic gain in Montbéliarde, Normande and Prim'Holstein while the loss of genetic diversity has only been accelerated in Prim'Holstein.We showed by simulations that, in the context of genomic selection, the intensive use of embryo transfer in a Montbéliarde-type breeding scheme presented a risk for genetic diversity, and that the reduction in the number of bulls in these schemes caused both a decrease in genetic gain and an acceleration of the loss of genetic diversity.In the Montbéliarde breed, inbreeding depression resulted in lower performance for five production and health traits out of six traits studied. The effects of inbreeding on these performances were very heterogeneous along the genome.Managing inbreeding and its consequences in French dairy cattle breeds requires the implementation of effective, ethical and feasible actions in the field

Ce travail a pour objectif d'étudier les effets d’une supplémentation en acides gras polyinsaturés (AGPI) n-3 à longues chaines sur la production d’embryons chez les vaches laitières. Le régime enrichi en AGPI n-3 a eu tendance à augmenter le nombre moyen des complexes ovocyte-cumulus récupérés par vache par session d’OPU par rapport au groupe témoin AGPI n-6. Une tendance à augmenter le nombre moyen par vache par session d’OPU de blastocystes et de blastocystes expansés avec une augmentation significative de blastocystes de qualité 1 et 2 ont été notés dans le groupe n-3. De même, les taux de blastocystes, de blastocystes expansés et de blastocystes de qualité 1 et 2 ont été significativement augmentés dans le groupe n-3. Nous avons aussi montré que l’addition d’acide docosahexaénoïque (DHA, C22:6 n-3) à une faible concentration (1μM) pendant la maturation in vitro des ovocytes bovins augmente significativement le taux de clivage et le taux et la qualité de blastocyste. La stimulation de FFAR4 (free fatty acid receptor 4), au cours de la MIV, par un agoniste spécifique (TUG 891), a entrainé des effets bénéfiques similaires à ceux du DHA (1μM) sur la compétence ovocytaire. Cela suggère que l’effet bénéfique du DHA pourrait passer, au moins partiellement, par l’activation du FFAR4<br>We aimed to investigate whether dietary n-3 PUFA, in Prim‘Holstein dairy cattle in lactation, could influence reproductive performance in terms of embryo production. We showed that n-3 PUFA-enriched diet had a tendency to increase the average number of oocyte-cumulus complexes recovered per cow per OPU session. A tendency to increase the average numbers per cow per OPU session of blastocysts and expanded blastocysts with significantly increase of blastocysts of quality 1 and 2 were noted in the n-3 group compared to the n-6 group. Similarly, the rate of blastocysts, expanded blastocysts and blastocysts of quality 1 and 2 were significantly increased in the n-3 group compared to the n-6 group. We also showed that the addition of docosahexaenoic acid (DHA, C22:6 n-3) at low concentration (1μM) during IVM of bovine oocytes increased cleavage rate, blastocyst rate and embryo quality. DHA and free fatty acid receptor 4 (FFAR4) agonist TUG- 891 (1 or 5 μM) supplied during IVM similarly improved in vitro embryo development, suggesting that FFAR4 may, at least partially, mediate DHA beneficial effects on OCC, through activation of signaling pathways

Les récentes recherches suggèrent que la superovulation de vaches laitières sous une concentration élevée de progestérone permet de meilleurs résultats que la superovulation sous une basse progestéronémie pendant la première vague folliculaire. Nous émettions donc l’hypothèse qu’une basse progestéronémie pendant la phase lutéale, une problématique connue chez la vache laitière haute productrice, compromet le rendement en embryons suite à la superovulation de la deuxième vague folliculaire. Afin de tester cette hypothèse, 18 vaches laitières ont été superovulées à deux reprises avec deux protocoles distincts, dont un atteignant un niveau lutéal de progestérone (>2.5 ng/mL, le corps jaune comme source de progestérone) et l’autre un niveau sublutéal (<2.5 ng/mL, l’implant intravaginal comme unique source de progestérone). Le nombre d’embryons transférables était similaire entre les protocoles. Curieusement, nous avons obtenu un développement accéléré des follicules dans le protocole sublutéal (p = 0,002), un développement embryonnaire plus avancé (p = 0,01) et une qualité améliorée des embryons (p = 0,02) par rapport au protocole lutéal. Ces résultats suggèrent que des facteurs autres qu’une basse progestéronémie peuvent affecter le rendement en embryons. Une pulsatilité augmentée de la LH grâce à une basse progestéronémie pendant la deuxième vague folliculaire pourrait être responsable du développement folliculaire accru ainsi que du développement et de la qualité augmentés des embryons. Ces résultats indiquent que des niveaux sublutéaux de progestérone pendant la phase lutéale ne compromettent pas le résultat d’un traitement de superovulation mais, au contraire, peuvent améliorer certains aspects du rendement en embryons.<br>Recent research has suggested that superovulation of dairy cows under high levels of progesterone allows for better results than superovulation of cows under low levels during the first follicular wave. We therefore hypothesized that low levels of luteal progesterone, a known problem for high producing dairy cows, impair superovulatory outcome during the second follicular wave. To test this hypothesis, 18 lactating cows were superovulated twice with two different protocols, one creating a luteal level of progesterone (>2.5 ng/mL, corpus luteum as progesterone source) during the superovulation treatment, the other one inducing a subluteal level (<2.5 ng/mL, intravaginal implant as the only progesterone source). The number of transferable embryos was not significantly different between the two protocols. Interestingly, we obtained an accelerated development of follicles in the subluteal protocol (p = 0.002), a more advanced embryo development (p = 0.01) and enhanced embryo quality (p = 0.02) compared to the luteal protocol. These results indicate that factors other than low progesterone levels may determine the outcome of superovulation performed during the first follicular phase. Increased LH pulsatility in response to low levels of progesterone during the second follicular phase may be responsible for enhancing follicular development in our subluteal group, resulting in accelerated embryo development and improved embryo quality. These results indicate that subluteal levels of progesterone during the luteal phase do not impede superovulatory outcome, but may, in contrary, enhance certain aspects of the yield in embryos.