Academic literature on the topic 'Protéines très précoces'

Les progrès récents de la biologie et notamment ceux réalisés dans le domaine des acides nucléiques et des protéines permettent d’envisager de nouvelles stratégies très prometteuses pour l’élevage des animaux domestiques. Des sondes d’acide nucléique permettent la détermination du sexe chez l’embryon bovin précoce. Plus généralement la multitude de sondes qui vont être progressivement disponibles et la cartographie des génomes vont donner une bien meilleure connaissance des animaux. Il en résultera de nouvelles stratégies de sélection beaucoup plus fines et beaucoup plus rapides. La préparation en masse de peptides recombinants (antigènes d’agents pathogènes, hormones, cytokines, anticorps monoclonaux...), laisse envisager des interventions sur les animaux jusqu’alors réservées à des cas très particuliers. Les nouvelles techniques liées à la reproduction des mammifères (maturation des ovocytes in vitro, fécondation in vitro, développement des embryons précoces in vitro, duplication des embryons par clivage et par clonage) vont progressivement se superposer aux techniques déjà existantes (insémination artificielle, transfert d’embryons) et contribuer à raccourcir les cycles de reproduction et la durée des programmes de sélection génétique. L’ingénierie génétique va permettre, dans les cas les plus favorables, de transmettre une protéine à un organisme entier sous la forme d’un gène actif. Des gènes peuvent être transférés dans les cellules somatiques des organismes entiers (thérapie génique) ou dans les embryons précoces (transgénèse). La thérapie génique peut permettre de ne plus devoir administrer un polypeptide de manière répétée à un animal et la transgénèse conduit à l’obtention de nouvelles lignées d’animaux présentant des caractères génétiques nouveaux définis par les transgènes. Ces interventions, qui sont les plus radicales et les plus prometteuses, ne pourront devenir une réalité significative dans les élevages qu’à la fin de ce siècle.

Dans les élevages de lapins spécialisés, la production d’une femelle est de l’ordre de 45 lapereaux abattus par an, soit 60 kg de viande. Généralement de format adulte moyen (4 kg) ces lapereaux fournissent en 10-11 semaines une carcasse de 1,3 kg dont les morceaux nobles (83 % de la carcasse), comestibles à 85 %, sont particulièrement maigres (moins de 3 % de tissu gras). L’espèce cunicole est riche en races de formats très différents. Celles-ci représentent un potentiel important de diversification qualitative de la viande. En particulier, les races géantes sont intéressantes dans la mesure où la découpe et la transformation se développent. Les principales caractéristiques bouchères des carcasses : le rendement à l’abattage, le rapport muscle/os et éventuellement l’adiposité peuvent être modifiées par sélection en race pure. L’amélioration de la vitesse de croissance par sélection ou par augmentation de la teneur en protéines de l’aliment, qui favorise la voie glycolytique du métabolisme énergétique musculaire, peut entraîner une dégradation de la qualité de la viande. Lorsque la vitesse de croissance des lapereaux est accrue, soit par un meilleur équilibre des nutriments (protéines/ énergie, notamment), soit par un apport alimentaire élevé (nourriture à volonté, teneur en lest minimum), les caractéristiques corporelles sont modifiées. Les proportions des tissus précoces (tractus digestif, squelette et éventuellement peau) sont réduites, celles des tissus tardifs (tissu musculaire et surtout tissu adipeux) sont augmentées ; par conséquent, le rendement à l’abattage, le rapport muscle/os et l’adiposité sont favorisés. Chez le lapin, herbivore monogastrique, la supplémentation en lipides de l’aliment, destinée à élever le niveau énergétique de la ration sans abaisser celui des glucides indigestibles, peut intervenir sur la stabilité thermique et chimique des graisses corporelles.

Cet article décrit les différentes méthodes cliniques et de laboratoire utilisables pour établir le diagnostic de la gestation chez les ovins. Etant destinées à des applications dans les élevages, ces méthodes sont présentées en insistant sur la précocité de leur utilisation, sur les paramètres de sensibilité, de spécificité, d’exactitude de diagnostic positif, d’exactitude de diagnostic négatif et enfin sur leurs possibilités de dénombrement des fœtus. La méthode la plus précoce est le dosage de la progestérone. Elle fournit dès le 17e jour des valeurs élevées d’exactitude mais nécessite de connaître exactement le moment de la fécondation. Le dosage des protéines spécifiques ou associées à la gestation (PSPB, PAG) est également une méthode précoce, le diagnostic étant obtenu dès le 22e jour pour un dosage dans le sang et le 32e jour pour un dosage dans le lait. Il présente d’excellentes performances de sensibilité et de spécificité, mais ne permet pas de dénombrer les fœtus. Enfin, l’échographie mode-B, utilisable dès le 30e jour de gestation, donne, selon l’opérateur, de très bonnes à d’excellentes performances de sensibilité et de spécificité et permet de dénombrer les fœtus en temps réel.

Depuis une dizaine d’années, l’alimentation du poussin nouveau-né suscite un intérêt croissant car elle influence, à terme, les performances des poulets de chair. La résorption rapide du résidu vitellin représente une réserve relativement modeste de nutriments (1 jour) par rapport au développement intense du tube digestif et de ses fonctions d’une part et du muscle pectoral d’autre part pendant les deux ou trois premiers jours de la vie. Le délai d’alimentation dû aux conditions d’éclosion et de transport peut varier d’un individu à l’autre de 10 à 60 heures. Plusieurs travaux concluent que ce jeûne, à un moment critique du développement, retarde de manière irréversible la croissance et réduit sans doute les capacités de défense immunologique du poussin. De plus, les rares travaux portant sur la composition des régimes alimentaires pour très jeunes poussins suggèrent que les rations couramment distribuées sont peut être trop pauvres en protéines et trop riches en lipides. Il est, par ailleurs, nécessaire de freiner la croissance entre une et trois semaines d’âge pour limiter les problèmes locomoteurs et métaboliques ultérieurs. Les recherches actuelles s’orientent vers un ’pilotage’ plus précis de la nutrition des jeunes poulets de chair en stimulant le développement initial au cours de la première semaine, puis en le freinant, avant d’optimiser économiquement l’alimentation après l’âge de trois semaines. Dans un tel schéma général, les effets de stimulations initiales du développement des poussins par une alimentation plus précoce ou/et mieux adaptée sur la qualité de la viande et les performances globales de l’élevage restent à quantifier avec précision.

Après une augmentation rapide suivie d’une stabilisation, l’obésité infantile reste élevée dans un grand nombre de pays. L’évolution des apports nutritionnels explique difficilement l’épidémie d’obésité, puisque lorsque l’obésité augmentait, les apports caloriques et lipidiques diminuaient. L’alimentation au début de la vie peut expliquer ce paradoxe. Il est maintenant bien établi que des facteurs environnementaux agissant au début de la vie auront des conséquences sur la santé à long terme (période des « 1000 premiers jours »). Le rebond d’adiposité précoce relevé chez la plupart des obèses suggère une telle programmation. Des apports élevés en protéines et faibles en lipides sont relevés chez les enfants de nombreux pays industrialisés. Ce déséquilibre est très éloigné de la composition du lait maternel, ainsi que des recommandations officielles indiquant que les lipides ne devaient pas être restreints avant l’âge de 3 ans. Des hypothèses sont proposées pour expliquer l’association entre faibles apports en lipides et obésité. En particulier, la restriction des lipides au début de la vie pourrait programmer un métabolisme adapté aux apports insuffisants (« métabolisme économe »), devenant néfaste lorsque les apports augmenteront (« mismatch »). Ces observations soulignent l’importance d’adapter les apports nutritionnels aux besoins spécifiques à chaque étape de la croissance.

Neuf expériences ont été réalisées à la station expérimentale du Pradel (Sud-Est de la France) de 1991 à 2000 sur la conduite au pâturage des chèvres laitières hautes productrices (800-1100 kg de lait/chèvre/an) et en particulier sur le type de pâturage à adopter (pâturage tournant ou continu), les conditions de la mise à l’herbe et la stratégie de complémentation afin d’évaluer leurs effets sur les performances laitières (production et composition du lait). Deux expériences comparant pendant 3 ans et 100 jours respectivement deux systèmes d’alimentation, en chèvrerie ou au pâturage, ont montré que le pâturage couvre plus de 50% des besoins énergétiques des chèvres et que les productions laitières et les taux butyreux et protéique ne sont jamais significativement différents entre les deux conduites. Dans une troisième expérience aucune différence significative n’a été observée sur la production et la composition du lait de chèvres conduites pendant 100 jours au printemps en pâturage tournant ou en pâturage continu à surface identique et sur ces couverts végétaux comparables. Une quatrième expérience de 120 jours a permis de montrer qu’une mise à l’herbe précoce (début Mars) permet une meilleure production laitière qu’avec une mise à l’herbe plus tardive, vers le 31 Mars. Quatre expériences d’une durée de 12 à 16 semaines ont comparé différents niveaux de complémentation des chèvres au pâturage. L’augmentation de l’apport d’aliment concentré améliore de façon limitée la production laitière, en particulier au dessus de 0,8 kg de concentré/jour/chèvre. Avec de l’herbe de très bonne valeur alimentaire, cette augmentation est de 10 g de lait/100 g de concentré ajouté alors qu’elle est de 40 g avec de l’herbe à un stade plus avancé. La composition du lait est très peu modifiée par l’apport de concentré. Une dernière expérience de 100 jours et certaines expériences précédentes ont précisé les effets de la composition de l’aliment concentré. La nature des sources azotées (protéines peu ou fortement dégradables dans le rumen) influence plus la production laitière que celle des sources énergétiques (amidon vs fibre et matière grasse). Ainsi une production de lait de 1000-1100 kg par an peut être obtenue avec un système alimentaire où le pâturage couvre une part importante des besoins énergétiques totaux des chèvres (50 à 75% environ). Pour cela il est nécessaire que le potentiel génétique des chèvres le permette, que la durée journalière de pâturage soit suffisante (10-11 heures par jour), que les apports de fourrages distribués à l’auge soient très limités ou supprimés, que ceux d’aliments concentrés soient limités à environ 0,8 kg/chèvre/jour et surtout qu’une gestion du pâturage basée sur des contrôles journaliers et des observations précises soit mise en place avec rigueur par l’éleveur.

Avant-propos La demande mondiale en produits d’origine animale est en forte expansion1 et l’élevage est l’une des activités agricoles les plus fortement créatrices d’emploi et de valeur ajoutée, tant au niveau de la production et des services qu’elle utilise, que des filières de produits animaux. Mais dans le même temps, l’élevage doit faire face à des enjeux sociétaux qui nécessitent des évolutions importantes dans les modes de production : besoin de compétitivité encore accru, méthodes d’élevage contestées vis-à-vis des atteintes à l’environnement, du respect du bien-être animal et de l’usage des médicaments. Il s’agit de réfléchir ces défis au niveau européen et mondial. Produire plus, mieux et à moindre coût doit contribuer à assurer la sécurité alimentaire mondiale et à répondre aux attentes européennes en termes de systèmes de production et de marchés très diversifiés. L’Europe a ici une responsabilité toute particulière car si elle ne peut pas nourrir le monde, il est de sa responsabilité, en tant que région où la demande sociale est aujourd’hui la plus élevée, de montrer comment concilier production et environnement. Outre les innovations et les adaptations des systèmes d’élevage (cf. Numéro spécial de la revue « Quelles innovations pour quels systèmes d’élevage ? », Ingrand S., Baumont R. (Eds). INRA Prod. Anim., 27, 2), les réponses passent aussi par la recherche d’animaux qui soient d’une part, plus efficients pour transformer leur ration et plus faciles à élever dans une large gamme de conditions climatiques et de systèmes d’élevage et, d’autre part, adaptables face à des aléas climatiques, sanitaires ou économiques tout en préservant la santé, le bien-être et la qualité des produits. Par le passé, la recherche de la maximisation des performances de production (ex : vitesse de croissance, quantité de lait par lactation…) a conduit à des animaux de plus en plus spécialisés. Dans la plupart des filières, cette maximisation s’est accompagnée d’une dégradation des autres aptitudes d’élevage, aujourd’hui source d’inefficience en élevage. La recherche d’une plus grande robustesse (définie comme la capacité pour un animal d’exprimer son potentiel de production dans une large gamme d’environnements sans pour autant compromettre sa santé et son bien-être) devient une priorité. Dans le même temps,l’accès à des techniques d’exploration fonctionnelle toujours plus performantes, les innovations en cours d’appropriation ou à venir dans le domaine de la génomique ouvrent des perspectives d’investigation nouvelles plus précises. Dans ce contexte d’évolution des demandes et des possibilités d’investigation, les projets de recherche en sciences animales doivent être plus systémiques, prédictifs et permettre d’établir des relations fonctionnelles de plus en plus fines entre le phénotype des animaux, leur génotype et le milieu dans lequel il s'exprime. Face au développement spectaculaire des connaissances sur le génome, il y a un manque criant de connaissances sur l’expression des phénotypes, connaissances qui devraient permettre de répondre au mieux à une double finalité en termes d’exploitation de la variabilité des aptitudes animales : i) une sélection éclairée vers des objectifs majeurs pour améliorer l’efficience de la production et la robustesse des génotypes, et ii) un élevage de précision qui valorise la variabilité individuelle des animaux pour gagner en efficience et en résilience à l’échelle du troupeau, ou pour améliorer la conduite des animaux d’un génotype donné. En effet, d’un coté les progrès réalisés par la sélection génomique permettent aujourd’hui de repenser les critères de sélection et de les diversifier tout en raccourcissant les délais entre la définition des objectifs et l’amélioration effective des cheptels, mais cette sélection entraine de nouveaux besoins de phénotypage car elle nécessite la caractérisation d’unepopulation de référence. D’un autre coté, la connaissance plus fine de l’animal associée aux technologies en émergence de l’élevage de précision permettra de mieux piloter la conduite d’élevage pour améliorer l’efficience de l’alimentation ou de la reproduction par une approche individuelle à l’animal, ainsi que par la production d’alertes à destination de l’éleveur pour un diagnostic précoce des troubles permettant d’anticiper les ajustements requis. Le phénotypage est ainsi l’un des principaux défis que doit relever les recherches en production animale et a été reconnu comme tel par l’INRA. Deux types de phénotypage peuvent être envisagés : le phénotypage des caractères d’intérêt socio-économique et le phénotypage de caractères plus élémentaires. Les phénotypes d’intérêt socio-économique constituent la finalité recherchée. Ils résultent de mécanismes faisant appel à des régulations complexes, ils sont d’autant plus onéreux à mesurer qu’il s’agit de critères zootechniques qui doivent être observés sur des pas de temps longs. La recherche de phénotypes plus élémentaires et plus proches du mécanisme causal rend plus facile l’identification des gènes responsables. Ce phénotypage fin implique de réaliser des mesures particulièrement approfondies et à des échelles élémentaires (au niveau moléculaire, cellulaire, tissulaire…) des caractéristiques biologiques de l’animal qui expliquent un phénotype complexe observé à l’échelle de l’animal. Le phénotypage à haut débit signifie qu’une méthode de mesure des phénotypes fiable, automatisable et rapide est établie de sorte que le processus de mesure permette de générer un grand nombre de données dans un laps de temps court. Le haut débit peut s’appliquer au phénotypage fin tout comme à celui des caractères d’intérêt zootechnique. Les contributions significatives qui pourront être attendues d’un phénotypage animal fin et à haut débit concernent la biologie prédictive, à savoir la prédiction des performances à partir de caractères simples observables précocement, nécessaire notamment à la gestion des produits, à la conduite de l’élevage et à la sélection animale. Ce dossier propose le fruit d’une réflexion globale des chercheurs de l’INRA sur les perspectives qu’offre le phénotypage des animaux pour répondre aux enjeux des productions animales. Cette réflexion a eu pour objectif de définir les grands enjeux de connaissance autour du phénotypage animal et de faire émerger les questions de recherches prioritaires, transversales ou spécifiques aux différentes filières animales ainsi que les verrous techniques qui sont soulevés. Cette réflexion a été conduite par un groupe de douze chercheurs2 des départements de « Génétique Animale », « Physiologie Animale et Systèmes d’Elevage » et « Santé Animale » travaillant dans des disciplines et sur des espèces variées, missionné par la Direction Scientifique Agriculture de l’INRA. La réflexion de ce groupe s’est appuyée sur celle d’un collectif plus large de chercheurs INRA travaillant sur les animaux d’élevage par le biais d’un séminaire organisé en mai 2013 ainsi que par la rédaction partagée des articles de ce dossier. L’amélioration de la robustesse des animaux d’élevage étant un objectif central, le premier article de ce dossier développe une approche systémique de la robustesse des animaux d’élevage pour répondre au mieux à une double finalité en termes d’exploitation de la variabilité des aptitudes animales pour la sélection et pour la conduite de l’élevage. Les recherches sur le phénotypage doivent être accompagnées d’une ontologie générique c’est-à-dire d’une représentation et d’un langage communs pour partager les données et les connaissances, ainsi que l’explicite le second article de ce numéro. L’objet des trois synthèses suivantes est de mettre en perspective les fronts de science (phénotypage du microbiote intestinal), les enjeux de connaissance et les verrous techniques encore à lever pour permettre des productions animales de qualité (phénotypage de la qualité des produits) et en quantité (phénotypage de l’efficacité alimentaire), à moindres coûts économique et environnemental. 1 Selon la FAO et l’OCDE, la progression de la consommation de protéines d’origine animale sur la planète devrait se poursuivre au rythme de + 2 à + 3%/an au cours de cette décennie. Sur la période 2000-2050, la consommation totale des viandes devrait progresser de l’ordre de + 70% pour une population en augmentation de + 20%. Selon les mêmes sources et pour la même période la consommation de lait et produits laitiers dans les pays émergents devrait passer de 45 à 78 kg par habitant.

L’herpèsvirus humain 6 (HHV-6) est un pathogène opportuniste dont l’infection et/ou la réactivation sont associées avec des maladies telles la roséole, des désordres du système nerveux central, et des complications suite à la transplantation d’organes. Le séquençage du génome viral a révélé l’existence de deux types de HHV-6 (A et B), se distinguant par des séquences dissemblables dans des régions spécifiques et des propriétés biologiques différentes. Nos travaux portent sur la caractérisation de la protéine précoce-immédiate (IE) 2 de HHV-6A. Son expression précoce suite à l’infection et sa capacité de transactivation suggèrent qu’elle représente une protéine clé dans l’établissement d’une infection productive, grâce à son contrôle de la cascade d’expression des gènes viraux. De plus, le transcrit codant pour IE2 se situe dans la région la plus variable entre HHV-6A et -6B, suggérant que la biologie de cette protéine pourrait contribuer à expliquer les différences cliniques entre les deux types viraux. Afin de déterminer les protéines cellulaires recrutées par IE2 durant l’établissement de l’infection, nous avons criblé une librairie de cellules T à la recherche de partenaires d’interaction. Nous avons isolé la protéine Ubc9, enzyme jouant un rôle dans la voie de conjugaison de SUMO. Cette interaction a une importance fonctionnelle pour IE2, puisqu’Ubc9 réprime significativement l’activation de promoteurs par la protéine virale. Les domaines essentiels à la fonctionnalité d’IE2 n’avaient jamais été caractérisés. Nous avons démontré que les domaines N- et C-terminaux sont tous deux requis pour une transactivation optimale, et que la délétion de la queue C-terminale d’IE2 modifie significativement la transactivation et la localisation intranucléaire de la protéine. Nous avons également établi que la région R3 du promoteur précoce-immédiat de HHV-6A est positivement régulée par IE2. Globalement, ces travaux nous procurent une vision plus précise du rôle de la protéine IE2 dans l’initiation de l’infection par HHV-6.
Human herpesvirus 6 (HHV-6) is an opportunistic pathogen whose infection or reactivation are associated with diseases such as roseola, central nervous system disorders and organ transplant anomalies. Sequencing of the viral genome has exposed the existence of two HHV-6 variants (A and B), with diverging sequences in specific regions, and different biological characteristics. Our work focused on the characterization of HHV-6A immediate-early IE2 protein. Its prompt expression following infection and its transactivating ability suggest that IE2 constitutes a key protein for the establishment of a productive infection, owing to its control over the viral gene expression cascade. Moreover, the IE2 coding transcript is located in the most variable region between HHV-6A and -6B, suggesting that the biology of this protein could help explain the clinical differences between the two viral variants. In order to identify cellular proteins recruited by IE2 during the establishment of infection, we have screened a T-cell library for interaction partners. We have isolated Ubiquitin conjugating enzyme 9 (Ubc9), a protein involved in the small ubiquitin-related modifier (SUMO) conjugation pathway. This interaction has a functional relevance for IE2, with Ubc9 significantly repressing promoter activation by the viral protein. Protein domains essential for IE2 function had never been characterized. We have determined that the N- and C-terminal domains are both required for optimal transactivation, and that the deletion of the C-terminal tail of IE2 significantly alters transactivation and the intranuclear localization of the protein. Moreover, we have determined that the R3 domain of the immediate-early HHV-6A promoter represents an IE2 responsive element. Overall, this work provides a more precise image of the role of IE2 during the initiation of HHV-6 infection and a better comprehension of the biology of this complex virus.