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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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20192
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)
Congrès Bœuf – 11 octobre 20193
DONNÉES
• Les associations de races (autres) recueillent des données sur le
pedigree, les phénotypes et les génotypes
Phénotype
Génotype
Progéniture
Pedigree
DONNÉES
• Les associations de races (autres) recueillent des données sur le
pedigree, les phénotypes et les génotypes
• Évaluations génétiques pour prédire les valeurs d’élevage (VÉE / ÉPD)
Phénotype
Génotype
Progéniture
Pedigree
VÉE / ÉPD
Congrès Bœuf – 11 octobre 20194
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20195
POUR LA PERSONNE QUI EST VISUELLE
• Rang centile• Indices de sélection• Indices économiques
DONNÉES
• Les associations de races (autres) recueillent des données sur le
pedigree, les phénotypes et les génotypes
• Évaluations génétiques pour prédire la valeur reproductive
Phénotype
Génotype
Progéniture
Pedigree
VÉE / ÉPD
Congrès Bœuf – 11 octobre 20196
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20197
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20198
TRANSMISES ET NÉFASTES
B
B
b
b
BbBB
bbBb
TRANSMISES ET NÉFASTES
B
B
b
b
BbBB
bbBb
Congrès Bœuf – 11 octobre 20199
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201910
GÉNÉTIQUE ADDITIVE
La somme des effets des marqueurs
connus
ÉVALUATION GÉNÉTIQUE EN UNE SEULE ÉTAPE
Congrès Bœuf – 11 octobre 201911
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201912
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201913
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201914
LIAISON BASÉE SUR LES RELATIONS GÉNOMIQUES
PRÉCISION ACCRUE GRÂCE AUX ÉPD-G
Caractère Équivalent de la progéniture
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201915
PRÉCISION ACCRUE GRÂCE AUX GÉPD
Caractère Équivalent de la progéniture
Caractère Équivalent de la progéniture
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201916
INTENSITÉ DE SÉLECTION
Point d’arrêt
Groupe choisi Groupe choisi
Indice moyen de l’animal choisi
Indice moyen de l’animal choisi
SÉLECTION GÉNÉTIQUE
∆ � ∗ ∗ �
�
i = intensité de sélectionr = précisionσ = variation génétiqueL = intervalle entre générations
Congrès Bœuf – 11 octobre 201917
IDENTIFICATION PRÉCISE DES ANIMAUX SUPÉRIEURS
Vraie valeur d’élevage Vraie valeur d’élevage
VÉE VÉE
Précision Précision
SÉLECTION GÉNÉTIQUE
∆ � ∗ ∗ �
�
i = intensité de sélectionr = précisionσ = variation génétiqueL = intervalle entre générations
Congrès Bœuf – 11 octobre 201918
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201919
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
• CAA – AngusGS (50K), AGI
RECHERCHE ET DÉVELOPPEMENT
• CHA – prise alimentaire
• CAA – trayons et pis, pieds et membres, réponse immunitaire élevée
Congrès Bœuf – 11 octobre 201920
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201921
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201922
PHÉNOTYPES D’EMPRUNT
A
T
A
T
A
T
QUELLE EST LA MEILLEURE VÉE / GÉNOTYPE ?
Congrès Bœuf – 11 octobre 201923
ÉPIGÉNÉTIQUE
ORGANISME GÉNÉTIQUEMENT MODIFIÉ VERSUS ORGANISME GÉNÉTIQUEMENT ÉDITÉS
Congrès Bœuf – 11 octobre 201924
MERCI
Kajal Devani
Directeur science et technologie
Canadian Angus Association
403-537-5604
kdevani@cdnangus.ca
Congrès Bœuf – 11 octobre 20191
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20192
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20193
DATA
•Genetic evaluations
Phenotype
Genotype
Progeny
Pedigree
DATA
•Genetic evaluations to predict the breeding value
Phenotype
Genotype
Progeny
Pedigree
EBV / EPD
Congrès Bœuf – 11 octobre 20194
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20195
FOR THE VISUAL PERSON
• Percentile ranks• Selection indexes• Economic indexes
DATA
•Genetic evaluations to predict the breeding value
Phenotype
Genotype
Progeny
Pedigree
EBV / EPD
Congrès Bœuf – 11 octobre 20196
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20197
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 20198
TRANSMITTED AND HARMFUL
B
B
b
b
BbBB
bbBb
TRANSMITTED AND HARMFUL
B
B
b
b
BbBB
bbBb
Congrès Bœuf – 11 octobre 20199
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201910
ADDITIVE GENETICS
SINGLE STEP
Congrès Bœuf – 11 octobre 201911
SINGLE STEP
• Range 0.37 - 0.63
• (Visscher et al, 2012)
RANDOM MENDELIAN SEGREGATIONGenomic relationship %
Congrès Bœuf – 11 octobre 201912
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.
Congrès Bœuf – 11 octobre 201913
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201914
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201915
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201916
SELECTION INTENSITY
GENETIC SELECTION
∆ � ∗ ∗ �
�
i = selection intensityr = accuracyσ = genetic variationL = generation interval
Congrès Bœuf – 11 octobre 201917
ACCURATE IDENTIFICATION OF SUPERIOR ANIMALS
GENETIC SELECTION
∆ � ∗ ∗ �
�
i = selection intensityr = accuracyσ = genetic variationL = generation interval
Congrès Bœuf – 11 octobre 201918
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201919
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
• CAA – AngusGS (77K), AGI
• 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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201920
IMPUTATION
• CANADIANBEEFISTHEBEST
• CAN____NBEE__STH__ST
• 121 – 200 SNPs for Parentage Verification
• GGP 50K – to GGP 100K
• Customized panels - AngusGS
WHOLE GENOME SEQUENCING
Congrès Bœuf – 11 octobre 201921
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
Congrès Bœuf – 11 octobre 201922
BORROWING PHENOTYPES
A
T
A
T
A
T
WHAT IS THE BEST EBV / GENOTYPE?
Congrès Bœuf – 11 octobre 201923
EPIGENETICS
GENETICALLY MODIFIED ORGANISM VS GENETICALLY EDITED ORGANISMS
Congrès Bœuf – 11 octobre 201924
THANK YOU
Kajal Devani
Director of Science and Technology
Canadian Angus Association
403-537-5604
kdevani@cdnangus.ca