Les ressources génétiques cryoconservées : un soutien aux troupeaux d’aujourd’hui

Les cryobanques permettent de conserver pendant plusieurs décennies du matériel reproductif issu de population animales, comme des semences, des embryons ou des ovocytes. Ces collections constituent une réserve de diversité génétique qui peut être mobilisée lorsque la variabilité des populations s’amenuise.

Pour les populations d’élevage, ces ressources peuvent être considérées comme un véritable trésor génétique. Elles offrent la possibilité de réintroduire dans les populations des variants génétiques qui ne sont plus représentés, ou en très faible proportion, chez les reproducteurs actuellement utilisés.

Parallèlement, les programmes de sélection permettent d’améliorer progressivement les performances des animaux pour différents caractères d’intérêt. Pour les populations bovines laitières, cette sélection peut notamment porter sur les performances de production et de composition laitière, mais également sur des caractères tels que la reproduction, la santé ou des caractères fonctionnelles.

La mise en place d’un schéma de sélection repose sur le choix de bons reproducteurs présentant les meilleures valeurs génétiques. Ainsi, comme le nombre de reproducteurs reste limités et que certains peuvent être utilisés de manière intensive, une partie de la diversité présente dans la population peut s’éroder au fil des générations.

Un véritable compromis apparaît alors, entre l’efficacité de la sélection afin d’obtenir de progrès génétique, et la conservation de la diversité génétique disponible dans la population. La gestion de cette variabilité constitue donc un enjeu important pour éviter une augmentation excessive de la consanguinité et conserver les capacités d’évolution et d’adaptation des populations.

Dans ce contexte, les organismes et entreprises de sélection ainsi que les éleveurs doivent trouver un équilibre entre la poursuite du progrès génétique et la préservation d’une diversité suffisante. C’est précisément cette problématique que les travaux de thèse d’Alicia Jacques ont étudiée, en s’intéressant à la réintroduction de variabilité génétique au sein des populations domestiques à partir des ressources génétiques cryoconservées.

Pour étudier concrètement cette problématique, les travaux se sont intéressés à la race bovine l’Abondance. Cette race locale, originaire du massif de Chablais dans les Alpes, est la 4^ème race laitière française en termes d’effectif avec environ 50 000 vaches présentes sur le territoire.

Dans les années 1980, des croisements entre des vaches Abondance et des taureaux Red Holstein ont été réalisés afin d’améliorer le rendement laitier et la morphologie de la mamelle. Par la suite, des taureaux avec des ancêtres Red Holstein ont été proposés pour l’insémination artificielle dans les exploitations. À partir de cette époque, certaines familles de la race Abondance, telles que la lignée du taureau AMIENS, n’ont plus produit de reproducteurs agréés. Finalement, cette stratégie a été abandonnée à la fin des années 1990 et s’est accompagnée d’un retour arrière, entrainant un goulot d’étranglement et une réduction de la diversité génétique.

L’étude porte plus particulièrement sur un taureau nommé NAIF, fils de AMIENS et né en 1977, dont la semence avait été conservée par cryoconservation. Son histoire permet d’étudier les conséquences de la réutilisation d’un reproducteur ancien dans une population ayant continué à évoluer génétiquement pendant plusieurs décennies. La semence de NAIF avait d’abord été utilisée entre 1980 et 1993, période durant laquelle 45 descendants directs ont été produits et intégrés au schéma de sélection. Après dix années sans utilisation, les doses cryoconservées ont de nouveau été mobilisées entre 2004 et 2009, permettant la naissance de 33 nouveaux descendants.

Cette seconde utilisation offrait ainsi une situation particulièrement intéressante : NAIF pouvait être comparé à des reproducteurs contemporains ayant bénéficié de plusieurs années supplémentaires de sélection. Les chercheurs ont utilisé les informations généalogiques ainsi que des données de génotypage pour évaluer l’évolution de sa contribution génétique et identifier les caractéristiques ayant permis le succès de cette réintroduction.

Après sa première période d’utilisation, comme attendu, la contribution génétique de NAIF a progressivement augmenté, avant de rester relativement stable pendant les dix années durant lesquelles sa semence n’a plus été utilisée.

La seconde utilisation du taureau à partir de l’année 2004 a entraîné une nouvelle évolution de cette contribution. Après une diminution observée entre 2009 et 2013, celle-ci a ensuite fortement progressé à partir de 2014. Cette évolution est particulièrement intéressante car NAIF n’a plus produit directement de descendants après 2009. L’augmentation observée au cours des années suivantes s’explique donc par la reproduction de ses descendants dans les générations suivantes. La contribution d’un animal ancien peut ainsi continuer à progresser plusieurs années après l’arrêt de son utilisation directe. Dans le cas de NAIF, ses descendants ont été suffisamment nombreux et intéressants pour être eux-mêmes intégrés au schéma de sélection.

Ce résultat montre qu’une cryobanque ne constitue pas seulement une collection destinée à conserver une diversité génétique pour le futur. Lorsqu’elle est mobilisée dans de bonnes conditions, une quantité limitée de semence peut permettre de modifier durablement la composition génétique d’une population sélectionnée.

Lors de sa première utilisation, entre 1980 et 1993, NAIF se situait globalement dans la moyenne des reproducteurs disponibles pour l’Indice National Économique Laitier (INEL), qui évalue notamment le potentiel laitier. Plusieurs années de sélection ont ensuite permis d’augmenter les performances moyennes de la race, le niveau génétique de NAIF apparaissait donc beaucoup moins favorable lorsqu’il a été comparé aux taureaux utilisés au moment de sa réintroduction.

Cette situation illustre l’une des principales limites liées à l’utilisation de ressources génétiques anciennes : un animal cryoconservé plusieurs décennies peut présenter un retard génétique pour les caractères ayant fait l’objet d’une sélection entre-temps.

Cependant, les anciens individus peuvent présenter des qualités, notamment pour des caractères qui ne sont pas soumis à la même intensité de sélection et/ou qui présentes des corrélations négatives avec les caractères sélectionnés. Pour NAIF, c’était notamment le cas pour un caractère de reproduction, pour lequel il présentait déjà de bonnes performances lors de sa première utilisation et conservait une position favorable lorsqu’il a été comparé aux reproducteurs contemporains.

Les analyses génomiques ont également révélé une autre caractéristique importante de NAIF. Son niveau d’hétérozygotie était supérieur à celui observé en moyenne chez les taureaux de la cohorte contemporaine. Cette hétérozygotie élevée traduit la possibilité d’avoir une grande diversité de gamètes chez l’animal et donc d’avoir une plus grande variabilité parmi ses descendants. L’analyse de la structure génétique de la population a par ailleurs montré que NAIF se distinguait nettement des autres reproducteurs utilisés au cours de sa seconde période d’utilisation, confirmant son originalité par rapport aux animaux contemporains.

L’originalité génétique constitue aujourd’hui un élément important dans la gestion des populations sélectionnées. Dans le cas de NAIF, elle a probablement contribué à l’intérêt porté à sa descendance malgré le retard initial observé pour certains caractères de production.

Ce retard n’a toutefois pas disparu automatiquement. Pour limiter son impact, la réussite de la réintroduction a notamment reposé sur l’utilisation d’un nombre important de doses de semence et sur le choix des femelles destinées à produire sa descendance. La sélection de ces femelles a permis de rechercher des combinaisons génétiques favorables (accouplements non apparentés) et de réduire progressivement l’écart de performances.

Les travaux montrent ainsi qu’il est possible de compenser, en partie, le décalage entre un reproducteur ancien et les performances atteintes par une population après plusieurs décennies de sélection. La disponibilité d’un stock suffisant de semence est néanmoins indispensable pour pouvoir produire suffisamment de descendants et sélectionner ensuite les individus les plus intéressants.

L’histoire de NAIF montre également que les effets d’une réintroduction peuvent se prolonger bien au-delà de la période pendant laquelle l’animal est directement utilisé. Sa contribution génétique a continué à augmenter après l’arrêt de l’utilisation de sa semence, grâce à la reproduction de ses descendants. Ce cas d’étude met donc en évidence l’intérêt des cryobanques pour la gestion à long terme de la diversité génétique. Elles permettent de conserver des ressources qui peuvent être mobilisées plusieurs décennies plus tard, lorsque leur originalité génétique devient particulièrement intéressante pour la population. Des analyses de diversité ont révélées que l’ensemble des individus nés en 2017 et présentant un lien avec la réutilisation de la semence congelée de NAIF, se distinguaient génétiquement des autres.

Plus largement, les travaux d’Alicia Jacques montrent que les ressources cryoconservées peuvent constituer un véritable outil de gestion durable des populations animales domestiques, avant même la situation extrême où elles peuvent être utilisées pour reconstituer une population disparue. Leur utilisation nécessite cependant d’anticiper les éventuels écarts de performances liés à l’âge des reproducteurs cryoconservés et de raisonner soigneusement le choix des animaux et des accouplements.

L’exemple de NAIF montre ainsi qu’une ressource cryoconservée pendant plusieurs décennies peut retrouver une place dans un schéma de sélection et transmettre sa diversité aux générations suivantes. Les cryobanques représentent donc une réserve génétique dont l’utilisation, encore sous exploité, pourrait jouer un rôle croissant dans la gestion durable des populations animales.