Déterminisme génétique de la composition en acides gras et protéines du lait des ruminants et potentialités de sélection

Cette étude présente les principaux résultats d’estimation de paramètres génétiques et de détection de QTL obtenus dans le cadre du programme PhénoFinlait sur les caractères de composition en Acides Gras (AG) et protéines du lait dans trois races bovines (Holstein, Montbéliarde et Normande), deux races ovines (Lacaune et Manech Tête Rousse) et deux races caprines (Alpine et Saanen). La composition du lait est estimée à partir de la spectrométrie dans le moyen infrarouge. Les paramètres génétiques sont estimés à partir des données de 102 000 contrôles laitiers de 22 000 vaches en première lactation, 67 000 contrôles de 20 000 brebis, et 45 000 contrôles de 13 700 chèvres. Ils sont très homogènes entre espèces et entre races. En revanche, ils dépendent beaucoup du mode d’expression des caractères, exprimés en proportion du lait ou de la matière. Exprimés en teneur dans le lait, les AG saturés présentent une héritabilité plus élevée que les insaturés chez les bovins et les ovins, mais l’écart est plus faible quand ils sont exprimés en teneur dans le gras. Chez les caprins, les estimations d’héritabilité sont plus élevées pour les caractères exprimés en teneur dans la matière grasse. Les mesures d’AG sont fortement corrélées entre stades de lactation, à l’exception du premier mois qui apparaît comme un caractère assez différent. Les corrélations génétiques sont positives entre AG saturés et entre AG insaturés. Entre AG saturés et insaturés, les corrélations sont positives pour les AG exprimés en teneur dans le lait mais négatives quand les AG sont exprimés en pourcentage de la matière grasse. Les AG saturés sont très fortement corrélés au taux butyreux du lait. Concernant les protéines, les estimations d’héritabilité sont très élevées pour la bêta-lactoglobuline, assez élevées pour les caséines, plus modérées pour l’alpha-lactalbumine. Concernant les corrélations, il existe une forte analogie entre AG et protéines. Ainsi, les caséines sont fortement corrélées entre elles et fortement liées au taux protéique. Leur corrélation avec les protéines sériques est positive quand les protéines sont exprimées en teneur dans le lait, mais très négatives quand elles sont exprimées en teneur dans les protéines. [br/]Les analyses de détection de QTL reposent sur les données de 7 800 vaches, 1 800 brebis et 2 300 chèvres génotypées avec des puces SNP pangénomiques. En moyenne, 9 QTL d’AG ont été détectés par caractère et par race bovine. Les QTL les plus importants ont été trouvés sur les chromosomes 14 (gène DGAT1), 5, 19, 27, 17, 11 et 13. On observe une forte co-localisation de QTL entre AG du même type, reflétant leur origine métabolique commune. Une fraction notable de ces QTL semble partagée entre races. 22 à 29 QTL sont détectés en moyenne pour chaque taux de protéine. Les plus significatifs se situent sur les chromosomes 6 (2 régions QTL, régions des gènes ABCG2 et des caséines), 11 (gène de la bêta-lactoglobuline) et 20 (gène GHR vers 32 Mb, mais aussi vers 58Mb). Le gène DGAT1 affecte également de nombreuses protéines exprimées en teneur dans le lait. [br/]Ces résultats indiquent que la composition fine du lait pourrait être modifiée par sélection, même si les grands équilibres entre composants peuvent difficilement être bouleversés. Il est ainsi possible d’augmenter la fraction de caséines dans les protéines. Il est aussi possible d’augmenter la fraction d’AG insaturés dans le lait, mais sans doute au prix d’une diminution du taux butyreux.

This study presents the main genetic results obtained from the PhénoFinlait project with regards to genetic parameters and QTL detection for milk composition in fatty acids (FA) and proteins in three dairy cattle breeds (Montbeliarde, Normande, and Holstein), two goat breeds (Alpine and Saanen) and two sheep breeds (Lacaune and Manech Tete Rousse). Milk composition was estimated from midinfra red spectrometry. Genetic parameters were estimated from about 102,000 test-day records from 22,000 cows in first lactation, 67,000 records from 20,000 ewes and 45,000 records from 13,700 goats. Genetic parameter results were very homogeneous across species and breeds. They were found to be sensitive to the mode of expression of the traits, in % of milk or in % of fat or protein.Expressed in % of milk, test-day saturated FA (SAT) had higher heritability estimates than unsaturated FA (UNSAT) but this difference was smaller when traits were in % of fat. In goats, the results were markedly different with higher heritability estimates found for traits expressed in % of fat. FA measurements were highly genetically correlated across different stages of lactation except in the beginning of the lactation. Genetic correlation estimates were found to be positive across saturated FA, and also across unsaturated FA. Between saturated and unsaturated FA, correlation estimates were positive when FA were expressed in % milk but negative when FA were expressed in % fat. Saturated FA were strongly correlated with fat content. With regards to proteins, heritability estimates were very high for beta-lactoglobulin, moderate to high for caseins, moderate for alpha-lactalbumin. Correlation pattern showed a strong similarity between FA and proteins. Indeed, caseins were strongly correlated with each other and with protein content. Their correlation with whey proteins was positive or very negative, whether proteins were expressed in % milk or in % proteins. [br/]QTL detection analyses were based on pangenomic genotyping data of 7800 cows, 1800 ewes, and 2300 goats. On average, 9 QTL were detected per FA trait and cattle breed. The most important QTL were found on chromosome 14 (DGAT1 gene), 5, 19, 27, 17, 11, and 13. A strong co-location of QTL was observed for FA sharing a common metabolic origin. A large proportion of the QTL seems to be shared across breeds. Twenty-two to 29 QTL were detected for each protein. The most significant QTL were found on chromosome 6 (2 regions close to ABCG2 gene and to casein cluster), 11 (beta-lactoglobulin gene), and 20 (2 regions, around GHR gene and around 58 Mb). The DGAT1 gene (BTA14, around 1.8 Mb) was also found to affect many proteins when expressed in % of milk. [br/]These results show that milk composition in FA or proteins can be significantly modified by selection, even if the major characteristics cannot be changed. For instance, it is possible to increase the casein percentage in total proteins. It is also possible to increase the unsaturated FA fraction in fat, but at the expense of a decrease in fat content in milk.