La génomique équine, un atout pour une filière… à la croisée des chemins

Elle est déjà loin l’époque (c’était dans les années 90) où l’on appréhendait les maladies avec un déterminisme simple, mendélien : une mutation égale une affection ! Il est admis aujourd’hui que plusieurs gènes peuvent être responsables d’une même maladie et que, dans un même gène, des mutations distinctes peuvent provoquer des affections différentes ; sans compter les maladies multigéniques! Personne ne soupçonnait non plus l’étonnante plasticité du génome, dont l’existence des micro-ARN a révélé toute la complexité dans la régulation de l’expression des gènes.

« Peut mieux faire » en matière de gestion des populations

Les travaux sur la génomique ont ainsi ouvert tout un champ de perspectives globales sur l’amélioration génétique et la gestion des populations : elles reprennent en cela l’existant en matière d’indexation, mais de manière plus complète et plus précise. Ils ont également ouvert un champ de perspectives individuelles, au regard de la prédiction d’apparition de maladies ou de la caractérisation des aptitudes. Pour le cheval, les connaissances actuelles ne sont pas à la mesure de l’excellence qu’essaie de promouvoir la filière. Chez les bovins, par exemple, les aspects liés à l’amélioration génétique et à la gestion des populations sont bien plus avancés. Quant au dépistage des anomalies génétiques chez le chien, nous en sommes à des années-lumière…

« L’identification des gènes et des mutations responsables d’anomalies génétiques monogéniques constitue la première application des travaux de génomique, rappelle Laurent Schibler, chargé de recherches à l’Institut national de la recherche agronomique de Jouy-en-Josas. Ce dépistage permet de raisonner les accouplements afin d’éviter de donner naissance à des animaux qui seront malades. C’est de la prévention. » Dans le cas de maladies récessives, par exemple, le croisement de 2 animaux porteurs sains donnera naissance, dans 25 % des cas, à un poulain malade (porteur à l’état homozygote). En revanche, si un animal porteur est croisé avec un autre qui ne l’est pas, le risque de voir naître un poulain malade est nul, et il est de 50 % d’obtenir un poulain certes porteur, mais sain, c’est-à-dire qui ne sera pas malade. Il est ainsi parfaitement possible de préserver une génétique intéressante sans voir apparaître la maladie, voire en la faisant disparaître, tout en évitant l’éradication érigée parfois en solution chez certains gestionnaires de registres d’élevage (studbooks) !

« Il manque une bonne connaissance de l’épidémiologie génétique »

Chez le cheval, une vingtaine de gènes seulement sont identifiés comme responsables d’anomalies ou de maladies, au lieu de plus d’une centaine chez le bovin. « Il manque assurément là une bonne connaissance de l’épidémiologie génétique, regrette Laurent Schibler. On nous dit que le cheval a été fortement sélectionné pour ses qualités athlétiques, donc qu’il est exempt de toute tare génétique. C’est une vision des choses… Plus probablement n’a-t-on jamais vraiment regardé ! »

Certaines anomalies, certes, sont connues. La polysaccharide storage myopathy (PSSM) touche surtout les cobs normands, mais aussi un peu le percheron et près de 10 % des quater horses américains. C’est une maladie dominante, c’est-à-dire qu’elle s’exprime avec un seul allèle muté. Aujourd’hui, le gène responsable est identifié et un test de dépistage existe. Il en est de même pour l’épidermolyse bulleuse jonctionnelle (EBJ), une maladie récessive létale pour le poulain dès les premiers jours de vie. Elle a été mise en évidence chez les chevaux de trait, notamment pour les races bretonne et comtoise, tout en réussissant à conserver des lignées d’individus porteurs avec des produits non porteurs. Aux États-Unis, chez le cheval arabe, la severe combined immunodeficiency (Scid) a été mise en évidence dans les années 90. Là aussi, un test moléculaire existe dorénavant pour détecter cette maladie qui est retrouvée dans près de 10 % des lignées américaines, et à laquelle le poulain ne survit pas au-delà de 3 ou 4 mois d’âge.Son gène responsable, comme celui de l’EBJ, est en effet létal.

« Nous comptons sur les vétérinaires pour remonter l’information »

« Aujourd’hui, souligne Laurent Schibler, pour une centaine d’euros, il est possible de génotyper un cheval et d’être extrêmement performant dans l’identification de ces anomalies. Lorsqu’elles sont récessives, il suffit de trouver entre 4 et 10 animaux atteints de la même affection et moins d’une trentaine qui ne sont pas touchés pour découvrir le gène, la mutation et, en 6 mois, le test de dépistage approprié. C’est un peu plus compliqué pour les maladies dominantes, car il faut retrouver des familles. Nous avons, pour le coup, encore davantage besoin de la mobilisation de la filière pour récolter l’information, la centraliser, la stocker et l’analyser. » Une surveillance existe avec le Réseau d’épidémiosurveillance en pathologie équine (Respe). Il fonctionne bien mais, orienté vers l’épidémiologie, il ne prend pas en charge les remontées de terrain sur les malformations. Ce sera plutôt le rôle de l’Observatoire des anomalies équines, mis sur pied par l’Institut français du cheval et de l’équitation (IFCE) : « Nous avions commencé avec les Haras nationaux, en collaboration avec l’Association vétérinaire équine française (Avef), le Respe et l’Inra, souligne Sophie Danvy, de l’IFCE. Un questionnaire a été mis au point, il est aujourd’hui en ligne pour alimenter une base de données des anomalies. Nous comptons notamment sur les vétérinaires pour faire remonter ce type d’informations. Lorsque plusieurs cas semblables apparaîtront, nous remonterons les généalogies des chevaux afin, peut-être, de trouver une origine génétique pour l’anomalie en question. »

Prédire le risque de développement d’une ostéochondrose

Les maladies d’origine génétique, cependant, ne sont pas toutes monogéniques. Ce serait trop simple ! Nombre d’entre elles présentent une composante génétique, mais sont dites complexes : « Elles sont déterminées par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux qui, pris isolément, ont des effets modestes sur le risque d’apparition des symptômes, explique Laurent Schibler. La génomique peut permettre d’identifier des biomarqueurs en lien avec la prédisposition (marqueurs génétiques, protéines circulantes, niveau d’expression des gènes, etc.). Ces informations ouvrent la voie à la “génomique et médecine personnelle”, c’est-à-dire à une prédiction individuelle qui permet d’adapter la conduite des animaux (alimentation, type d’exercice, etc.) pour prévenir la survenue des signes cliniques. » Chez le cheval, il n’existe pas encore d’application complète de ces travaux. Mais cela ne saurait tarder. Le programme de recherche des déterminants génétiques de l’ostéochondrose dans la race trotteur français, poursuivi aujourd’hui au sein de la fondation Hippolia (voir encadré page 35), doit aboutir à cela. Des régions qui contribuent à la prédisposition à l’ostéochondrose sont mises en évidence. Il reste à améliorer les systèmes de prédiction en prenant, entre autres, l’ensemble des régions de façon conjointe. Mais d’ici à 1 ou 2 ans, il sera vraisemblablement possible d’identifier précocement les chevaux qui présentent un risque particulier de développer la maladie.

« Une stratégie pour minimiser le risque d’apparition de la maladie »

Cette prédiction, toutefois, ne présentera un intérêt pour l’éleveur que si elle est complétée par un programme d’applications pratiques visant à éviter l’apparition de la maladie : « Qui mieux que le vétérinaire sera capable de proposer des adaptations pertinentes de la conduite des élevages ou d’élaborer des stratégies de traitement novatrices, au vu de l’information génomique ?, questionne Laurent Schibler. Un dialogue est nécessaire entre la recherche, les éleveurs, les associations de races, les vétérinaires pour se mettre d’accord sur ce que l’on appelle ostéochondrose, pour définir les entités nosologiques qu’elle recouvre, pour mieux les suivre et, compte tenu d’un génotype, mettre en place la stratégie permettant de minimiser le risque d’apparition de la maladie. »

Rien qu’avec les pratiques, l’alimentation et la prévention, il est possible de trouver des palliatifs sans passer par le médicament, sachant que ce dernier n’est développé que si le marché est porteur… L’exemple de la paralysie périodique hyperkaliémique (Hypp) l’atteste. Cette myopathie se traduit par des tremblements importants qui peuvent conduire à la paralysie du cheval. Elle est apparue chez les quater horses en raison d’une sélection sur un caractère d’hypertrophie musculaire. Le gène responsable, identifié aux États-Unis, joue en effet le rôle de canal pour le sodium dans les cellules, un rôle important pour leur excitabilité. Les cellules musculaires sont si excitables qu’il n’est plus besoin d’exercice pour qu’elles se contractent, ce qui produit une hypertrophie du muscle. Mais ce canal sodium étant défectueux, une faiblesse musculaire apparaît dès lors que l’alimentation est trop riche en potassium ou qu’il fait trop froid. Sachant cela, il suffit dorénavant de surveiller la ration alimentaire des animaux atteints et de ne pas les laisser au froid trop longtemps à la mauvaise saison pour que les crises de Hypp s’estompent.

« Un programme de caractérisation génomique avant la fin de l’année »

La caractérisation génomique n’est pas limitée aux seules maladies. Dans la même logique, il est possible de mettre en évidence des prédispositions pour certaines aptitudes naturelles, qu’elles soient purement sportives ou relèvent du tempérament, de la robustesse, de la longévité sportive, etc. Cette caractérisation repose sur le génotypage et le phénotypage d’une population de référence, pour établir des équations de prédiction de la valeur génétique. Ces équations sont ensuite appliquées au reste de la population, après un génotypage, afin d’évaluer le potentiel des animaux non phénotypés. Elle est complexe, car le facteur environnemental est prégnant.

La seule application actuelle concerne le pur-sang anglais chez lequel, détaille Laurent Schibler, « un polymorphisme du gène de la myostatine est associé aux aptitudes sportives : les chevaux C/C sont de bons sprinters, les individus T/T ont plus d’endurance et gagnent les courses de fond (stayers), alors que les hétérozygotes C/T peuvent être d’excellents milers. Un test génétique, disponible depuis 2010, permet aux propriétaires et aux entraîneurs de déterminer la distance optimale de course de leurs poulains et d’orienter en conséquence leur entraînement. Plus de 2 500 chevaux ont depuis été analysés, ce qui a permis de développer un test complémentaire qui étudie différents panels de 80 variants supplémentaires selon le génotype myostatine ». Toute la difficulté tient à l’objet même de la recherche : qu’est-ce qu’une aptitude ? Comment la mesurer objectivement ? Mais pour Laurent Schibler, tout n’est qu’une question de volonté et de moyens : « Si la filière se mobilise, si ses acteurs voient un intérêt à jouer le jeu, nous pouvons lancer un programme de caractérisation génomique avant la fin de l’année. Nous obtiendrions rapidement des résultats en amélioration génétique puis, à un horizon de 5 ans, en prédiction individuelle et en médecine individualisée, et à 10 ans, en nutrigénomique. Des résultats évidemment prolongés et complétés par des préconisations sur les plans zootechnique et vétérinaire. »

Optimiser l’alimentation pour chaque individu grâce à la nutrigénomique

La nutrigénomique étudie l’impact des nutriments sur l’expression du génome et celui du polymorphisme de l’ADN sur les besoins nutritionnels. Chez le cheval, l’objectif serait, par exemple, d’identifier des éléments nutritifs susceptibles d’influer sur l’expression des gènes en lien avec les performances (sportives, de reproduction, etc.) ou la santé. Aujourd’hui, nous n’en sommes encore qu’aux balbutiements, même si certains aliments se revendiquent déjà de la nutrigénomique.Pour Laurent Schibler, « le sélénium, par exemple, est connu pour augmenter l’expression de la glutathion peroxydase, une enzyme qui sert dans la détoxification et aide à lutter contre les stress oxydatifs. Les études d’efficacité menées chez le cheval confirment ce lien entre l’ingestion de sélénium et l’activité enzymatique, mais il reste à démontrer formellement l’effet bénéfique sur l’organisme d’une telle augmentation ».

Développer la nutrigénomique pour améliorer la performance du cheval, quelle qu’elle soit, suppose d’avoir identifié un certain nombre de gènes dont le niveau d’expression est particulièrement corrélé à cette performance. Ensuite, il faut trouver des nutriments qui, lorsqu’ils sont ingérés en certaines quantités, jouent sur le niveau d’expression de ces gènes, et dans le bon sens. Enfin, il faut les formuler. Aujourd’hui, on cherche encore ces fameux gènes susceptibles de faciliter telle ou telle performance… En l’absence de dispositifs expérimentaux adaptés, les premières applications basiques de ce type ne découleront probablement pas directement de la nutrigénomique, mais d’idées empiriques ou d’extrapolations réalisées à partir de résultats obtenus chez les bovins, par exemple, dont on peut craindre qu’elles soient un peu rapides. Toutefois, le concept est démontré et il sera, à terme, possible d’optimiser l’alimentation pour chaque individu.

« Améliorer la prophylaxie avec la détection des pathogènes et des résistances au traitement »

Outre les outils pronostiques, la génomique peut également être utilisée à des fins diagnostiques. Ce n’est pas encore le cas à grande échelle dans ce domaine, mais certaines applications utilisent déjà en routine les sous-produits de la génomique. Frank Duncombe, le premier laboratoire européen d’analyses en pathologie équine, développe depuis 1995 des outils à cet effet. Le directeur du service recherche et développement, Stéphane Pronost, en parle d’expertise : « Nous avons élaboré des approches permettant de détecter des gènes de résistance chez certaines bactéries, comme Rhodococcus equi. Cette bactérie est traitée avec des antibiotiques, mais il subsiste des formes résistantes, en particulier à la rifampicine. Aussi, nous avons développé des systèmes de reconnaissance de ces formes de résistance par la biologie moléculaire. Cela reste néanmoins une approche ciblée, et l’approche globale que propose Laurent Schibler, avec la métagénomique, nous intéresse au premier chef. Ce sont des outils hyperperformants à moyen terme, mais qui peuvent, avec un peu de chance, nous apporter des solutions rapides pour demain. » Stéphane Pronost évoque alors le projet d’identification, dans le génome du cheval, des paramètres de prédisposition à des maladies parasitaires (voir encadré page 32)… avec l’étude des gènes de résistance à certaines molécules chez les parasites, comme son laboratoire l’a réalisé pour certaines bactéries, afin de mieux les suivre et de gagner du temps en les traitant. « Avec cette détection des agents pathogènes et surtout l’approche de la résistance au traitement, nous pourrons grandement améliorer la prophylaxie. Par ailleurs, grâce à une meilleure connaissance du génome, nous pouvons envisager de repérer les faiblesses dans les profils immunologiques, puis de les faire corréler avec l’apparition de certaines maladies ou allergies. Je pense notamment aux maladies neurologiques à herpès de type 1. Nous sommes un peu dedans, mais c’est comme si nous abordions l’architecture d’une ville au niveau d’un quartier. Avec les outils que proposera Laurent Schibler, nous serons à l’échelle complète de la ville, avec une vision beaucoup plus large. »

La filière est face à des choix stratégiques…

Enfin, l’utilisation de la génomique peut permettre, grâce au screening pharmacologique, de mesurer de façon globale l’expression des gènes. Connaissant au préalable la signature génique de la maladie, il est possible d’espérer trouver ainsi des molécules qui présenteront une signature inverse. Ce ne sont encore que des idées émergentes, depuis guère plus d’un an, mais la preuve du concept est faite. Cela peut contribuer à réduire nettement, en amont du moins, l’investissement nécessaire pour trouver des molécules candidates au traitement de maladies. Toute la filière pourrait en profiter.

Cette filière équine, précisément, devra rapidement faire un choix stratégique : veut-elle aller, oui ou non, vers la caractérisation génomique ? Laissera-t-elle ses voisins étrangers poursuivre seuls dans cette voie ? Elle prendrait alors le risque de devoir rendre un jour des comptes aux clients à qui l’on pourra certifier par exemple que leur cheval, s’ils l’achètent à l’étranger, présente telle ou telle aptitude, ce qui sera impossible en France ! Saura-t-elle surmonter les antagonismes de ses acteurs divisés en une multitude de chapelles, ce qui nuit à toute action coordonnée ? Certaines maisons mères rompront-elles avec une certaine frilosité qui conduit, comme chez le pur-sang, à refuser l’insémination artificielle quand elle est autorisée partout ailleurs ? La filière parviendra-t-elle à conjuguer le rêve, qui la caractérise, avec la raison, à laquelle la recherche, notamment, apporte sa pierre ? Devant la multitude des potentialités qu’offre, entre autres, la génomique, elle se trouve à la croisée des chemins.

…et le vétérinaire face à un changement de paradigme

L’essor de cette technologie produira son lot de modifications des comportements, tant chez l’éleveur que chez le vétérinaire. Concernant ce dernier, une meilleure connaissance des entités nosologiques lui permettra d’améliorer le diagnostic et d’adapter plus finement les traitements. Mais la capacité à prédire telle aptitude ou telle apparition de maladie le mettra surtout en situation d’être davantage sollicité. Comme pour les médecines alternatives, il existe une tendance de fond à favoriser la prévention, à analyser l’animal dans sa globalité. Il sera sans doute plus attendu sur sa capacité à anticiper, à trouver des solutions pour mieux prévenir.