La domestication des espèces est essentielle pour notre agriculture et notre propre alimentation, tout en étant importante pour les études rétrospectives de la génétique évolutive et les applications futures dans la sélection animale et végétale. Les gènes impliqués dans la premières étapes de la domestication chez les plantes sont relativement claires : un produit unique, savoureux, riche en énergie, produit surproduit avec une forte proportion facilement récoltable, établissement rapide et facile à la plantation, et résistance aux maladies (sans : Préface du numéro spécial et numéro complet of Annals of Botany). Ce qui est attendu d'un animal nouvellement domestiqué est moins clair : beaucoup sont polyvalents (laine, cuir, lait, viande, trait/traction, ainsi que compagnons et garde), mais pourquoi n'a-t-on pas domestiqué plus d'animaux ? Quels traits sont sélectionnés ? (En particulier, aucune des près de 1000 10,000 espèces de mammifères végétariens d'Afrique subsaharienne n'a été domestiquée.) Il est remarquable que la plupart de nos plantes cultivées et de nos animaux actuels aient été domestiqués sur une période relativement courte, il y a environ XNUMX XNUMX ans, de sorte que, en particulier pour les animaux, trouver des proches parents pour les études génétiques a été difficile.
Un nouvel article de Miguel Carneiro Porto, Portugal, et de ses collègues de Suède et des États-Unis dans Science cette semaine (L'analyse du génome du lapin révèle une base polygénique pour le changement phénotypique au cours de la domestication Carneiro et al. (p. 1074 ; 29 août, sur le site web de Science) utilisent l'analyse génomique de l'ADN chez le lapin domestique et sauvage avec des informations de séquençage d'ADN du génome entier. Ils abordent certaines des questions clés concernant la domestication animale. le résumé de l'article est donné par Penny Sarchet dans New Scientist aujourd'hui. La domestication du lapin est récente – seulement au cours des 1400 dernières années ; des populations sauvages existent à des fins de comparaison, et il existe plusieurs races sélectionnées, c'est donc un bon système avec lequel travailler par rapport à d'autres animaux. J'ai rencontré Miguel Carneiro pour la première fois lorsqu'il a parlé d'un article connexe lors d'une réunion au Portugal en 2010 (2011 Mol Biol Evol, La structure génétique des lapins domestiques Carneiro et al.), mais n'ont pas eu d'autres contacts avec lui, bien que nous ayons une collaboration continue avec un laboratoire voisin, le professeur Raquel Chaves à Vila Real, Portugal, sur la structure et l'évolution du génome bovidé.
Les points clés pour moi de l'article sur les lapins sont qu'ils ont trouvé environ 100 régions qui ont été sélectionnées pour être différentes et ont montré des preuves de balayages sélectifs (régions génomiques de variation réduite et distorsion de ségrégation ou déséquilibre de liaison) chez les lapins domestiqués par rapport aux lapins sauvages. Cela signifie que de nombreux gènes ont été sélectionnés simultanément (nouveau résultat) donc la domestication était difficile et n'impliquait qu'une douzaine à un millier d'individus (ces dernières données sont dans l'article Mol Biol Evol 2011) avec la combinaison appropriée de gènes. Ce nombre élevé explique également pourquoi les locus de domestication ont été difficiles à trouver chez les animaux - ils sont trop nombreux pour être étudiés avec des croisements et des analyses génétiques, uniquement avec le séquençage du génome (un nouveau résultat). La deuxième nouveauté vraiment intéressante est de savoir quels gènes se trouvent dans ces régions : ils trouvent des gènes affectant le développement du cerveau et les organes sensoriels sont fortement surreprésentés dans ces régions. En d'autres termes, la sélection lors de la domestication aurait pu se concentrer sur la docilité et l'absence de peur : en tant qu'agriculteur, vous ne voulez ni que l'animal vous fasse du mal, ni qu'il meure de stress. Secondairement, un animal utilise beaucoup d'énergie et de temps pour faire le guet et fuir – une énergie que les humains préféreraient mettre dans la viande et le lait ! Il est à noter que la perte de gènes n'est pas significative au cours de l'évolution : la plupart des changements sont dus à des polymorphismes d'allèles de gènes.
J'évoque la perception sensorielle, la « gentillesse » et la peur dans mes cours sur la domestication animale : les zèbres tuent plus de personnes dans les zoos que tout autre animal, car ils mordent et s'accrochent à leur gardien, tandis que les cerfs paniquent et font des crises cardiaques ou se cassent une patte. Mais jusqu'à présent, les données réelles sur les modifications de ce groupe de gènes étaient limitées ; je pense que cet article est une première. (J'ai déjà entendu parler d'une réduction de la taille du cerveau chez les truites d'élevage, mais j'ai oublié l'auteur et je n'ai jamais trouvé de référence.) Compte tenu du grand nombre de loci, de la possible introgression et des croisements avec des lapins sauvages toutes les quelques dizaines de générations (bien que cela n'ait pas été mentionné dans l'étude et aurait dû être évident), et de vastes régions autour des gènes affectés par le balayage génomique, qui incluent des polymorphismes non codants, ces résultats sont tout à fait logiques. Ils expliquent également pourquoi les études précédentes ont eu du mal à mettre en évidence les signatures génétiques de la domestication chez les animaux d'élevage : nombreux loci, périodes d'étude trop longues, structures de population plus complexes sans parents sauvages.
J'ai contacté Miguel Carneiro au sujet de l'introgression : il m'a répondu : « Des données solides montrent que les lapins domestiques relâchés dans la nature et dans leur aire de répartition naturelle (Ibérie et France) ont très peu de chances de survivre les premiers jours en raison de la pression de prédation, ce qui indique que l'introgression dans ce sens est difficile. » Ainsi, la diminution de la perception sensorielle et de la réaction de peur a des conséquences immédiates et importantes. Il ajoute que l'inverse de l'introgression sauvage chez les lapins domestiques s'est probablement produit, mais la signature génétique du goulot d'étranglement chez les lapins domestiques suggère peut-être que ce phénomène est moins fréquent.
L'absence de ségrégation des caractères dans les croisements, notamment pour les lapins (ou d'autres animaux, où des croisements sauvages x domestiques sont possibles), suggère que de nombreux gènes sont impliqués (contrairement au petit nombre de gènes contrôlant, par exemple, la couleur du pelage chez les lapins, ou les gènes liés à la croissance, comme chez les poulets de chair et les poules pondeuses). Je suppose que de nombreux monastères français au Moyen Âge ont tenté d'élever des lapins sauvages, certains finissant par trouver des lapins rares présentant une combinaison adéquate de caractères, qui furent alors les ancêtres des races domestiques actuelles.
Les locus génomiques donnent de nombreuses suggestions où nous devrions chercher à améliorer les lapins. J'ai blogué sur l'importance possible de l'aquaculture et des poissons ou des crustacés dans le cadre de l'amélioration de la durabilité agricole déjà, mais l'introduction des lapins en tant que source plus exploitée de protéines animales a également du potentiel : ils (ou du moins leur microbiome intestinal bactérien) signifient qu'ils digèrent les herbes et les fibres. Ainsi, comme les vaches mais contrairement aux porcs ou aux poulets, ils peuvent utiliser des produits agricoles qui ne concurrencent pas les usages alimentaires humains. Étant donné que la domestication du lapin est si récente, nous pouvons également anticiper les traits de domestication de la "deuxième étape" que nous devrions rechercher - plutôt que nous avons suggéré plus tôt cette année devrait être fait dans le millet proso, Panicum miliaceum, qui a été domestiqué lors de la première vague mais qui a depuis perdu de son importance relative malgré une efficacité hydrique extrêmement élevée.
Ce qui n'a pas été trouvé dans les gènes associés à la domestication du lapin est remarquable. Il n'y a aucune mention de loci de résistance aux maladies, ni de gènes liés à la reproduction ou à la reproduction – je m'attends à ce que ces derniers soient surreprésentés dans certaines régions (deux caractéristiques importantes pour la domestication des plantes et des animaux). Maladies et reproduction sont très importantes chez les autres animaux domestiques : une forte densité de population favorise une propagation rapide des maladies, tandis que nous avons besoin d'une reproduction rapide et facile, sans réaction photopériodique (notamment pour pouvoir produire des œufs et du lait toute l'année et ne pas avoir à garder le bétail avant l'âge de 4 ou 5 ans avant la reproduction). Il est possible qu'il s'agisse de loci monogéniques, qui seraient trouvés, mais pas nécessairement remarquables lors d'une analyse pangénomique. Ou peut-être s'agit-il de caractères pour lesquels les lapins sauvages possèdent déjà les gènes nécessaires à la domestication : ils vivent en grandes colonies interconnectées (un peu comme une ferme) et sont, bien sûr, synonymes de réussite reproductive !
Science 29 August 2014:
Vol. 345 non. 6200 pages 1074-1079
DOI: 10.1126 / science.1253714
Miguel Carneiro, Carl-Johan Rubin, Federica Di Palma, Frank W. Albert, Jessica Alföldi, Alvaro Martinez Barrio, Gerli Pielberg, Nima Rafati, Shumaila Sayyab, Jason Turner-Maier, Shady Younis, Sandra Afonso, Bronwen Aken, Joel M. Alves, Daniel Barrell, Gerard Bolet, Samuel Boucher, Hernán A. Burbano, Rita Campos, Jean L. Chang, Véronique Duranthon, Luca Fontanesi, Hervé Garreau, David Heiman, Jeremy Johnson, Rose G. Mage, Ze Peng, Guillaume Queney, Claire Rogel-Gaillard, Magali Ruffier, Steve Searle, Rafael Villafuerte, Anqi Xiong, Sarah Young, Karin Forsberg-Nilsson, Jeffrey M. Good, Eric S. Lander, Nuno Ferrand, Kerstin Lindblad-Toh, Leif Andersson
RÉSUMÉ
Les changements génétiques à l'origine des premières étapes de la domestication animale sont encore mal compris. Nous avons généré un génome de référence de haute qualité pour le lapin et l'avons comparé aux données de reséquençage de populations de lapins sauvages et domestiques. Nous avons identifié plus de 100 balayages sélectifs spécifiques aux lapins domestiques, mais seulement un nombre relativement faible de polymorphismes mononucléotidiques (SNP) fixes (ou quasi fixes) pour les allèles dérivés. Les SNP présentant des différences marquées de fréquence allélique entre les lapins sauvages et domestiques ont été enrichis pour les sites non codants conservés. Les analyses d'enrichissement suggèrent que les gènes affectant le développement cérébral et neuronal ont souvent été ciblés lors de la domestication. Nous suggérons qu'en raison d'un patrimoine génétique véritablement complexe, le comportement domestique chez les lapins et autres animaux domestiques a évolué par des modifications de fréquence allélique sur de nombreux loci, plutôt que par des changements critiques sur quelques loci de domestication seulement.
