home news forum careers events suppliers solutions markets expos directories catalogs resources advertise contacts
 
Forum Page

Forum
Forum sources  
All Africa Asia/Pacific Europe Latin America Middle East North America
  Topics
  Species
 

Comprendre l’architecture génétique des caractères d’intérêt agronomique : vers l’amélioration de la méthodologie des études d’association entre génotype et phénotype


France
October 22, 2012

Les technologies récentes permettent d’identifier des régions du génome impliquées dans l’expression d’un caractère, en réalisant des études d’association entre le polymorphisme génétique et la variabilité phénotypique. Cette méthodologie est utilisée depuis de nombreuses années pour caractériser les facteurs génétiques impliqués dans les maladies complexes chez l’homme (comme la maladie de Crohn ou le diabète), mais aussi depuis plus récemment chez les plantes, pour étudier les caractères d’intérêt agronomique et écologique. Cependant, des biais dans l’analyse des données sont bien connus. Les chercheurs de l’Inra ont donc affiné les méthodes biométriques pour améliorer la détection de ces régions du génome. Leurs résultats permettent d’optimiser l’analyse des données et rendent la méthodologie des études d’association plus performante.

Une approche multi-locus

La structure des populations étudiées chez l’homme, les animaux ou les plantes, provoque du déséquilibre de liaison entre des régions (locus) non liées physiquement à l'échelle du génome, ce qui conduit à détecter des faux-positifs dans les études d'associations. Les méthodologies, traditionnellement utilisées pour effectuer les études d’association, permettent de corriger relativement bien ce biais lié à la structure des populations, sans toutefois être complètement optimales notamment lorsque les caractères d’étude sont contrôlés par des locus dont l’effet est relativement fort. Pour pallier à ce problème, les chercheurs de l’Inra proposent un nouveau modèle "multi-locus". Leurs simulations suggèrent que cette nouvelle approche surpasse les méthodes existantes en termes de pouvoir de détection et de diminution du taux de faux positifs.

L’application de cette méthodologie à des données sur l’humain mais aussi sur Arabidopsis thaliana, a permis d’identifier de nouveaux locus ainsi que des cas potentiels d'hétérogénéité allélique, c’est-à-dire des associations multiples au sein d’une même région génomique. Ces résultats permettent donc de mieux comprendre le déterminisme génétique des caractères quantitatifs étudiés. Les scientifiques montrent aussi qu’il est possible d’intégrer à cette nouvelle approche des connaissances déjà établies afin d’améliorer ses performances, à travers un exemple de résultats de cartographie génétique disponible chez A. thaliana. La méthode est implémentée de façon efficace, avec les langages de programmation libres (R et Python), et permet ainsi d’analyser de grands jeux de données tels que ceux obtenus avec les nouvelles technologies de génotypage et de séquençage à haut débit (des milliers d’individus génotypés pour des millions de marqueurs).

Un modèle multi-caractère

Les chercheurs ont par ailleurs complété cette approche "multi-locus" par une approche "multi-caractère". Les jeux de données traditionnellement utilisés pour les études d’association comprennent fréquemment des caractères corrélés. La corrélation entre ces caractères peut avoir une origine génétique. Dans ce cas, ils sont soit contrôlés par des facteurs génétiques communs (on parle alors de pleïotropie) soit par des locus différents mais physiquement liés. Il semble donc assez naturel de vouloir combiner ces caractères afin de maximiser les chances de détecter les locus communs. C’est ce qui a motivé le développement d’une approche "multi-caractère". En outre, notamment dans le cas des plantes, un caractère donné (ex. date de floraison, rendement) peut être mesuré dans plusieurs environnements ou à des âges différents. Dans ce cas l’approche "multi-caractère" proposée, permet d’identifier les locus qui interagissent avec l’environnement ou l'âge. Dans un contexte de changement climatique, ces interactions présentent clairement un intérêt pour les programmes d’amélioration génétique, notamment en vue de sélectionner des variétés adaptées à leur environnement, par exemple résistantes à la sécheresse.

Grâce à des simulations, les scientifiques ont tout d’abord souligné l’intérêt potentiel de cette nouvelle approche. Ils ont ensuite appliqué leurs développements méthodologiques à un jeu de données de caractères corrélés chez l'Homme (teneurs en lipides du sang) et ont pu ainsi détecter de nouveaux locus notamment à effet pléïotropique. Enfin, en appliquant la méthode à un jeu de données portant sur la floraison d’A. thaliana dans quatre environnements différents (cultures en chambre climatique permettant de simuler différentes conditions climatiques), ils ont pu identifier des locus interagissant avec l’environnement.

Ces méthodes vont pouvoir désormais être utilisées chez des espèces agronomiques, telles que la tomate, le maïs, la vigne ou le peuplier, pour lesquelles des projets d’études d’association sont déjà engagés. Les locus qui seront ainsi détectés permettront de mieux comprendre le déterminisme génétique des caractères d’intérêt agronomique et écologique et pourront éventuellement être utilisés pour leur amélioration génétique dans le cadre d'une sélection assistée par marqueur.

 

Références :
An efficient multi-locus mixed-model approach for genome-wide association studies in structured populations Nature Genetics 44, 825-830; doi:10.1038/ng.2314
A mixed-model approach for genome-wide association studies of correlated traits in structured populations Nature Genetics 44, 1066-1071; doi:10.1038/ng.2376



More news from: INRAE (Institut National de la Recherche Agronomique)


Website: https://www.inrae.fr

Published: October 22, 2012



SeedQuest does not necessarily endorse the factual analyses and opinions
presented on this Forum, nor can it verify their validity.

 

 

12 books on plant breeding, classic, modern and fun
 

12 livres sur l'amélioration des plantes : classiques, modernes et amusants

 
 

The Triumph of Seeds

How Grains, Nuts, Kernels, Pulses, and Pips Conquered the Plant Kingdom and Shaped Human History

By Thor Hanson 

Basic Books

 
 

 

 

Hybrid
The History and Science of Plant Breeding
 

Noel Kingsbury
The University of Chicago Press

 

 
1997-2009 archive
of the FORUM section
.

 


Copyright @ 1992-2024 SeedQuest - All rights reserved