Loup dehors et chien Dedans ?​

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" [...]Ces derniers jours, un article a été publié dans une revue scientifique importante à laquelle j’ai eu l’honneur de collaborer. Un article qui résume un projet d’étude du génome du CLT avec les techniques les plus récentes d’investigation génétique et qui a vu la collaboration d’importantes universités européennes (Prague, Ostrava, Alborg, Lviv, Bologne et Padoue), ISPRA, WWF et CLC-Italie. Dans les lignes suivantes, j’ai essayé de traduire et de condenser des mois de travail et plusieurs dizaines de pages d’étude qui peuvent être une lecture intéressante et aussi accessible que possible à tous, j’espère avoir réussi de la meilleure façon possible.

Dans le texte, des liens approfondis vers les parties plus techniques de l’étude ont été inclus ; De plus, les références biographiques ont été supprimées pour faciliter la lecture : elles sont évidemment accessibles à tous dans la version originale, en anglais, du rapport que vous pouvez trouver ici. Je vous souhaite donc une bonne lecture pour ce premier voyage fascinant dans le monde de l’ADN du chien-loup tchécoslovaque. [...]

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De nos jours, les outils génomiques ont fait de grands progrès et offrent des opportunités sans précédentd’explorer le paysage génétique d’une race.

 

Aujourd’hui, il est possible d’accroître les pratiques de sélection, de surveillance et de limitation de nombreuses maladies récessives, et de décourager le croisement illégal et la fraude.

Malheureusement, ces possibilités n’ont pas encore été exploitées pour le CLT et seules quelques études, jusqu’à présent, se sont intéressées à la composition génétique de cette race. Cette étude, au contraire, exploitant les meilleurs systèmes en circulation (tels que l’application de puces SNP canines 170k et les approches bayésiennes multivariées et de recherche génique), s’est fixé les objectifs suivants :

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1. Une analyse de la diversité génomique du CLT et de sa distance et de sa différence par rapport aux populations parentales (berger allemand et loup des Carpates) et d’autres races courantes.

2. Comparer la diversité génétique et les paramètres démographiques évalués par des marqueurs génomiques avec ceux déduits des pedigrees enregistrés.

3. Reconstruire l’ascendance de certaines caractéristiques génétiques (blocs chromosomiques) : qu’elles proviennent du loup ou du berger allemand.

4. Grâce à la disponibilité du génome de référence CLT, identifiez des gènes candidats pouvant déterminer certains traits phénotypiques de la race.​ [...]

Dans cette étude, la description génomique la plus complète jamais réalisée pour le CLT est présentée pour la première fois :

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Le génotypage de 12 individus à 170 000 SNP et la comparaison de leur diversité génomique avec des échantillons aussi représentatifs que possible de leurs populations parentales (loups des Carpates et bergers allemands) ainsi que les profils génomiques de 30 autres races de chiens, accessible au public grâce au projet LUPA.

D’après un dépistage génomique préliminaire, les CLT semblent très différenciés de toutes les autres races analysées et sont également bien distingués des deux populations parentales. L’approche utilisée (PCADMIX) a indiqué des pourcentages de loup plus importants (en profondeur) (>25 %) dans le génome des CLT analysés. Ces proportions correspondent bien aux estimations basées sur le pedigree, confirmant que l’approche utilisée (c’est-à-dire une approche par blocs haplotypique) est un outil fiable et approprié pour évaluer les proportions génomiques réelles.
Nos résultats sur les niveaux d’hétérozygotie observés dans le génome du CLT sont cohérents avec d’autres études, basées sur différents types et nombres de marqueurs. En particulier, les valeurs d’hétérozygotie autosomique (c’est-à-dire la présence d’une paire d’allèles différents pour un gène donné dans des chromosomes non sexuels) dans notre petit échantillon de CLT sont légèrement supérieures à celles observées dans les populations parentales mais cohérentes, en tant que valeurs, avec l’ajout récent survenu lors de la création de la race, qui reste visible dans les grandes régions génomiques qui hébergent des blocs d’haplotypes de chien et de loup. Ces régions génomiques représentent des oasis de forte hétérozygotie, même après environ 30 générations depuis la fondation de la race et environ 11 générations après le dernier croisement officiel. Heureusement, les données montre donc que l'idée initiale d’une perte importante d’hétérozygotie due à la consanguinité est beaucoup moins forte que ce que l'on aurait pu attendre.

L’analyse des ROH (c’est-à-dire des segments continus d’ADN en homozygosité) nous a permis de mieux reconstituer l’histoire de la race et d’en clarifier la dynamique. Les CLT ont montré un nombre plus élevé de ROH que les progéniteurs, reflétant des événements récents de consanguinité survenus pendant et après l’origine de la race. De plus, conformément au faible nombre de fondateurs utilisés au début de la sélection, les CLT ont montré des valeurs de coefficient de consanguinité (FROH) plus élevées tant pour les groupes parentaux (ancêtres) que pour des valeurs de parenté plus élevées entre individus en général. Bien qu’une comparaison directe entre les données génomiques et les informations généalogiques doive être traitée avec prudence, compte tenu des différentes méthodologies sur lesquelles reposent ces deux types de calculs, les estimations des niveaux de consanguinité calculées à partir de la fréquence des régions homozygotes (FROH) sont comparables à celles calculées avec le coefficient de consanguinité (COI sur toutes les générations) dérivé des données généalogiques disponibles. c’est-à-dire les pedigrees (analyse approfondie).
Cette concordance confirme la fiabilité de différentes méthodes pour détecter la consanguinité, ce qui est crucial pour les reproducteurs car les accouplements entre individus étroitement apparentés peuvent affecter négativement la descendance, en raison de la probabilité accrue que les allèles délétères s’expriment dans les phénotypes des petits.
Inversement, dans plusieurs cas, le coefficient de parenté (COR) entre individus, estimé par analyse des généalogies, a donné des résultats divergents (valeurs plus basses) par rapport aux scores de MII déterminés par les profils génétiques.

 

Ces divergences pourraient être dues à la plus grande capacité de l’analyse génomique à identifier les effets de la ségrégation aléatoire (c’est-à-dire le mélange aléatoire d’homologues maternels et paternels) comparée à l’analyse basée sur la méthode d’analyse de généalogie, ou à des incertitudes dans les registres de généalogie, où les éleveurs ont pu délibérément omettre de signaler des croisements entre consanguins. à des fins commerciales.

 

Parmi les deux hypothèses, la seconde est la moins probable compte tenu du travail très rigoureux mené par l’armée aux premiers stades de la sélection du CLT.

 

Ainsi, les reconstructions génomiques représentent un outil utile pour les éleveurs afin de mettre en œuvre des stratégies d’accouplement soigneusement planifiées dans le but de prédire et de contrer d’éventuels effets néfastes tels que des troubles génétiques létaux ou une diminution de la fertilité, ainsi que, bien sûr, de réduire les niveaux de consanguinité par génération, en tenant compte non seulement des relations classiques mais aussi des effets aléatoires de la recombinaison génétique.

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Notre caractérisation de l’ensemble du génome nous a permis de vérifier le moment des hybridations des CLT analysées, qui étaient bien comparées aux phases clés de la sélection de la race, déduisibles des pedigrees, c’est-à-dire l’insertion répétée d’allèles de loup (hybridations) qui s’est officiellement poursuivie jusqu’en 1983. Ces résultats démontrent que les méthodes de datation basées sur l’analyse génomique peuvent être efficaces et complémentaires pour suivre les événements d’hybridation récents, tant chez les races issues d'hybridations telles que les CLT et chez les populations sauvages.

 Malgré l’augmentation du nombre d’individus enregistrés, la NE globale (Effective Population Size, un paramètre génétique pour décrire laquantité de dérive génétique) a diminué depuis l’origine de la race jusqu’à aujourd’hui. Cette tendance à la baisse est probablement due à une sélection artificielle progressive et à ce qu’on appelle « l’effet fondateur », c’est-à-dire la surreprésentation de la contribution génétique des chiens populaires. Inversement, les fluctuations du NE, avec quatre pics principaux autour des années 1959, 1968, 1974 et 1986, sont cohérentes avec les croisements officiels de chiens x loups de 1958/60, 1968, 1974 et 1983 (en profondeur).

Cependant, nous avons détecté, de manière inattendue, une légère augmentation supplémentaire du NE vers 1995, qui pourrait être due à la contribution génétique d’une lignée distincte de CLT (par exemple issue du croisement de descendance slovaque et tchèque qui est restée séparée), ou bien le signe d’une contribution non déclarée des loups survenue après la reconnaissance officielle de la race.
Heureusement, ce déclin rapide de la NE n’a pas érodé toute la variation supplémentaire apportée par les loups fondeurs, car les niveaux d’hétérozygosité semblent même légèrement plus élevés dans les CLT analysés que chez les bergers allemands analysés.

En observant graphiquement la composition génomique des CLT, les résultats de PCADMIX ont montré une mosaïque panachée (en profondeur) d’ancêtres dans les chromosomes, allant de régions entièrement dédiées aux chiens à celles principalement attribuables au loup. Une recherche génétique basée sur des régions d’ancêtres aberrants obtenues par plusieurs méthodes nous a permis d’identifier dans le CLT plus de 300 gènes avec un excès de l’ancêtre loup et plus de 2000 gènes avec un excès de l’ancêtre du Berger allemand.

Les principaux gènes dérivés des loups que nous avons identifiés sont principalement liés à la taille et à la forme du corps, ce qui pourrait expliquer la similarité morphologique globale des CLT avec les loups.

 

En particulier, deux gènes d’excès de loup, ASTN2 et ENO1, ont été détectés, décrits dans le génome adjacents aux loci responsables de la production de tissu osseux et cartilagineux et qui avaient déjà été identifiés chez les loups européens. 9 autres gènes dérivés du loup ont été liés à des caractéristiques morphologiques clés, telles qu’un occiput proéminent (ITCH), un pont nasal proéminent (CLIP1, WDPCP), un museau étroit (AP4M1, CLIP1), des oreilles courtes (CAMTA1), une bouche étroite et petite (KCNAB2, CAMTA, AP4M1, CLIP1), un menton pointu (CLIP1, AP4M1), une musculature faciale forte (CLIP1, AP4M1, HNRNPA2B1), des jambes et des os robustes (AGGF1, BMP3), tous des traits typiques de la race.

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 D’autres gènes d’excès de loup ont été décrits comme étant associés à la communication et au comportement. En particulier, le CRHBP, qui code la protéine liante à l’hormone libératrice de corticotropine, est un gène qui apparaît pendant la grossesse, impliqué dans le comportement maternel agressif anormal envers les chiots observé aussi bien chez les souris que chez les chiennes de la race Australian Working Kelpie. Un tel comportement particulier est également bien connu chez les chiens-loups tchécoslovaques, où des mères qui tuent leur descendance peu après l’accouchement ont été observées à plusieurs reprises.

Un autre gène (PCDH15) a été identifié comme étant lié à l’écholocation chez les mammifères et a été décrit comme étant sélectionné dans différents contextes écologiques chez les loups.
De même, d’autres variantes du gène du loup sont liées aux troubles cardiaques (KCNAB2, WDPCP), pancréatiques (PLCG2), osseux et rétiniens (NPHP4) qui ont été largement identifiés chez plusieurs races de chiens, mais pas encore chez les loups, ce qui pourrait expliquer la résistance plus élevée des CLT à ces troubles par rapport aux bergers allemands.

 

Inversement, un certain nombre de traits comportementaux recherchés par les éleveurs pourraient être intégrés dans un large éventail de gènes dérivés du chien, souvent impliqués dans le développement cérébral, qui a été démontré comme un objectif clé de l’entraînement.

En particulier, deux gènes sont liés à la différenciation neuronale et à la formation du système nerveux (TGIF1 et CNTN5) ainsi qu’au gène TMEM132D.

De même, nous avons identifié un certain nombre de variantes du gène canin qui jouent un rôle important dans les processus d’apprentissage et de mémoire, comme l’OXT, qui peut affecter la cognition, la tolérance, l’adaptation et le comportement maternel canin, les capacités visuelles et auditives, comme la PCDH15, ainsi que la régulation des rythmes circadiens, du poids corporel et de la digestion. comme le NOCT, qui pourrait être crucial pour adapter l’activité physiologique des CLT à celle de leurs propriétaires humains (les loups, contrairement aux chiens et aux CLT, sont des animaux nocturnes, éd.).

Fait intéressant, nous avons également détecté certains gènes décrits comme liés à la sociabilité : tels que le COMT, un gène impliqué dans la catalyse de la dopamine et la régulation du comportement agressif et de l’attention chez de nombreuses races, et SEZ6L, tous deux cartographiés sur le chromosome 26 et décrits comme significativement associés au temps que les chiens passent à proximité des humains.

Cela renforce l’hypothèse selon laquelle la transformation des réactions défensives négatives envers les humains en réponses positives aurait pu être une étape majeure dans la première étape de la domestication du chien.
La sélection des caractères pour la docilité (c’est-à-dire la capacité du chien à accepter délibérément l’homme comme son supérieur naturel, sans que ce dernier ait à recourir continuellement à des interventions répressives sur le chien), volontairement ou involontairement, a joué un rôle clé dans l’évolution de plusieurs autres animaux, domestiques et sauvages, démontrant que plusieurs autres traits génétiques ont été influencés uniquement par la sélection de ce personnage.

Des exemples de ce processus se trouvent dans l’étude de Balyaev sur les renards argentés menée par Keyston, qui a conduit au concept de syndrome de domestication générale pour indiquer un ensemble de traits phénotypiques communs à plusieurs espèces domestiques.

 Nous avons détecté quatre autres gènes excès de chien, IGF2BP2, SLC7A11, ACSS2 et GRIK2, liés au métabolisme lipidique et à la synthèse énergétique, ce qui pourrait indiquer l’importance des modifications alimentaires lors du processus de domestication, en particulier lors de la création de la race. Nous avons également trouvé deux gènes (ASIP et RALY) impliqués dans la régulation de la coloration du pelage par la synthèse du pigment jaune, ce qui pourrait donner à la race sa couleur typique. Fait intéressant, des preuves récentes ont montré que des variations de l’ASIP, également observées chez les races asiatiques anciennes, peuvent également influencer le comportement social, confirmant que les caractéristiques morphologiques et comportementales chez les canidés peuvent être fortement corrélées.

 

Cependant, nous avons également identifié un certain nombre de gènes d’excès canin précédemment décrits dans la littérature comme étant liés à plusieurs troubles canins courants tels que la cardiomyopathie du ventricule droit arrythmogène (STRN), l’atrophie rétinienne progressive (SLC4A3), l’anomalie oculaire du colley (NHEJ1), la dystrophie cône-bâton (ADAM9) et l’amaurose congénitale de Leber canine, anciennement connue sous le nom de cécité stationnaires nocturnes congénitales (RPE65), qui sont typiques de la population de parents bergers allemands et qui ont pu être maintenus lors de la forte sélection artificielle qui a eu lieu lors de la création du CLT.

 

En conclusion, notre étude fournit la première caractérisation de l’ensemble du génome du CLT, mettant en lumière comment la race, malgré le faible nombre de fondateurs, présente actuellement des niveaux relativement élevés d’hétérozygotie grâce à l’hybridation dont elle est issue. Notre approche à l’échelle du génome s’est avérée être une méthode valable pour reconstituer l’histoire de la race et dater sa dynamique, pour évaluer les proportions réelles de l’ancêtre du loup ( % de sang) des individus, ainsi que leur relation de parenté.

 

Par conséquent, elle pourrait également fournir un outil valable pour des applications médico-légales afin de démasquer tout commerce d’individus vendus comme purs mais provenant de croisements illégaux ou de loups sauvages, qui seraient difficiles à identifier par des procédures d’attribution multivariées et bayésiennes basées sur un nombre limité de loci (procédures utilisées à ce jour, Ed.) ou seulement sur leur morphologie.

De plus, notre approche de recherche génétique, rendue possible grâce à la disponibilité d’un génome de référence bien annoté, nous a permis d’identifier un premier groupe de gènes dont l’expression et l’interaction détermineraient probablement l’apparence typique de loup de la race.

 

Fait intéressant, la plupart des gènes associés à la fonction cérébrale, au comportement, au métabolisme et aux troubles détectés proviennent du chien, comme on pouvait s’y attendre dans une race qui, malgré ses origines hybrides, présente principalement des phénotypes (pour le comportement et les pathologies, ndr.) typiques du chien. Le meilleur exemple est le gène COMT, décrit comme le gène candidat à la vie sociale chez les chiens, et seuls des allèles canins ont été identifiés dans le pool génétique des CLT analysés.

Cependant, trouver des mutations aléatoires pour des traits uniques nécessite des recherches supplémentaires, en particulier pour les traits polygéniques. Le génotypage futur d’un plus grand nombre d’individus de race certifiés issus de différentes lignées échantillonnées à travers le monde contribuera à une compréhension plus profonde de nombreuses caractéristiques génétiques, morphologiques et comportementales de cette race.

Optimiser un petit panel d’indicateurs rapide, par exemple de 96 SNP, incluant des mutations pour des maladies courantes ou des comportements particuliers, pourrait aider à surveiller la santé de tous les individus en captivité commercialisés et permettre leur identification génomique, en contrant les croisements non déclarés et le commerce illégal de loups sauvages.

 

Alessio Camatta le 19/07/2018

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