Evolution of genetic diversity in farmed rainbow trout populations
Evolution de la diversité génétique dans des populations domestiquées de truites arc-en-ciel
Résumé
Genetic improvement of rainbow trout populations has increased production efficiency, but has contributed to a sharp decrease in genetic variability. This loss of genetic diversity may induced inbreeding depression but also compromised long-term genetic progress and population adaptation to environmental changes. The inbreeding levels observed (through genomic indicators) in our French trout populations, question us on the causes and impacts of such inbreeding levels. These questions are the subject of the thesis work presented. In addition to the effects of selection and genetic drift due to the small size of breeding populations, the loss of genetic diversity in rainbow trout populations may also be explained by imbalanced contribution of mothers to the next generation associated with excess of embryonic mortality observed from fertilization to hatching in the offspring of some mothers. The study of the local effects of inbreeding on the size, reproduction and survival performance of trout, shows that localized in certain regions of the genome, inbreeding may have significant effects, without necessarily observing a genome-wide effect. While these local effects may be negative, they may also be positive in some genomic regions. The main phenomenon observed is a negative impact of recent inbreeding, explained by the accumulation of recessive alleles with unfavorable effects, directly related to the estimation of important dominance effects on reproduction and survival traits. However, inbreeding, especially accumulated in past generations, also generates positive effects. Thus, nine regions of strong homozygosity have been identified under positive selection common to three French trout lines and one American population. Genes annotated in these regions are related to domestication (growth, reproduction, behavior and immunity functions) as well as to natural fitness related to individual survival (embryogenesis, cell organization).Therefore, understanding the impact and role of local genetic diversity is essential in order to better manage it in breeding programs. The use of genomic indicators of inbreeding will allow breeders to better control the trade-offs between genetic values of the breeding stock and the undesirable effects of inbreeding on their progeny. This will also allow to exploit heterosis effects, and thus improve the performance of production stocks in a sustainable way.
L’amélioration génétique de populations de truites arc-en-ciel a permis d’accroître l’efficacité de la production, mais à contribuer à une forte diminution de la variabilité génétique. Cette perte de diversité génétique peut causer de la dépression de consanguinité mais aussi mettre en péril le progrès génétique à long terme et l’adaptation des populations aux changements environnementaux. Les niveaux de consanguinité observés (via des indicateurs génomiques) au sein de nos populations de truites françaises, nous interrogent sur les causes et les impacts de tels niveaux de consanguinité. Ces interrogations font l’objet des travaux de thèse présentés. Au-delà des effets de la sélection et de la dérive génétique liée à la faible taille des populations en élevage, la perte de diversité génétique au sein des populations de truite arc-en-ciel s’explique aussi par des déséquilibres de contribution des mères à la génération suivante associés à une surmortalité embryonnaire observée de la fécondation à l’éclosion dans les descendances de certaines mères. L’étude des effets locaux de la consanguinité sur les performances de taille, reproduction et survie de la truite, montre que localisée dans certaines parties du génome, la consanguinité peut avoir des effets notables, sans que l’on observe forcément un effet à l’échelle de tout le génome. Si, ces effets locaux peuvent être négatifs, ils sont toutefois positifs dans certaines zones du génome. Le principal phénomène observé est un impact négatif de la consanguinité récente, expliqué par l’accumulation d’allèles récessifs dont les effets sont défavorables, en lien direct avec l’estimation d’effets de dominance importants sur les caractères de reproduction et de survie. Cependant la consanguinité, en particulier accumulée dans des générations passées, engendre aussi des effets positifs. Ainsi neuf régions d’homozygotie forte ont été identifiées sous sélection positive commune à trois lignées de truites françaises et une population américaine. Les gènes annotés dans ces régions sont liés à la domestication (fonctions de croissance, reproduction, comportement et immunité) ainsi qu’à la fitness naturelle en lien avec la survie des individus (embryogenèse, organisation cellulaire). C’est pourquoi, comprendre l’impact et le rôle de la diversité génétique locale est essentiel, afin de mieux la gérer dans les programmes de sélection. L’utilisation d’indicateurs génomiques de la consanguinité permettra aux sélectionneurs de mieux maîtriser les compromis entre valeurs génétiques des reproducteurs et effets indésirables de la consanguinité de leur progéniture. Cela permettra aussi d’exploiter les effets d’hétérosis, et ainsi améliorer durablement les performances des cheptels de production.
Origine : Version validée par le jury (STAR)