Impact de la sélection génétique sur la résistance à Haemonchus contortus et de l’apport alimentaire de protéines sur le microbiote ruminal et l’efficacité alimentaire de brebis gestantes et allaitantes

Dans un contexte de développement de l’haemonchose ovine dans les élevages européens et d’apparition rapide de résistances aux anthelmintiques après leur mise sur le marché, de nouvelles méthodes de lutte contre l’infestation parasitaire par Haemonchus contortus, parasite hématophage de la caillette, et contre ses conséquences pathologiques doivent être envisagées. Parmi ces méthodes, la nutrition et la sélection génétique semblent toutes deux prometteuses. L’objectif de cette étude était d’évaluer l’éventuel impact de la sélection génétique pour la résistance à Haemonchus contortus et de différents niveaux d’apports alimentaires de protéines sur la structure de la communauté bactérienne ruminal et sur l’activité microbienne ruminale. Pour cela, des séquençages et des analyses d’acides gras volatils et d’azote ammoniacal ont été effectuées des prélèvements réalisés en fin de gestation et en début de lactation sur des brebis infestées par Haemonchus contortus. Une différence de communauté bactérienne a été mise en évidence entre les animaux non infestés en milieu de gestation et les animaux infestés en fin de gestation et lactation avec une modification différée par l’augmentation de l’apport en protéines par la ration. Le niveau de couverture des besoins protéiques par la ration a également été à l’origine de modifications des concentrations des métabolites étudiés. Les deux lignées sensible et résistante n’ont pas présenté de différence de structure de la communauté bactérienne ou de son activité au cours de l’étud

Comprendre le lien entre l'activité des micro-organismes présents dans le rumen, le métabolisme de l'hôte et l'efficience alimentaire des agneaux

En élevage de ruminants allaitants, l’alimentation représente la très grande majorité des coûts d’élevage. De ce fait, l’efficience alimentaire, caractérisée par l’aptitude d’un animal à optimiser sa production par rapport à sa consommation alimentaire, s’est imposée comme un moyen de limiter les coûts d’élevage mais aussi les rejets polluants par une meilleure valorisation de la ration. Cependant, les déterminants de l’efficience alimentaire sont encore méconnus bien que des pistes aient été avancées, notamment concernant l’efficience digestive ou la partition des nutriments et de l’énergie entre différents tissus corporels et entre besoins d’entretien et besoins de production. Par ailleurs, tout porte à penser que ces déterminants sont variables selon les conditions d’élevage et en particulier selon la ration distribuée aux animaux. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse était d’explorer les mécanismes sous-jacents à l’efficience alimentaire, en particulier en lien avec la communauté microbienne ruminale et les produits issus de son activité. L’étude a été réalisée sur des agneaux mâles de race Romane issus de lignées divergentes obtenues par sélection génétique des animaux les plus efficients et les moins efficients sur la base de la consommation moyenne résiduelle. Au total, 277 agneaux, répartis sur trois années et issus des deuxième et troisième générations de sélection ont été phénotypés pendant 6 semaines sous un régime 100% concentrés (CONC) et parmi eux, 167 agneaux, extrêmes en termes d’efficience, ont par la suite été phénotypés sous un régime mixte (MIX). À l’issue de chaque phase, un échantillon de contenu ruminal et un échantillon de sang ont été collectés. La composition microbienne du rumen a été étudiée par séquençage des gènes codants pour l’ARNr 16S et l’ARNr 18S, respectivement pour les procaryotes et les eucaryotes et des analyses par chromatographie en phase gazeuse des échantillons ruminaux et par RMN des échantillons ruminaux et sanguins ont permis de doser les métabolites présents dans le rumen ou dans le plasma des agneaux. La première conclusion des travaux de cette thèse est, conformément à la littérature existante chez le bovin allaitant, une absence de corrélation entre l’efficience alimentaire phénotypique aux régimes CONC et MIX. Globalement aucune association n’a été démontrée entre les compositions microbiennes ou les métabolites ruminaux et l’efficience alimentaire quel que soit le régime. En particulier, aucune différence de profil en acides gras volatils n’a été observée entre lignées ou entre animaux phénotypiquement efficients ou inefficients. Par ailleurs, les genres procaryotes ou eucaryotes associés avec l’efficience alimentaire phénotypique différent entre les deux régimes et les associations entre genres microbiens et efficience alimentaire ne sont pas identiques entre les différentes années de prélèvements. Finalement, l’étude des métabolites plasmatiques, en tant que reflets du métabolisme de l’animal, a mis en évidence une concentration plus importante en citrate chez les animaux de la lignée efficiente quel que soit le régime, ainsi que chez les animaux phénotypiquement efficients au régime CONC. En revanche, les animaux inefficients avaient des concentrations plus importantes en acides aminés circulants. Cette découverte implique que la sélection génétique pour l’efficience alimentaire a pu avoir un effet sur le métabolisme du citrate et/ou des acides aminés et ouvre la porte à de nouvelles études ciblées sur les mécanismes métaboliques associés à l’efficience alimentaire comme l’efficacité de la chaîne de phosphorylation oxydative mitochondriale ou le turnover protéique

Understand the links between microbiota, rumen microbial activities, host metabolism and feed efficiency of growing lambs

En élevage de ruminants allaitants, l’alimentation représente la très grande majorité des coûts d’élevage. De ce fait, l’efficience alimentaire, caractérisée par l’aptitude d’un animal à optimiser sa production par rapport à sa consommation alimentaire, s’est imposée comme un moyen de limiter les coûts d’élevage mais aussi les rejets polluants par une meilleure valorisation de la ration. Cependant, les déterminants de l’efficience alimentaire sont encore méconnus bien que des pistes aient été avancées, notamment concernant l’efficience digestive ou la partition des nutriments et de l’énergie entre différents tissus corporels et entre besoins d’entretien et besoins de production. Par ailleurs, tout porte à penser que ces déterminants sont variables selon les conditions d’élevage et en particulier selon la ration distribuée aux animaux. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse était d’explorer les mécanismes sous-jacents à l’efficience alimentaire, en particulier en lien avec la communauté microbienne ruminale et les produits issus de son activité. L’étude a été réalisée sur des agneaux mâles de race Romane issus de lignées divergentes obtenues par sélection génétique des animaux les plus efficients et les moins efficients sur la base de la consommation moyenne résiduelle. Au total, 277 agneaux, répartis sur trois années et issus des deuxième et troisième générations de sélection ont été phénotypés pendant 6 semaines sous un régime 100% concentrés (CONC) et parmi eux, 167 agneaux, extrêmes en termes d’efficience, ont par la suite été phénotypés sous un régime mixte (MIX). A l’issue de chaque phase, un échantillon de contenu ruminal et un échantillon de sang ont été collectés. La composition microbienne du rumen a été étudiée par séquençage des gènes codants pour l’ARNr 16S et l’ARNr 18S, respectivement pour les procaryotes et les eucaryotes et des analyses par chromatographie en phase gazeuse des échantillons ruminaux et par RMN des échantillons ruminaux et sanguins ont permis de doser les métabolites présents dans le rumen ou dans le plasma des agneaux. La première conclusion des travaux de cette thèse est, conformément à la littérature existante chez le bovin allaitant, une absence de corrélation entre l’efficience alimentaire phénotypique aux régimes CONC et MIX. Globalement aucune association n’a été démontrée entre les compositions microbiennes ou les métabolites ruminaux et l’efficience alimentaire quel que soit le régime. En particulier, aucune différence de profil en acides gras volatils n’a été observée entre lignées ou entre animaux phénotypiquement efficients ou inefficients. Par ailleurs, les genres procaryotes ou eucaryotes associés avec l’efficience alimentaire phénotypique différent entre les deux régimes et les associations entre genres microbiens et efficience alimentaire ne sont pas identiques entre les différentes années de prélèvements. Finalement, l’étude des métabolites plasmatiques, en tant que reflets du 287 métabolisme de l’animal, a mis en évidence une concentration plus importante en citrate chez les animaux de la lignée efficiente quel que soit le régime, ainsi que chez les animaux phénotypiquement efficients au régime CONC. En revanche, les animaux inefficients avaient des concentrations plus importantes en acides aminés circulants. Cette découverte implique que la sélection génétique pour l’efficience alimentaire a pu avoir un effet sur le métabolisme du citrate et/ou des acides aminés et ouvre la porte à de nouvelles études ciblées sur les mécanismes métaboliques associés à l’efficience alimentaire comme l’efficacité de la chaîne de phosphorylation oxydative mitochondriale ou le turnover protéique.Feeding costs represent the vast majority of the money spent on raising ruminants for meat production. Thus, improving feed efficiency, i.e the capacity of an animal to optimize its production in relation to its feed intake, has emerged as a good way to reduce breeding costs as well as pollutants resulting from dietary losses. However, mechanisms driving feed efficiency in ruminants remain poorly understood to this day, even though assumptions have been made regarding digestive efficiency or nutrients and energy partitioning between different tissues or between maintenance and production needs for example. Moreover, breeding conditions, particularly the diet, could influence feed efficiency and shift potential explanatory mechanisms. In this context, the main goal of this thesis was to explore the phenomena underlying feed efficiency, particularly by studying rumen microbial community and metabolites produced by its activity in growing Romane male lambs from divergent genetic lines built by selecting the most and the least efficient animals on the basis of their residual feed intake (RFI). In total, 277 lambs coming from the second and third generation of selection were phenotyped over three years, under a 100% concentrate (CONC) diet and among these 167 extreme animals were subsequently phenotyped under a mixed diet (MIX). At the end of each 6-week phenotyping phase a blood sample and a ruminal content sample were collected. Sequencing of the DNA extracted from rumen samples using primers for 16S rRNA gene and 18S rRNA gene for prokaryotes and eukaryotes respectively was used to evaluate rumen microbial communities. Gas-Chromatography was used to dose rumen metabolites and NMR was used to dose both rumen and plasma metabolites. The first conclusion of this work is the absence of correlation between phenotypic RFI in phase CONC and in phase MIX, which is consistent with the literature in growing beef cattle. No particular correlation was found between microbial communities or rumen metabolites and feed efficiency whatever the diet. In particular, no difference in VFA profile was highlighted between genetic lines or animals differing in phenotypic efficiency. Furthermore, prokaryotic and eukaryotic genera associated with either feed efficiency or inefficiency were different between diets and were not consistent between years of sampling. Finally, animals belonging to the efficient line had a higher plasma citrate concentration whereas inefficient animals had higher plasma amino acids concentrations. This discovery implies that genetic selection on feed efficiency may have impacted citrate and/or amino acids metabolism and opens the door to further studies targeting metabolic mechanisms associated with feed efficiency such as the activity of the mitochondrial oxidative phosphorylation or as protein turnover

Comprendre le lien entre l'activité des micro-organismes présents dans le rumen, le métabolisme de l'hôte et l'efficience alimentaire des agneaux.

Feeding costs represent the vast majority of the money spent on raising ruminants for meat production. Thus, improving feed efficiency, i.e the capacity of an animal to optimize its production in relation to its feed intake, has emerged as a good way to reduce breeding costs as well as pollutants resulting from dietary losses. However, mechanisms driving feed efficiency in ruminants remain poorly understood to this day, even though assumptions have been made regarding digestive efficiency or nutrients and energy partitioning between different tissues or between maintenance and production needs for example. Moreover, breeding conditions, particularly the diet, could influence feed efficiency and shift potential explanatory mechanisms. In this context, the main goal of this thesis was to explore the phenomena underlying feed efficiency, particularly by studying rumen microbial community and metabolites produced by its activity in growing Romane male lambs from divergent genetic lines built by selecting the most and the least efficient animals on the basis of their residual feed intake (RFI). In total, 277 lambs coming from the second and third generation of selection were phenotyped over three years, under a 100% concentrate (CONC) diet and among these 167 extreme animals were subsequently phenotyped under a mixed diet (MIX). At the end of each 6-week phenotyping phase a blood sample and a ruminal content sample were collected. Sequencing of the DNA extracted from rumen samples using primers for 16S rRNA gene and 18S rRNA gene for prokaryotes and eukaryotes respectively was used to evaluate rumen microbial communities. Gas-Chromatography was used to dose rumen metabolites and NMR was used to dose both rumen and plasma metabolites. The first conclusion of this work is the absence of correlation between phenotypic RFI in phase CONC and in phase MIX, which is consistent with the literature in growing beef cattle. No particular correlation was found between microbial communities or rumen metabolites and feed efficiency whatever the diet. In particular, no difference in VFA profile was highlighted between genetic lines or animals differing in phenotypic efficiency. Furthermore, prokaryotic and eukaryotic genera associated with either feed efficiency or inefficiency were different between diets and were not consistent between years of sampling. Finally, animals belonging to the efficient line had a higher plasma citrate concentration whereas inefficient animals had higher plasma amino acids concentrations. This discovery implies that genetic selection on feed efficiency may have impacted citrate and/or amino acids metabolism and opens the door to further studies targeting metabolic mechanisms associated with feed efficiency such as the activity of the mitochondrial oxidative phosphorylation or as protein turnover.En élevage de ruminants allaitants, l’alimentation représente la très grande majorité des coûts d’élevage. De ce fait, l’efficience alimentaire, caractérisée par l’aptitude d’un animal à optimiser sa production par rapport à sa consommation alimentaire, s’est imposée comme un moyen de limiter les coûts d’élevage mais aussi les rejets polluants par une meilleure valorisation de la ration. Cependant, les déterminants de l’efficience alimentaire sont encore méconnus bien que des pistes aient été avancées, notamment concernant l’efficience digestive ou la partition des nutriments et de l’énergie entre différents tissus corporels et entre besoins d’entretien et besoins de production. Par ailleurs, tout porte à penser que ces déterminants sont variables selon les conditions d’élevage et en particulier selon la ration distribuée aux animaux. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse était d’explorer les mécanismes sous-jacents à l’efficience alimentaire, en particulier en lien avec la communauté microbienne ruminale et les produits issus de son activité. L’étude a été réalisée sur des agneaux mâles de race Romane issus de lignées divergentes obtenues par sélection génétique des animaux les plus efficients et les moins efficients sur la base de la consommation moyenne résiduelle. Au total, 277 agneaux, répartis sur trois années et issus des deuxième et troisième générations de sélection ont été phénotypés pendant 6 semaines sous un régime 100% concentrés (CONC) et parmi eux, 167 agneaux, extrêmes en termes d’efficience, ont par la suite été phénotypés sous un régime mixte (MIX). A l’issue de chaque phase, un échantillon de contenu ruminal et un échantillon de sang ont été collectés. La composition microbienne du rumen a été étudiée par séquençage des gènes codants pour l’ARNr 16S et l’ARNr 18S, respectivement pour les procaryotes et les eucaryotes et des analyses par chromatographie en phase gazeuse des échantillons ruminaux et par RMN des échantillons ruminaux et sanguins ont permis de doser les métabolites présents dans le rumen ou dans le plasma des agneaux. La première conclusion des travaux de cette thèse est, conformément à la littérature existante chez le bovin allaitant, une absence de corrélation entre l’efficience alimentaire phénotypique aux régimes CONC et MIX. Globalement aucune association n’a été démontrée entre les compositions microbiennes ou les métabolites ruminaux et l’efficience alimentaire quel que soit le régime. En particulier, aucune différence de profil en acides gras volatils n’a été observée entre lignées ou entre animaux phénotypiquement efficients ou inefficients. Par ailleurs, les genres procaryotes ou eucaryotes associés avec l’efficience alimentaire phénotypique différent entre les deux régimes et les associations entre genres microbiens et efficience alimentaire ne sont pas identiques entre les différentes années de prélèvements. Finalement, l’étude des métabolites plasmatiques, en tant que reflets du 287 métabolisme de l’animal, a mis en évidence une concentration plus importante en citrate chez les animaux de la lignée efficiente quel que soit le régime, ainsi que chez les animaux phénotypiquement efficients au régime CONC. En revanche, les animaux inefficients avaient des concentrations plus importantes en acides aminés circulants. Cette découverte implique que la sélection génétique pour l’efficience alimentaire a pu avoir un effet sur le métabolisme du citrate et/ou des acides aminés et ouvre la porte à de nouvelles études ciblées sur les mécanismes métaboliques associés à l’efficience alimentaire comme l’efficacité de la chaîne de phosphorylation oxydative mitochondriale ou le turnover protéique

Response to Li and Zhang: Infevers, a human gene mutation database for autoinflammatory diseases including disseminated superficial actinic porokeratosis

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How to favour efficient networking of teams working in the field of rare diseases? Experience of the CeRéMAI reference centre for auto-inflammatory diseases

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Mevalonate Kinase-Associated Diseases: Hunting for Phenotype–Genotype Correlation

Mevalonate kinase-associated diseases (MKAD) are caused by pathogenic mutations in the mevalonate kinase gene (MVK) and encompass several phenotypically different rare and hereditary autoinflammatory conditions. The most serious is a recessive systemic metabolic disease called mevalonic aciduria, and the most recently recognized is disseminated superficial actinic porokeratosis, a dominant disease limited to the skin. To evaluate a possible correlation between genotypes and (1) the different MKAD clinical subtypes or (2) the occurrence of severe manifestations, data were reviewed for all patients with MVK variants described in the literature (N = 346), as well as those referred to our center (N = 51). The genotypes including p.(Val377Ile) (homozygous or compound heterozygous) were more frequent in mild systemic forms but were also sometimes encountered with severe disease. We confirmed that amyloidosis was more prevalent in patients compound heterozygous for p.(Ile268Thr) and p.(Val377Ile) than in others and revealed new associations. Patients homozygous for p.(Leu264Phe), p.(Ala334Thr) or compound heterozygous for p.(His20Pro) and p.(Ala334Thr) had increased risk of severe neurological or ocular symptoms. All patients homozygous for p.(Leu264Phe) had a cataract. The variants associated with porokeratosis were relatively specific and more frequently caused a frameshift than in patients with other clinical forms (26% vs. 6%). We provide practical recommendations focusing on phenotype–genotype correlation in MKAD that could be helpful for prophylactic management

Comparison between rumen bacterial composition of growing and adult Romane sheep

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Comparison between rumen bacterial composition of growing and adult Romane sheep

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Plasmatic and ruminal metabolomes of lambs divergently selected on residual feed intake

International audienceIn ruminants, feed efficiency is a complex trait involving the host and its ruminal microbiota. In meat sheep, little is known about their joint action on animal efficiency. The objective of this work was to explore the ruminal and plasmatic metabolome differences between genetically divergent lines on residual feed intake (RFI). Rumen and blood samples were taken from male lambs belonging to the two divergent lines selected on RFI estimated under a 100% concentrate diet. Samples were taken twice: firstly when lambs were around 3 month-old and fed the same diet as their ancestors did during selection and secondly when lambs were 7-9 month-old and fed a diet with 1/3 concentrate and 2/3 dactylis hay. Rumen samples were taken using an oesophageal probe and blood samples were taken at the jugular vein before being centrifuged to separate plasma from blood cells. All the samples were frozen. Preparation of the samples consisted in several centrifugations and addition of a phosphate buffer. Samples were then analysed using NMR spectrometry and integrated with the ASICS R package. Data was then analysed both using a mixed linear model using the sasLM R packageand multivariate analysis using mixOmics R package (PLS and PLS-DA). Because of the great effect of diet, concentrate and forage based data must be separately analysed. Rumen samples did not present many differences between lines under the concentrate diet and under the forage diet, no metabolite was differently expressed. Multivariate analysis on rumen samples did not separate the two lines well. On the contrary, plasma samples showed interesting differences between the 2 lines with amino acids being (under both diets) more present in plasma samples from less efficient animalsthan in samples from efficient ones. In both diets, plasma samples from efficient lambs had significantly (P<0.05) more citrate than samples from less efficient lambs. It seems that plasmatic metabolome gives a better insight in the understanding of the differences between lines, ruminal metabolome will be analysed with microbiota data in ulterior work