Developmental Origins of Abnormalities of Glucose Homeostasis, of Bone Growth and Predisposition to Osteochondrosis in Foals

Abstract

Les adaptations du fœtus aux stimuli intra-utérins ont des conséquences immédiates puis à long terme sur sa santé après la naissance. Chez l’équin, ce concept connu sous le nom de DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) a été validé à l’aide de croisements inter-races : la taille de la jument, qui conditionne l’environnement maternel pendant la gestation puis la lactation, a un impact crucial sur la croissance postnatale du poulain, mais aussi sur la sensibilité à l’insuline du nouveau-né. L’ostéochondrose, pathologie du cheval en croissance, est responsable de pertes financières majeures pour la filière équine. Elle a été reliée à des anomalies de l’homéostasie glucidique et son origine anténatale est fortement suspectée. Dans cette thèse, nous avons mesuré l’impact de perturbations expérimentales au cours du développement fœtal sur la croissance, l’homéostasie glucidique et la prédisposition à l’ostéochondrose du poulain jusqu’à l’âge de 1 an ½. Un premier modèle de croissance fœtale augmentée versus restreinte a été obtenu par transferts d’embryons inter-races (« poneys dans traits » versus « selles dans poneys », respectivement). L’environnement maternel « enrichi » de la jument de trait versus restreint de la ponette s’est révélé déterminant dans la régulation de la croissance des différents segments osseux, de l’axe thyréotrope, de la fonction des cellules β pancréatiques, de la sensibilité à l’insuline de l’organisme et de la santé ostéoarticulaire du poulain dès la naissance et jusqu’à 1 an ½. Tout en validant le concept de DOHaD chez l’équin, ce modèle souligne le soin qui doit être apporté à la sélection des juments receveuses dans la pratique du transfert d’embryons. En démontrant l’ampleur des effets post-nataux programmés in utero et pendant la lactation, ce modèle alerte aussi l’éleveur sur la gestion des poulinières et ses impacts à long terme. En ce sens, le second modèle est en adéquation avec les préoccupations d’élevage puisqu’une perturbation de l’environnement nutritionnel du fœtus a été induite en apportant un concentré (orge) dans la ration hivernale de la jument gravide versus des fourrages uniquement. A ce jour, l’impact de cette modification anténatale sur l’homéostasie glucidique du poulain avant sevrage semble limité à la période néonatale, tandis que sa croissance n’est pas du tout affectée. En revanche, sa prédisposition à l’ostéochondrose à l'âge de 6 mois semble être accrue, ce qui ne permet pas de présager de la suite car le statut ostéoarticulaire du poulain âgé de 6 mois reste susceptible d’évoluer jusqu’à 1 an ½. Ces travaux devraient permettre d’ajuster les recommandations nutritionnelles chez les poulinières.Fetal adaptations to intra-uterine stimuli have immediate and long term effects on the offspring’s health after birth. In equids, this concept known as the DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) was validated using cross-breeding: the mare’s size which affects the fetal environment throughout gestation and then lactation, has a critical impact on the foal’s post-natal growth, as well as on the neonate’s sensitivity to insulin. Osteochondrosis, a pathology of the growing horse, induces heavy financial losses in the equine industry. It has been associated to abnormalities in glucose homeostasis and its antenatal origin is highly suspected. The present research aimed to evaluate the impact of experimental disturbances during fetal development on growth, glucose homeostasis and predisposition to osteochondrosis in the foal until age 1½ year. Increased versus restricted fetal growth was obtained using between-breed embryo transfers (“ponies in draft horses” versus “saddlebreds in ponies”, respectively). The lush environment of the draft mare versus the restricted environment of the pony mare turned out to be critical in the regulation of bone growth, thyroid hormones secretion, β-cells function, insulin sensitivity and the osteoarticular status of the foal from birth to 1½ year of age. This validates the concept of the DOHaD in equids and shows that recipient mares should be carefully selected in embryo transfer practice. By demonstrating the scope of post-natal effects which were programmed in utero and throughout the lactating period, it also alerts the breeder about the importance of broodmare management and its long term impacts. Thus, the second model was developed to address breeders' practices. A disturbance of the nutritional environment of the fetus was induced by supplementing mares in late pregnancy with concentrated feed (barley). So far, only the neonatal foal's glucose homeostasis was affected, whereas all other studied parameters, including growth, were not affected. The foal’s predisposition to osteochondrosis, however, was increased at 6 months of age, which does not preclude that it will affect the animals afterwards since the osteoarticular status of the 6-month-old foal will evolve beyond weaning time. This research could help adjust nutritional recommendations to broodmares