Effects of different mating designs on inbreeding, genetic variance and response to selection when

applying individual selection in fish breeding programs

(M. Dupont-Nivet, M. Vandeputte, P. Haffray, B. Chevassus)

Douay Guillaume

Ouvier Christelle

Robert Mickael

Introduction

La conservation de la variabilité génétique est essentielle pour préserver le progrès génétique.

Les méthodes d’identification des poissons sont difficiles

( identification individuelle) et coûteuses (marqueurs génomiques )

Le déclin de la variabilité génétique est un gros problème dans l’industrie piscicole dû aux particularités biologiques des poissons (fécondité élevée, effet maternel important et interactions sociales)

But de l’étude :

Investiguer de façon simple et peu coûteuse la préservation de cette variabilité, par mise en place de différents schémas d’accouplement.

Matériels et méthodes

Simulation des populations

=>modèle POLYGENIQUE ADDITIF SIMPLE

ne tient pas compte :

des effets maternels

de la consanguinité

des familles de taille déséquilibrée

Paramètres étudiés

Les schémas d’accouplement étudiés : FF = full factorial = s males * d femelles => s * d familles FS = factorial by set = s males et s femelles, accouplements en x

carrés de t males et t femelles => t² * x familles NE = nested design= chacun des s males * N femelles et chaque

femelle x 1male=> s * N familles SP = single pairs = chacun des s males avec une des s femelles

=> s familles

Sélection : on garde les animaux aux plus grandes valeurs phénotypiques pour la reproduction.

Dans chaque cas : 30 générations simulées

A chaque génération mesure de : - consanguinité moyenne - valeur génétique moyenne - valeur phénotypique - variance génétique additive

étude de variabilité génétique additive et de la consanguinité en fonction de Ne

+ comparaison entre les différents schémas d’accouplement.

étude de la réponse génétique cumulée R en fonction de Ne.

Résultats

• F va de 15 à 85%

• Plus Ne ↑, plus la variabilité génétique est maintenue

• Différences évidentes entre les schémas d’accouplement pour un même Ne

• FS moins efficace que FF mais si taille du sous-ensemble élevée (FS5 et FS10) faible différence

66,6

45,1

Pire schéma quel que soit Ne

Meilleur schéma quel que soit Ne

Meilleur schéma que SP

Proches de FF

30 générations

TPS = 5000

h2 = 0,5

• A court terme, plus Ne ↑, plus faible est la réponse à la sélection

• Pas de schéma d’accouplement supérieur aux autres

5 générations

TPS = 5000

h2 = 0,5

• Réponse cumulée va de 26,6 à 36,5σA

• A long terme, intervalle optimum de Ne pour obtenir la meilleure réponse à la sélection

• Différences évidentes entre les schémas d’accouplement pour un même Ne

• FS5 et FS10 équivalents à FF

34,7

30,2

Pire schéma

Meilleurs schémas

<<< FF

30 générations

TPS = 5000

h2 = 0,5

15 générations

TPS = 1000

h2 = 0,1

• Les différences entre les différents schémas de reproduction ↓ quand h², nombre de générations et TPS ↓

Seules différences significatives

Discussion

Limites de la méthode

Ne considère pas d’effet de l’inbreeding sur le phénotype - Perte de variabilité génétique ?

Pas d’effet maternel - Si il existe modèle avec peu de femelles perd plus de variabilité que

modèle avec beaucoup de femelles.

Famille de taille constante avant sélection - Pas possible avec tous les poissons surtout quand identification impossible

Perte de variabilité génétique supérieure avec des familles de taille non équilibrées

- Avantage au schéma de reproduction où les males sont accouplés à plusieurs femelles

Effet de l’héritabilité ,de la taille de la population et de Ne

Paramètres utilisés dans le modèle couvrent beaucoup de situations potentiellement rencontrées en aquaculture.

Variabilité génétique mieux conservée quand h² est faible et que Ne est grand (= sélection moins efficace!!!).

Le progrès génétique résulte de l’équilibre entre l’efficacité de sélection ( Ne bas) et la conservation d’une variabilité génétique (Ne haut).

Variabilité génétique mieux conservée quand la taille de la population totale est basse. (si population augmente besoin de sélectionner plus pour garder le même nombre de géniteurs)

Effet du schéma d’accouplement

Schéma FF est le meilleur, SP le pire pour préserver la variabilité génétique

Plus il y a de familles créées, meilleure est la conservation de la

variabilité génétique > diminution du drift génétique

Différences entre les schémas diminue quand la sélection est moins efficace car dans ce cas la perte de variabilité génétique est moins critique.

Conséquences pratiques

Risque important lors d’une intensité de sélection poussée

Dans certaines espèces de poissons fécondité importante, mortalité juvénile importante et interactions sociales risque de diminution de l’effectif efficace

Schéma FF est donc le meilleur

Accouplement factoriel par mélange de semences avant fécondation n’est pas à conseiller

+ d’inbreeding dans le schéma FF que dans le schéma SP du fait de la compétition entre semence ( McKay et McMillan 1991)

Pooler les œufs des différentes femelles (même nb d’oeufs), diviser en autant de sous-échantillons qu’il n’y a de mâles, fertiliser chaque sous-échantillon avec un mâle

Pas possible de connaître les éventuelles problèmes de reproduction des femelles

Faible différence entre FF et FS

Or modèle FF pénible à suivre si on veut être sûr que chaque accouplement a bien lieu

Ainsi modèle FS bonne alternative

Le modèle factoriel partiel avec fécondation individuelle est compatible avec l’industrie piscicole (élevage de truites, dorades, et turbots en France)

Conclusions

Augmenter le nombre de géniteurs est nécessaire quand les techniques de préservation des gamètes et de fécondation artificielle ne sont pas maîtrisées et quand modèle SP utilisé.

Il est essentiel de gérer correctement la reproduction avant de vouloir mettre en place des populations fermées en vue de sélection.

Bibliographie

DUPONT-NIVET M., VANDEPUTTE M., HAFFRAY P., CHEVASSUS B.

Effects of different mating designs on inbreeding, genetic variance

and response to selection when applying individual selection in fish

breeding programs. Aquaculture, Volume 252, Issues 2-4,

10 March 2006, Pages 161-170

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