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L’épigénétique en pratique, la nouvelle donne

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Épigénétique et colostrum. Les éleveurs qui produisent le plus de lait sont ceux qui drenchent les veaux dès la naissance pour assurer les 4 litres ingérés deux heures après la naissance. © Claudius THIRIET

Révolution. Vous ne verrez plus votre conduite du troupeau comme avant. La technicité des pratiques se transmet par le biais de l’expression des gènes, les erreurs aussi. Dès aujourd’hui, programmez des animaux plus performants.

L’environnement qui vient modifier l’expression des gènes, c’est ce que l’on nomme l’épigénétique. Yann Martinot, directeur technique d’Elvup (l’entreprise de ­conseil en élevage de l’Orne), passionné par ce phénomène biologique, propose des applications concrètes en élevage. « Nous n’en sommes qu’au début, mais c’est une révolution qui...
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L’environnement qui vient modifier l’expression des gènes, c’est ce que l’on nomme l’épigénétique. Yann Martinot, directeur technique d’Elvup (l’entreprise de ­conseil en élevage de l’Orne), passionné par ce phénomène biologique, propose des applications concrètes en élevage. « Nous n’en sommes qu’au début, mais c’est une révolution qui s’annonce, une nouvelle compréhension du fonctionnement des êtres vivants. Pour donner une image simple, j’explique souvent que le génome représente la partition et l’épigénome, le chef d’orchestre, celui qui décide quels instruments doivent l’interpréter. Cela va modifier notre raisonnement de zootechnicien. Car le potentiel de l’animal ne se construit pas seulement par la génétique, mais par les interactions de l’environnement. Nous devrons adapter nos conduites d’élevage à la connaissance de ce nouveau potentiel : génétique + épigénétique », explique-t-il.

Yann nous donne une autre illustration : à génétique équivalente, alimentée avec la même ration, une holstein produit 25 kg par jour quand une autre laitière produit 35 kg. C’est l’historique de l’animal et de son environnement qui explique cet écart. Une multitude de facteurs, loin d’être tous connus, peuvent influencer l’épigénome : l’alimentation, les infections, les stress (thermique, hydrique), les interactions sociales Mais une reprogrammation épigénétique s’opère aussi lors de la fécondation et du développement embryonnaire. Plus vertigineux encore, des modifications épigénétiques peuvent avoir des effets très ponctuels (sur une lactation) ou sur toute la vie. Et elles se transmettront, ou pas, aux générations suivantes dans leur totalité ou partiellement.

L’environnement imprime des marques définitives

Cette mémoire de l’environnement, qui s’inscrit ainsi sur le génome, peut intervenir à tous les moments de la vie, dès la fécondation. Mais les premiers travaux identifient des périodes critiques et, en particulier, pendant la gestation et les premières semaines de la vie.

« Tout reste à faire pour connaître précisément les incidences en élevage. Mais nous pouvons déjà émettre des hypothèses fortes. L’alimentation durant la gestation (déficit, excès ou intoxication) aura un impact sur l’épigénome de la descendance. Idem pour le stress environnemental de la femelle gestante. Ensuite, toutes les infections affectent les performances futures. On sait, par exemple, qu’une mammite entraîne une baisse de production sur les lactations suivantes. Nous avions une perception assez floue de ce phénomène : que des erreurs techniques, à des moments clés de la vie de l’animal, aient un impact sur les performances futures, l’épigénétique nous le confirme. Mais ce sont aussi les prochaines générations qui peuvent en pâtir », explique-t-il.

Les conseils d’Elvup liés aux phénomènes épigénétiques se focalisent aujourd’hui sur les 0 à 2 mois de vie du veau, période où se développe le tissu mammaire, et la conduite des taries, importante pour la programmation d’organes plus ou moins efficaces. « Pour la jeune génisse, ses huit premières semaines représentent un enjeu de 2 000 kg de lait par lactation de performance épigénétique, avec deux dimensions à parts égales : la croissance et l’effet lactocrine (effet des hormones et des facteurs de croissance contenus dans le colostrum). »

On ne découvre rien, mais la prise du colostrum est une phase critique importante. Pour bénéficier de l’effet lactocrine, Yann préconise 10 % du poids du veau (soit 4 litres en holstein) ingérés dans les deux heures qui suivent la naissance. « Je le constate sur le terrain : nos adhérents qui produisent beaucoup de lait drenchent les veaux dès la naissance. » Deuxième préconisation : le veau doit doubler de poids en 56 jours, soit afficher un GMQ de 715 g. Pour y parvenir, Elvup revoit le plan d’allaitement : 8 litres de buvée, avec 1 kg de poudre, en deux buvées par jour. De l’eau et un concentré à 20 % de MAT sont disponibles dès le troisième jour pour initier le rumen. « Bien sûr, toutes les précautions indispensables à cette phase lactée sont à respecter à la lettre et en premier lieu, l’hygiène. Une infection pulmonaire, une diarrhée dans les premières semaines, et ce sont 750 litres par vache en moins sur la lactation à venir. Soigner l’ambiance de la nurserie est donc primordial. À défaut, mettre les veaux dehors est une bonne solution, à condition de pailler abondamment, d’investir dans des manteaux et de donner trois repas par jour. Je déconseillerais les programmes à un seul repas par jour. Mais le juge de paix sera le poids à 56 jours. Cela signifie qu’il faut peser car sans mesures, pas de repères. »

Deuxième période critique au sens de l’épigénétique : la gestation pour la génisse à venir et le tarissement de la vache elle-même. « Période cruciale, car il n’y a pas de rattrapage possible pour la future productrice si les marqueurs épigénétiques sont négatifs », insiste Yann. Elvup conseille donc de relever les valeurs de la ration. Pour le lot de préparation au vêlage : 0,83 UFL et 13-14 de MAT (au lieu de 10 aujourd’hui). Soit une ration type (MS) de 8 kg d’ensilage maïs, 4 kg de foin, 2,2 kg de soja et 150 g de minéral. « Une sous-alimentation des taries a un impact sur la reproduction et la qualité du colostrum, mais aussi sur la croissance et la fertilité de la génisse. Mais une suralimentation, mis à part le syndrome de la vache grasse, peut également avoir des conséquences négatives », précise Yann Martinot.

Il insiste particulièrement sur le confort et l’absence de stress pour les vaches taries : ventilation obligatoire l’été, des logettes confortables ou 10-12 m2 par vache dans l’aire paillée. Les génisses sont amenées dans le lot trois semaines avant le vêlage et de préférence en groupe.

« Alimentation ajustée, stress environnementaux et sociaux, tout peut avoir une conséquence sur l’épigénome de l’individu à venir durant cette période. Attention aussi aux fourrages altérés : l’effet des mycotoxines sur l’expression des gènes de la fertilité a été démontré. »

Cela peut paraître un peu stressant, mais ce sont les carrières des futures productrices qui sont en jeu sur ces quelques semaines. « Il s’agit de participer à la programmation d’animaux performants : 80 % de l’épigénétique sont directement liés à des pratiques d’élevage bien identifiées aujourd’hui. Dès septembre, nous proposerons à nos éleveurs un diagnostic épigénétique sur leur élevage », conclut Yann.

Dominique Grémy
Épigénétique et tarissement. Une période critique où l’alimentation et l’absence de stress sont primordiales. © Marie Faggiano
Épigénétique et croissance du veau. Elvup préconise un ­doublement du poids du veau à 56 jours, soit 715 g de GMQ. © PHILIPPE MONTIGNY/FILIMAGES
Ailleurs. Quelques exemples d’épigénétique

Chez l’homme

En 1944-1945, une famine sévit aux Pays-Bas. Les femmes dont la grossesse s’est déroulée à cette période donnent naissance à des bébés avec des petits poids, et qui développent des problèmes métaboliques (diabète, obésité). Plus surprenant, les petits-enfants de ces femmes, voire les arrière-petits-enfants, présentent une forte incidence de pathologies cardiaques et métaboliques. Les pathologies, leur intensité et leur transmission aux générations successives dépendent de la période de grossesse correspondant à la famine subie par les mères. Voilà un cas de programmation fœtale mettant en cause des processus épigénétiques.

Chez le crocodile

Le sexe est déterminé par les chromosomes, mais également par la température à une certaine période de l’incubation. Température élevée : femelle ; température basse : mâle.

Chez le poulet

On peut rendre les poulets plus résistants à la chaleur en exposant les œufs à des écarts de températures, ce qui influence les mécanismes épigénétiques.

Tout un monde à décrypter

Dès la fécondation, l’environnement influence l’expression des gènes. Si le levier alimentaire apparaît majeur pour agir sur ces phéno­mènes, on est encore loin de conseils concrets.

C e n’est pas parce qu’un gène est présent qu’il va s’exprimer. On le voit bien au niveau cellulaire : toutes les cellules d’un organisme possèdent le même génome. C’est l’épigénome cellulaire qui orchestre l’expression des gènes.

« L’épigénétique s’entend comme l’étude des processus moléculaires sélectionnant l’information génomique et contrôlant le fonctionnement du génome sans le modifier », explique Hélène Jammes, directrice de recherche à l’Inra de Jouy-en-Josas (Yvelines).

Cela explique, par exemple, la déception d’un éleveur quand les performances d’une vache ne sont pas à la hauteur de son potentiel génétique. Des marques épigénétiques agissent en favorisant, ou non, l’expression des gènes. « Cette mémoire cellulaire a un impact à long terme sur le fonctionnement de l’organisme », ajoute-t-elle.

D’où viennent ces marques épigénétiques ?

Tout d’abord, il s’agit de processus moléculaires totalement naturels. Les gènes restent présents et intacts. Les marques épigénétiques permettent une intégration de signaux provenant de l’environnement. Cela inclut la conduite des animaux (alimentation, stress, rythme de traite…) mais aussi les éléments extérieurs (climat, confort…). Ces marques sont stables et se transmettent à chaque division cellulaire. Mais elles peuvent aussi être réversibles ou modifiables. Et elles se maintiennent une fois que le stimulus qui les a induites a disparu.

L’acquisition de ces marques suit le rythme de la vie. Elles existent au niveau des spermatozoïdes et des ovules. Au moment de la fécondation, très peu sont transmises. Mais certaines passent le filtre, ce qui permet une certaine héritabilité de caractères acquis. « Dès la fécondation, les patrimoines génétiques parentaux subissent une reprogrammation épigénétique orchestrant l’expression génique indispensable au développement embryonnaire », précise Hélène Jammes. Pendant la gestation, des marques épigénétiques vont se mettre en place chez le fœtus. Elles resteront actives durant toute la vie. Elles déterminent le phénotype.

En Espagne, des travaux ont montré que la production laitière des filles varie en fonction de celle de la mère au moment de la conception. Le mécanisme n’est pas connu, mais il est probable que le métabolisme de la mère joue sur la qualité des réserves ovocytaires. Les ébauches mammaires seraient ainsi affectées, ce qui influencerait le potentiel de la future vache.

Tout changement a un impact à long terme

Le rôle de l’environnement entourant la femelle gestante sur sa descendance ne fait pas de doute. De récents travaux suggèrent aussi un impact de l’environnement paternel sur l’information épigénétique transmise à sa descendance.

Ensuite, durant toute la vie de l’animal, d’autres marques épigé­nétiques se mettent en place, au gré des événements qui le touchent. Ainsi, en cas de mammite, au-delà de la baisse de production immédiate, il existe un impact sur l’épigénome proche des gènes codant les protéines du lait. Cela explique les altérations des lactations suivantes.

Les implications de l’épigénétique en élevage sont donc multiples. « Étant donné que l’épigénome peut récapituler et refléter tous les événements de la vie de l’animal, développer des outils de caractérisation de l’épigénome contribuerait à évaluer précisément l’état de santé. Cela permettrait d’élaborer une conduite individualisée répondant au mieux aux besoins pour une expression du potentiel génétique sans entrave », explique-t-elle .

Un champ de recherche immense

Dans l’immédiat, ces connaissances renforcent la nécessité de bien couvrir les besoins des animaux à tout instant. Le premier levier est alimentaire. Il faut être conscient que tout changement, même une modification provisoire de la ration, a des implications à long terme. Car à chaque fois, l’épigénome est modifié.

« Cependant, on n’en sait pas assez pour élaborer un conseil technique pointu prenant en compte l’épigénétique en élevage », souligne-t-elle. Le champ de recherche est immense et concerne les voies mâles et femelles. Par exemple, l’Inra travaille avec Allice sur la qualité épigénétique des semences de taureaux. Cela pourrait permettre d’expliquer pourquoi certains taureaux ont un mauvais taux de fécondation alors que leur sperme est de qualité. « L’épigénétique offre la possibilité de progresser dans la compréhension et la maîtrise de l’expression du patrimoine génétique », conclut Hélène Jammes. Comprendre les modalités de mise en place des marques épigénétiques permettra d’expliquer les différences de phénotypes observées malgré une bonne maîtrise de la génétique. À terme, cela devrait déboucher sur des stratégies contribuant à mieux contrôler l’expression du potentiel génétique. On en est encore très loin.

Pascale Le Cann
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