De deux taureaux, neuf millions de vaches laitières

De deux taureaux, neuf millions de vaches laitières
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Il y a plus de 9 millions de vaches laitières aux États-Unis, et la grande majorité d'entre elles sont des Holstein, gros bovins portant des marques distinctives en noir et blanc (parfois en rouge et blanc). La quantité de lait qu'ils produisent est étonnante. Ainsi est leur lignée. Il y a quelques années, lorsque des chercheurs de la Pennsylvania State University ont examiné de près les lignées masculines, plus de 99% d'entre elles sont attribuables à l'un des deux taureaux, tous deux nés dans les années 1960. Cela signifie que parmi tous les Holstein masculins du pays, il n’ya que deux chromosomes Y.

«Ce que nous avons fait est vraiment réduit le pool génétique», déclare l’un des chercheurs.

Les femelles ne se sont pas beaucoup mieux débrouillées. En fait, Dechow – un professeur agrégé de génétique du bétail laitier – et d'autres affirment qu'il existe une telle similitude génétique que la taille effective de la population est inférieure à 50. Si les Holstein étaient des animaux sauvages, cela les placerait dans la catégorie des espèces en danger de disparition. espèce. «C’est à peu près une grande famille hybride», déclare un expert en Holstein et professeur à l’Université du Minnesota.

Tout étudiant en sciences élémentaire sait que l’homogénéité génétique n’est pas bonne à long terme. Il augmente le risque de troubles héréditaires tout en réduisant la capacité d'évolution d'une population face à un environnement en mutation. Les producteurs laitiers qui ont du mal à payer leurs factures aujourd'hui ne se concentrent pas nécessairement sur les perspectives d'évolution de leurs animaux, mais Dechow et ses collègues étaient suffisamment inquiets pour vouloir examiner de plus près les traits qui avaient été perdus.

Pour obtenir des réponses, les chercheurs ont commencé à élever un petit groupe de vaches nouvelles, cultivées en partie à partir du sperme conservé de taureaux morts depuis longtemps, afin de mesurer une foule de caractéristiques – taille, poids, production laitière, santé globale, fertilité et santé du pis, entre autres traits – et comparez-les aux Holstein modernes que nous avons créées. L'espoir est qu'ils puissent un jour réinjecter dans cette pierre angulaire de l'élevage du bétail la diversité génétique dont ils ont cruellement besoin, et peut-être réveiller des traits perdus au profit d'une consanguinité implacable.

"Si nous limitons la diversité génétique à long terme de la race", explique Dechow, "nous limitons le nombre de changements génétiques pouvant être apportés au fil du temps".

En d’autres termes, nous pourrions atteindre un point où nous sommes coincés là où nous sommes. Il n'y aura plus d'amélioration de la production laitière. La fécondité ne s’améliorera pas. Et si une nouvelle maladie survient, une grande partie de la population de vaches pourrait être vulnérable, car beaucoup d'entre elles possèdent les mêmes gènes.

HOLSTEINS AUJOURD'HUI est responsable de la grande majorité du lait que nous buvons ainsi que de notre fromage et de nos glaces. Depuis au moins un siècle, ces animaux sont réputés pour leur rendement volumineux. Au cours des 70 dernières années environ, les humains ont mis en place diverses méthodes pour accroître encore davantage la production. En 1950, par exemple, une seule vache laitière produisait environ 5 300 livres de lait par an. Aujourd'hui, le Holstein moyen en produit plus de 23 000. En 2017, une vache primée nommée Selz-Pralle Aftershock 3918 a été lancée, soit plus de 200 livres chaque jour.

«Ces vaches sont de véritables athlètes», explique Hansen.

Cela profite aux consommateurs en maintenant les prix des aliments bas. Les agriculteurs en bénéficient car ils économisent sur les coûts lorsque moins de vaches produisent la même quantité de lait. Il est également bénéfique pour l’environnement car le système digestif d’une vache produit des quantités considérables de méthane et de déchets. (Bien que les Holstein à haute production consomment plus d'énergie et génèrent plus de déchets par vache, les gains d'efficacité entraînent une réduction significative des impacts environnementaux dans leur ensemble.)

Une partie de cette réussite concerne le changement de la manière dont les Holstein sont élevées et gérées. Mais le changement le plus important concerne la manière dont les vaches sont élevées. Il y a longtemps, les agriculteurs faisaient venir des taureaux d'autres fermes pour mettre leurs vaches en gestation – un moyen de garantir la diversité génétique ou de «remuer le pot», comme le dit Hansen. Dans les années 1940, ils ont commencé à utiliser l'insémination artificielle. De cette façon, une seule dose de sperme de taureau pourrait être utilisée pour imprégner beaucoup de génisses. Bientôt, la technologie a permis de congeler le sperme, ce qui signifie qu'un taureau pouvait engendrer des veaux pendant des décennies, même longtemps après sa mort. Pendant ce temps, le monde laitier tenait des registres très détaillés, de sorte que les éleveurs vendant le sperme pouvaient savoir quel taureau allait produire la meilleure progéniture – et par la meilleure progéniture, ils désignaient les filles qui produisaient le plus de lait.

À ce stade, un taureau très recherché engendrerait des milliers de filles. Carlin-M Ivanhoe Bell, un taureau né en 1974, a eu plus de 80 000 progénitures. La plupart des taureaux en ont moins, même si leur descendance se compte encore par milliers. Dans les années 80, il était clair que la consanguinité augmentait considérablement.

Aux premiers jours de l'insémination artificielle, les taureaux devraient prouver leur valeur dans la vie réelle. C’est-à-dire qu’ils avaient cent filles, puis, lorsque ces filles ont vêlé et commencé à produire du lait, leur rendement a été mesuré. Plus la production est bonne, plus le taureau est commercialisable. Ce «test de descendance» était un processus précieux, mais il a fallu plusieurs années pour déterminer si un taureau était bon.

En 2009, de nouvelles technologies sont apparues: la sélection de données volumineuses et génomique. Aujourd’hui, la qualité marchande d’un taureau est déterminée par un ordinateur. Un algorithme complexe analyse la constitution génétique du taureau, en tenant compte de la santé de sa progéniture, de sa production de lait, de la teneur en matière grasse et protéique du lait et d’autres caractéristiques, afin d’obtenir des chiffres qui le comparent aux autres taureaux. Le personnage clé s'appelle. Il représente le montant moyen qu'un agriculteur peut s’attendre à gagner pendant la vie de sa progéniture en choisissant ce taureau plutôt qu’un autre.

Bien que cela ait permis aux éleveurs d'évaluer plus efficacement les animaux en fonction de nombreux caractères clés, le processus a également conduit à des taux de consanguinité encore plus élevés. Le «coefficient de consanguinité» des Holstein est actuellement de 8% environ, ce qui signifie qu'un veau moyen reçoit des copies identiques de 8% de ses gènes de la part de sa mère et de son père. Ce nombre est en comparaison avec une base de référence de 1960 et continue d'augmenter de 0,3 ou 0,4 chaque année.

«La consanguinité s'accumule plus rapidement que jamais», déclare Dechow.

Mais 8 pour cent de trop? Les experts laitiers continuent à en débattre. Certains prétendent que les Holstein font leur travail en produisant beaucoup de lait et qu’elles forment un groupe relativement en santé. Hansen, cependant, note que si vous élevez un taureau à sa fille, le coefficient de consanguinité est de 25%. dans cette optique, 8 semble beaucoup. Lui et d'autres disent que si la consanguinité peut ne pas sembler être un problème maintenant, les conséquences pourraient être importantes.

Les taux de fécondité sont affectés par la consanguinité et déjà, la fécondité de Holstein a considérablement diminué. Les taux de grossesse dans les années 1960 étaient de 35 à 40%, mais en 2000, ils étaient tombés à 24%. De plus, lorsque des parents proches sont élevés, il est plus probable que les vaches obtiennent deux copies de gènes récessifs non désirés, où de graves problèmes de santé pourraient se cacher.

«Il faut que quelque chose change», dit Hansen.

Pour Dechow, la préoccupation est la taux d'augmentation et ce que cela signifie pour l'avenir de la race. «Imaginez que vous ayez une vache qui a 100 très bons gènes et 10 gènes vraiment horribles. Vous éliminez cette vache de votre programme d’élevage, car elle possède 10 gènes horribles », dit-il, et« vous en avez perdu 100 bons également. Vous perdez un potentiel génétique à long terme. "

DECHOW GREG UP SUR une ferme laitière, bien avant de connaître les tenants et les aboutissants du génome de la vache, il pouvait voir une partie de ce qui se passait.

Les Holstein sont très différentes d'il y a 50 ans. D'une part, ils ont été élevés pour avoir des pis plus longs et plus larges, plutôt que des pis profonds. Un pis profond peut toucher le sol, le rendant beaucoup plus vulnérable aux infections ou à d’autres problèmes, ce qui en fait un changement positif. Mais d'autres changements pourraient être problématiques. Par exemple, les Holstein modernes sont élevées pour être grandes et minces, au point de faire des bêtises. Cette maigreur est un sous-produit de la production laitière, car «ils dirigent l’énergie qu’ils consomment vers le lait», explique Dechow.

Mais c’est aussi un choix esthétique. La vache Holstein idéale – du moins aux yeux des personnes qui jugent ces choses – est «féminine et raffinée». Cela veut dire maigre et anguleuse. Le problème est qu’une vache grande et maigre n’est pas nécessairement la meilleure vache et que les bovins plus courts et plus ronds risquent davantage de tomber enceintes.

Il y a quelques années, Dechow et d'autres ont commencé à s'interroger sur l'importance de la consanguinité et de la perte de diversité. Au début des années 50, environ 1 800 taureaux étaient représentés dans la population. Ils savaient qu'il y en avait moins aujourd'hui, mais ils ne savaient pas combien peu. Dechow et ses collègues et Xiang-Peng Yue ont analysé les informations sur le pedigree paternel de près de 63 000 taureaux Holstein nés depuis les années 1950 en Amérique du Nord.

«Nous avons été un peu surpris lorsque nous avons tracé les lignages et que nous sommes revenus à deux taureaux», dit-il. Ils sont nommés Round Oak Rag Apple Elevation et Arlinda Chief de Pawnee Farm. Chacun est lié à environ la moitié des taureaux en vie aujourd'hui. Essentiellement, Elevation et Chief ont surpassé tous les autres taureaux du marché. Même Select Sires, une entreprise spécialisée dans la vente de sperme de taureau, a été surprise par les résultats. Charles Sattler, vice-président de la société, voit les informations comme un peu comme une vérification de la réalité, mais pas un motif d'inquiétude. «La plus grande préoccupation est probablement la suivante: existe-t-il des gènes vraiment précieux que nous aurions peut-être perdus en cours de route et que nous pourrions utiliser aujourd'hui?» Se demande-t-il.

Il n’ya pas si longtemps, un autre chromosome Y était représenté, celui de Penstate Ivanhoe Star, né dans les années 1960. Son déclin démontre un problème avec toute cette consanguinité. Dans les années 1990, les producteurs laitiers du monde entier ont commencé à remarquer que les veaux nés avec de graves problèmes de vertèbres ne survivaient pas en dehors de l’utérus. À peu près à la même époque, des veaux mort-nés étaient atteints d’une maladie appelée déficit en adhésion des leucocytes bovins. Il s'avère que Star et son fils prolifique, Carlin-M Ivanhoe Bell, avaient des gènes récessifs problématiques qui n’ont pas été révélés avant quelques générations de consanguinité.

Après cette découverte, les agriculteurs ont arrêté de reproduire des vaches sur les descendants de Star et le problème a été résolu. Mais d'autres problèmes pourraient-ils se cacher dans les chromosomes de nos Holstein restantes? Qu'avait-on perdu avec toute cette consanguinité? Dechow a été assez troublé par ces questions qu'il a commencé à rechercher certains de ces gènes anciens.

Cela nécessitait de fouiller dans les archives de Fort Collins, dans le Colorado. C’est comme une banque de semences, sauf qu’elle recueille du tissu ovarien, du sang et du sperme d’animaux domestiques et qu’elle contient environ 7 000 échantillons de sperme de la taille d’une paille de cocktail provenant de taureaux Holstein.

L’équipe de Dechow a découvert deux personnes sans lien avec Chief ou Elevation. Elle a donc prélevé ces échantillons, obtenu des œufs de femelles de premier ordre et créé des embryons à implanter dans des génisses de substitution de l’État de Penn. L'idée était de combiner la génétique Y vieille d'un demi-siècle avec l'ADN de femmes qui comptent parmi les meilleurs exemples de production laitière moderne. Au cours de 2017, les animaux ont fini par donner naissance à 15 veaux, dont sept mâles. Les plus âgés de ces animaux ont environ deux ans et deux ont maintenant leurs propres veaux.

Chaque paramètre du développement de ces bovins sera mesuré et leur ADN est analysé et comparé à la population générale. Il s'avère que le chromosome Y est peu connu, c'est donc une occasion d'utiliser cette variante nouvellement introduite pour mieux le comprendre. Des échantillons de Sperme ont également été prélevés sur les taureaux et envoyés à la banque de matériel génétique du Colorado. Dechow peut déjà voir une différence sur le terrain dans l'apparence de ces bovins. Ils sont un peu plus courts que la plupart des Holstein et plus lourds. Ils sont aussi un peu moins dociles que la moyenne.

Select Sires a recueilli des échantillons de sperme des taureaux et les a analysés tout au long de son programme de classement pour obtenir des résultats satisfaisants; ils sont sortis au milieu du peloton. Certains de ces échantillons ont été vendus à des producteurs laitiers, mais les ventes ont été minimes jusqu'à présent. Les éleveurs laitiers d’aujourd’hui ont déjà des difficultés financières et il n’est pas facile de les convaincre que l’avantage d’obtenir l’ADN de taureaux ordinaires est un avantage.

Dechow espère toujours qu'il y aura plus à gagner de cette recherche une fois que le bétail aura mûri.

«Mon rêve, dit Dechow, est que nous pourrons montrer à ces vieilles gènes qu’il ya encore quelque chose à offrir.»

Cet article a été publié à l'origine sur. Lis le .

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