Identification de nouveaux biomarqueurs de la fertilité mâle dans le méthylome de la semence bovine: une analyse par RRBS
Résumé
La présence de taureaux subfertiles sur le marché de l’insémination artificielle influence l’efficacité et la durabilité des élevages, en entraînant des pertes de production, une augmentation du taux de réforme des génisses et un gaspillage des ressources. Aujourd’hui, l’évaluation de la fertilité des taureaux, basée sur l’analyse combinée de marqueurs génétiques et de marqueurs morphologiques, cinétiques et métaboliques de la semence, n’est pas suffisante pour identifier les taureaux subfertiles avant leur entrée en production. Notre objectif est d’utiliser l’épigénome de la semence bovine pour identifier de nouveaux marqueurs fiables et précoces de la fertilité mâle.Nous avons mené une analyse pan-génomique de la méthylation de l’ADN spermatique par Reduced Representation Bisulfite Sequencing (RRBS). La préparation des librairies ainsi que l‘analyse bioinformatique et statistique des données ont été automatisées au laboratoire, rendant possible l’étude d’une cohorte de 58 taureaux de races Holstein et Montbéliard. Ces taureaux ont été répartis en trois catégories selon l’adéquation entre une prédiction de fertilité basée sur l’analyse de leur génotype, et leur fertilité réelle sur le terrain : fertiles, subfertiles et déviants (prédits comme fertiles mais subfertiles sur le terrain). Des analyses descriptives réalisées sur l’ensemble des CpG couverts (> 1 million) montrent que les déviants peuvent être distingués des autres animaux chez les Holstein uniquement. En accord avec cette observation, davantage de CpG différentiellement méthylés (DMC) ont été identifiés entre les catégories de fertilité chez les taureaux Holstein que chez les Montbéliard (8884 et 4823, respectivement). De plus, ces DMC présentent une claire tendance à l’hypométhylation chez les déviants Holstein, et sont situés à proximité de gènes impliqués dans le développement embryonnaire précoce. Dans les deux races, les DMC identifiés permettent de prédire de façon robuste le statut de fertilité. Des exemples de validation par pyroséquençage pourront être présentés, soulignant l’importance des paramètres utilisés pour l’analyse statistique des résultats de RRBS. Enfin, nous aborderons la problématique de l’intégration avec le génotype, qui illustre l’effet direct et indirect de polymorphismes de séquence sur la méthylation de l’ADN.En conclusion, cette étude montre que des profils de méthylation de l’ADN spermatique peuvent être associés à la fertilité chez le bovin. Ces résultats seront complétés par l’analyse de microARN (voir Sellem et al.) et de modifications post-traductionnelles d’histones. L’ensemble des biomarqueurs identifiés serviront de base au développement d’outils technologiques et statistiques pouvant être utilisés en routine pour améliorer la prédiction de la fertilité mâle.