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Deciphering the genetic regulation of peripheral blood transcriptome in pigs through expression genome-wide association study and allele-specific expression analysis

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T. Maroilley et al., BMC Genomics, 2018, 13 décembre, volume 18, n° 1, 13 décembre,19 pages

Abstract

BACKGROUND:

Efforts to improve sustainability in livestock production systems have focused on two objectives: investigating the genetic control of immune function as it pertains to robustness and disease resistance, and finding predictive markers for use in breeding programs. In this context, the peripheral blood transcriptome represents an important source of biological information about an individual's health and immunological status, and has been proposed for use as an intermediate phenotype to measure immune capacity. The objective of this work was to study the genetic architecture of variation in gene expression in the blood of healthy young pigs using two approaches: an expression genome-wide association study (eGWAS) and allele-specific expression (ASE) analysis.

RESULTS:

The blood transcriptomes of 60-day-old Large White pigs were analyzed by expression microarrays for eGWAS (242 animals) and by RNA-Seq for ASE analysis (38 animals). Using eGWAS, the expression levels of 1901 genes were found to be associated with expression quantitative trait loci (eQTLs). We recovered 2839 local and 1752 distant associations (Single Nucleotide Polymorphism or SNP located less or more than 1 Mb from expression probe, respectively). ASE analyses confirmed the extensive cis-regulation of gene transcription in blood, and revealed allelic imbalance in 2286 SNPs, which affected 763 genes. eQTLs and ASE-genes were widely distributed on all chromosomes. By analyzing mutually overlapping eGWAS results, we were able to describe putative regulatory networks, which were further refined using ASE data. At the functional level, genes with genetically controlled expression that were detected by eGWAS and/or ASE analyses were significantly enriched in biological processes related to RNA processing and immune function. Indeed, numerous distant and local regulatory relationships were detected within the major histocompatibility complex region on chromosome 7, revealing ASE for most class I and II genes.

CONCLUSIONS:

This study represents, to the best of our knowledge, the first genome-wide map of the genetic control of gene expression in porcine peripheral blood. These results represent an interesting resource for the identification of genetic markers and blood biomarkers associated with variations in immunity traits in pigs, as well as any other complex traits for which blood is an appropriate surrogate tissue.

2018

Le porc fermier plein air «respectueux» Lur Berri à base de Duroc

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Patrick Chevillon, Tech Porc (FRA), 2017, n° 38, novembre-décembre, p. 46-48

Lur Berri et Arcadie ont osé avec succès l’utilisation de verrats Duroc purs pour une production de porcs plein air. L’objectif est de produire une viande fraîche et des charcuteries sèches à la hauteur du patrimoine gastronomique du Sud-Ouest. Serge Pinquie, le responsable filière porcs de Lur Berri, revient sur ce choix génétique. Louis Massabeau, Directeur des abattoirs Arcadie de Bayonne, nous décrit les plus de cette viande.

2017

Genomics to estimate additive and dominance genetic variances in purebred and crossbred pig traits

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L. Tusell et al. 68th Annual Meeting of the European Federation of Animal Science, Tallinn, Estonie, 28 août-01 septembre 2017, poster

ABSTRACT

This study aims at assessing the contribution of the additive and dominance genomic variances to the phenotype expression of several purebred Piétrain and crossbred (Piétrain x Large White) pig performances. A total of 636 purebred and 720 crossbred male piglets were phenotyped for 22 traits that can be classified into growth rate and feed efficiency, carcass composition, meat quality, behavior, boar taint and puberty groups of traits. Additive and dominance variances estimated in univariate genotypic models including additive and dominance genotypic effects and a genomic inbreeding covariate allowed us to retrieve the additive and dominance SNP variances for purebred and crossbred performances. These estimated variances were used, together with the allelic frequencies of the parental populations, to obtain additive and dominance variances in terms of genetic breeding values and dominance deviations. Estimates of additive genetic variances across traits were consistent with previous results without dominance indicating that additive and dominance genetic effects were non-confounded. Some traits showed relevant amount of dominance genetic variance in both populations (i.e. growth rate 8%, feed conversion ratio 9-12%, backfat thickness 14-12%, lean meat 10-8%, carcass lesions 9%, in purebreds and crossbreds, respectively) or increased amount in crossbreds (i.e. ham cut 8-13%, loin 7-16%, pH semimembranosus 13-18%, pH longissimus dorsi 9-14%, dressing yield 5-15%, androstenone 5-13% and estradiol 6-11%). Results suggest that accounting for dominance in the models of these traits could lead to an increased GEBV accuracy and that using crossbred information can be beneficial to evaluate purebred candidates to selection for crossbred performance. Further research will compare additive and dominance marker effects between crossbred and purebred performances. 

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2017

Estimación de la varianza aditiva y dominante en caracteres de cerdo medidos en población pura y cruzada usando G-GIBBS

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L. Tusell et al., XVII Jornadas sobre producción animal, AIDA-ITEA, Zaragoza, Espagne, 30-31 mai 2017, p. 450-452

La expresión fenotípica de ciertos caracteres de interés en producción puede estar influenciada por efectos genéticos no aditivos tales como la dominancia, responsable, en parte, de la heterosis existente dentro de línea y en cruzamiento. Incluir la dominancia en las evaluaciones genómicas de estos caracteres podría conllevar a un aumento en la precisión de la estima de los valores de cría a la vez que dar una idea del interés en utilizar informaciones de individuos cruzados para evaluar las líneas puras por su aptitud al cruzamiento. Este estudio tiene por objetivo estimar las contribuciones genéticas aditivas y de dominancia a la varianza fenotípica total de diversos caracteres de crecimiento y eficiencia alimentaria, composición de la canal, calidad de carne, comportamiento e indicadores de olor y madurez sexual medidos en cerdo de raza pura y en cruce.

ENG

Genomic estimation of dominance genetic variance in purebred and  crossbred pig performances

This study aims at assessing the contribution of the additive and dominance genomic variances to the phenotype expression of several purebred Piétrain and crossbred (Piétrain x Large White) pig performances. A total of 636 purebred and 720 crossbred male piglets were phenotyped for 22 traits that can be classified into growth rate and feed efficiency, carcass composition, meat quality, behavior, boar taint and puberty groups of traits. Additive and dominance variances estimated in univariate genotypic models including additive and dominance genotypic effects allowed us to retrieve the additive and dominance SNP variances. These ones were used, together with the allelic frequencies of the parental populations, to obtain additive and dominance variances in terms of genetic breeding values and dominance deviations. Some traits showed relevant amount of dominance genetic  variance in both populations (i.e. backfat thickness, pH) or increased amount in crossbreds (i.e. ham cut, loin and dressing yield) suggesting that accounting for dominance in the models of these traits could lead to an increased GEBV accuracy and that using crossbred information can be beneficial to evaluate purebred candidates to selection for crossbred performance.

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2017

Grâce aux outils connectés, vers un phénotypage fin des porcelets en élevage de sélection

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Pauline Brenaut, Tech Porc (FRA), 2017, n° 37, septembre-octobre, p. 44-45

Ce n’est un secret pour personne, le poids des animaux est une donnée essentielle pour un éleveur de porc. Pourtant, en maternité, cette mesure à l’échelle de l’animal reste difficile à obtenir en routine. Les organismes de sélection porcine français, l’Ifip et Asserva ont donc développé un automate de pesée individuelle des porcelets sous la mère. En attendant de voir les opportunités qu’offre cette nouvelle technique, voici un aperçu de ses fonctionnalités.

2017

Mise en place de la sélection génomique dans le schéma de sélection de la population Landrace Français

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Alban Bouquet et al., 49es Journées de la Recherche Porcine, Paris, 31 janvier et 1er février 2017, p. 31-36

La sélection génomique est un nouvel outil permettant d’augmenter la précision du choix des reproducteurs porcins par la prise en compte de l’information de leur génome dans l’évaluation génétique. Une population de référence de 1348 reproducteurs génotypés sur puces SNP haute-densité (panels Illumina 60K et GeneSeek Genomic Profiler Porcine HD) a été constituée dans la population collective Landrace Français. A partir de ces données, une étude de validation a permis de mettre en évidence des gains de précision substantiels dans le choix des reproducteurs à l’issue du contrôle en ferme par rapport à l’évaluation génétique conventionnelle de type BLUP Modèle Animal. Les gains de fiabilité des valeurs génétiques, de l’ordre de 30% à 50%, ont été estimés pour des critères de reproduction clés comme le nombre de porcelets nés vivants, le nombre de porcelets sevrés ou le poids moyen des porcelets à la naissance. En effet, sur ces critères, aucune performance propre n’est disponible pour les candidats au moment de la sélection. L’information génomique se révèle donc être une information importante pour identifier les meilleurs reproducteurs. Sur la base de ces résultats, la sélection génomique a été déployée dans le schéma de sélection Landrace en 2016. Chaque semaine, une évaluation génomique combinant performances, généalogies et génotypages est réalisée. Les candidats à la sélection sont d’abord triés sur valeur génétique conventionnelle avant d’être génotypés pour choisir sur valeur génomique les reproducteurs à conserver pour le noyau de sélection.

ENG

Implementation of genomic selection in the breeding scheme of the French Landrace pig population

Genomic selection is a new selection method that enhances the selection accuracy of breeding animals by accounting for information of their genome in genetic evaluation models. A reference population made up of 1348 boars and sows genotyped on high-density SNP panels (Illumina Porcine 60K Beadchip panel and GeneSeek Genomic Profiler Porcine HD panel) was created in the French Landrace pig population. A validation study suggested large gains in selection accuracy when choosing breeding animals among candidates after on-farm testing compared with conventional genetic evaluation procedures (animal model BLUP). The reliability of genomic breeding values was increased by 30% to 50% for important traits such as the number of piglets born alive, the number of piglets weaned or the mean birth weight of piglets. Indeed, no own performance is available at the time of selection of young candidates. Genomic information is then crucial to identify the best breeding animals within and between litters. Given these results, genomic selection was implemented in the Landrace breeding scheme in 2016. Each week, a genomic evaluation combining performances, pedigree and genotyping results is run. The best candidates in each batch, selected according to breeding values based on pedigree, are then genotyped to identify the breeding animals to keep for the breeding nucleus.

2017

Quelles génétiques dans les élevages porcins français ?

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Claire Hassenfratz, Tech Porc (FRA), 2017, n° 36, juillet-août, p. 36-37

Les tendances dans le choix des reproducteurs évoluent constamment. Désormais les croisements de cochettes parentales se concentrent en deux types, alors qu’en parallèle les alternatives au Piétrain en verrat terminal augmentent.

2017

Animation technique pour le compte de l’Agence de la Sélection Porcine

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Joël Bidanel, Bilan 2016, éditions IFIP, mai 2017, p. 109

L’Agence de la Sélection Porcine (ASP), organe de représentation des professionnels de la génétique, est amenée à traiter des dossiers techniques à la demande de ses adhérents ou du Ministère chargé de l’Agriculture.

Depuis 2005, au sein d’une convention de partenariat, l’ASP confie l’animation et la maîtrise d’œuvre de ses travaux à l’IFIP.

La Direction Générale de la performance économique et environnementale des entreprises (DGPE) confie à l’ASP l’expertise des agréments zootechniques des Organismes de Sélection Porcine

(OSP) : conformité aux exigences réglementaires, suivi de l’activité des OSP et centres de collecte de sperme (CIA) ; mise à disposition des utilisateurs de références.

PDF icon Joël Bidanel, Bilan 2016, mai 2017, p. 109, fiche n° 69
2017

Evaluations génétiques des populations porcines

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Sandrine Schwob, Alban Bouquet et Pauline Brenaut, Bilan 2016, éditions IFIP, mai 2017, p. 66

Le travail de sélection a pour but d’améliorer le niveau de performances moyennes des populations porcines sur des caractères d’intérêt économique.

Ce travail d’amélioration génétique consiste à repérer les meilleurs individus d’une génération qui seront ensuite gardés comme reproducteurs.

Pour cela, des modèles statistiques prédisent la valeur génétique (VG) des candidats à la sélection à partir de leurs performances propres et de celles de leurs apparentés et contemporains.

Chaque semaine, 5 populations porcines (4 collectives : Large White lignée Femelle, Landrace, Piétrain et Large White lignée Mâle, et 1 autonome : Duroc Axiom) sont évaluées et les VG sont transmises aux sélectionneurs, organismes de sélection porcine (OSP), groupements d’éleveurs et centres d’insémination animale (CIA).

PDF icon Sandrine Schwob, Alban Bouquet et Pauline Brenaut, Bilan 2016, mai 2017, p. 66, fiche n° 30
2017

Encadrement technique de la station de phénotypage du Rheu

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Claire Hassenfratz, Bilan 2016, éditions IFIP, mai 2017, p. 110

A l’initiative de FG Porc, réunissant Axiom, Nucléus et l’IFIP, une nouvelle station de phénotypage a été bâtie en 2015.

La gestion quotidienne de la station a été confiée à l’INRA dans le cadre d’un accord de partenariat public-privé.

Ce projet s’inscrit dans un triple objectif complémentaire entre les professionnels de la sélection et la recherche:

1) disposer d’un maximum de mesures pertinentes pour les programmes d’amélioration génétique du futur ;

2) pouvoir développer des travaux de recherche appliquée de qualité adaptés aux enjeux de la filière porcine ;

3) assurer la mise en application de phénotypage et des résultats des travaux dans les programmes de sélection.

L’IFIP, en partenariat avec l’INRA, est missionné par le Ministère l’Agriculture pour assurer son encadrement technique.

Les informations recueillies sont complémentaires à celles recueillies par les OSP en élevages ou en stations privées sur la croissance, l’efficacité alimentaire, la carcasse et la qualité de viande.

La station est également le lieu privilégié pour tester de nouvelles mesures.

C’est pourquoi elle est équipée d’une chaîne de distribution d’aliment multiphase permettant d’adapter finement la composition de l’aliment aux besoins des animaux par case d’une part et d’autre part de mettre en place des comparaisons de régimes alimentaires.

Les DAC sont équipés de plateaux de pesée afin de suivre les cinétiques de croissance.

Le tomographe à rayon X de l’IFIP pourra être utilisé sur les porcs en cours de contrôle.

La station constitue ainsi un outil de collecte de données à visées génétiques dont les résultats concernent l’ensemble de la filière.

Compte tenu de l’intérêt collectif de ce projet, il a reçu le soutien financier des conseils régionaux de Basse Normandie,

Bretagne et Pays de la Loire, ainsi que de FranceAgrimer.

Depuis son ouverture en juillet 2015, jusque fin 2016, elle a été dédiée uniquement au contrôle des collatéraux à des fins d’évaluation et de recueil de références.

A l’avenir elle sera également un support expérimental dans le cadre de programmes de recherche.

L’ensemble des données collectées sont sauvegardées dans la base de données nationale génétique et sont accessibles aux équipes de recherche.

PDF icon Claire Hassenfratz, Bilan 2016, mai 2017, p. 110
2017

Etude génétique de nouveaux critères d’aptitudes maternelles

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Alban Bouquet et Pauline Brenaut, Bilan 2016, éditions IFIP, mai 2017, p. 67

Dans un contexte d’augmentation de la productivité numérique, la sélection de truies plus maternelles et autonomes est souhaitable pour améliorer le taux de survie des porcelets en maternité.

Néanmoins, les qualités maternelles sont un caractère complexe.

Elles regroupent des aptitudes différentes qui influencent la survie du jeune dans les premiers jours de vie : facilité de mise bas, comportement de la truie, qualité de la montée de lait, production de lait, etc.

La vitesse de croissance des porcelets sous la mère et leur homogénéité au sevrage peut être interprétée comme une mesure indirecte des aptitudes laitières de la truie.

L’analyse de pesées à 21 jours collectées par les OSP du collectif FG Porc visait donc à identifier l’intérêt de ces nouveaux phénotypes pour la sélection des truies sur leurs aptitudes maternelles et en particulier leurs aptitudes à l’allaitement.

PDF icon Alban Bouquet et Pauline Brenaut, Bilan 2016, mai 2017, p. 67, fiche n° 31
2017

Relationship between sperm production and boar taint risk of purebred or crossbred entire offspring

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Marie-José Mercat et al., 66th EAAP, Varsovie, Pologne, 31 aout-4 septembre 2015, visuels d'intervention

This study focuses on 100 boars from three Pietrain varieties: 74 V1, 10 V2 and 16 V3. On average, data were recorded on 90 ejaculates collected in artificial insemination centers and boar taint measured on 15.4 entire male offspring, half purebred and half Pietrain × Large-White type. Offspring were reared at INRA UETP (Le Rheu, France) up to 110 kg. Boar taint risk was assessed by androstenone and skatole measurements in fat collected at the slaughterhouse. Sperm production data were corrected for the production site, the age and the collection frequency using a generalized linear mixed model to estimate an average sperm production count per boar and ejaculate. Boar taint odor risk was on the whole low in the tested population. Considering the three Pietrain varieties altogether, boars with the highest sperm production had a lower proportion of offspring without risk of odor compared to boars with low sperm production: the boars ranked in the top quartile of sperm production had 14% less offspring without odor (i.e. androstenone <1.0 &•6;g/g and skatole <0.2 &•6;g/g) compared to the boars in the bottom quartile (P<0.05). The sperm production of the sires of pigs with high androstenone content in fat was on average higher than that of the sires of pigs with low androstenone content: 95.3 and 86.8 billion spermatozoa per ejaculate for the sires of offspring with more than 3.0 &•6;g/g of androstenone and non-detectable androstenone level, respectively (P<0.05). Differences were more pronounced on crossbred offspring than on purebred ones. With V1 sires alone, differences were smaller but still significant. As a conclusion, selection against boar taint might negatively impact semen production if reproduction traits are not included in the breeding goal.

PDF icon Marie-José Mercat et al., 66th EAAP, Varsovie, Pologne, 31 aout-4 septembre 2015
2017

Genome-wide association studies in purebred and crossbred entire male pigs

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Hélène Gilbert et al., 66th EAAP, 31 août- 04 septembre 2015, Varsovie, Pologne, session 45 : pigs genetics, visuel d'intervention

A total of 654 purebred Piétrain entire male pigs and 716 crossbred Piétrain × Large White entire male pigs issued from about 70 Piétrain sires were tested in a French test station for production traits (feed intake, feed efficiency, growth rate, carcass composition and meat quality). All were genotyped with the 60K Porcine SNPchip. Genome wide association studies were run using linear mixed models with a genomic kinship matrix to account for relatedness between individuals, and the fixed effect of each SNP was tested separately. In a first step, separate analyses of the two populations showed suggestive results (P<0.0001) for almost all traits in the two populations. For production traits, eight 1-Mb regions affected multiple correlated traits in the purebred pigs, and only one in the crossbred pigs. Only two regions with P<0.0001 were detected in common in purebred and crossbred individuals after correction for the halothane mutation, on SSC1 and SSC2. Breed differences in linkage disequilibrium between markers and causal variants, or different gene effects due to the purebred vs crossbred polygenic background could explain these discrepancies. Genotypes were phased and chromosome breed origins were identified in all progeny. Analyses were thus run to estimate within breed allelic effects in the crossbred population, and combining the two populations. After accounting for differences in allele frequencies in the two populations, only few SNP estimates showed significantly different allelic effects depending on the genetic background. If confirmed in a larger design, this suggests that genes affecting production traits act similarly in purebred and crossbred commercial pigs, as suggested by high genetic correlations between purebred and crossbred pigs for these traits.

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2017

Pedigree and genomic evaluation of pigs using a terminal cross model

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Tusell et al., 66th EAAP, Varsovie, Pologne, 31 aout-4 septembre 2015, visuels d'intervention

This study presents a single-step terminal-cross model (GEN) to estimate genetic parameters of growth rate and pH of longissimus dorsi in pigs. The model is compared in terms of parameter estimates and breeding value accuracies with a pedigree-based terminal-cross model (PED) and 2 univariate single-step models (GEN_UNI) for purebred (PB) and crossbred (CB) performance. Ninety Piétrain sires were mated with 306 Piétrain and 306 Large White dams leading a total of 654 PB and 716 CB male piglets. Sires and PB offspring were genotyped using the 60K SNP chip. PB and CB performances were jointly analyzed as 2 traits. The PB animals were accounted for through an animal model, whereas the additive genetic effect of a CB individual was decomposed into its sire and dam allelic contribution effects plus a Mendelian sampling confounded with the residual. Genetic correlation between the PB and the sire contribution for CB performance was estimated. The inverse of a matrix combining both genomic and pedigree relationship matrices was used in the mixed model equations for the Piétrain line as in a single-step procedure. The PED model was of the same form as GEN but accounted only for pedigree information. The GEN_UNI models contained same effects as the GEN model for either the PB or CB performance. (Co)variance components were estimated by Gibbs sampling. Genetic correlations [HPD95%] between PB and CB traits obtained with the GEN model were close to unity: 0.84 [0.45, 1.00] and 0.97 [0.83, 1.00] for growth rate and pH, respectively, suggesting that PB line selection is already successful to improve CB performance. Genotyped animals obtained higher breeding value accuracies with the GEN model than with the PED and GEN_UNI models. Accounting for PB and CB information together with genomic information improves the precision of the genetic evaluation in breeding programs based on crossbreeding.

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2017

Quel dispositif génétique est en place pour améliorer la qualité technologique des viandes porcines?

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Enregistrement de nouveaux critères
Utilisation de nouvelles technologies pour le phénotypage«haut débit»

  • LIM et persillagede la viande par des mesures IRM
  • Rendement techno, défauts de tranches par NIRS

Etude de la déstructuration des jambons

  • Etude en cours sur des porcs charcutiers
  • Phénotypage à venir sur les collatéraux de race pure de la station FGPorc

Utilisation de nouvelles technologies pour la sélection : Génomique

PDF icon Intervention de S Schwob à la journée Quizz qualité des viandes du 17 janvier 2017
2017

Nouvelles technologies : des perspectives très prometteuses pour la sélection

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Tech Porc (FRA), 2017, n° 34, mars-avril, p. 40-42, par Joël Bidanel et Marie-José Mercat

Les recherches en matière de génomique s'accélèrent. La connaissance précise du génome, de sa gouvernance et le développement de nouveaux outils laissent entrevoir une accélération du progrès génétique sur de nouveaux caractères.

2017

Faire évoluer les outils de sélection pour préparer l'avenir

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Tech Porc (FRA), 2017, n° 34, mars-avril, p. 43-45, par Joël Bidanel

Les organismes de sélection vont toujours plus loin dans l'optimisation de leurs outils, à l'exemple de Nucléus, qui consolide sa pyramide de sélection en investissant dans un élevage de 170 truies Landrace. Les index génomiques ont permis de choisir les meilleurs reproducteurs issus de trois élevages d'un très haut statut sanitaire. Cet outil permettra de tester des nouvelles méthodes de sélection pour répondre aux attentes des éleveurs.

2017

Le porc par les chiffres 2017-2018

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Un outil indispensable à tous ! Toutes les données utiles pour se repérer tout au long de l’année et à avoir toujours sous la main, les chiffres clés les plus récents des élevages porcins dans le monde et l’UE et de la filière porcine en France : Un fichier powerpoint contenant les principaux graphiques complète la brochure ; les visuels présentant chaque maillon de la filière peuvent directement servir à la préparation d’interventions techniques ; envoi sur simple demande à ifip@ifip.asso.fr

25,00 €
2017

Journées de la Recherche Porcine 2017

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Le recueil des JRP permet la diffusion rapide des résultats de la recherche francophone sous forme d’articles de 6 pages ou 2 pages, comprenant tous un résumé en anglais.

107,00 €
2017

Multi-varietal genomic selection in French pig populations

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visuel de Céline Carillier-Jacquin et al., 67e  EAAP, 31 août 2016, Belfast, Irlande du nord, session 35 : advances in genomic selection, theatre 13, 19 pages.

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2016

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