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ATOL et EOL, deux ontologies au service de la recherche et des professionnels de l’élevage

A l’initiative du département PHASE et en collaboration avec ses partenaires internationaux, deux ontologies ont été créées : ATOL portant sur les caractères phénotypiques des animaux d’élevage et EOL portant sur les conditions d’élevage susceptibles d’influencer l’expression de ces phénotypes. Ces ontologies doivent servir de référentiel aux scientifiques et aux autres acteurs des filières animales pour permettre le partage harmonieux de leurs bases de données et de leurs connaissances.

.. © Inra, .
Par Sylvie André
Mis à jour le 07/07/2014
Publié le 04/06/2014

Au cours des décennies précédentes, et en particulier depuis l’avènement des technologies à haut débit, la quantité d’informations sur les caractéristiques et les performances zootechniques des animaux d’élevage via les bases de données et les articles, a explosée. Pour traiter en masse ces informations à l’aide de programmes informatiques (en vue de méta-analyses, par exemple), il est indispensable de disposer d’un langage de référence, standardisé, définissant sans ambiguïté les caractères phénotypiques auxquels pourront se référer des utilisateurs très variés (généticiens, physiologistes, biochimistes, modélisateurs, producteurs…).

L’absence d’un tel référentiel pour les animaux d’élevage a conduit l’Inra, à l’initiative du département PHASE  (Physiologie Animale et Systèmes d’élevage) et en collaboration avec ses partenaires internationaux, à créer deux ontologies : ATOL (Animal Trait Ontology for Livestock) portant sur les caractères phénotypiques et EOL (Environment Ontology for Livestock) portant sur les conditions d’élevage susceptibles d’influencer l’expression de ces phénotypes.

 

Qu’est-ce qu’une ontologie ?

Une ontologie est une description d'un ensemble de concepts et des relations entre ces concepts, dans un domaine spécifique (par exemple, les productions animales). Pour ATOL, le concept correspond au caractère phénotypique (par exemple, le poids, la vitesse de croissance). Dans l’ontologie, chaque concept et sa définition sont génériques. Par contre, les données renseignées (en l'occurrence les valeurs du phénotype), varient selon l'individu, l'espèce, les conditions d'élevage.

ATOL et EOL : structure et contenu

Pour permettre un partage de l’ontologie avec des équipes étrangères, les termes et textes d’ATOL et d’EOL sont en anglais. Ces ontologies possèdent une structure hiérarchique essentiellement de type «  is a » (est un) par exemple « composition du lait » est un caractère du « lait». En tête de l’ontologie ATOL, on trouve 7 traits racines : animal welfare trait, fatty liver trait, growth and meat production trait, mammary gland and milk production trait, egg trait, nutrition trait et reproductive trait. Chaque trait racine est décliné selon une arborescence de plus en plus spécifique, aboutissant à un paramètre unitaire. Si nous suivons l’arborescence issue de l’un de ses traits racines (ici egg trait), nous avons :

arborescence ATOL. © Inra, INRA
arborescence ATOL © Inra, INRA

L’élaboration d’ATOL et EOL a mobilisé pendant 3 ans une équipe d’une dizaine de personnes appuyée par de nombreux experts en physiologie animale et en construction de termino-ontologie (unité MIG) dans une démarche de co-construction.

ATOL a été organisée autour des performances (efficacité alimentaire, fertilité), des produits (production laitière, de viande, d’œufs, de foie gras) et de préoccupations sociétales (bien-être animal) se rapportant aux animaux d’élevage. Sa dernière version contient 1848 caractères phénotypiques, structurés hiérarchiquement, et pour lesquels identifiant, définition, synonymes, espèces impliquées ont été répertoriés. La généricité des caractères (partagés par différentes espèces) est particulièrement grande pour la production de viande, la nutrition et le bien-être animal. Toutefois les conditions dans lesquelles un caractère est mesuré doivent être prises en compte. EOL, ontologie portant sur les conditions d’élevage a donc été créée pour « annoter » les données de mesures phénotypiques.

Dans sa dernière version qui comprend 630 paramètres, la structure hiérarchique d’EOL comprend 4 axes décrivant les caractéristiques 1/ des pratiques alimentaires et de l’aliment, 2/ de l’environnement biotique et physicochimique, 3/ de l’environnement physique et 4/ des systèmes d’élevage. Comme pour ATOL, chaque axe est décliné selon une arborescence de plus en plus spécifique, aboutissant à la mesure d’un paramètre unitaire.

Les perspectives…

Le chantier ATOL, qui a mobilisé fortement la communauté des scientifiques des départements PHASE, GA, CEPIA et MICA de l’Inra, mais aussi nos partenaires internationaux, débouche aujourd’hui sur un référentiel des caractères phénotypiques couvrant une très large partie des concepts utilisés dans le domaine des productions animales. Le référentiel déjà en place devrait être élargi au domaine de la santé animale et d’autres productions minoritaires (laine, cuir…) afin qu’ATOL couvre l’ensemble des concepts liés aux productions animales. Il est également envisageable de mettre à disposition des chercheurs un moteur de recherche bibliographique s’appuyant sur ATOL aux performances bien supérieures aux classiques moteurs de recherche de type Google. Pour que le dispositif de description des phénotypes soit totalement opérationnel, il doit être complété en décrivant les conditions d’élevage et de mesure. L’ontologie EOL (Environnement Ontology for Livestock), construite par l’INRA et ses partenaires européens du projet Aquaexcel, est déjà accessible. En revanche, la constitution d’une base de protocoles de mesure de référence est un chantier qu’il reste à mener et nécessite volonté et moyens humains.

Ces outils, actuellement en accès libre (http://www.atol-ontology.com/), prendront pleinement leur sens quand ils seront largement utilisés pour référencer les caractères utilisés dans les publications et les bases de données. Ils pourront ainsi favoriser une fouille bibliographique précise pour faciliter l’intégration des informations à des fins de biologie systémique et prédictive.

Si ATOL a été constituée au départ pour et par les scientifiques, l’interprofession dispose dès à présent d’un référentiel permettant d’organiser et de standardiser ses bases de données phénotypiques dans le cadre, par exemple, de leurs programmes de sélection génétique.

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Références

Golik W., Dameron O., Bugeon J., Fatet A., Hue I., Hurtaud C., Reichstadt M., Salaün M.-C., Vernet J., Joret L., Papazian F., Nédellec C., Le Bail P.-Y., 2012. ATOL: the multi-species livestock trait ontology. In proceedings of The 6th Metadata and Semantics Research Conference (MTSR 2012), pages 289-300. Springer Verlag Communications in Computer and Information Science Serie.

Joret L., Bugeon J., Aubin J., Blancheton J.P., Hassouna M., Hurtaud C., Kaushik S., Medale F., Meunier-Salaün M.C., Vernet J., Wilfart A., Dourmad J.Y., Le Bail P.Y., 2013. EOL: a new ontology for livestock system and rearing conditions. In proceeding of 64th Annual Meeting of the European Federation of Animal Science, Nantes.

Le Bail P.-Y., Bugeon J., Dameron O., Fatet A., Golik W., Hocquette J.F., Hurtaud C., Hue I., Jondreville C., Joret L., Meunier-Salaun M.C., Vernet J., Nédellec C., Reichstadt M., Chemineau P., 2014. ATOL : une ontologie générique pour le phénotypage des animaux d’élevage. INRA Productions Animales. Sous presse.