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Des modifications épigénétiques associées à la baisse de la production laitière en monotraite

La baisse de la production laitière lors d’une monotraite est associée à une plus forte méthylation de l’ADN, susceptible d’ induire notamment une baisse de l’expression du gène codant pour la caséine αS1. La méthylation est considérée comme une marque épigénétique stable et peut donc induire des effets à long terme. Ce mécanisme pourrait expliquer les effets rémanents après une semaine de monotraite sur la lactation en cours

.. © Inra
Par Sylvie André
Mis à jour le 07/07/2014
Publié le 20/05/2014

Qu’est-ce que l’épigénétique ?

 Pourquoi, malgré un patrimoine génétique identique, les vrais jumeaux ou les cellules de notre corps diffèrent ? Parce qu’en fonction de l’environnement, l‘information génétique qui caractérise un individu n’est pas lue de la même façon. Des marques dites  « épigénétiques », qui sont principalement de modifications chimiques soit de l'ADN lui-même (méthylation, acétylation, phosphorylation) soit de protéines associées à l'ADN (histones), soit même d’ARN vont en modifier sa lecture. Elles agissent comme une véritable « mémoire » de l’environnement (nutrition, stress…), en permettant une lecture dirigée de l’information génétique et donc en orientant l’expression des gènes. Comme un livre dont l’histoire sera interprétée différemment selon l’environnement et l’état d’esprit du lecteur, l’épigénétique permet plusieurs lectures du même code, donnant lieu à diverses interprétations de l’information génétique, selon les conditions dans lesquelles elle est déchiffrée.

 L’épigénétique en élevage

 Les marques épigénétiques sont impliquées dans l’expression du potentiel génétique (phénotype), sont héritables, modifiables en fonction de l’environnement, et réversibles avec des conséquences à plus ou moins long terme d’où leur importance primordiale en élevage.

Chez la vache laitière, le développement et la mise en place de la fonctionnalité de la glande mammaire revêtent un intérêt majeur pour la production de lait. Or, Il existe des marques épigénétiques spécifiquement mammaires qui se modifient tout au long du développement de la glande mammaire (dès la vie fœtale puis au fil des gestations et lactations). Les effets à long terme de la monotraite sur le développement mammaire et la lactation semblent présenter une composante épigénétique, comme cela a été montré dans le cas des mammites.

 Epigénétique et  production laitière en monotraite

 Une étude a été réalisée sur huit génisses Prim’holstein en première lactation, habituellement traites deux fois par jour. Elles ont été soumises durant une semaine à une traite différentielle des deux demi-mamelles : deux fois par jour pour une demi-mamelle, et une fois par jour pour l’autre demi-mamelle. L’étude comparative des deux demi-mamelles d’un même animal permet de s’affranchir des effets génétiques et environnementaux existants sur deux animaux différents. La production laitière a été mesurée et des biopsies mammaires ont été réalisées pour une étude du transcriptome* et du profil de méthylation de l’ADN, sachant que le niveau de méthylation de l’ADN peut moduler l’expression des gènes. .

La production laitière des demi-mamelles « monotraite » est inférieure de 6 kg/jour (-37 %) à celle des demi-mamelles traites deux fois par jour. Elle reste inferieure d’1,1 kg/jour (-6 %) la semaine suivant la période de monotraite, lorsque deux traites par jour sont effectuées. La baisse de la production laitière dans les demi-mamelles « monotraite » est associée à une diminution des ARN messagers codant pour les protéines de lait et notamment les caséines. Le niveau global de méthylation de l’ADN augmente dans les demi-mamelles soumises à la monotraite. Cette variation de méthylation de l’ADN est nettement plus marquée au niveau d’une région régulatrice distale en amont du gèneCSN1S1(gène codant pour la caséine αS1) choisie comme marqueur des effets de la monotraite.

La baisse de la production laitière lors d’une monotraite est donc bien associée à une plus forte méthylation de l’ADN, susceptible d’ induire notamment une baisse de l’expression dugène codant pour la caséine αS1. La méthylation est considérée comme une marque épigénétique stable et peut donc induire des effets à long terme. Ce mécanisme pourrait expliquer les effets rémanents après une semaine de monotraite sur la lactation en cours. Par contre, cette marque épigénétique peut être effacée lors des divisions cellulaires qui accompagnent le remodelage du tissu mammaire entre deux lactations ce qui expliquerait son faible impact sur la lactation suivante.

* L'information génétique contenue au sein de l'ADN n'est pas utilisée directement par la cellule pour fabriquer des protéines. Celle-ci utilise pour cela des copies transitoires de l'information génétique que sont les ARN messagers ou ARNm. Le transcriptome est l'ensemble des ARN messagers issu de l'expression d'une partie du génome dans un tissu ou dans un type de cellule. La caractérisation et la quantification du transcriptome dans un tissu donné et dans des conditions données permettent d'identifier les gènes qui ont été ou sont actifs dans ce tissu.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Ce projet a été réalisé :

 - sur un modèle de vache en monotraite développé par M. outinaud UMR PEGASE, Rennes avec le concours des installations expérimentales de la Ferme de Méjusseaume;
 - financé par l'ANR EpigRAni soutenu par Apisgene,
 - l'ensemble du  projet ANR beaucoup plus vaste que la glande mammaire étant porté par H. Jammes UMR BDR.

Références

Nguyen M., Boutinaud M., Petridou B., Chat S., Bouet S., Jouneau L.,  Laloe D., Jaffrezic F., Gabory A., Kress C., Galio L., Charlier M., Pannetier M., Klopp C., Jammes H., Devinoy E., 2013, La monotraite induit la méthylation d’une région régulatrice distale en amont du gène de la caséine αS1,Rencontres Recherche Ruminants, 20, 79-81

Boutinaud M., Galio L., Lollivier V., Finot L., Wiart S., Esquerré D., Devinoy E, 2013, Unilateral once daily milking locally induces differential gene expression in both mammary tissue and milk epithelial cells revealing mammary remodeling, Physiol. Genomics, 45, 973-985