Santé

Premiers résultats de génomique fonctionnelle appliquée au muscle et à la qualité de la viande chez le bovin

Dossier - La génomique et la viande bovine
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La génétique et les conditions d'élevage déterminent ensemble et en interaction les caractéristiques des animaux de ferme, parmi lesquels les bovins.

  
DossiersLa génomique et la viande bovine
 

En pratique, nous pouvons aujourd'hui construire un réseau "array" ou une puce à ADN avec les gènes indicateurs des caractéristiques des fibres, des collagènes et du métabolisme des lipides dans le muscle. L'avantage de cette approche est la possibilité de l'appliquer muscle par muscle, c'est à dire de prendre en compte le facteur muscle dont l'importance a été précédemment décrite.

De plus, les puces à ADN, de par leur haut débit, permettent également d'identifier de nouveaux gènes différentiellement exprimés entre muscles conduisant à des viandes de qualité différente. Ceci est bien sûr possible à condition d'utiliser une puce à ADN avec un très grand nombre de gènes y compris ceux qui ont une fonction biologique inconnue. Cette étape de criblage à grande échelle conduit donc à une meilleure connaissance de la biologie musculaire en relation avec la qualité des viandes.

C'est pourquoi, l'INRA développe depuis 1999 une approche de génomique fonctionnelle appliquée notamment au muscle de bovin pour prédire la qualité de la viande bovine  http://www.toulouse.inra.fr/lgc/agena/muscle_vache.ppt.

L'objectif est de maîtriser la construction de la qualité tout au long de la vie de l'animal de sa conception à l'abattage. Pour cela, nous avons tout d'abord développé l'étude du transcriptome.
Le transcriptome a été étudié dans le cadre de deux expérimentations portant sur : (i) la mise en place des caractéristiques du muscle au cours de son développement fœtal et postnatal, (ii) les effets sur les caractéristiques musculaires d'une sélection génétique sur le potentiel de croissance musculaire.
Pour les deux modèles, nous avons analysé le transcriptome de deux muscles à griller : le rectus abdominis (RA), plutôt oxydatif, correspondant à la bavette de flanchet et le semitendinosus (ST), plutôt glycolytique correspondant au rond de gîte.

Nous avons détecté environ 110 gènes différentiellement exprimés entre 110, 180, 210 et 260 jours de vie fœtale et 15 mois d'âge post-natal. C'est au cours du dernier tiers de vie fœtale et jusqu'à l'âge de 15 mois que nous avons détecté le plus de gènes différentiellement exprimés. Ce résultat est en accord avec nos connaissances actuelles de la myogenèse chez le bovin. Le dernier tiers de la gestation correspond en effet à une différenciation importante des fibres musculaires (apparition de leurs caractéristiques contractiles et métaboliques) (Picard et al., 2002).
De plus, nous avons détecté des gènes ayant une fonction biologique connue mais dont le rôle dans la myogenèse du muscle de bovin n'avait pas été décrit. En cela, cette étude ouvre de nouvelles pistes de recherche. Enfin, environ un tiers des gènes différentiellement exprimés n'ont pas de fonctions biologiques connues. Comme précédemment annoncé, il s'agit d'un premier pas vers l'identification de nouveaux gènes indicateurs des caractéristiques musculaires.

En ce qui concerne le modèle de croissance musculaire, plusieurs gènes sont différentiellement exprimés dans l'un ou l'autre des muscles RA et ST entre deux lignées de taurillons Charolais (à fort ou faible développement musculaire) sélectionnées de façon divergente sur la base de leur potentiel de croissance musculaire. En général, les différences d'expression entre types génétiques correspondent surtout à des protéines contractiles (titine, tropomyosine,...) ou de structure alors que les différences entre muscles concernent des gènes des métabolismes énergétique ou protéique et des gènes de l'appareil contractile (chaînes de myosine, isoformes de la troponine).
De manière intéressante, ces travaux ont également permis de révéler des gènes qui n'étaient pas encore connus pour être impliqués dans le développement musculaire (sarcosine, Trip10) et des gènes dont la fonction biologique reste inconnue. Le lien de ces nouvelles caractéristiques moléculaires avec la qualité de la viande reste à établir.

L'analyse du protéome consiste à extraire les protéines musculaires et à les séparer par électrophorèse bidimensionnelle. Les protéines sont tout d'abord séparées en fonction de leur point isoélectrique (pH où la charge de la protéine est nulle) puis selon leur taille. Les protéines sont ensuite colorées et quantifiées par un système d'analyse d'images. Les protéines dont les teneurs varient entre échantillons musculaires sont découpées, extraites du gel et identifiées par spectrométrie de masse puis à l'aide d'outils de bio-informatique.
Nous avons tout d'abord optimisé les techniques d'électrophorèse bidimensionnelle. Dans nos conditions, nous pouvons révéler dans le muscle semitendinosus (ST) environ 500 protéines bien séparées après coloration des gels au bleu colloïdal. Nous avons pu ainsi établir une carte d'une centaine de protéines du muscle semitendinosus bovin (Bouley et al., 2004). Cette carte, qui sera complétée progressivement, servira de support pour l'étude du protéome du muscle de bovin dans le cadre de différentes problématiques (développement musculaire, qualité de la viande). L'analyse des gels indique que les variations quantitatives et qualitatives des protéines du muscle ne concernent qu'une très faible proportion d'entre elles (inférieure à 10%) .

Une première étude récente a mis en évidence des protéines dont l'expression dans le muscle de bovin est modifiée chez des animaux présentant une hypertrophie musculaire. D'une façon générale, les muscles de ces animaux sont moins oxydatifs et moins lents et plus glycolytiques et plus rapides, confirmant ainsi les résultats issus de l'analyse du transcriptome ou d'études physiologiques antérieures.