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Laboratoires d'accueil:UMR 1313 GABI Génétique Animale et Biologie Intégrative et INRA-GenPhySE-Génétique, Physiologie et Systèmes d'Elevage-UMR1388

http://www6.jouy.inra.fr/gabi - http://www.toulouse.inra.fr/Toutes-les-actualites/creation-de-GenPhySE

Attention : l’étudiant(e) partagera son temps entre Jouy en Josas et Toulouse

Encadrement:Patrice MARTIN / Gwenola TOSSER-KLOPP

Financement:CJS ABIES (audition des candidats retenus, les 1, 2 et 3 juillet 2014 par un jury constitué de membres du Conseil de l'ED ABIES et d’experts extérieurs) + financement acquis contrat (CAPRIMAM) soutenu par la région Centre.

Début de la thèse: Automne 2014

Ecole Doctorale:ABIES (AgroParisTech)

Salaire:environ 1400 euros net

Contexte :

Dans la filière caprine, la maîtrise de la qualité microbiologique du lait et parallèlement du statut infectieux des animaux vis-à-vis des infections intra-mammaires (IMI) représente un enjeu majeur. Il s'est renforcé au cours des dernières années, faisant écho à la dégradation progressive de la situation épidémiologique et à l'augmentation des contraintes réglementaires. Le projet reposera sur l'étude de chèvres de génotypes résistants et sensibles (sélection divergente sur le caractère "cellules somatiques") aux IMI soumises à un challenge infectieux parStaphylococcus aureus. Le projet confié au doctorant s’inscrira dans ce contexte et portera principalement sur la réponse de la Cellule Epithéliale Mammaire (CEM) et des cellules somatiques (majoritairement neutrophiles) à une IMI expérimentale àS. aureusau travers d'un suivi clinique et phénotypique détaillé. Les mécanismes qui sous-tendent la différence de résistance génétique seront recherchés par des approches globales (transcriptomique et protéomique) réalisées à partir d'un échantillonnage non-invasif (lait). De nouveaux prédicteurs du statut infectieux pour le diagnostic et le contrôle des IMI seront recherchés (prévention, sanitaire, génétique). Globalement, ce projet doit permettre de conforter l'élaboration d'un programme durable et intégré d'amélioration de la qualité sanitaire du lait et du bien-être animal dans l'espèce caprine.

Objectifs de la thèse et approches

Le lait tient une place très importante dans l’activité économique nationale (16,5% des activités de l’agroalimentaire) et l’industrie laitière française a généré 25 milliards d’euros de bénéfices en 2012. Produit de l’activité exocrine de la glande mammaire, le lait a pour fonction première de couvrir les besoins nutritionnels du jeune. Il contribue également à sa protection immunitaire ainsi qu’à celle de la mamelle.

Les infections intra mammaires (IMI), ou mammites, sont fréquentes et coûteuses chez la chèvre. Elles induisent notamment des pertes de production, des pénalités de paiement du lait et des frais liés aux traitements antibiotiques. Les mammites affectent directement la qualité hygiénique du lait puisque les germes responsables se multiplient dans la citerne mammaire et sont excrétés dans le lait à la traite, certains d'entre eux (Staphylococcus aureus,Listeria monocytogenes,Salmonella, etc..) pouvant être pathogènes pour l'Homme. De plus, un intérêt croissant est porté à la présence de résidus d'antibiotiques dans le lait dont les conséquences demeurent imprévisibles en matière de santé publique et d’impact sur l'aptitude des laits à la transformation fromagère. La maîtrise des mammites représente donc un enjeu majeur pour la filière caprine, d'un point de vue économique et réglementaire mais également en terme d'image et de sécurité alimentaire, dans un contexte où la matière première « lait », est fortement valorisé sous forme de fromages AOC ou d’appellation « Agriculture Biologique ». Il s'agit d'un défi important à relever pour améliorer la qualité et la rentabilité d'une production nationale typique.

Au delà de l'apport de connaissances fondamentales sur les mécanismes mis en jeu, ce projet s’inscrit dans un contexte plus large qui recèle une portée appliquée importante, allant de l'identification de biomarqueurs de l'infection et de la résistance, à la définition de modalités de sélection pour améliorer la santé de la mamelle, thème qui constitue l’un des axes thématiques de l’équipe « Lait, Génome et Santé ».

Résultats attendus et perspectives

Les mammites sont des inflammations de la mamelle, le plus souvent développée en réponse à une infection bactérienne intra-mammaire. C’est la pathologie la plus fréquente et la plus coûteuse rencontrée en élevage laitier (Seegers et al., 2003). Les infections subcliniques sont responsables d’environ 80% de l’ensemble des pertes économiques associées aux mammites, liées à une réduction de la production et de la qualité du lait, ainsi qu’aux coûts de traitements et de prévention (Petrovski et al., 2006). Le système immunitaire inné, qui est la première ligne de défense active, est un facteur déterminant de l'issue d’une infection intra-mammaire (IMI). Les cellules immunitaires résidentes (macrophages et lymphocytes principalement) et recrutées (neutrophiles) mais aussi les cellules épithéliales et endothéliales jouent un rôle essentiel par la production de cytokines et médiateurs inflammatoires multiples (Rainard & Riollet, 2006). L’efficacité de cette coopération entre cellules résidentes et cellules recrutées est la clé d’une élimination rapide du pathogène et d’un retour à l’homéostasie.

La capacité de résistance aux IMI est très variable entre individus et les gènes qui déterminent cette résistance sont nombreux et pour la plupart inconnus. Les IMI induisent une forte augmentation du nombre des cellules somatiques (CCS pour comptages de cellules somatiques) présentes dans le lait, et ce paramètre facilement mesurable et fortement corrélé à la présence d’IMI, est utilisé en sélection pour améliorer la résistance aux mammites.

L'objectif du projet est donc de produire des connaissances sur les mécanismes et régions du génome impliqués dans la résistance aux mammites chez les caprins. Pour ce faire, les technologies les plus innovantes (omiques) seront mises en oeuvre dans le cadre d'un protocole d'infection expérimentale, réalisée sur la plateforme PFIE de Tours. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent la résistance devrait bénéficier de synergies entre les primo-localisation en ferme (programme de détection de QTL pour des caractères d’intérêts chez les caprins laitiers) sur un caractère indirect global (CCS) et des approches génomiques sur des effectifs plus limités mais sur des mesures phénotypiques plus détaillées en unité expérimentale. L'implication forte du partenaire « GenePhySE » dans le projet européen 3SR (leader de WP, R Rupp) et dans le consortium international génomique caprin (IGGC, leader G. Tosser Klopp), favorise l'accès à l'ensemble des outils et informations génomiques.

Le projet repose sur une expérience d'infection expérimentale d'animaux sensibles (CCS+) et résistants (CCS-). En mesurant finement la réponse de ces lignées divergentes, sélectionnées sur le caractère CCS, à un challenge contrôlé par une bactérie pathogène (S. aureus), nous visons à contribuer au décryptage des composantes qui sous-tendent le caractère de résistance à l'infection mammaire. L'ambition est d'exploiter au mieux cette expérimentation et d'en retirer le plus d'information possible : i) d’abord en maximisant la différence génétique entre les deux groupes d'animaux grâce à une analyse génomique rendue possible par les travaux récents du consortium international génomique caprin ; ii) puis en combinant des approches complémentaires, alliant un phénotypage clinique et immunitaire de la réponse à des approches génériques, sans a priori, tel que la transcriptomique, la protéomique et la métabolomique.

L'ambition est non seulement d'utiliser les méthodes et outils les plus performants mais également d'intégrer l'ensemble des résultats obtenus à différentes échelles (protéines, métabolites, transcrits, génomique). Cette intégration sera favorisée par une collaboration étroite entre les partenaires et des méthodes statistiques appropriées (réconciliation de données). Ce dispositif doit également nous permettre d'identifier de potentiels biomarqueurs de l'infection et de la résistance.

Références utiles

Brenaut P., Lefevre L., Rau A., Laloe D., Pisoni G., Moroni P., Bevilacqua C.,Martin P.(2014) Contribution of mammary epithelial cells to the immune response during early stages of a bacterial infection toStaphylococcus aureus.Veterinary Research(sous presse)

Tosser-Klopp G.,Bardou P., Bouchez O., Cabau C., Crooijmans R., Dong Y., Donnadieu-Tonon C., Eggen A., Heuven H., Jamli S., Jiken A.J., Klopp C., Laforest M., Lawley C., McEwan J.,Martin P.,Moreno C.R., Mulsant P., Nabihoudine I., Pailhoux E., Palhière I., Rupp R., Sarry J., Sayre B., Tircazes A., Wang J., Wang W., Yu T.-P., Zhang. Wand the International Goat Genome Consortium. (2014) Design and Characterization of a 52K SNP Chip for Goats. PlosOne(sous presse)

Le Parc A., Dallas D.C., Duaut S., Leonil J,Martin P., Barile D (2014) Characterization of goat milk lactoferrin N - glycans and comparison with the N - glycomes of human and bovine milk.Electrophoresis(sous presse)

Saadaoui B., Henry C., Khorchani T., Mars M.,Martin P., Cebo C. (2013) Proteomics of the milk fat globule membrane from Camelus dromedarius.Proteomics13:1180-1184.

Brenaut P., Bangera R., Bevilacqua C., Rebours E., Cebo C.,Martin P.(2012) Validation of RNA isolated from milk fat globules to profile mammary epithelial cell expression during lactation and transcriptional response to a bacterial infection. Journal of Dairy Science95:6130-6144.

Demars J, Fabre S, Sarry J, Rossetti R, Gilbert H, Persani L,Tosser-Klopp G, Mulsant P, Nowak Z, Drobik W, Martyniuk E, Bodin L. Genome-wide association studies identify two novel BMP15 mutations responsible for an atypical hyperprolificacy phenotype in sheep. PLoS Genet. 2013 Apr;9(4):e1003482.

Dong Y, Xie M, Jiang Y, Xiao N, Du X, Zhang W,Tosser-Klopp G, Wang J, Yang S,Liang J, Chen W, Chen J, Zeng P, Hou Y, Bian C, Pan S, Li Y, Liu X, Wang W,Servin B, Sayre B, Zhu B, Sweeney D, Moore R, Nie W, Shen Y, Zhao R, Zhang G, Li J, Faraut T, Womack J, Zhang Y, Kijas J, Cockett N, Xu X, Zhao S, Wang J, Wang W. Sequencing and automated whole-genome optical mapping of the genome of a domestic goat (Capra hircus). Nat Biotechnol. 2013 Feb;31(2):135-41.

Kijas JW, Ortiz JS, McCulloch R, James A, Brice B, Swain B,Tosser-Klopp G; International Goat Genome Consortium. Genetic diversity and investigation of polledness in divergent goat populations using 52 088 SNPs. Anim Genet. 2013 Jun;44(3):325-35.

Bonnet A, Bevilacqua C, Benne F, Bodin L, Cotinot C, Liaubet L, Sancristobal M, Sarry J, Terenina E,Martin P, Tosser-Klopp G, Mandon-Pepin B. Transcriptome profiling of sheep granulosa cells and oocytes during early follicular development obtained by laser capture microdissection. BMC Genomics. 2011 Aug 18;12:417.

Compétences requises :

Formation de base en biologie. Connaissances en biologie moléculaire et métabolisme. Formation en génétique quantitative ou des populations appréciée, connaissances en bioinformatique et analyse de données génomiques, bonne maîtrise des outils statistiques. Goût pour l’analyse de données. Bonne aptitude à la rédaction et à l’expression orale. Bon niveau d’anglais. Capacités de travail en équipe. Mobilité géographique (thèse sur deux unités distantes + déplacements). La motivation du candidat(e) sera également un critère d’évaluation important.

Candidature

Envoyer par mail un CV détaillé, une lettre de motivation, les notes et mémoire de M1, les notes de M2 (si connues) et un résumé des travaux de M2 ainsi que deux lettres de recommandation dont celle de votre encadrant de stage M2.

Date limite de candidature: 20 juin 2014.

Contact pour envoi des candidatures (et demande de renseignements complémentaires si besoin):

Patrice Martin - UMR Génétique animale et Biologie intégrative (GABI), Jouy-en-Josas patrice.martin@jouy.inra.fr

Gwenola Tosser-Klopp, INRA-GenPhySE-Génétique, Physiologie et Systèmes d'Elevage, Castanet Tolosan, gwenola.tosser@toulouse.inra.fr