En el ganado bovino, como en todos los animales, el material genético está contenido en pares de cromosomas, cada copia de los cuales se distribuye aleatoriamente durante la formación de los gametos (espermatozoides u ovocitos). Durante este proceso puede ocurrir que el material genético (Genética (del griego genno γεννώ = parir) sea…) de un cromosoma (El cromosoma (del griego khroma, color y soma, cuerpo, elemento) sea el elemento …) pasa a otro que no pertenece al mismo par, esto se llama reordenamiento intercromosómico. La fécondation (La fécondation, pour les êtres vivants organisés, est le stade de la reproduction…) avec un gamète contenant un ou plusieurs chromosomes réarrangés causera un manque ou un surplus de gènes chez l’embryon et aboutira dans la plupart des cas a su muerte.
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Por primera vez, genetistas del INRAE, en colaboración con la empresa ELIANCE, realizaron un estudio poblacional (sobre 5.571 toros de inseminación) para cuantificar la ocurrencia de estas anomalías, su origen y sus consecuencias para los animales. Sus resultados, publicados en Genome Research, muestran que 1 toro de 450 llevaría un reordenamiento intercromosómico, con consecuencias en la salud y fertilidad de los animales afectados que le costaría al sector más de 1 millón de euros por toro portador de inseminación.
Este estudio se basa en millones de datos de genotipado generados de forma rutinaria para la evaluación genómica (la genómica es una disciplina de la biología moderna. Estudia el funcionamiento…) de toros de inseminación y su descendencia. El enfoque utilizado es el primer paso hacia la detección generalizada de estas anomalías cromosómicas.
Los reordenamientos intercromosómicos son intercambios de material genético entre 2 cromosomas que no pertenecen al mismo par. Generalmente aparecen durante la formación de los gametos. En la gran mayoría de los casos, las anomalías inducidas conducen a la muerte prematura del embrión. En otros casos, los reordenamientos cromosómicos pueden tener graves consecuencias patológicas como se ha demostrado en humanos.
© INRAE - DELABY Luc
Es probable que todos los animales se vean afectados, sin distinción de sexo o raza, sean reproductores o no. El uso frecuente de la inseminación animal hace que las poblaciones bovinas estén especialmente expuestas a los caprichos de una distribución masiva de semen procedente de toros sanos portadores (no afectados ellos mismos) de estas mutaciones. Sin embargo, hasta el momento no se había llevado a cabo ningún análisis a gran escala para estudiar la prevalencia de los reordenamientos intercromosómicos, sus orígenes y su impacto en los animales y la industria ganadera.
Análisis genéticos realizados a 5.571 toros y sus 2 millones de descendientes, de 15 razas
El estudio involucró a 5.571 toros de 15 razas, para un total de más de 2 millones de descendientes. Para sus análisis, los genetistas utilizaron 50.000 marcadores que marcan el genoma de cada descendiente. Estos marcadores se utilizan de forma rutinaria en el contexto de las evaluaciones genómicas de animales reproductores.
Los investigadores estudiaron los miles de millones de posibles combinaciones de pares de diferentes marcadores cromosómicos para determinar si había transmisiones preferenciales que demostraran la existencia de un reordenamiento intercromosómico. También estimaron los efectos de estas anomalías en los rasgos de salud, supervivencia y reproducción de las crías utilizando los millones de datos sobre estos rasgos registrados en las bases de datos zootécnicas nacionales.
Foto de FISH (Hibridación in situ por fluorescencia) tomada durante el estudio. Los puntos verdes son moléculas fluorescentes hibridadas a una región específica del cromosoma 4, los rojos son específicos al cromosoma 8. El hecho de encontrar las marcas de los dos colores en un mismo cromosoma es la firma de un movimiento del ADN. En otras palabras, es evidencia de un reordenamiento intercromosómico.
1 de cada 450 toros portaría estas anomalías cromosómicas
Su trabajo identificó 12 reordenamientos intercromosómicos, algunos de los cuales nunca se habían descrito en el ganado. Estas anomalías afectarían aproximadamente a 1 de cada 450 toros. El seguimiento transgeneracional de los cromosomas reorganizados reveló que, con mayor frecuencia, eran el resultado de reordenamientos que aparecían espontáneamente durante la formación de los gametos de sus padres (10 veces de 12). 10 de los toros portadores de reordenamientos intercromosómicos fueron clasificados como los menos fértiles de su raza y la descendencia de uno de ellos presentó una tasa de mortalidad (Mortalidad, o tasa de mortalidad es el número de muertes anuales relacionadas con el número…) récord de juveniles con El 44% de las novillas no han sobrevivido más de 1 año. En la mayoría de los casos, el análisis de los datos zootécnicos (el análisis de datos es un subcampo de la estadística que se ocupa de…) de sus descendientes que han recibido la anomalía revela retrasos en el crecimiento y degradación de la fertilidad en comparación con las vaquillas del mismo toro pero con cromosomas normales. Los investigadores estiman que 1 o 2 toros de inseminación se verían afectados por estas anomalías en promedio cada año en Francia. En cada caso, la distribución de su semen costaría más de 1 millón de euros por el exceso de mortalidad y el descenso de la fertilidad y productividad de su descendencia.
Para solucionar este problema, los científicos recomiendan la generalización del uso de métodos de prevención (La prevención es una actitud y/o el conjunto de medidas que se deben tomar para evitar…) (cariotipo en toros, es decir, el estudio de la estructura y número de cromosomas). Destacan la importancia de utilizar adicionalmente el enfoque desarrollado (En geometría, la evoluta de una curva plana es el lugar geométrico de sus centros de…) en este estudio (uso de datos sobre marcadores genéticos) para contribuir al cribado sistemático (En ciencias de la vida e historia natural, la sistemática es la ciencia que tiene por…) y la detección generalizada de reordenamientos cromosómicos. Este método también es fácilmente aplicable a cualquier población animal o vegetal que se beneficie de grandes conjuntos de datos genotípicos, con aplicaciones directas en la agricultura.
Reproducción en la ganadería
La pajilla es un pequeño tubo que contiene el semen de un toro, almacenado a -196°C en nitrógeno líquido. Llegado el momento, esta pajita permitirá inseminar una vaca que vive a kilómetros (El metro (símbolo m, del griego metron, medida) es la unidad base de longitud del Sistema…) del toro. Todos los criadores pueden acceder así a los mejores reproductores: aquellos cuya descendencia gozará de buena salud, será resistente a las infecciones y producirá leche o carne de calidad y cantidad (cantidad es un término genérico en metrología (recuento, cantidad); escalar, etc. .). Estos toros se seleccionan en base a su valor genético. Los mejores verán sus lentejuelas repartidas en unos pocos cientos, incluso miles, de ejemplares.
Cada año, aproximadamente 600 toros entran en los catálogos de Francia (de un total de más de 6.000 toros utilizados). En las razas lecheras (Holstein, Montbéliarde, Normande, etc.), casi el 90% de las vacas son inseminadas, y alrededor del 20% en las razas nodrizas (como la Charolais (Charolais es una raza bovina francesa originaria de la región de Charolles en…) o Blonde d’Aquitaine).
Referencia
Jourdain J. et al. Detección y caracterización a gran escala de reordenamientos intercromosómicos en toros normozoospérmicos utilizando conjuntos masivos de datos de genotipo y fenotipo. Investigación del genoma, 33 https://doi.org/10.1101/gr.277787.123
El trabajo que condujo a la publicación de este artículo se realizó como parte de la tesis de Jeanlin Jourdain, estudiante de doctorado de Eliance dentro de la unidad tecnológica conjunta eBIS. Esta tesis está dirigida por Aurélien Capitan. Se realiza dentro del sistema CIFRE (ANRT) y cuenta con el cofinanciamiento de APIS-GENE. Este estudio también se benefició del trabajo realizado como parte de los proyectos Effitness and Fertiligest (APIS-GENE) y SeqOccIn (FEDER-FSE MIDI-PYRENEES ET GARONNE 2014-2020 y APIS-GENE).