Genetic characterization of the Awassi sheep breed using endogenous retrovirus and mitochondrial DNA markers
Caractérisation génétique de la race de mouton Awassi du Liban en utilisant comme marqueurs des rétrovirus endogènes et l’ADN mitochondrial
Résumé
Livestock domestication represents a milestone in the history of mankind. Sheep was one of the first animals to be domesticated in the Fertile Crescent. These domestication events, probably initiated in the early Neolithic, have genetically built the contemporary races of the Middle East but also of the whole world. Sheep farming, mainly sheep of Awassi breed, represents an essential economic activity of Lebanon; however, so far, only very few genetic data exist on this breed. Nowadays, the molecular tools available allow us to define in details the genetic diversity of sheep populations and to trace their evolutionary history. Hence, the main objective of my PhD project was to genetically characterize the Awassi breed of Lebanon. For this study, 277 genomic DNA samples collected from Awassi sheep of Lebanon (n=254) and Syria (n=23) were analyzed. Initially, we used five endogenous retroviruses (endogenous Jaagsiekte sheep retrovirus-enJSRV) that are insertionally polymorphic within the genomes of domestic sheep (enJSRV-18, -7, -15, -16 and -22) and have been previously shown to be very informative mainly to genetically distinguish between primitive sheep from more modern breeds (i.e. the latter originating from the migratory episode involving sheep with improved production traits). Using this approach, our results show a predominance of the R2 retrotype (enJSRV-18 only) confirming that the Awassi sheep of Lebanon is a modern breed. As expected, the R4 retrotype (both enJSRV-18 and enJSRV-7), a common feature of the sheep populations present within the Mediterranean area, is also found in the Awassi sheep of Lebanon and to more extend in those of Syria. Interesting, the populations of Awassi sheep located in the northeast of Lebanon and thus having a more restricted access to the Mediterranean Sea than the other populations (i.e. due to the central mountain chain cutting the country in two) present R4 weaklier. Even though the origin of the animals used to establish the herds analyzed during this study is unknown, our results also provide some evidences that the mode of rearing (open or closed) may influence the observed retrotypes and in particular R4. Surprisingly, during this study, we also unveiled the presence of so-called “Solo-LTR” (i.e. generated by homologous recombination) for another enJSRV (enJSRV-6) that are predominant in two herds of a particular region of Lebanon (Nabatieh). As a complementary approach, two mitochondrial markers were used, the cytochrome b (Cyt-b) and D-Loop, to investigate the maternal origin of this breed and its phylogenetic relationship within the Ovis aries family. In our study, the Cyt-b turns out to be more discriminative than the D-Loop. From the Awassi sheep analyzed, four haplogroups (HPGs) of the Middle-East were found with Cyt-b analysis: HPG A, B, C and E, the latter being the least frequent. Also, the super-sequence analysis, Cyt-b_D-Loop alignment, allowed the identification of HPG D, an extremely rare HPG, limited till now to fat-tailed sheep such as Awassi. Finally, a past population expansion is observed for the HPG A, B and C (but not for HPG E) with mismatch distributions and significant negative neutrality tests. Overall, the results obtained during this study provide a comprehensive genetic characterization as well as some insights into the phylogeographic structure of the sheep populations of the Awassi breed in Lebanon.
La domestication des bétails représente une étape importante dans l'histoire de l'humanité. Le mouton était l'un des premiers animaux à être domestiqués dans le croissant fertile. Ces événements de domestication, probablement initiés au début du Néolithique, ont génétiquement construit les races contemporaines du Moyen-Orient mais aussi du monde entier. L'élevage de moutons, principalement mouton de la race Awassi, représente une activité économique essentielle du Liban ; cependant, jusqu'à présent, il n'existe que très peu de données génétiques sur cette race. De nos jours, les outils moléculaires disponibles nous permettent de définir en détail la diversité génétique des populations de moutons et de retracer leur histoire évolutive. Par conséquent, l'objectif principal de mon projet de thèse était de caractériser génétiquement la race Awassi du Liban. Pour cette étude, 277 échantillons d'ADN génomique prélevés des moutons Awassi du Liban (n = 254) et de la Syrie (n = 23) ont été analysés. Au début, nous avons utilisé cinq rétrovirus endogènes (rétrovirus endogène de moutons de Jaagsiekte-enJSRV) qui sont polymorphiques par insertion dans les génomes du mouton domestique (enJSRV-18, -7, -15, -16 et -22) et ont été précédemment considérés comme très informatifs principalement pour distinguer génétiquement les moutons primitifs des races plus modernes (c.-à-d. le dernier issu de l'épisode migratoire impliquant des moutons avec des traits de production améliorés). En utilisant cette approche, nos résultats montrent une prédominance du type R2 (enjSRV-18 seulement) confirmant que le mouton Awassi du Liban est une race moderne. Comme prévu, le rétrotype R4 (à la fois enJSRV-18 et enJSRV-7), une caractéristique commune des populations de moutons du bassin méditerranéen, se trouve également dans le génome des moutons d'Awassi du Liban et plus accentué dans les troupeaux Syriens. Il est intéressant de noter que les populations de moutons d'Awassi situés dans le nord-est du Liban et ayant ainsi un accès plus restreint à la mer Méditerranée que les autres populations (c'est-à-dire en raison de la chaîne de montagne centrale qui coupe le pays sur deux), présentent une faible fréquence de R4. Bien que l'origine des animaux utilisés pour établir les troupeaux analysés au cours de cette étude soit inconnue, nos résultats fournissent également certaines preuves que le mode d'élevage (ouvert ou fermé) peut influencer les rétrotypes observés et en particulier le R4. De manière surprenante, au cours de cette étude, nous avons également dévoilé la présence de soi-disant "Solo-LTR" (c'est-à-dire généré par une recombinaison homologue) pour un autre enJSRV (enJSRV-6) qui prédomine dans deux troupeaux d'une région particulière du Liban (Nabatieh). Et comme approche complémentaire, deux marqueurs mitochondriaux ont été utilisés, le cytochrome b (Cyt-b) et D-Loop, pour étudier l'origine maternelle de cette race et sa relation phylogénétique au sein de la famille Ovis aries. Dans notre étude, le Cyt-b se révèle plus discriminant que le D-Loop. Des mouton d'Awassi analysé, quatre haplogroupes (HPG) du Moyen-Orient ont été trouvés avec l'analyse du Cyt-b : HPG A, B, C et E, ce dernier étant peu fréquent. De même, l’analyse de la super-séquence, alignement Cyt-b_D-Loop, a permis l’identification de l’HPG D, un HPG extrêmement rare et limité jusqu’à présent aux moutons à queue grasse tel que l’Awassi. Enfin, une expansion passée de la population est observée pour les HPG A, B et C (mais pas pour HPG E) avec les distributions incompatibles et des tests de neutralité négatifs significatifs. Dans l'ensemble, les résultats obtenus au cours de cette étude fournissent une caractérisation génétique complète ainsi que quelques idées sur la structure phylogéographique des populations de moutons de la race Awassi au Liban.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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