Background The impact of individual genetic and genomic variations on immune responses is an emerging lever investigated in vaccination strategies. In our study, we used genetic and pre-vaccination blood transcriptomic data to study vaccine effectiveness in pigs. Results A cohort of 182 Large White pigs was vaccinated against Mycoplasma hyopneumoniae (M. hyo) at weaning (28 days of age), with a booster 21 days later. Vaccine response was assessed by measuring seric M. hyo antibodies (Ab) at 0 (vaccination day), 21 (booster day), 28, 35, and 118 days post-vaccination (dpv). Inter-individual variability of M. hyo Ab levels was observed at all time points and the corresponding heritabilities ranged from 0.46 to 0.57. Ab persistence was higher in females than in males. Genome-wide association studies with a 658 K SNP panel revealed two genomic regions associated with variations of M. hyo Ab levels at 21 dpv at positions where immunity-related genes have been mapped, DAB2IP on chromosome 1, and ASAP1, CYRIB and GSDMC on chromosome 4. We studied covariations of Ab responses with the pre-vaccination blood transcriptome obtained by RNA-Seq for a subset of 82 pigs. Weighted gene correlation network and differential expression analyses between pigs that differed in Ab responses highlighted biological functions that were enriched in heme biosynthesis and platelet activation for low response at 21 dpv, innate antiviral immunity and dendritic cells for high response at 28 and 35 dpv, and cell adhesion and extracellular matrix for high response at 118 dpv. Sparse partial least squares discriminant analysis identified 101 genes that efficiently predicted divergent responders at all time points. We found weak negative correlations of M. hyo Ab levels with body weight traits, which revealed a trade-off that needs to be further explored. Conclusions We confirmed the influence of the host genetics on vaccine effectiveness to M. hyo and provided evidence that the pre-vaccination blood transcriptome co-varies with the Ab response. Our results highlight that both genetic markers and blood biomarkers could be used as potential predictors of vaccine response levels and more studies are required to assess whether they can be exploited in breeding programs.
L’avènement des nucléases programmables, et de CRISPR-Cas9 en particulier, constitue une réelle rupture technologique dans le domaine de l’ingénierie génétique. Le principe de ces méthodes est relativement simple. Il consiste en premier lieu à générer des cassures double-brin au niveau de régions très précises d’une séquence cible (ADN d’une cellule somatique, germinale, embryonnaire, iPS...). Ces cassures sont ensuite réparées par des mécanismes cellulaires pouvant conduire à l’inactivation des régions modifiées (knock-out, ou KO), ou à l’insertion, par recombinaison homologue, d’un fragment de séquence modèle apporté à la cellule (knock-in, ou KI). Les domaines d’application de ces techniques sont très nombreux : recherche fondamentale, thérapie génique, ingénierie écologique, biotechnologies industrielles, agriculture, etc. Elles ont d’ores et déjà été utilisées à de multiples reprises dans les espèces animales d’élevage. Des exemples d’applications visant à améliorer la santé des animaux (induction de résistances pour des maladies infectieuses à fort impact économique, et/ou à fort potentiel zoonotique), à éviter des pratiques d’élevage compromettant le bien-être animal (écornage, élimination systématique de poussins mâles), ou à modifier les produits (lait, œufs, viande) dans le but d’améliorer leur valeur santé (réduction des allergies), ou nutritionnelle, sont présentés. Le déploiement de ces méthodes soulève de multiples questions (techniques, réglementaires, économiques, éthiques...) qui sont discutées.
Somatic cell nuclear transfer (SCNT) has a low success rate that rarely exceeds 5 %. Moreover, SCNT requires highly technical skills and may be influenced by the biological material used (oocyte and donor cell quality). Hence, it is crucial to check the normality of the donor cell's karyotype. Numerical and structural chromosome abnormalities are detected by cytogenetic analysis at minimum using G-banding to identify the chromosomes. Here, we describe the classical protocols that are needed to perform complete cytogenetic analyses, i.e., G-banding to identify chromosome aberrations, followed by Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) of specific probes for a more sensitive detection and precise identification of the rearrangement.
BackgroundH6N1 low pathogenic avian influenza virus (LPAIV) are frequently isolated in Taiwan and lead to significant economic losses, either directly or indirectly through association with other infectious diseases. This study investigates immune responses to three different vaccines following a H6N1 challenge in different local breeds.MethodsExperimental animals were sampled from six local chicken breeds maintained at the National Chung-Hsing University, namely Hsin-Yi, Ju-Chi, Hua-Tung (Taiwan), Quemoy (Quemoy Island), Shek-Ki (China), Nagoya (Japan) and a specific pathogen free (SPF) White Leghorn line. A total number of 338 chickens have been distributed between a control and a challenge group, H6N1 challenge was performed at 7 weeks of age; vaccination against Newcastle Disease (ND), Infectious Bursal Disease (IBD) and Infectious Bronchitis (IB) was performed at 11 weeks. The anti-H6N1 LPAIV antibody titers were measured by ELISA at days 0, 7, 14 and 21 after challenge, and the anti-ND, anti-IBD and anti-IB antibody titers were measured by inhibition of hemagglutination test and ELISA at days 0, 14, 28 after vaccination.ResultsThere was no effect of the H6N1 LPAIV challenge at 7 weeks of age on the subsequent responses to ND and IBD vaccine at 11 weeks of age, but, surprisingly, the H6N1 LPAIV challenge significantly affected antibody levels to IB vaccine in some breeds, since IB0 and IB14 antibody titers were lower in the challenge groups. However, there was no significant difference in IB28 antibody titers among the experimental groups.ConclusionsLocal breeds have different immune response to H6N1 LPAIV challenge and subsequent vaccines. Differences dealt mainly with kinetics of response and with peak values. Quemoy exhibited higher antibody levels to H6N1, ND and IBD. The negative effect of the H6N1 LPAIV challenge on IB vaccine response may be related to the fact that both viruses target the lung tissues, and the type of local immune response induced by LPAIV challenge may not be favourable for birds to make optimum IB-specific antibody response.
Dans le contexte très évolutif de la recherche en santé animale, une réflexion sur ses enjeux, ses spécificités et ses synergies avec la recherche biomédicale, a été conduite à l’initiative de l’INRA. Affirmés au premier chef par l’OMS, la FAO et l’OIE, les enjeux en santé animale, hors des maladies transmissibles à l’Homme, sont énormes et touchent à la sécurité alimentaire, l’économie de l’agriculture et l’ensemble des activités économiques qui en découlent. S’y ajoutent les enjeux de santé publique (zoonoses, xénobiotiques, antibiorésistance), environnementaux et de bien-être animal. La recherche en santé animale présente des spécificités d’ordre méthodologique et scientifique, liées notamment aux particularités biologiques des espèces domestiques et aux pratiques d’élevage. Elle n’a pas les mêmes questionnements scientifiques qu’en biologie humaine même lorsqu’elle traite des mêmes agents pathogènes et, connectée aux autres sciences animales (génétique, physiologie, zootechnie), elle s’enracine dans une réalité agricole et économique très spécifique. Des synergies génériques et méthodologiques existent néanmoins avec la recherche biomédicale, en particulier autour des outils et des modèles biologiques. Certaines espèces domestiques (tel le porc) présentent en outre des similitudes fonctionnelles avec l’Homme, plus que le rongeur de laboratoire. Ainsi la singularité de la recherche en santé animale par rapport à la recherche en biologie humaine devrait être prise en compte dans son organisation, son évaluation et son financement, via une politique de reconnaissance des enjeux spécifiques. Simultanément, l’approche one health devrait faciliter une collaboration approfondie entre recherche en biologie humaine et recherche en santé animale, à l’échelle des équipes ou des programmes.
Les investissements mis en place par l’INRA pour aborder l’étude des Encéphalopathies Spongiformes Transmissibles (EST) dans les populations animales, de ferme ou en conditions expérimentales, sont décrits : laboratoire de génotypage du gène PrP à grande échelle, domaine expérimental de Langlade où sont suivis des ovins soumis à une tremblante naturelle, très grande animalerie protégée (Installations Nationales PRotégées pour l’étude des Encéphalopathies Spongiformes Transmissibles « INPREST ») pour les gros animaux de ferme, bergerie protégée de l’Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), animaleries rongeurs protégées sur les sites INRA de Nouzilly et Jouy-en-Josas, et de Toulouse (ENVT). Cet ensemble d’investissements donne aux scientifiques les moyens de mener à bien leurs investigations sur la physiopathologie des EST animales, les déterminants génétiques de la sensibilité/résistance à ces pathologies, la nature de l’agent pathogène et notamment sa variabilité, ainsi que sur l’évaluation des risques et le diagnostic.
L’avènement des nucléases programmables, notamment de CRISPR-Cas9, constitue une rupture technologique dans le domaine de l’ingénierie génétique. Le principe de ces méthodes est simple : il consiste à générer des cassures au niveau de séquences d’ADN cibles dans des cellules d’intérêt. Ces cassures sont ensuite réparées par un mécanisme de ligation non-homologue des extrémités pouvant conduire à l’inactivation d’un gène de la région modifiée, ou par recombinaison homologue permettant l’insertion d’un fragment de séquence apporté aux cellules. Les domaines d’application sont très nombreux : recherche fondamentale, thérapie génique, ingénierie écologique, biotechnologies, agriculture... Des exemples d’applications visant à améliorer la santé des animaux, à améliorer le bien-être animal ou l’éthique de la production, ou à modifier les produits pour une meilleure valeur santé ou nutritionnelle, sont présentés. L’utilisation de ces méthodes soulève de multiples questions (techniques, réglementaires, économiques, éthiques...) qui sont discutées.
BackgroundInteractions between the gut microbiota and the immune system may be involved in the vaccine response. In the present study, we studied the correlations between caecal microbiota composition and the immune response in six experimental laying hen lines harboring different haplotypes at the Major Histocompatibility complex (MHC), 7 weeks after their first vaccination against the infectious bronchitis virus (IBV). Two lines were previously considered as high responders (HR) to IBV vaccination and two other ones as low responders (LR). We explored to what extent the gut microbiota could be related to this variability through the characterization of caecal bacterial communities with a 16S rRNA gene amplicon sequencing approach, one week after an IBV infectious challenge. ResultsWe observed significant effects of both the vaccination and the genetic line on the microbiota, with lower bacterial richness in vaccinated chickens, especially in the Ruminococcaceae family. We also observed dissimilar caecal communities among the different MHC lines, and among the vaccinated and non-vaccinated animals. The effect of vaccination was similar in all the lines, with a reduced abundance of OTUs from the Ruminococcacea UCG-014 and Faecalibacterium genera, and an increased abundance of OTUs from the Eisenbergiella genus. The main association between the microbiota and the immune phenotypes implied TCRϒδ expression on TCRϒδ+ T cells, which especially shared negative associations with OTUs from the Escherichia-Shigella genus. Finally, opposing the HR and LR groups, we identified 3 OTUs more abundant in the HR group, from the Tyzzeralla family, the Angelakisella genus, and to a lower extent the Flavonifractor family. Conversely, an OTU from the CAG-352 genus was more abundant in the LR group. ConclusionsWe assessed that the caecal microbiota composition is associated with the IBV vaccine response in laying chickens, and that TCRϒδ expression on TCRϒδ+ T cells appears as one of the main components potentially involved in this interaction.
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