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Comment les technologies génétiques sont-elles appliquées pour lutter contre les maladies infectieuses en aquaculture ?

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tir de groupe
L’équipe de recherche CrispResist, NoLice et GenoLice

Les résultats de la recherche pourraient aider à améliorer la capacité de stocks entiers de poissons et de crustacés d’élevage à éviter et à combattre les maladies infectieuses et les parasites

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Nofima

Les maladies et le parasitisme sont à l’origine de préoccupations majeures en matière de bien-être, d’environnement et d’économie pour l’aquaculture mondiale. Une vaste équipe de scientifiques a été réunie pour examiner le statut et le potentiel des technologies qui exploitent la variation génétique de la résistance de l’hôte pour résoudre ce problème.

Dans les environnements qui contiennent de fortes densités d’animaux ou de plantes, il existe un risque élevé de contracter, de propager et de propager des maladies infectieuses. Les maladies affectant les poissons et les crustacés peuvent entraîner une mortalité de 100 %, nécessiter un déstockage complet et/ou affecter gravement le bien-être des poissons. La prévention et le traitement des maladies sont nécessaires, mais les options actuelles sont souvent coûteuses, inefficaces et peuvent avoir un impact négatif sur le bien-être des animaux, les écosystèmes locaux et la qualité des produits. Par exemple, la biosécurité est particulièrement difficile lorsque les animaux sont élevés dans un système d’eau libre, et les difficultés logistiques de manipulation rendent difficile la vaccination et le traitement des animaux individuels.

Mais existe-t-il un moyen d’améliorer la capacité de stocks entiers de poissons et de crustacés d’élevage à éviter et à combattre les maladies infectieuses et les parasites ? Pour répondre à cette question, nous devons étudier l’amélioration de la résistance de l’hôte aux maladies, qui peut être définie comme la capacité de l’hôte à réduire l’invasion des agents pathogènes (c’est-à-dire en limitant l’entrée des agents pathogènes dans les tissus cibles et la réplication).

crevette tigrée
Crevette tigrée d’élevage

L’équipe examine les technologies génétiques qui peuvent être utilisées pour déterminer les mécanismes sous-jacents à la résistance de l’hôte aux agents pathogènes et aux parasites

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Nicholas Robinson, Nofima

Dans un nouvel article publié dans le dernier numéro de Avis en Aquaculture nous soutenons qu’il existe un besoin urgent d’améliorer la compréhension des mécanismes génétiques impliqués, conduisant au développement d’outils qui peuvent être appliqués pour stimuler la résistance de l’hôte et réduire le fardeau de la maladie. En collaboration avec d’autres experts de l’élevage de poissons et de crustacés, de la génétique, de la génomique, de la protéomique, de la biologie des maladies, de l’immunologie, de la technologie des aliments pour animaux, de l’épidémiologie, de la biochimie, du bien-être, de la découverte de vaccins, du comportement et de l’édition génétique, nous nous appuyons sur deux problèmes mondiaux urgents de maladies comme études de cas – infestations de poux du poisson chez les salmonidés et syndrome des points blancs chez les crevettes.

Nous examinons comment les dernières technologies génétiques peuvent être exploitées pour déterminer les mécanismes sous-jacents à la résistance de l’hôte aux agents pathogènes et aux parasites, et comment les connaissances dérivées pourraient être appliquées de manière éthique et efficace pour renforcer la résistance aux maladies en utilisant l’élevage sélectif, l’édition génétique et/ou avec des traitements alimentaires ciblés et des vaccins.

Plusieurs nouvelles technologies disponibles

Des programmes de recherche substantiels sont en cours qui visent à produire de nouvelles connaissances qui pourraient être appliquées pour renforcer la résistance de l’hôte afin d’éliminer ou de réduire considérablement les infections par, par exemple, le pou du poisson chez le saumon et le WSSV chez la crevette.


Le projet de recherche CrispResist peut rendre le saumon atlantique d’élevage immunisé contre le pou du poisson
© Nofima

Ces projets utilisent une suite de technologies qui ont été rendues possibles par le séquençage à ultra-haut débit, telles que la transcriptomique mononucléotidique et spatiale et les études d’association à l’échelle du génome sur le polymorphisme d’un seul nucléotide. Des méthodologies nouvellement développées comme in-vivo ou in-vitro l’édition de gènes et les tests fonctionnels sont très prometteurs pour aider à trouver et à tester les mécanismes génétiques affectant la résistance de l’hôte. Ces projets explorent également la possibilité d’utiliser la sélection génomique et l’édition de gènes avec CRISPR-Cas9 pour créer des populations hôtes qui résisteront à ces maladies.

Considérations pour la mise en œuvre

La mise en œuvre de ces technologies doit être soigneusement étudiée. Des méthodes pratiques qui permettront une adoption, une mise en œuvre et une diffusion faciles par les secteurs de l’aquaculture sont nécessaires. La variabilité génétique des populations doit être maintenue, la consanguinité limitée et les possibilités d’amélioration génétique d’autres caractères importants doivent être assurées. Les préoccupations éthiques, en particulier concernant l’utilisation de l’édition de gènes, doivent être discutées et débattues ouvertement dans les arènes publiques, et des tests et des garanties approfondis (par exemple la stérilisation) sont nécessaires pour s’assurer qu’il n’y a pas de conséquences négatives pour les populations sauvages de ces espèces ou pour l’écosystème plus large.

Retombées attendues de cette recherche

L’application de nouvelles technologies et méthodologies génomiques devrait générer des connaissances sur les gènes qui déclenchent une réponse immunitaire plus efficace chez certaines espèces ou lignées ; l’effet qui pourrait être réalisé en éditant ces gènes dans des espèces ou des lignées plus sensibles ; attractifs, répulsifs et dosages potentiels pour les poux ; et l’étendue de la variation génétique additive affectant la production et la libération d’importants facteurs immunitaires et sémiochimiques.

pou du poisson sur un saumon d'élevage
Pou du poisson sur un saumon atlantique d’élevage

Les résultats de la recherche pourraient aider à développer des additifs alimentaires, des modifications génétiques, de nouveaux vaccins et à améliorer l’estimation de la valeur d’élevage génomique qui favorise la résistance de l’hôte

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Nofima

De telles connaissances pourraient conduire au développement d’additifs alimentaires, de modifications génétiques, de nouveaux vaccins et à l’amélioration de l’estimation de la valeur de sélection génomique pour promouvoir la résistance de l’hôte. Les implications épidémiologiques de ces applications sur l’infectivité et la virulence des maladies aquatiques doivent être explorées, et des routines doivent être conçues pour améliorer la suppression des maladies dans l’environnement général de l’aquaculture.

De tels projets sont ambitieux dans la mesure où l’on part de l’hypothèse que des voies sémiochimiques ou immunitaires spécifiques jouent un rôle majeur dans la différenciation des hôtes résistants aux maladies des hôtes sensibles aux maladies et que ces différences sont mesurables, ont une base génétique solide, ont des implications pour l’épidémiologie de l’infection et que des approches de sélection génomique et/ou d’édition de gènes peuvent être appliquées de manière efficace et durable pour réduire ou éliminer l’effet de la maladie sur l’hôte sans que des réponses contre-évolutives de l’agent infectieux ne prennent effet.

Pas de solution miracle, mais fort potentiel de suppression de la maladie à long terme

La suppression à long terme de la maladie ne sera réalisée que grâce à un effort multidisciplinaire collaboratif et coordonné impliquant des scientifiques travaillant en étroite collaboration avec l’industrie aquacole et les gouvernements.

De tels efforts sont susceptibles de faire progresser de manière significative notre compréhension des interactions hôte-parasite et hôte-maladie et des mécanismes affectant la résistance aux maladies et devraient entraîner des impacts économiques significatifs pour les secteurs de l’aquaculture, bénéficier au bien-être des animaux de production et créer des avantages écosystémiques pour les populations naturelles de ces derniers. espèces.

L’application de technologies et d’approches génétiques a le potentiel d’améliorer les connaissances fondamentales des mécanismes affectant la résistance génétique et de fournir des voies efficaces de mise en œuvre qui pourraient conduire à des stocks aquacoles plus résistants. De grands efforts de recherche en collaboration offrent les meilleures chances d’atteindre ces objectifs. Le succès de l’application de ces technologies génétiques pour lutter contre les maladies infectieuses a le potentiel de transformer l’aquaculture mondiale en améliorant considérablement le bien-être des animaux et la durabilité de la production.

Références
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Nicholas A Robinson, Diego Robledo, Lene Sveen, Rose Ruiz Daniels, Aleksei Krasnov, Andrew Coates, Ye Hwa Jin, Luke T Barrett, Marie Lillehammer, Anne H Kettunen, Ben L Phillips, Tim Dempster, Andrea Doeschl-Wilson, Francisca Samsing, Gareth Difford, Sarah Salisbury, Bjarne Gjerde, John-Erik Haugen, Erik Burgerhout, Binyam S Dagnachew, Dominic Kurian, Mark D Fast, Morten Rye, Marcela Salazar, James E Bron, Sean J Monaghan, Celeste Jacq, Mike Birkett, Howard I Browman, Anne Berit Skiftesvik, David M Fields, Erik Selander, Samantha Bui, Anna Sonesson, Stanko Skugor, Tone-Kari Knutsdatter Østbye, Ross D Houston (2022)

Application des technologies génétiques pour lutter contre les maladies infectieuses en aquaculture. Avis en Aquaculture

Nick Robinson

Chercheur principal chez Nofima

Le Dr Robinson est également contact pour l’Asie du Sud-Est et le Pacifique à Nofima et Melbourne Enterprise Fellow in Aquaculture avec l’Université de Melbourne. Il a travaillé pendant 18 ans avec Nofima, se concentrant sur l’application des technologies génomiques pour l’amélioration génétique des espèces aquatiques.

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