Le paysage génomique du bétail africain indigène

Séquençage, assemblage et identification des polymorphismes à nucléotide unique

Les génomes individuels de 48 bovins africains indigènes (Boran, Ogaden, Kenana, Ankole et N’Dama) ont été générés avec une couverture de ~11 X chacun et ont été génotypés conjointement avec des génomes disponibles publiquement de races bovines commerciales (Angus, Jersey, Holstein et Hanwoo) (Fig. 1a, fichier additionnel 1 : note S1, tableau S1). Ces races comprennent Bos indicus (Boran, Ogaden et Kenana), Bos taurus africain (N’Dama), Bos taurus européen-asiatique et sanga (Ankole, croisement entre taurin et zébu). Au total, 6,50 milliards de lectures ou ~644 Gbp de séquences ont été générées. À l’aide de Bowtie 2 , les lectures ont été alignées sur la séquence du génome de référence du taurin UMD 3.1 avec un taux d’alignement moyen de 98,84 % qui couvrait 98,56 % du génome de référence (fichier supplémentaire 1 : tableau S2). En accord avec l’analyse précédente du zébu Nellore, le taux d’alignement global des échantillons africains de B. indicus au génome de référence UMD 3.1 s’est avéré comparable à celui obtenu pour les échantillons africains de taurine (Fichier additionnel 1 : Tableau S2). Après avoir filtré les doublons PCR potentiels et corrigé les mauvais alignements dus à la présence d’INDELs, nous avons détecté les polymorphismes à nucléotide unique (SNP) en utilisant GATK 3.1 . Plusieurs étapes de filtrage visant à minimiser le nombre d’appels faux positifs ont été appliquées avant d’utiliser les SNP candidats dans des analyses ultérieures. En particulier, les SNP ont été éliminés sur la base des critères suivants : score de qualité échelonné par phred, qualité de la cartographie, profondeur de la qualité et valeur P échelonnée par phred (voir « Méthodes »). Un total de ~37 millions de SNP a finalement été retenu et les SNP spécifiques à la race ont été identifiés à l’aide de SnpSift (Fig. 1b, Fichier additionnel 1 : Tableau S3). L’ADN génomique de 45 échantillons africains a été en outre génotypé à l’aide de la puce BovineSNP50 Genotyping BeadChip (Illumina, Inc.) afin d’évaluer la précision de l’appel de SNP à partir des données de reséquençage. Nous avons observé une concordance génotypique globale de ~95%, entre les SNP de la puce BeadChip BovineSNP50 Genotyping et les résultats du reséquençage pour l’ensemble des échantillons, ce qui donne confiance dans l’exactitude de l’appel de SNP (fichier supplémentaire 1 : tableau S4).

Diversité du génome africain et relations

Polymorphismes mononucléotidiques

La figure 1b illustre le nombre de SNP présents dans chaque race, y compris ceux spécifiques à la race, avec des numéros fournis au fichier supplémentaire 1 : tableau S5. Si l’on considère les différentes lignées bovines, le plus grand nombre de SNP se trouve chez les bovins zébus (Boran, Kenana, Ogaden), où la grande majorité des SNP sont homozygotes dans les trois races, représentant les variantes candidates spécifiques à la lignée du zébu africain. La plupart (65,13%) des SNP étaient présents dans les régions intergéniques. Les SNP restants étaient situés en amont (3,90 %) et en aval (3,96 %) du cadre de lecture ouvert, dans les introns (26,0 %) et les régions non traduites (UTR, 0,240 %). Les exons contenaient 0,69 % du total des SNP avec 115 439 mutations faux-sens et 1336 mutations non-sens (fichier supplémentaire 1 : tableau S5).

La diversité nucléotidique mesure le degré de polymorphisme au sein d’une population et elle est définie comme le nombre moyen de différences nucléotidiques par site entre deux séquences d’ADN quelconques choisies au hasard dans la population de l’échantillon . Sur une échelle de fenêtre génomique de 10 Mb, les races commerciales européennes montrent des niveaux réduits de diversité nucléotidique par rapport à toutes les races indigènes africaines (Fig. 2d). Ici, le niveau réduit de diversité nucléotidique au niveau du génome entier est attendu et est probablement le résultat d’une sélection artificielle intensive sur plusieurs générations et/ou d’une dérive génétique suivie d’une histoire démographique caractérisée par une faible taille de population effective. Il est intéressant de noter que les N’Dama présentent également une diversité génétique relativement faible, peut-être un héritage d’une taille de population initiale faible et/ou d’un goulot d’étranglement de la population suite à des problèmes de maladie. La diversité nucléotidique est la plus élevée chez le zébu africain (Boran, Ogaden, Kenana) et le sanga Ankole. Il s’agit de races mixtes taurine × zébu dont la taille de la population effective est relativement importante. La diversité nucléotidique relativement élevée dans le Hanwoo commercial peut refléter une histoire de sélection plus faible, ciblée et plus courte par rapport aux autres races commerciales .

Structure de la population et relations

Nous avons effectué une analyse en composantes principales (ACP) des données de génotype des SNPs autosomiques (Fig. 2a) en utilisant EIGENSTRAT . L’analyse ne tient pas compte de l’appartenance à une race mais révèle néanmoins des structures de race claires, car les échantillons de la même race se regroupent. Les deux premiers PC, expliquant respectivement 16,0 % et 3,4 % de la variation totale, séparent les races africaines des races non africaines, le bétail Ankole occupant une position intermédiaire. L’ACP basée sur les échantillons africains, commerciaux et taurins séparément (fichier additionnel 1 : figure S1) ne montre aucune preuve de mélange entre les races ou la présence d’animaux aberrants au sein des races.

Pour mieux comprendre le degré de mélange dans les populations, nous avons utilisé STRUCTURE sur un sous-ensemble de SNP échantillonné au hasard (~20 000 SNP). Nous avons augmenté K de 1 à 9, où K est le nombre supposé de populations ancestrales (Fig. 2b et Fichier supplémentaire 1 : Figure S2). L’analyse a suggéré K = 2 comme étant le nombre le plus probable de groupes génétiquement distincts au sein de nos échantillons (Fig. 2b), reflétant la divergence des taurins et des zébus dans la population bovine. À K = 3, Ankole a montré des preuves claires d’hétérogénéité génétique avec une ascendance génomique partagée avec le fond génétique taurin africain (N’Dama), asiatique zébu, et commercial (Holstein, Jersey, Angus, Hanwoo). Des valeurs croissantes de K ont indiqué des niveaux plus élevés d’homogénéité de la race dans la population commerciale par rapport aux races de zébus africains. En outre, un arbre de jonction des voisins (Fig. 2c) sépare chaque race dans son propre clade distinct. Les races européennes se regroupent ensemble, puis avec le Hanwoo et le N’Dama. De même, toutes les races africaines de zébus se regroupent et les animaux Ankole se trouvent à une position intermédiaire entre le zébu et le N’Dama.

Histoire démographique et événements migratoires

La variation de la taille effective de la population au fil du temps est illustrée dans la figure 3a et le fichier supplémentaire 1 : Figure S3. Le N’Dama semble avoir subi un déclin de population plus fort par rapport aux autres populations africaines. Cette observation est compatible avec un goulot d’étranglement initial de la population après l’arrivée et l’adaptation de la population ancestrale dans l’environnement tropical subhumide et humide de l’Afrique de l’Ouest. Ces populations bovines d’Afrique de l’Ouest ont été soumises récemment à de nouvelles pressions environnementales imposant de fortes contraintes adaptatives (par exemple, de nouveaux agents pathogènes, y compris des parasites). En outre, les estimations de l’Ogaden et du Kenana montrent une légère augmentation de la taille de la population il y a environ 1000 ans, ce qui correspond à l’époque de la première vague d’arrivée des zébus par la Corne du continent . Tous partagent un déclin commun de la population à partir d’environ 10 000 ans BP, une conséquence probable des événements de domestication du Néolithique .

Nous avons ensuite reconstruit l’arbre de vraisemblance maximale (Fig. 3b) et la matrice résiduelle (Additional file 1 : Figure S4) des neuf races en utilisant Treemix pour aborder les relations d’histoire de la population et pour identifier les paires de populations qui sont apparentées entre elles indépendamment de ce qui est capturé par cet arbre. En ajoutant séquentiellement des événements de migration à l’arbre, nous avons constaté qu’un bord de migration inféré produit un arbre avec les plus petits résidus et s’adapte donc le mieux aux données (fichier supplémentaire 1 : figure S4). Nous avons observé un bord de migration statistiquement significatif (P < 2.2E-308) avec un poids estimé à 11,4% ; ce bord fournit des preuves du flux génétique du B. taurus européen (représenté ici par Jersey, Holstein et Angus) vers Ankole. Ces dernières années, les bovins Ankole ont été de plus en plus croisés avec la race taurine, y compris les bovins Holstein qui ont été introduits pour la première fois en Ouganda il y a 50 ans .

L’adaptation des bovins africains aux stress environnementaux et à la sélection humaine

Nous avons comparé les génomes des races bovines africaines pour identifier dans chaque race des signatures de sélection positive suite à des pressions de sélection environnementales et humaines. Contrairement aux données des puces SNP, où la diversité est surestimée dans les lignées taurines et sous-estimée dans les lignées indicines , le séquençage du génome entier peut surmonter cette limite du biais d’établissement pour permettre correctement des analyses de population des deux populations et pour identifier les cibles des sélections chez B. indicus africain également. En particulier, nous avons examiné l’homozygotie extrême des haplotypes et la différenciation des fréquences alléliques sur des régions liées étendues en utilisant l’homozygotie étendue des haplotypes de la population croisée (XP-EHH) et le rapport de vraisemblance composite de la population croisée (XP-CLR). Compte tenu de la distance génétique étroite entre les B. indicus africains (fichier supplémentaire 1 : tableau S6), les races bovines N’Dama et Ankole ont été comparées séparément à toutes les autres races africaines pour identifier les signatures spécifiques aux races africaines. XP-EHH conserve sa puissance avec des échantillons de petite taille (aussi peu que dix échantillons). En outre, lorsque les estimations de la distance génétique (F ST ) entre les paires de populations sont supérieures ou proches de 0,05, comme dans nos analyses (fichier supplémentaire 1 : tableau S6), moins de 20 individus par population devraient être suffisants pour l’analyse de la différenciation des populations. Pour permettre la comparaison des régions génomiques entre les populations, nous avons divisé le génome en segments non chevauchants de 50 Kb . Les régions aberrantes (les 0,5 % de statistiques XP-EHH ou XP-CLR les plus élevées) ont été considérées comme des régions candidates spécifiques à la race pour une analyse plus approfondie (haplotypes et polymorphismes). Les distributions des valeurs brutes de XP-EHH et XP-CLR de chaque comparaison et la densité de SNP dans chaque fenêtre de 50 kb non chevauchante sont fournies dans le fichier supplémentaire 1 : Figures S5-S7.

L’adaptation du N’Dama au défi du trypanosome

Nous avons d’abord cherché à savoir comment la tolérance au défi du trypanosome peut avoir eu un impact sur le génome du bétail africain. Les trypanosomes africains sont des parasites protozoaires extracellulaires qui provoquent des maladies graves chez l’homme (maladie du sommeil) et les animaux domestiques (nagana) ; environ 60 millions de personnes et 50 millions de bovins vivent à risque d’infection par les trypanosomes . Parmi les quelques races bovines africaines indigènes « trypanotolérantes », le N’Dama d’Afrique de l’Ouest est la mieux caractérisée, tandis que le « nouveau venu » B. indicus est généralement très sensible à la trypanosomose. Nous avons donc comparé le génome du N’Dama à toutes les autres races bovines africaines.

Les fenêtres aberrantes de l’analyse XP-EHH et XP-CLR comprennent 124 et 106 gènes, respectivement, dont 28 étaient communs aux deux analyses (tableau 1, fichiers supplémentaires 2 et 3). Ce chevauchement relativement modeste résulte probablement de la différence de puissance entre les tests conçus pour détecter les régions affectées par des balayages sélectifs complets (XP-EHH) ou incomplets (XP-CLR).

Parmi celles-ci, nous avons trouvé HCRTR1 (XP-CLR = 597.3) codant pour le récepteur A de l’hypocrétine (Fig. 4), qui appartient à la sous-famille de classe I au sein de la superfamille des récepteurs couplés G et est couplé à la mobilisation du Ca2+. Les hypocrétines sont produites par un petit groupe de neurones dans les zones latérales de l’hypothalamus et les zones periforniennes et elles sont impliquées dans le contrôle du comportement alimentaire des mammifères. Par rapport aux autres bovins africains, les N’Dama présentent une homozygotie haplotype presque pure dans la région HCRTR1 et nous détectons également sept variants non synonymes dans le gène (Fig. 4b) (Fichier supplémentaire 1 : Tableau S7). De nombreuses études indiquent que le polymorphisme dans les gènes de l’hypocrétine est associé à des altérations des comportements d’alimentation et de consommation d’alcool. En particulier, l’orexine-A, ligand endogène du récepteur couplé à la protéine G, stimule la consommation alimentaire, et l’ARN messager de l’orexine est régulé à la hausse par le jeûne . Ces études indépendantes indiquent que les hypocrétines jouent un rôle majeur dans la régulation de l’alimentation. Elles pourraient expliquer la capacité supérieure du N’Dama à maintenir son poids corporel et à résister à l’apathie et à l’émaciation après une infection par le trypanosome .

Le bétail N’Dama atteint la trypanotolérance avec au moins deux caractéristiques supplémentaires : la capacité à résister à l’anémie et à contrôler la prolifération du parasite . L’anémie est le signe clinique le plus important et le plus constant de l’infection par Trypanosoma et constitue le principal indicateur du traitement. Nous avons trouvé cinq gènes dans des régions du génome sélectionnés positivement (fenêtres aberrantes) qui sont associés à l’anémie (SLC40A1, STOM, SBDS, EPB42, et RPS26). L’exportateur de fer SLC40A1 (XP-EHH = 3.32, XP-CLR = 831.1) est essentiel pour l’homéostasie du fer et est donc lié à l’anémie ferriprive. Ce gène montre une réduction locale de la diversité nucléotidique et un modèle d’haplotype étendu (Fig. 4c). Notamment, nous avons trouvé un haplotype SLC40A1 fixe chez les N’Dama, avec une fréquence de 24% et 58% chez les autres bovins africains et les races commerciales, respectivement, ce qui soutient fortement la sélection au niveau du gène (Fig. 4d, e). La stomatine (STOM, XP-CLR = 525,0) est un gène nommé d’après une anémie hémolytique humaine rare, et il code pour une protéine membranaire intégrale de 31 kDa. Des mutations dans les gènes SBDS (XP-EHH = 2,91) et EPB42 (XP-CLR = 511,1) sont responsables respectivement de l’anémie hypochrome et de l’anémie hémolytique héréditaire, tandis que des mutations dans le gène RPS26 (XP-CLR = 562,8) ont été identifiées chez des patients atteints de l’anémie de Diamond-Blackfan . Notamment, des SNP faux-sens ont modifié des acides aminés dans les protéines STOM (p.Met48Val) et EPB42 (p.Arg503His). Ces deux variants alléliques sont complètement fixés chez les bovins N’Dama, contrairement à toutes les autres races (Fig. 4f et g).

Les gènes sélectionnés positivement chez les N’Dama étaient significativement (P < 0,05) surreprésentés dans la  » cascade I-kappaB kinase/NF-kappaB  » (GO:0007249, fichier supplémentaire 4). Le facteur de transcription facteur nucléaire-kappaB (NF-kB) joue un rôle central dans la réponse immunitaire innée et acquise aux agents pathogènes microbiens, en coordonnant les réponses cellulaires à la présence d’une infection. En fait, sur la base de la preuve moléculaire que Trypanosoma cruzi active le NF-kB dans un certain nombre de cellules, le NF-kB a été suggéré comme un déterminant de la survie intracellulaire et du tropisme tissulaire de T. cruzi, qui cause la maladie du sommeil chez l’homme. Ces études peuvent suggérer que les gènes impliqués dans la cascade NF-kB ont subi une sélection positive chez le N’Dama afin de modifier leurs fonctions pour réguler efficacement l’infection du trypanosome bovin. Nous avons également trouvé un signal significatif au niveau du récepteur 2 de l’interleukine 1 (IL1RL2) en accord avec l’observation que la réponse initiale du système immunitaire de l’hôte à l’infection par les trypanosomes inclut l’activation des macrophages sécrétant des molécules pro-inflammatoires telles que l’IL-1 . En particulier, il a été signalé précédemment que les infections à T. brucei entraînent une augmentation de la sécrétion d’IL-1 .

L’impact de la sélection humaine sur le génome Ankole

Dans les comparaisons Ankole par rapport à tous les autres bovins africains, nous avons identifié 187 gènes dans les fenêtres génomiques aberrantes (tableau 1, fichiers supplémentaires 2 et 3). Les régions génomiques putativement sélectionnées comprennent des loci candidats qui ont des fonctions biologiques liées à la couleur du pelage : le récepteur de la mélanocortine 1 (MC1R) (XP-CLR = 295,0) et KIT (XP-EHH = 1,80), qui sont tous deux soutenus par une analyse de partage d’haplotype montrant un niveau élevé d’homozygotie d’haplotype au sein de la race (fichier supplémentaire 1 : Figure S8). Les bovins Ankole sont caractérisés par leurs cornes blanches massives et la couleur prédominante de leur robe rouge. Les résultats sont en accord avec les rapports précédents selon lesquels les mutations de MC1R génèrent des couleurs de pelage rouges (ou châtaignes) chez diverses espèces, notamment les bovins, les chevaux, les souris et les chiens . Le produit de KIT est probablement impliqué dans les taches blanches du pelage, non seulement chez les bovins mais aussi chez d’autres mammifères domestiques. Nos résultats sont cohérents avec l’observation que, bien que la couleur du pelage de l’Ankole soit principalement rouge, elle est aussi parfois tachée de blanc. Il est intéressant de noter que les Holstein, également connues pour leurs marques noires et blanches, partagent le même haplotype (Additional file 1 : Figure S8) dans la région du gène KIT que celui observé chez les Ankole, ce qui indique une origine commune de l’haplotype dans les lignées taurines africaines et européennes et/ou un croisement récent des Ankole avec les bovins Holstein. Nous avons également trouvé les gènes MITF (XP-EHH = 1,90) et PDGFRA (XP-EHH = 2,56, XP-CLR = 319,3) au sein des régions aberrantes ; ceux-ci ont également été précédemment associés à la tache blanche dans diverses races de bovins laitiers et d’autres espèces (tableau 1, fichiers supplémentaires 2 et 3).

Nous avons également trouvé des régions sélectionnées candidates putatives qui pourraient avoir façonné la corne massive chez Ankole. Nous avons d’abord évalué un variant candidat précédemment rapporté et responsable de la présence de cornes chez Holstein . Tous les échantillons d’Ankole présentaient le génotype G/G à BTA1:1390292G > A, indiquant qu’Ankole suivait le génotype des bovins Holstein à cornes . L’analyse de surreprésentation des termes de l’ontologie génétique (GO) (fichier supplémentaire 4) montre qu’Ankole a augmenté les catégories GO impliquées dans la voie de signalisation du facteur de croissance des fibroblastes (FGF) (MAP3K5, PPP2R2C, FGF18 et FRS3, P00021) et le développement du système squelettique ACVRL1, CASR, TLX3, ACVR1B et RUNX3, GO:0001501). Aucun de ces termes n’était enrichi par des gènes sélectionnés positivement chez d’autres bovins africains, ce qui indique qu’ils peuvent donc être liés au développement extrême de la corne observé dans la race. La corne est une excroissance de l’os frontal recouverte d’une coque résistante d’épithélium modifié, dérivé du tissu conjonctif dermique et sous-cutané. La voie de signalisation du FGF comprend le FGF18 (XP-CLR = 182.3), qui est responsable de la différenciation des ostéoblastes pendant le développement de l’os calvarial et est associé à la prolifération des chondrocytes chez la souris. Ces gènes ensemble pourraient sous-tendre la morphologie distinctive de la corne d’Ankole par rapport à d’autres bovins.

L’adaptation des bovins africains aux défis des tiques

Les races bovines africaines ont évolué pour s’adapter aux conditions environnementales difficiles qui prévalent à travers l’Afrique subsaharienne, telles que les maladies tropicales du bétail, le rayonnement solaire et la température élevés, la sécheresse et la mauvaise condition nutritionnelle . Ces conditions environnementales prévalent dans toute l’Afrique subsaharienne et on peut s’attendre à ce qu’un signal de sélection positive soit commun à toutes les races africaines. Pour étudier cette question, toutes les races africaines ont été combinées et comparées aux races commerciales afin d’identifier la signature commune et unique de la sélection spécifique au génome africain. Dans cette comparaison, les analyses XP-CLR et XP-EHH révèlent des fenêtres aberrantes (top 0,5%) avec 252 gènes (fichiers additionnels 2 et 3). Parmi ceux-ci, nous avons trouvé la région comprenant le gène de l’antigène lymphocytaire bovin (BOLA, XP-EHH = 1,19, XP-CLR = 110,1). En examinant la région en détail, nous avons identifié six blocs d’haplotypes BOLA où les principaux haplotypes des bovins africains correspondent à des haplotypes contrastés ou mineurs chez les bovins commerciaux (fichier supplémentaire 1 : figure S9). Les allèles de BOLA-DRB3 ont été associés à la résistance à l’infestation par les tiques (Boophilus microplus) chez les bovins. Le complexe lymphocytaire antigénique bovin a fait l’objet de nombreuses études au cours des 30 dernières années en raison de son importance dans l’immunité de l’hôte. La plupart des études se sont concentrées sur d’autres membres de la famille BOLA et leur pertinence dans les maladies parasitaires et ainsi, l’élucidation de la fonction de ce gène BOLA chez les bovins africains peut dévoiler les mécanismes derrière l’interaction entre le complexe BOLA et l’immunité innée contre plusieurs maladies parasitaires tropicales importantes telles que la fièvre de la côte Est .

Tolérance à la chaleur chez les bovins africains

Pour identifier les régions génomiques responsables de la thermorégulation chez les bovins africains, nous avons sélectionné des gènes candidats a priori en utilisant 13 régions de loci de traits quantitatifs (QTL) de tolérance à la chaleur précédemment identifiées et 18 protéines de choc thermique. Aucune de ces régions n’a été soutenue par nos métriques communes de XP-EHH et XP-CLR. Nous avons ensuite analysé le schéma d’homozygotie des haplotypes chez les bovins africains par rapport aux taurins européens et asiatiques (races commerciales développées dans les zones tempérées). Conformément à nos résultats précédents, nous avons constaté que le partage des haplotypes était beaucoup plus important dans les races commerciales lorsque des régions génomiques aléatoires étaient examinées (fichier supplémentaire 1 : figure S10). Cependant, en examinant les régions candidates dans les races africaines par rapport aux races commerciales, des haplotypes de longue portée remarquables sont partagés par les bovins africains dans l’un des QTL de tolérance à la chaleur (BTA22, 10,03-11,0 Mb) (figure 5a) et dans l’une des protéines de choc thermique, la protéine 4 de choc thermique de 70 kDa (HSPA4) (fichier supplémentaire 1 : figure S11), ce qui indique des balayages sélectifs pour la tolérance à la chaleur dans cette région. La tolérance cellulaire au stress thermique est médiée par une famille de protéines de choc thermique. La protéine de choc thermique 70 est connue pour favoriser la protection des cellules contre les dommages causés par la chaleur et pour empêcher la dénaturation des protéines. Le degré de partage des haplotypes dans ces deux régions est plus important chez les bovins africains B. indicus que chez les N’Dama, ce qui est cohérent avec un rapport précédent selon lequel les races de zébus sont plus aptes à réguler la température corporelle en réponse au stress thermique. La région QTL de tolérance à la chaleur identifiée ici est en outre soutenue par de multiples signatures de sélection positive au sein des populations de B. indicus montrant un déséquilibre de liaison élevé et une divergence de population élevée (Fst) par rapport aux races taurines (Fig. 5a).

Nous avons également trouvé un signal fort de sélection positive au niveau du gène de la superoxyde dismutase 1 (SOD1, XP-CLR = 333,3) (fichier additionnel 3) dans les comparaisons entre races africaines et commerciales et entre B. indicus et races commerciales. Okado-Matsumoto et Fridovich ont montré que la liaison des protéines de choc thermique à des formes mutantes de protéines abondantes dans les motoneurones, comme la SOD1, rend les protéines de choc thermique indisponibles pour leurs fonctions antiapoptotiques. Considérant que les bovins B. indicus sont mieux adaptés à une température ambiante plus élevée, et que le signal de sélection était plus fort chez B. indicus, des comparaisons supplémentaires ont été faites entre B. indicus et les races commerciales uniquement. L’annotation fonctionnelle des variants situés dans ce gène a permis d’identifier une mutation faux-sens (p.Ile95Phe) dans l’exon 3 de SOD1 uniquement dans la population B. indicus. Cette mutation non synonyme, contrairement au schéma observé dans les races commerciales, a presque atteint la fixation (95%) dans les populations de zébus (Fig. 5b). Ces résultats suggèrent que les variations du gène SOD1 peuvent jouer un rôle important dans les traits de tolérance à la chaleur observés chez les bovins africains.

Une étude récente a élargi le champ de la biologie classique de la prolactine . Elle montre que la voie de signalisation de la prolactine est impliquée non seulement dans la lactation, mais a également un impact sur la morphologie des poils et les phénotypes de thermorégulation chez les bovins Senepol à prédominance taurine. Cela est très probablement dû à deux mutations réciproques dans les gènes de la prolactine (PRL) et de son récepteur (PRLR). En analysant l’ensemble des bovins africains par rapport aux races commerciales, un signal de sélection significatif, plus fort si l’on examine uniquement B. indicus (tableau 1), a été trouvé dans la région du gène de l’hormone de libération de la prolactine (PRLH, XP-EHH = 1,49) qui stimule la libération de la prolactine et régule l’expression de la prolactine. Nous avons ensuite observé qu’un SNP non synonyme dans l’exon 2, qui code pour une substitution p.Arg76His, est hautement conservé dans la population bovine B. indicus (73%) et absent dans la taurine commerciale (Additional file 1 : Figure S12). L’ensemble de ces résultats suggère que la mutation PRLH peut conférer un avantage sélectif dans la régulation de l’expression de la prolactine, ce qui pourrait être lié à la thermotolérance chez les bovins africains, en particulier chez B. indicus.

Notre analyse GO (Additional file 4) a révélé l’enrichissement le plus significatif de la signalisation Wnt (P00057) ainsi que des voies impliquées dans la régulation du flux sanguin cutané : la voie de signalisation de l’endothéline (P00019) et la voie de signalisation médiée par le récepteur H1 de l’histamine (P04385). Le contrôle thermorégulateur du flux sanguin cutané est vital pour le maintien d’une température corporelle normale lors des perturbations de l’homéostasie thermique et, en particulier, l’augmentation du flux sanguin cutané lors du réchauffement du corps contient une composante du récepteur H1 de l’histamine. Ces voies pourraient évoluer rapidement chez les bovins africains, ce qui pourrait expliquer leur degré complètement différent de thermotolérance aux niveaux cellulaire et physiologique par rapport aux races bovines tempérées.