Maci Mueller : pionnière de changements révolutionnaires dans l'élevage bovin grâce à l'édition génétique

Maci Mueller : pionnière de changements révolutionnaires dans l'élevage bovin grâce à l'édition génétique

Joan Conrow*

Image : Maci Mueller serre dans ses bras sa vache de concours préférée, qu'elle a élevée au lycée. Photo : Erica Thompson, Images for a Lifetime

L'innovatrice scientifique Maci Mueller utilise l'édition génétique pour révolutionner la façon dont les éleveurs et les producteurs laitiers perpétuent leurs troupeaux.

En combinant l'édition avec d'autres outils de reproduction avancés, Mme Mueller cherche à développer une méthode efficace pour distribuer la génétique d'élite et les traits bénéfiques que les agriculteurs et les éleveurs apprécient. Elle considère cette approche comme un moyen d'atteindre des objectifs tels que la durabilité, l'amélioration du bien-être animal et la sécurité alimentaire.

Mme Mueller, boursière FFAR de Rockey [Foundation for Food and Agriculture Research], a été initiée à l'élevage bovin dans l'exploitation familiale de production de semence Angus enregistrée, le Lienetics Angus Ranch, dans le Nebraska. « J'ai été impliquée dans tout depuis le début », se souvient Mme Mueller, l'aînée de quatre enfants. L'un de ses principaux rôles consistait à collecter des données et à compiler des dossiers de performance à soumettre à l'American Angus Association, ce qui a éveillé son intérêt pour la génétique du bétail.

Elle a choisi l'Université de Californie, Davis, pour ses études supérieures parce qu'elle voulait travailler avec le Dr Allison Van Eenennaam, une pionnière dans le domaine de la génétique bovine. Aujourd'hui, Mme Mueller poursuit des recherches doctorales visant à faire progresser la technologie des géniteurs de substitution**. Mme Mueller établit un parallèle avec les mères porteuses humaines, qui portent également du matériel génétique – l'ovule fécondé qui donne naissance à un bébé – qui n'est pas le leur.

Dans le cadre de ses recherches, Mme Mueller modifie un ovule de vache fécondé lorsqu'il est encore un embryon unicellulaire, ou zygote. Elle effectue la modification à ce stade, avant que l'ADN (le plan génétique responsable du développement et du fonctionnement d'un organisme) ne se réplique, de sorte que le processus de modification est plus simple et plus efficace à ce stade.

L'objectif de Mme Mueller est de supprimer ou de neutraliser la section de l'ADN qui code pour le développement de la lignée germinale, c'est-à-dire les cellules qui deviendront un jour des spermatozoïdes ou des ovules. Cette niche vacante chez l'hôte peut alors être remplacée ou complétée par une lignée germinale d'élite ou par des gènes offrant des caractéristiques bénéfiques provenant d'un donneur.

« L'édition est importante [pour ce projet] en raison de la précision avec laquelle elle peut cibler la cellule germinale tout en laissant le reste du système reproductif intact », a-t-elle déclaré.

Le veau qui en résulte naît avec une lignée germinale complétée ou remplacée. Il grandira ensuite et produira des spermatozoïdes qui féconderont des ovules, soit par reproduction naturelle, soit par insémination artificielle, pour produire la prochaine génération de bovins. L'avantage est que le taureau complémenté, ou père de substitution, pourra transmettre à sa progéniture la génétique d'élite du donneur ou des traits bénéfiques.

Ses travaux se concentrent actuellement sur les mâles, ou taureaux, car un seul taureau peut produire des centaines, voire des milliers de veaux, ce qui permet de distribuer efficacement les caractéristiques souhaitées. Mais ses recherches pourraient éventuellement s'étendre aux femelles, ou mères, afin de garantir que la progéniture porte deux copies de caractères génétiques qui peuvent être récessifs, comme la résistance à des maladies. D'autres traits, comme l'absence de cornes chez les bovins, sont dominants, de sorte qu'ils sont toujours exprimés dans la génération suivante, car une seule copie est nécessaire.

Elle fait remarquer que les animaux participant à ses recherches sont bien traités. Ils côtoient d'autres vaches dans des enclos ombragés et les futures mères reçoivent une anesthésie locale pour qu'elles soient à l'aise lors de l'implantation des embryons génétiquement modifiés.

« L'édition de gènes en agriculture présente de nombreux avantages pour cibler des caractéristiques difficiles qui ne peuvent être obtenues par la sélection conventionnelle, comme la résistance à des maladies et l'adaptation au climat », explique-t-elle. « Elle est plus efficace et permet d'obtenir des résultats en un temps plus court, parfois en une seule génération. »

Mme Mueller estime que ses travaux de recherche ont le potentiel de renforcer la durabilité de la production animale tout en améliorant le bien-être des animaux. Des caractéristiques comme la résistance à des maladies pourraient être obtenues par la génétique – éliminant à la fois la souffrance et le besoin de certains vaccins et antibiotiques – tout comme la tolérance à la chaleur, une considération importante compte tenu des températures plus élevées associées au changement climatique. Plus précisément, la recherche de Mme Mueller sur les taureaux de substitution pourrait aider à distribuer ces caractéristiques bénéfiques plus efficacement.

La technologie des géniteurs de substitution pourrait également être adaptée aux pays en développement, où le bétail est essentiel à la nutrition et aux revenus des populations rurales, mais où l'insémination artificielle est difficile à mettre en œuvre. Par exemple, « l'animal hôte, celui qui n'a pas de cellules germinales, pourrait être sélectionné pour s'adapter à l'environnement, comme la résistance à des parasites et la tolérance à la chaleur en Afrique, afin que le père de substitution puisse transmettre la génétique d'un donneur d'élite ou des caractéristiques bénéfiques par monte naturelle », explique-t-elle.

Mme Mueller est encouragée par les progrès de ses propres recherches et par d'autres avancées dans ce domaine, telles que la récente décision de la Food and Drug Administration concernant le faible risque que présentent deux bovins génétiquement modifiés, à poil ras et tolérants à la chaleur.

« L'aspect vraiment passionnant de l'édition de gènes pour une espèce comme les bovins est que vous pouvez apporter ces changements en une seule génération, ce qui est beaucoup plus rapide que par les méthodes de reproduction traditionnelles ou conventionnelles », a déclaré Mme Mueller. « Les améliorations génétiques sont également cumulatives et permanentes, ce qui signifie qu'une amélioration apportée à une génération est transmise à la suivante. Ainsi, ces améliorations peuvent continuer à se construire les unes sur les autres. »

Compte tenu de son expérience pratique dans le ranch de sa famille, Mme Mueller a déclaré qu'elle appréciait le laboratoire de Van Eenennaam, où l'accent est mis sur les applications du monde réel pour ses recherches. Elle obtiendra son diplôme au printemps 2023, et après cela, elle est ouverte aux opportunités qui lui permettront de fournir de la recherche et de l'éducation ou des outils pour aider les éleveurs de bétail à être plus efficaces et durables.

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* Source : Maci Mueller: Pioneering revolutionary changes in livestock breeding through gene editing - Alliance for Science (cornell.edu)

** Ma note : Le procédé consiste en bref à rendre les cellules germinales d'origine non fonctionnelles et à injecter dans l'animal des cellules souches de cellules germinales du donneur de haute valeur génétique.