Integrating heterogeneous data to predict lamb feed efficiency - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2023

Integrating heterogeneous data to predict lamb feed efficiency

Intégration de données hétérogènes pour prédire l'efficience alimentaire des agneaux

Résumé

The sheep industry has to face many challenges to become more sustainable. Enhancing feed efficiency may reduce the environmental footprint of the industry, improve the income of farmers and mitigate the feed-food competition. However, feed efficiency is scarcely selected in meat sheep because measuring feed intake individually is expensive. One solution could be to predict feed efficiency or intake. Studying omics may highlight proxies of feed efficiency, which would ease its selection. The present thesis focused on the prediction of feed efficiency in meat sheep. The aim was to predict feed efficiency and intake from fixed effects, body weight, pedigree and various omics. Data were collected in Romane lambs between 2018 and 2020. Lambs were part of two divergent lines selected for residual feed intake. Production traits and the rumen microbiota were analyzed both under a concentrate diet and a mixed diet including forages, later. Host genomics, the rumen lipidome, faecal near-infrared spectra, rumen and plasma metabolomes were analyzed under a concentrate diet only. First, principal component analyzes evidenced the main variation patterns of potential predictors of feed efficiency. Pedigree and genomics highlighted the genetic population structure. The rumen microbiota composition, faecal spectra and metabolome were influenced by the environment (i.e. the year or period of phenotyping). Second, the rumen microbiota could not reliably predict feed intake when the reference and target populations were raised a different year (correlations between predicted and real phenotypes 0.35). Third, fixed effects and body weight could predict sheep production traits more accurately or as well as microbiota data. Fourth, studying multiple omics and years highlighted that the best predictors were: the host genetics for residual feed intake (0.54); fixed effects and body weight for feed conversion ratio (0.48) as well as feed intake (0.85). On the opposite, rumen data did not predict well feed efficiency and intake traits. Finally, the integration of heterogeneous datasets (omics and non-omics) was carried out by weight averaging or regressing the predictions of models previously fitted on a single set of predictors. Integrating data significantly increased the prediction accuracy of feed efficiency ( 0.59) and intake ( 0.88). The thesis opens up new perspectives to mine omics data and identify feed efficiency predictors. More research is needed to integrate and understand interactions between omics, which may improve our understanding of sheep feed efficiency.
L’élevage ovin doit relever de nombreux défis pour améliorer sa durabilité. Améliorer l'efficience alimentaire pourrait réduire l'empreinte environnementale de l’élevage, améliorer les revenus des éleveurs et atténuer la concurrence entre l’alimentation humaine et animale. Cependant, l'efficience alimentaire est rarement sélectionnée chez l’ovin allaitant car mesurer l'ingestion d'aliments individuellement coûte cher. Prédire l'efficience alimentaire serait une solution. L'étude des omiques pourrait identifier des prédicteurs qui faciliteraient la sélection des ovins pour l'efficience alimentaire. La thèse s'est concentrée sur la prédiction de l'efficience alimentaire et de l'ingestion chez l’ovin allaitant. Les prédicteurs potentiels comprenaient des effets fixes, le poids vif de l’animal, le pedigree et des données omiques collectées chez des agneaux Romane entre 2018 et 2020. Les agneaux faisaient partie de lignées divergentes sélectionnées pour la consommation résiduelle. Les caractères de production et le microbiote du rumen ont été analysés avec des animaux nourris avec des concentrés, puis avec des fourrages. Les génotypes des animaux, le lipidome ruminal, le spectre proche-infrarouge fécal, les métabolomes ruminal et plasmatique ont été analysés seulement avec des concentrés. Tout d'abord, les analyses en composantes principales ont mis en évidence les principaux facteurs de variation des potentiels prédicteurs de l'efficience. La généalogie et la génomique ont mis en évidence la structure de population. D'autre part, la composition du microbiote ruminal, les spectres fécaux et le métabolome sont influencés par l'environnement (c'est-à-dire l'année ou la période de phénotypage). Deuxièmement, le microbiote ruminal ne pouvait pas prédire l’ingestion de façon fiable si les populations de référence et cible ont été élevées lors d’années distinctes (corrélations entre les phénotypes prédits et réels 0,35). Par rapport au microbiote ruminal, les effets fixes et le poids corporel pouvaient prédire les caractères de production aussi précisément si ce n’est plus. L'étude de données omiques et non-omiques collectées sur plusieurs années a mis en évidence que les meilleurs prédicteurs étaient : la génétique de l'hôte pour la consommation résiduelle (0,54) ; les effets fixes et le poids pour l'indice de consommation (0,48) ainsi que la consommation (0,85). En revanche, les données ruminales prédisaient mal l'efficience alimentaire et la consommation. Enfin, l'intégration de données hétérogènes (omiques ou non) a été réalisée en pondérant la moyenne des prédictions de modèles entrainé sur un seul jeu de prédicteurs, ou en régressant les prédictions. L'intégration a significativement augmenté la précision de prédiction de l'efficience ( 0,59) et de l'ingestion ( 0,88). La thèse ouvre de nouvelles perspectives pour l'exploitation des données omiques et l’identification de prédicteurs de l'efficience alimentaire. Des recherches sont nécessaires pour intégrer et comprendre les interactions entre les différentes omiques, ce qui pourrait améliorer notre compréhension de l'efficience alimentaire des moutons.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04309422 , version 1 (27-11-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04309422 , version 1

Citer

Quentin Le Graverand. Integrating heterogeneous data to predict lamb feed efficiency. Animal biology. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2023. English. ⟨NNT : 2023INPT0073⟩. ⟨tel-04309422⟩
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