Il y a plus de 9 millions de vaches laitières aux États-Unis, et la grande majorité d’entre elles sont des Holstein, de gros bovins aux marques distinctives noires et blanches (parfois rouges et blanches). La quantité de lait qu’elles produisent est étonnante. Leur lignée l’est tout autant. Lorsque des chercheurs de l’université d’État de Pennsylvanie ont examiné de près les lignées mâles il y a quelques années, ils ont découvert que plus de 99 % d’entre elles pouvaient être rattachées à l’un des deux taureaux, tous deux nés dans les années 1960. Cela signifie que parmi tous les Holstein mâles du pays, il n’y a que deux chromosomes Y.
« Ce que nous avons fait, c’est vraiment rétrécir le pool génétique », dit Chad Dechow, l’un des chercheurs.
Les femelles n’ont pas fait beaucoup mieux. En fait, Chad Dechow – professeur associé de génétique des bovins laitiers – et d’autres chercheurs affirment qu’il y a tellement de similitude génétique entre elles que la taille effective de la population est inférieure à 50. Si les Holsteins étaient des animaux sauvages, cela les placerait dans la catégorie des espèces en danger critique d’extinction. « C’est à peu près une grande famille consanguine », déclare Leslie B. Hansen, spécialiste de la Holstein et professeur à l’université du Minnesota.
Tout élève de sciences élémentaires sait que l’homogénéité génétique n’est pas bonne à long terme. Elle augmente le risque de troubles héréditaires tout en réduisant la capacité d’une population à évoluer face à un environnement changeant. Les producteurs laitiers qui luttent pour payer leurs factures aujourd’hui ne se concentrent pas nécessairement sur les perspectives d’évolution de leurs animaux, mais Dechow et ses collègues étaient suffisamment préoccupés pour vouloir examiner de plus près quels traits avaient été perdus.
Pour obtenir des réponses, les chercheurs ont commencé à élever un petit lot de nouvelles vaches, cultivées en partie à partir du sperme conservé de taureaux décédés depuis longtemps, afin de mesurer une foule de caractéristiques – taille, poids, production de lait, santé générale, fertilité et santé du pis, entre autres – et de les comparer aux Holstein modernes que nous avons créées. L’espoir est qu’ils puissent un jour réinjecter un peu de diversité génétique dont on a cruellement besoin dans cette pierre angulaire de l’élevage, et peut-être réveiller des traits qui ont été perdus à cause d’une consanguinité incessante.
« Si nous limitons la diversité génétique à long terme de la race », dit Dechow, « nous limitons la quantité de changements génétiques qui peuvent être faits au fil du temps. »
En d’autres termes, nous pourrions atteindre un point où nous sommes bloqués là où nous sommes. Il n’y aura plus d’amélioration de la production laitière. La fertilité ne s’améliorera pas. Et si une nouvelle maladie apparaît, d’énormes pans de la population des vaches pourraient être sensibles, puisqu’elles sont si nombreuses à posséder les mêmes gènes.
Les holsteins sont aujourd’hui responsables de la grande majorité du lait que nous buvons et d’une grande partie de notre fromage et de notre crème glacée. Depuis au moins le siècle dernier, ces animaux sont prisés pour leur production volumineuse. Au cours des 70 dernières années environ, l’homme a introduit diverses méthodes pour accroître encore davantage la production. En 1950, par exemple, une seule vache laitière produisait environ 5 300 livres de lait par an. Aujourd’hui, la Holstein moyenne en produit plus de 23 000. En 2017, une vache lauréate nommée Selz-Pralle Aftershock 3918 a produit à la manivelle 78 170 livres de lait – plus de 200 livres chaque jour.
« Ces vaches sont de véritables athlètes », déclare Hansen.
Cela profite aux consommateurs en maintenant les prix des aliments à un niveau bas. Cela profite aux agriculteurs car ils économisent sur les coûts lorsque moins de vaches produisent la même quantité de lait. Cela profite également à l’environnement, car le système digestif d’une vache produit des quantités considérables de méthane et de déchets. (Bien que les Holsteins à forte production consomment plus d’énergie et génèrent plus de déchets par vache, les chercheurs estiment que les gains d’efficacité se traduisent par une réduction significative des impacts environnementaux dans leur ensemble)
Une partie de cette réussite est liée au changement de la façon dont les Holsteins sont élevées et gérées. Mais le plus grand changement a été dans la façon dont les vaches sont élevées. Il y a longtemps, les agriculteurs faisaient venir des taureaux d’autres fermes pour mettre leurs vaches en gestation – une façon d’assurer la diversité génétique, ou de « remuer le pot », comme le dit Hansen. Dans les années 1940, ils ont commencé à utiliser l’insémination artificielle. De cette façon, une seule dose de sperme de taureau pouvait être utilisée pour féconder un grand nombre de génisses. Bientôt, la technologie a permis de congeler le sperme, ce qui signifie qu’un taureau pouvait engendrer des veaux pendant des décennies, même longtemps après sa mort. Pendant ce temps, le monde laitier tenait des registres très détaillés, de sorte que les étalons de taureaux qui vendent le sperme pouvaient dire quel taureau allait produire la meilleure progéniture – et par meilleure progéniture, ils entendaient les filles qui produisaient le plus de lait.
À ce stade, un taureau très recherché engendrait des milliers de filles. Carlin-M Ivanhoe Bell, un taureau né en 1974, a eu plus de 80 000 descendants. La plupart des taureaux en ont moins, mais leur progéniture se compte toujours en milliers. Dans les années 80, il était clair que la consanguinité augmentait de manière significative.
Au début de l’insémination artificielle, les taureaux devaient prouver leur mérite dans la vie réelle. C’est-à-dire qu’ils engendraient 100 filles, puis lorsque ces filles vêlaient et commençaient à produire du lait, leur rendement était mesuré. Plus le rendement était élevé, plus le taureau était commercialisable. Ce » test de descendance » était un processus précieux, mais il fallait plusieurs années pour déterminer si un taureau était bon.
En 2009, une nouvelle technologie est arrivée : le big data et la sélection génomique. Aujourd’hui, l’aptitude à la commercialisation d’un taureau est déterminée par un ordinateur. Un algorithme complexe analyse le patrimoine génétique du taureau, en tenant compte de la santé de sa progéniture, de sa production laitière, de la graisse et des protéines du lait, et d’autres caractéristiques, pour aboutir à des chiffres qui le classent par rapport aux autres taureaux. Le chiffre clé est appelé mérite net à vie. Il représente le montant moyen d’argent qu’un agriculteur peut s’attendre à gagner au cours de la vie de la progéniture en choisissant ce taureau plutôt qu’un autre.
Si cela a permis aux agriculteurs d’évaluer plus efficacement les animaux sur de nombreux traits clés, le processus a également conduit à des taux de consanguinité encore plus élevés. Le « coefficient de consanguinité » pour les Holstein est actuellement d’environ 8 %, ce qui signifie qu’un veau moyen reçoit des copies identiques de 8 % de ses gènes de sa mère et de son père. Ce chiffre est à comparer à une base de référence de 1960 – et il continue d’augmenter de 0,3 ou 0,4 chaque année.
« La consanguinité s’accumule plus vite qu’elle ne l’a jamais fait », dit Dechow.
Mais 8 pour cent, est-ce trop ? Les experts laitiers continuent de débattre de cette question. Certains soutiennent que les Holsteins font leur travail, produisent beaucoup de lait, et qu’elles sont relativement saines. Hansen, cependant, note que si vous accouplez un taureau à sa fille, le coefficient de consanguinité est de 25 pour cent ; dans cette optique, 8 semble beaucoup. Lui et d’autres disent que si la consanguinité peut ne pas sembler être un problème maintenant, les conséquences pourraient être importantes.
Les taux de fertilité sont affectés par la consanguinité, et déjà, la fertilité de la Holstein a chuté de manière significative. Dans les années 1960, les taux de grossesse étaient de 35 à 40 %, mais en 2000, ils étaient tombés à 24 %. De plus, lorsque des parents proches sont accouplés, il est plus probable que les vaches obtiennent deux copies de gènes récessifs indésirables, où de graves problèmes de santé pourraient se cacher.
« Quelque chose doit changer », dit Hansen.
Pour Dechow, la préoccupation est le taux d’augmentation et ce que cela signifie pour l’avenir de la race. « Imaginez que vous avez une vache qui a 100 gènes vraiment bons et 10 gènes vraiment horribles. Vous éliminez cette vache de votre programme de reproduction parce qu’elle a 10 gènes horribles », dit-il, et « vous avez perdu ses 100 bons gènes également. Vous perdez le potentiel génétique à long terme. »
Dechow a grandi dans une ferme laitière, donc bien avant de connaître les tenants et aboutissants du génome de la vache, il pouvait voir une partie de ce qui se passait.
Les holsteins sont très différents de ce qu’ils étaient il y a 50 ans. Pour commencer, elles ont été élevées pour avoir des pis plus longs et plus larges, plutôt que profonds. Une mamelle profonde peut toucher le sol, ce qui la rend beaucoup plus sujette aux infections ou à d’autres problèmes, c’est donc un changement pour le mieux. Mais d’autres changements peuvent être problématiques. Par exemple, les Holsteins modernes sont élevées pour être grandes et minces, au point d’être désossées. Cette minceur est un sous-produit de la production de lait, car « ils dirigent l’énergie qu’ils consomment vers le lait », explique Dechow.
Mais c’est aussi en quelque sorte un choix esthétique. La vache Holstein idéale – du moins aux yeux des personnes qui jugent ces choses – est « féminine et raffinée ». Cela signifie qu’elle est mince et anguleuse. Le problème, c’est qu’une vache grande et mince n’est pas nécessairement la plus saine et que les bêtes plus courtes et plus rondes ont plus de chances de tomber enceintes.
Il y a quelques années, Dechow et d’autres ont commencé à se demander quelle était l’importance de la consanguinité et de la perte de diversité. Au début des années 50, il y avait environ 1 800 taureaux représentés dans la population. Ils savaient qu’il y en avait moins aujourd’hui, mais ils n’avaient aucune idée de leur nombre. Dechow et ses collègues Wansheng Liu et Xiang-Peng Yue ont analysé les informations du pedigree paternel de près de 63 000 taureaux Holstein nés depuis les années 50 en Amérique du Nord.
« Nous avons été un peu surpris lorsque nous avons retracé les lignées et que cela remontait à deux taureaux, dit-il. Ils s’appellent Round Oak Rag Apple Elevation et Pawnee Farm Arlinda Chief. Chacun d’eux est apparenté à environ la moitié des taureaux vivants aujourd’hui. Essentiellement, Elevation et Chief ont surpassé tous les autres taureaux sur le marché. Même Select Sires, une société qui vend de la semence de taureau, a été surprise par ces résultats. Charles Sattler, un vice-président de l’entreprise, considère la nouvelle comme une sorte de confrontation avec la réalité, mais pas comme une cause d’alarme. « La plus grande préoccupation est probablement de savoir s’il y a des gènes vraiment précieux que nous avons peut-être perdus en cours de route et dont nous pourrions nous servir aujourd’hui ? », s’interroge-t-il.
Il n’y a pas si longtemps, un autre chromosome Y était représenté, celui de Penstate Ivanhoe Star, né dans les années 1960. Son déclin démontre un problème avec toute cette consanguinité. Dans les années 1990, les producteurs laitiers du monde entier ont commencé à remarquer que des veaux naissaient avec des problèmes vertébraux si graves qu’ils ne survivaient pas en dehors de l’utérus. À peu près à la même époque, des veaux naissaient morts-nés à cause d’une maladie appelée déficience d’adhérence des leucocytes bovins. Il s’avère que Star, et son fils prolifique, Carlin-M Ivanhoe Bell, avaient des gènes récessifs problématiques qui n’ont été mis en évidence qu’après quelques générations de consanguinité.
Après cette découverte, les agriculteurs ont cessé d’accoupler des vaches aux descendants de Star et ce problème a été résolu. Mais d’autres problèmes pouvaient-ils se cacher dans les chromosomes de nos autres Holstein ? Qu’est-ce qui avait été perdu avec tous ces croisements consanguins ? Ces questions ont suffisamment troublé Dechow pour qu’il commence à rechercher certains de ces anciens gènes.
Ceci a nécessité de creuser dans les archives du National Animal Germplasm Program à Fort Collins, dans le Colorado. C’est comme une banque de semences, sauf qu’elle collecte des tissus ovariens, du sang et du sperme d’animaux domestiqués, et qu’elle détient environ 7 000 échantillons de sperme de la taille d’une paille de cocktail provenant de taureaux Holstein.
L’équipe de Dechow en a trouvé deux qui n’étaient pas apparentés à Chief ou Elevation, alors ils ont pris ces échantillons, obtenu des ovules de femelles de premier ordre, et créé des embryons à implanter dans des génisses de substitution de Penn State. L’idée était de combiner la génétique Y vieille d’un demi-siècle avec l’ADN de femelles qui comptent parmi les meilleurs exemples de production laitière moderne. Au cours de l’année 2017, les animaux ont donné naissance à 15 veaux, dont sept mâles. Les plus âgés de ces animaux ont environ deux ans et deux d’entre eux ont maintenant leurs propres veaux.
Chaque paramètre du développement de ces bovins sera mesuré, et leur ADN est analysé et comparé à la population générale. Il s’avère que l’on ne sait pas grand-chose du chromosome Y, c’est donc l’occasion d’utiliser cette variation nouvellement introduite pour mieux le comprendre. Des échantillons de sperme ont également été prélevés sur les taureaux et envoyés à la banque de germoplasme du Colorado. Dechow peut déjà constater une différence sur le terrain dans l’apparence de ces bovins. Elles sont un peu plus courtes que la plupart des Holsteins, et aussi plus lourdes. Ils sont aussi un peu moins dociles que la moyenne.
Select Sires a recueilli des échantillons de sperme des taureaux et les a fait passer dans son programme de classement pour des résultats so so-so ; ils sont sortis au milieu du peloton. Ils ont proposé certains de ces échantillons à la vente aux producteurs laitiers, mais les ventes ont été minimes jusqu’à présent. Les producteurs laitiers d’aujourd’hui ont déjà des difficultés financières, et il n’est pas facile de les convaincre qu’il y a un avantage à obtenir l’ADN de taureaux moyens.
Dechow espère toujours qu’il y aura plus à gagner de cette recherche une fois que les bovins seront matures.
« Mon rêve chimérique », dit Dechow, « est que nous pourrons montrer que ces vieilles génétiques ont encore quelque chose à offrir. »
Maureen O’Hagan est un écrivain basé à Portland, dans l’Oregon, qui a fait partie du personnel du Washington Post et du Seattle Times, où elle a remporté de nombreux prix nationaux de journalisme. Elle est également l’auteur de « The Woman in the Strongbox », une histoire mystérieuse inspirée de faits réels.