Multi-breed genomic evaluations in dairy cattle

Within-breed genomic selection is now implemented in a number of large cattle breeds. However, building reference populations large enough remains a major challenge for smaller breeds. Combining reference populations and implementing a multi-breed approach appears to be an appealing alternative for small breeds.Such an approach requires conserved linkage disequilibrium across breeds to maintain the association between QTL and markers. Therefore, the use of a high density chip is generally needed. Error rates for high density imputation from medium density genotypes, classically used in cattle, were estimated. The mean error rate was below 1% in most dairy cattle breed which implies that a large high density imputed reference populations can be available for genomic selection at low cost. Reference populations from the three major French dairy breeds were imputed to high density and used to develop a multi-breed genomic evaluation.Several alternative genomic selection approaches (within-breed or multi-breed, based on medium or high density genotypes) were compared for breeds with different sizes of reference population. Improvement of genomic prediction accuracy due to the multi-breed evaluation was observed for breeds with 500 animals or less in their reference population. Accuracy of a third alternative using multi-breed evaluation based on medium density genotypes of closely related breeds was investigated. The benefit of multi-breed genomic evaluation was then three times higher in this situation than in the one where populations from major dairy cattle breeds were pooled. It can be noted that in both situations, using within-breed genomic information allowed a significant gain in accuracy compared to pedigree-based evaluations even for a small breed, when all sires of selection candidates belong to the reference population.These results suggest that implementation of genomic selection is feasible in small dairy cattle breeds. However further work is required to determine which optimal strategy can/must be implemented in a given breed.L'efficacité de la sélection génomique étant principalement dépendante de la taille de la population de référence, seules les principales races laitières françaises bénéficient aujourd'hui d'évaluations génomiques. Pour contourner cette contrainte et développer des évaluations génomiques pour les races régionales, il a été proposé de créer une population de référence commune entre races.Cependant, utiliser une population de référence multiraciale nécessite que le lien entre QTL et marqueurs soit conservé entre races, ce qui implique, sauf cas particulier, l'utilisation d'une puce haute densité. Les taux d'erreur d'imputation des génotypes haute densité à partir de génotypes moyenne densité (classiquement utilisés en bovins) ont été étudiés. La précision d'imputation étant supérieure à 99% dans la majorité des races laitières, l'imputation des génotypes des animaux des populations de référence des principales races laitières a été réalisée. Cette population de référence « haute densité » a ensuite été utilisée pour le développement d'évaluations génomiques multiraciales. Plusieurs stratégies d'évaluations génomiques (intra-race ou multi-race, à partir de génotypes moyenne ou haute densité) ont été comparées pour différentes tailles de populations de référence. Les évaluations multiraciales basées sur la puce haute densité permettent d'améliorer la précision des évaluations génomiques dans le cas d'une population de référence de 500 taureaux ou moins. L'efficacité d'une troisième stratégie utilisant des évaluations génomiques multiraciales à partir de la puce moyenne densité pour un groupe de races proches a donc été étudiée. L'augmentation de la précision des évaluations génomiques observée dans ce cas était trois fois supérieure à celle qui avait été observée dans le cas des principales races laitières. Par ailleurs, dans les deux cas étudiés ici, la précision des évaluations génomiques intra-races est relativement élevée, même dans le cas d'une population de référence réduite, lorsque les pères des candidats à la sélection sont inclus dans la population de référence.Les résultats obtenus suggèrent donc que la mise en place d'évaluations génomiques dans les races régionales est envisageable. Il faudra toutefois poursuivre les travaux pour déterminer quelle stratégie optimale peut/doit être utilisée dans chacune des races