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Les programmes de sélection visent à produire des reproducteurs de bonnes valeurs génétiques pour la filière. La connaissance de marqueurs moléculaires du génome des individus et de mutations d’intérêt ouvrent des perspectives en termes d’organisation de la sélection. A l’aide de simulations déterministes et stochastiques, l’intérêt technique et économique de l’utilisation d’un panel de marqueurs moléculaires très basse densité a été évalué dans les populations ovines et caprines en sélection et permis d’obtenir les résultats suivants : i) utiliser un tel panel pour accroître, quand elle est limitée, la quantité de filiations paternelles n’est pas toujours rentable, ii) la stratégie de gestion des gènes d’ovulation qui maximise la rentabilité économique du plan de sélection a été déterminée par optimisation et des stratégies simples à implémenter, qui donnent des rentabilités proches de la rentabilité maximale, ont été proposées, iii) un programme de sélection génomique basé sur un panel très basse densité, permet à coût constant une efficacité supérieure aux programmes basés actuellement sur le testage sur descendance des mâles. / Breeding programs aim to transfer high genetic value breeding stock to the industry. The knowledge of molecular markers of individual’s genome and causal mutations allow to conceive new breeding program designs. Based on deterministic and stochastic simulations, the technical and economic benefits of using a very low density molecular markers panel were assessed in sheep and goat populations. Following results were obtained: i) using such a panel to increase female paternal filiations in case of incomplete pedigree is not always profitable, ii) a method of optimization has been used to derive the maximal profits of managing ovulation genes, and practical management giving profits close to the maximal profits have been determined, iii) at similar cost, a genomic design based on a very low density panel is more efficient than the current design based on progeny testing.

La sélection génomique (SG) des animaux et des plantes a été rendue possible grâce aux avancées des biotechnologies, notamment des puces à ADN de haute densité et de faible coût. Son efficacité et sa profitabilité a été clairement démontrée chez les bovins laitiers, où elle a été très rapidement mise en pratique. En revanche, son application pour les petits ruminants est encore limitée, et, notamment, n’a pas démarré en France. Ses potentialités sont toutefois à l’étude dans quelques programmes concernant les ovins et caprins laitiers, et les responsables des filières correspondantes désirent connaitre l’efficacité de cet outil dans leur situation. Cependant, la prudence est de règle, compte tenu des différences entre les schémas de sélection des bovins laitiers et des petits ruminants. Cette étude fait partie d’un programme entrepris pour évaluer l’utilisation et la gestion de l’information génomique dans les schémas de sélection ovin et caprin. Au cours de cette thèse ont été examinés (1) l’impact de la SG sur le gain génétique dans des schémas de sélection de petits ruminants, (2) l’efficacité économique de la SG en petits ruminants, en prenant l’exemple d’un programme de sélection ovin-viande; (3) l’importance d’une optimisation de certaines décisions (quantifiées par des variables dans un modèle décrivant les schémas) pour maximiser le progrès génétique et (4) une piste contribuant à l’optimisation de la population de référence. Les modèles utilisés appartiennent au champ des méthodes déterministes et les exemples ont porté sur les schémas de sélection existants (ovins laitiers, ovins viande et caprins laitiers). Les résultats de cette étude suggèrent que la sélection génomique peut être plus rentable que la sélection classique en terme de gain génétique, à condition qu’une population de référence de taille moyenne soit disponible (environ 2000 individus). Ils montrent, en particulier dans les schémas laitiers, que le potentiel de la SG de réduire l’intervalle de génération pourrait fortement augmenter le gain génétique. Dans le schéma ovin allaitant modélisé, combiner l’information génomique et les phénotypes de caractères bouchers donne plus de gain génétique que la sélection classique ou la SG sans phénotype sur les candidats. En termes d’impacts économiques, les résultats du schéma ovin allaitant modélisé montrent que toutes les stratégies de sélection génomiques sont plus onéreuses que la sélection classique. Cependant, les gains marginaux (recettes totales moins coûts variables) de certains scénarii de SG s’avèrent légèrement plus élevés que pour la sélection classique. L’étude montre également, dans tous les schémas et stratégies de sélection, que l’optimisation de l’utilisation de variables de décision pourrait grandement augmenter le gain génétique et l’efficacité économique, par rapport aux situations actuelles. Avec cette étude, on peut conclure que la mise en place de la sélection génomique dans les programmes de sélection des petits ruminants est possible et pourrait être plus bénéfique que la sélection classique dans certains cas. Cependant, il y a plus d’obstacles par rapport aux bovins laitiers, en particulier, la construction d’une population de référence fiable et des coûts élevés de génotypages par rapport à la valeur des candidats à la sélection. Ces obstacles pourraient freiner sa mise en œuvre, voire l’empêcher dans certaines races. / Implementing genomic selection (GS) in small ruminant breeding programs is still at the research and development level. This new way of selection in animals and plants was made possible thanks to the development of low costs, high density SNP chips. It proved to be highly beneficial in dairy cattle breeding programs. The French small ruminant industries are strongly interested in evaluating the efficiency of this tool in their situation. However, they are also very cautious given the inherent differences in terms of capacity and functionalities between dairy cattle and small ruminant breeding programs. This study is part of bigger efforts mobilized to evaluate the use and management of genomic information in sheep and goats breeding programs. The PhD work examined (1) the impact of genomic selection on genetic gain of small ruminant breeding programs; (2) the economic efficiency of genomic selection in small ruminant, through an example of a meat sheep breeding program; (3) the benefits of optimizing the use of decision variables on genetic gain; and (4) contributed some ideas on how to optimize the choice of individuals in the reference population. The modeling parts were done by deterministic methods and the examples focused on the existing breeding programs (dairy sheep, meat sheep and dairy goats) with medium to small size breeding units. The results of this study suggest that adopting genomic selection can be more profitable than classic selection in terms of genetic gain, provided that, at least, a medium size reference population is available (around 2,000 individuals). They show, especially in dairy breeds, that the GS potentials of reducing generation interval could greatly increase the genetic gain. In meat sheep breeding program, exploring the possibility of combining genomic information and meat phenotypes gave higher genetic gain than classic or pure genomic selection. In terms of economic impacts, results of the meat sheep breeding program we modeled show that all genomic selection strategies are more expensive than classic selection. However, the contribution margins (total revenues minus total variable costs) of some GS variants were slightly higher than benefits from classic selection. The study also shows, across breeds and selection strategies, that optimizing the use of decision variables could greatly increase the genetic gain and benefits, compared to the current situation. With this thesis we can conclude that adopting genomic selection in small ruminant breeding programs is possible and could be more beneficial than classic selection in some cases. However, there are more obstacles compared to dairy cattle, especially, construction of reliable reference populations and high costs of genotypes relative to the value of selection candidates. These might delay implementation in general or prevent it in some breeds.

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Les variétés traditionnelles de vigne nécessitent de très nombreux traitements phytosanitaires pour lutter contre les maladies cryptogamiques qui touchent leurs parties herbacées, comme le mildiou et l’oïdium, causés par Plasmopara viticola et Erysiphe necator respectivement. Ces traitements, coûteux et préjudiciables pour l'environnement, pourraient être réduits par l’emploi de variétés résistantes. La vigne cultivée européenne (Vitis vinifera, 2n=38) est très sensible au mildiou et à l'oïdium. En conséquence, la résistance doit être introduite à partir d’autres Vitaceae ayant un niveau de résistance plus élevé à ces maladies. Plusieurs origines de résistance ont déjà été observées et inventoriées, en particulier chez l’espèce d’origine américaine Muscadinia rotundifolia (2n=40). Ces facteurs sont d'un intérêt majeur pour la sélection de variétés résistantes. Cependant, lors du processus d'introgression, des difficultés à obtenir des pépins viables en F1 ainsi que des anomalies phénotypiques dans les descendances en rétrocroisement ont été constatées. Afin d’optimiser la gestion des résistances provenant de cette espèce dans les programmes d’amélioration variétale, il est nécessaire de comprendre l’organisation génétique et génomique de M. rotundifolia, et de compléter la connaissance des facteurs de résistance issus de cette espèce. Dans ce contexte, les objectifs de la thèse sont : (i) de réaliser une analyse comparative des génomes de V. vinifera et M. rotundifolia et (ii) d’identifier de nouveaux facteurs de résistance chez M. rotundifolia utilisables à terme en sélection. Pour cela, une carte génétique de M. rotundifolia a été développée à partir d’une population de 200 individus issue de l’autofécondation de M. rotundifolia cv. Regale. Parallèlement, la même population a été testée pour son niveau de résistance au mildiou et à l’oïdium. Une carte génétique couvrant 950 cM a été réalisée. Elle comprend 191 marqueurs microsatellites répartis sur les 20 chromosomes de M. rotundifolia, et permet de conclure à un niveau de macrosynténie très élevé avec V. vinifera. Le groupe de liaison 20 de M. rotundifolia correspondrait à la partie inférieure du groupe de liaison 7 de V. vinifera. Par ailleurs, un QTL de résistance au mildiou a été détecté sur le groupe de liaison 18 de M. rotundifolia, au niveau d’une région riche en gènes de type NBS-LRR, et un nouveau QTL de résistance majeur à la l’oïdium a été mis en évidence sur le groupe de liaison 14 de M. rotundifolia. Ce QTL, nommé Ren5 pour ‘Resistance to Erysiphe necator 5’, montre une action précoce dans l’arrêt de la croissance du mycélium du pathogène, dès l’établissement des premiers stades de biotrophie du champignon. De plus, le QTL Ren5 a été confronté à deux souches supplémentaires d’E. necator, appartenant aux deux groupes d’oïdium retrouvés dans vignobles européens, contre lesquelles il reste efficace. Les données de cartographie génétique générées pour M. rotundifolia dans ce travail, ainsi que la mise en évidence de Ren5 et de son mode d’action, permettront d’améliorer la gestion des facteurs de résistance issus de cette espèce pour la sélection de variétés résistantes au mildiou et à l’oïdium. / Grapevine requires numerous harmful plant-health treatments, in particular to control downy and powdery mildews, caused by Plasmopara viticola and Erysiphe necator, respectively. One way to reduce the use of fungicides in viticulture is to create resistant grapevine cultivars. European cultivated grapevine (Vitis vinifera, 2n=38) is susceptible to mildews, whereas related species such as Muscadinia rotundifolia (2n=40) exhibit high levels of resistance. In breeding programs, resistance factors from these related species are introduced into the susceptible elite varieties. Nevertheless, difficulties in obtaining viable seeds in the siblings of Vitis x Muscadinia crosses are observed. In order to optimize the management of resistance factors from M. rotundifolia in breeding programs, it is necessary to understand the genomic organisation of this species, and to complete the knowledge of these factors. Thus, the main objectives of this work are : (i) making a comparative analysis of V. vinifera and M. rotundifolia genomes and (ii) identifying new resistance factors from M. rotundifolia. For this purpose a framework genetic map of M. rotundifolia cv. Regale has been created, using a 200 individual S1 population. This population has also been screened for its resistance to downy and powdery mildew. A 950 cM genetic map has been generated, including 191 SSR markers distributed across the 20 chromosomes of M. rotundifolia. A high level of macrosynteny has been observed between the Muscadinia map and the genetic maps available for V. vinifera. Linkage group (LG) 20 of M. rotundifolia matches with the lower part of V. vinifera LG7. Furthermore, a QTL for resistance to downy mildew has been identified on M. rotundifolia LG18, and a major QTL for resistance to powdery mildew has been mapped on LG14. The latest, called Ren5 for ‘Resistance to Erysiphe necator 5’, acts during an early stage to stop E. necator’s mycelium growth, since the first stages of biotrophy have been established for the fungus. Moreover, Ren5 has been confronted to two additional powdery mildew strains, belonging to the two European groups of E. necator, and it remained efficient. Gathering knowledge about the genetic organization of M. rotundifolia, and the mechanism and spectrum of action of newly identified resistance factors such as Ren5, will be useful to optimize the management of M. rotundifolia resistance traits in breeding programs aiming to create new resistant varieties to downy and powdery mildews

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