A large proportion of cows tolerant to the disease of the Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis comparable to the number of susceptible cows is of great interest for genetic selection

Citation

Bissonnette, N., D. Kelton, G. Fecteau, K. Tahlan, E. Ibeagha-Awemu, and P. Griebel. 2022. Identification of disease tolerant and susceptible cows to Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis infection for genetic analyses of disease resistance. 15th International Colloquium on Paratuberculosis. Dublin, Irland, June 12-16 2022.

Résumé en langage clair

La bactérie responsable de la paratuberculose chez le ruminant est Mycobacterium avium de la sous-espèce paratuberculosis, qu’on résume à MAP. Chez les vaches laitières infectées à MAP, la maladie évolue vers la paratuberculose clinique (JD) très lentement. De plus, la progression de la maladie est imprévisible en grande partie à cause de la résistance individuelle de l'hôte. Certaines vaches semblent résister comparer à d’autres dont la condition de chair et les diarrhée se manifeste de façon plus marquée. Les différences génétiques de la vaches contribueraient à cette résistance. Puisque la maladie est incurable, les vaches résistantes seraient tolérantes à MAP. En d’autres termes, une bonne génétique pourrait aider la vache à résister et tolérer le pathogène même si elle a été infectée. Pour identifier les marqueurs génétiques associés à la tolérance, c'est-à-dire les vaches capables de contrôler l'infection, on a suivi l’évolution de la maladie de plus de 3300 vaches dans 22 troupeaux laitiers dans les provinces de l’Ontario et du Québec. Pour repérer les vaches atteintes ou résistantes, on a utilisé deux critères : la présence d'anticorps dans le sang qui sont associé à la bactérie MAP et la présence du pathogène MAP dans les fèces de la vache. Des échantillons de sang et de matière fécale ont été recueilli chez la vaches âgées de plus de 2 ans pendant une période de 3- 5 ans. Ces vaches ont été exposées à Map de la même manière puisqu’étant toutes nées sur ces mêmes troupeaux. Les échantillons sanguins et fécaux ont été prélevés 2 fois/an, acheminés au laboratoire d’Agriculture et Agroalimentaire Canada du Centre de Recherche et de Développement de Sherbrooke et analysés. Dans cette présentation, nous rapportons les profils individuels de ces vaches provenant du troupeau ayant la prévalence de la paratuberculose la plus élevée parmi 23 troupeaux laitiers étudiés. Les profils fécaux d'excrétion de Map et sanguins de Map-Ab ont révélé une grande variabilité au niveau de la réponse individuelle à une exposition similaire à Map. Sur les 3452 vaches testées, 547 ont été identifiées comme sensibles à la JD. Parmi ceux-ci, 169 ont été considérés comme des excréteurs élevés car ils ont excrété > 106 UFC/g de matières fécales plus tôt dans la vie, tandis que 378 qui ont excrété 103-5 UFC/g de matières fécales et étaient positifs pour Map-Ab dans le sang dans l'un des échantillons ont également été considérés comme sensibles. . Fait intéressant, après la période sensible de 2 ans, 616 vaches ont montré une période de latence supérieure à 6 ans au cours de laquelle le niveau d'excrétion était faible à négligeable, mais des fluctuations de Map-Ab sanguin ont été observées. Une combinaison de Map-excrétion fécale et de Map-Ab circulant sanguin collectés dans l'étude longitudinale nous a permis d'identifier les vaches avec une latence et une période d'incubation plus longues et avec un niveau d'excrétion plus faible tout en étant potentiellement infectieuses que les vaches sensibles à JD. Cette analyse descriptive met en évidence le potentiel de sélection de bovins plus résistants à la JD en identifiant des marqueurs génétiques associés à la progression de l'infection et aux niveaux d'excrétion de MAP.

Résumé

Some cows exposed to Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (Map) progress to clinical Johne’s disease (JD). Disease progression is unpredictable in large part because of individual host resistance. Host genetic variation contribute to resistance and progression toward clinical stage, i.e. tolerance. To identify genetic markers associated to tolerance, i.e. cows with the ability to cope with the infection, phenotypes of fecal Map-excretion and Map-specific blood antibodies (Map-Ab) were collected from cows older than 2 yrs for a period of 3-5 yrs. These cows have been exposed to Map in a similar way. Blood and fecal samples were collected 2 times/yr and tested for Map-Ab (Idexx) and for Map-specific ISMAP02 (VetMAX™-Gold MAP Detection Kit) by direct fecal qPCR. We report individual profiles from the highest Map prevalent herd from 23 dairy herds studied.
The fecal Map excreting and blood Map-Ab profiles revealed great variability at the individual response to a similar Map exposure. From the 3452 cows tested, 547 were identified as JD susceptible. Out of these, 169 were considered high shedders since they excreted >106 CFU/g feces earlier in life, while 378 that excreted 103-5 CFU/g feces and were blood positive for Map-Ab in one of the samplings were also considered susceptible. Interestingly, after the 2-yr susceptible period, 616 cows showed a latent period greater than 6 yrs during which shedding level was low to negligible, but fluctuations of blood Map-Ab were observed.
A combination of fecal Map-shedding and blood circulating Map-Ab collected in the longitudinal study allowed us to identifying cows with longer latency and incubation period and with lower shedding level while potentially infectious than JD susceptible cows. This descriptive analysis highlights the potential for selecting cattle more resistant to JD by identifying genetic markers associated with the infection progression and shedding levels of MAP.