Stage Master 2

Etude des effets de dérivés de probiotiques sur la barrière épithéliale intestinale dans un modèle d’organoïdes de porcelets

Les probiotiques sont des microorganismes vivants apportant un bénéfice à la santé de l’hôte. Des modèles de lignées cellulaires cultivées in vitro ont classiquement été utilisées pour tester de nouveaux probiotiques et étudier leur mode d’action. Cependant, les lignées cellulaires intestinales présentent des anomalies génomiques et ne sont pas représentatives de la diversité des cellules épithéliales intestinales. Le développement de la culture d’organoïdes intestinaux ouvre de nouvelles possibilités pour étudier les probiotiques avec un modèle plus physiologique. En effet, les organoïdes intestinaux sont produits à partir de cellules souches issues de l’espèce d’intérêt, sont composés de divers types cellulaires et reproduisent certaines des fonctions de l’épithélium intestinal.

Dans ce contexte, nous étudions au laboratoire les effets de nouveaux produits nutritionnels dérivés de probiotiques sur l’épithélium intestinal digestif. Il s’agit de bactéries probiotiques inactivées par des procédés thermiques ou de préparations de parois et d’extraits de cytoplasme de levures probiotiques ou de métabolites. Les effets de ces dérivés de probiotiques sont testés sur des cellules d’organoïdes d’intestin de porcelets cultivés en monocouches. Cette technique de culture permet d’exposer le pôle apical des cellules épithéliales intestinales, mimant ainsi l’exposition in vivo.

Le but du stage sera de caractériser les effets des dérivés de probiotiques à l’échelle cellulaire et moléculaire pour comprendre leur mode d’action sur la fonction de barrière de l’épithélium intestinal (formation de jonctions serrées, sécrétion de peptides antimicrobiens, production de mucus, etc.). Les techniques utilisées seront la culture cellulaire, l’imagerie cellulaire par immunomarquage et microscopie confocale ainsi que la biologie moléculaire pour étudier l’expression de gènes par RT-qPCR.

Validation d’un modèle de transmissibilité génétique et épigénétique

Contexte

Actuellement, la sélection des animaux de rente est réalisée selon leur potentiel génétique. Des facteurs non génétiques sont aussi transmis de génération en génération (microbiote, épigénétique) et influencent les performances des animaux. Ces facteurs pourraient donc également être utilisés pour sélectionner les futurs reproducteurs. Pour permettre la mise en œuvre de cette stratégie de sélection, un modèle d’analyse des caractères qui prend en compte l’ensemble des facteurs transmissibles (qu’ils soient génétiques ou non) dans l’estimation du potentiel d’un animal à transmettre ses caractéristiques à sa descendance a été développé [1] et appliqué aux données d’efficacité alimentaire de plusieurs espèces [2]. Ce premier modèle ne permet pas de dissocier les différentes sources de transmissibilité et ne tient pas compte de l’influence que l’environnement peut avoir sur la transmission des facteurs non-génétiques. De nouveaux modèles ont donc été développés par notre équipe afin de répondre à ces besoins. Ces derniers doivent maintenant être validés.

Descriptif du stage

Pour valider les nouveaux modèles de transmissibilité, il est nécessaire de s’assurer dans un premier temps que les paramètres de ces derniers sont identifibiables structurellement et pratiquement. Dans un deuxième temps, il faut démontrer l’intérêt de ces modèles par rapport à des modèles plus simples (transmissibilité sans environnement, modèle génétique animal, modèle sans information sur les facteurs non-génétiques). L’étudiant aura en charge de a) démontrer et illustrer l’identifiabilité pratique des paramètres en adaptant les calculs de vraisemblance utilisés pour l’identifiabilité du modèle de transmissibilité sans environnement [1]. b) de réaliser une série de simulations permettant d’appréhender le comportement des modèles dans différentes situations.

Improvement of an event detection tool (reproductive, sanitary, malfunction) in a herd of dairy cows and several groups of sows

Context & Team

Precision farming tools now allow individual and automated tracking of dairy cows and sows. This follow-up, combined with the breeder's observations, can lead to an earlier detection of a large number of events in which a breeder's response is required (calving, health problems, malfunction). The UMR PEGASE validated connected water troughs able to record individual water consumption. From these water consumption data, an analysis method made it possible to detect disturbances related to health, reproduction or technical dysfunction events. This method is more than 95% specific for cows and sows, however its sensitivity is at best around 70% for cows and remains lower for sows (<50%). The objective of this internship is to improve this method of identifying disturbances. The main hypothesis of this internship is that certain variables are dependent on each other (eg amount of water consumption and amount of feed ingested for cows) and that the structure of dependence between these variables will change during a disturbance event. The combined study of the dependent variables should make it possible to improve the sensitivity of our method of identifying disturbances. This internship will be carried out at INRAE UMR PEGASE, Saint-Gilles, in collaboration with UMR GenPhySE from INRAE and will be co-supervised by a nutritionist researcher in cattle breeding (Anne Boudon, PEGASE), a nutritionist-modeler researcher in pig breeding (Charlotte Gaillard, PEGASE) and a statistician researcher (Tom Rohmer, GenPhySE). A follow-up committee of the internship will bring together researchers competent in the physiological regulations of water consumption and in the processing of dynamic data in livestock.

Missions

Analyse longitudinale des données de comportement alimentaire du canard gras et caractérisation de la résilience après une perturbation identifiée

Contexte :
La production du foie gras en France s’appuie à 95 % sur le canard mulard, qui est un hybride intergénérique entre une cane commune (Anas platyrhynchos) de race Pékin et un mâle de Barbarie (Cairina moschata). La sélection est donc un processus lourd nécessitant la mesure (élevage, gavage et abattage) de mulards afin d’indexer les candidats à la sélection Pékin ou Barbarie (les demi-frères et sœurs des mulards). Des critères de sélection mesurables directement sur les candidats sont donc particulièrement recherchés. Par ailleurs, dans la filière du canard gras, comme pour la plupart des espèces domestiques, l’alimentation représente 2/3 des coûts de production. Par conséquent, l’amélioration de l’efficacité alimentaire en lien avec la production de foie gras est un enjeu pour la filière. Un programme expérimental a donc été conduit afin de caractériser les comportements et l’efficacité alimentaire des animaux en utilisant des mangeoires automatiques qui enregistrent la consommation et pèsent l’animal à chaque visite. Ce programme a permis d’estimer des premiers paramètres génétiques, à l’échelle de l’expérimentation (5 semaines consécutives). Un degré supplémentaire de finesse est attendu avec une analyse longitudinale pour constater l’évolution des paramètres au cours du temps. Parallèlement il s’agira également d’étudier l’impact de perturbations clairement identifiées (épointage du bec réalisé pour prévenir le picage) sur la prise alimentaire afin de caractériser la résilience des animaux et sa variabilité au sein de la population.

Feeding rhythm and regulation of feed intake, effect of divergent selection on feed efficiency in growing pigs

Context
Studies in Human and animals have shown that aligning feed intake with the day/night cycles is necessary for optimum energetic metabolism, sleep and well-being. This results from the molecular components of the circadian clock, which are endogenous and autonomous oscillators of physiological activities that developed with evolution. Then, organisms can anticipate and adapt to variations of day/night cycles (temperatures, access of feed, etc.). Ad libitum access to feed shows individual variability in feeding rhythms, that generates variability in individual metabolism. Recording all feeding events in pigs raised in groups with free access to feed is possible: animals are equipped with electronic transponders on one ear, to record their ID when they visit the feeding station that weights and records every feed intake. Therefore, the complete feeding pattern can be described daily, quantitatively and temporarily, for groups and individuals. Such individual data have been recorded since 1999 in two lines of pigs divergently selected for feed efficiency, representing about 4000 pigs (Gilbert et al., 2017). This selection generated a difference of daily feed intake between the lines of 400g/d (1.9kg/d versus 2.3kg/d, difference equal to 1.7 standard deviation). These lines thus have different motivations for spontaneous feed intake as a result of selection. In a previous study, we showed that selection affected some of the feeding patterns, with pigs eating less having larger and faster meals (Meunier-Salaün et al., 2014). The objective of this internship will be to evaluate the changes of the temporal distribution of feeding patterns during the selection process and test 1. If there is a relationship between feed efficiency and feeding rhythm, 2. If this relationship has been affected by selection.

Evaluation de l’impact des oligosaccharides du lait sur le développement de l’immunité au début de la vie : mise au point de culture de cellules immunitaires intestinales de lapin (6 mois à partir de janv 2022)

Co-encadrant:
Christelle Knudsen
Sylvie Combes

Contexte de travail Les interactions entre le microbiote digestif et le système immunitaire durant le jeune âge jouent un rôle fondamental dans la mise en place de la santé digestive et son maintien au cours du temps. Au début de la vie, l’ingestion des oligosaccharides du lait par le nouveau-né contribuent à la maturation du microbiote par la sélection des bactéries bénéfiques et la production de métabolites bactériens favorables à l’hôte (Bode and Jantscher-Krenn, 2012). Chez l’homme, les oligosaccharides du lait jouent également un rôle direct sur le développement du système immunitaire inné et acquis. En élevage, piloter l’immunité digestive, et les interactions hôte-microbiote, vers un système fonctionnel et mature constitue un enjeu clé pour construire la santé et réduire les troubles digestifs péri-sevrage. S’appuyant sur les avancées en santé humaine, le stage proposé vise à évaluer l’impact fonctionnel des oligosaccharides du lait sur la co-maturation du microbiote et du système immunitaire chez le lapin par une approche in-vitro.

Etude du rôle de métabolites produits par le microbiote intestinal dans la régulation de la fonction barrière de l’épithélium dans un modèle d’organoïdes de porcelets

Encadrant :
Martin Beaumont Tél. : 05 61 28 51 85

RENSEIGNEMENTS SUR L’EQUIPE D'ACCUEIL
Intitulé: Nutrition et Ecosystèmes Digestifs
Responsable(s) : Annabelle Meynadier
Laboratoire ou entreprise : UMR GenPhySE, Toulouse
Site web : Equipe NED

Proposal for a 6-month internship in 2022 (Master 2 degree): Analysis and integration of RNAseq data to model fetal-maternal interactions at the end of gestation (pig model)

Co-encadrement :
Laurence Liaubet
Agnès Bonnet

Laboratoire INRAE GenPhySE, 31326 Castanet-Tolosan
Equipe Genorobust

Context: CO-LOcATION project (funding: ANR)
The substantial increase in pre-weaning piglet mortality is a major concern in pig production. The most critical period is the perinatal period, essentially the first 24 hours after birth. The high mortality of piglets represents a significant economic loss as well as an ethical problem with regard to animal welfare. The early mortality of piglets depends greatly on their maturity at birth, which is acquired at the end of gestation. In particular, fetal-maternal interactions regulate the distribution of resources between mother and fetus, impacting its development and future health.

Proposal for a 6-month internship in 2022 (Master 2 degree): Integrated analyses of NMR spectra to model the feto-maternal crosstalk at the end of gestation in pigs

Lab: INRAE GenPhySE lab in Castanet Tolosan: GenPhySE website
Team : GenoRobust
Supervisors : Cécile Bonnefont Agnès Bonnet

Context: CO-LOcATION project (funding: ANR)
The CO-LOcATIOn project aims to answer the following question: how do the maternal and fetal genomes affect the metabolism and the gene expression to drive fetal maturity?
The feto-maternal crosstalk associated to fetal maturity are explored, using an integrative omics approach (metabolome, lipidome and transcriptome) and by simultaneously questioning the two adjacent tissues (placenta/endometrium) that are players of feto-maternal interactions.
The fetuses were already sampled at 2 dates of gestation (90 vs 110 days of gestation), from sows of 2 genotypes: Meishan (MS) or Large White (LW) mated with boars of the 2 genotypes (MS and LW). The neonatal piglet mortality is known to be lower in MS breed than in LW breed. Around 20 phenotypes were registered on all fetuses and the fetuses were split into 3 maturity status.

Mars 2022 - Aout 2022 : Développement d'applications Android en utilisant le langage C# et la technologie Xamarin Forms

But du stage
Les Unités Expérimentales des Départements de Recherche Phase (PHysiologie Animale et Systèmes d’Élevage) et GA (Génétique Animale) de l’INRAE utilisent les appareils de saisie portables pour saisir les données liées aux animaux sur le terrain. Pour les différentes espèces animales, une dizaine d’applications mobiles ont ainsi été développées pour permettre la saisie des données d’élevage, de reproduction, d’évènements sanitaires… Ces applications ont été développées en C# pour des appareils type PDA (Personal Digital Assistant) sous Windows Mobile. L’utilisation des Windows Forms, fournis par le Framework Microsoflt .NET, a permis de développer des interfaces pour ces appareils. Les PDA sous Windows Mobile sont amenés à disparaître, remplacés par des appareils Android. Il est donc impératif que les applications existantes soient migrées vers ce nouveau système. La solution multi-plateformes proposée par le Framework Xamarin a été choisie dans ce cadre. Le sujet de ce stage concerne la migration de deux applications : Casame Mobile (donnée sanitaires) et Sicpa Poisson Mobile (données d’élevage poisson) afin qu’elles puissent être compatibles avec différents appareils de saisie.

Environnement fonctionnel
GenPhySE est une unité de recherche dont les travaux vont de l'étude du génome à l'échelle cellulaire chez plusieurs espèces agronomiques (ovins, caprins, lapins, porcins) à l'évaluation et la conception de systèmes d'élevage plus durables pour ces mêmes espèces.
Le stagiaire intégrera cette Unité au sein de l'équipe Informatique et Automatismes. Cette équipe contribue aux travaux de recherche par le développement d’outils de collecte de données et de systèmes d’information.

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