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L'hormone de croissance (GH) joue un rôle crucial dans la régulation de divers processus physiologiques chez le porc, notamment la croissance, le métabolisme et la fonction immunitaire. Cet article explore les effets de l'administration de l'hormone de croissance, en particulier la somatotropine porcine (pST), sur les performances de croissance, la composition corporelle et l'immunité des porcs. De plus, nous examinerons l'utilisation potentielle des porcs transgéniques pour la production pharmaceutique de protéines d'intérêt, telles que l'hormone de croissance humaine.
Chez des porcs nourris à volonté, l’administration de somatotropine porcine (pST) pendant la période de finition entraîne une diminution de l’ingéré alimentaire (2-22%), une accélération de la croissance (jusqu’à 47%) et une amélioration de l’efficacité alimentaire (3-38%), en relation avec une réduction du dépôt de gras corporel (7-44%). Le pourcentage de muscles dans la carcasse est augmenté de 2 à 23%. En liaison avec l’augmentation du poids de certains organes (foie, coeur, etc.), le rendement à l’abattage est réduit de 1 à 4%. L’administration de GRF (Growth Hormone-Releasing Factor) ou d’un analogue du GRF a les mêmes effets qualitatifs que celle de pST.
L’amplitude des effets de la pST peut varier en fonction :
Les effets de la pST sur le pourcentage des différents types de fibres musculaires ne sont pas clairs, bien que l’on observe une augmentation générale de leur surface de section transversale. Les effets de la pST sur les caractéristiques musculaires peuvent varier fortement selon le muscle considéré. Les propriétés physiques et sensorielles de la viande ne sont généralement pas ou peu modifiées par le traitement pST. Outre l’impact sur la composition du muscle et du gras, on observe assez souvent une légère dégradation de la tendreté.
L’impact d’un traitement par la pST sur la venue en puberté des cochettes n’est pas clair. Il semble bien cependant que, s’il devait y avoir un effet négatif, celui-ci soit facilement réversible, dès l’arrêt du traitement. L’administration de pST pendant la gestation n’a aucun effet sur la portée. L’intérêt d’un traitement par la pST pendant la lactation reste controversé.
L'objectif est le maintien de l'homéostasie, l'équilibre dynamique dans lequel les changements continus établissent des conditions optimales de survie. Les cellules immunitaires expriment des récepteurs pour de nombreuses hormones (par exemple hormone surrénocorticotrope, prolactine, hormone de croissance (Growth Hormone GH), leptine, glucocorticoïdes, oestrogènes et testostérone, neurotransmetteurs et neuropeptides tels que VIP, substance P, norépinéphrine, somatostatine et neuropeptide Y).
Les hormones et les cytokines, en particulier les cytokines pro-inflammatoires et régulatrices, sont les acteurs principaux de cette conversation coordonnée. Leur action se traduit par une amélioration de l'immunité innée, un contrôle de l'inflammation avec une augmentation de l'efficacité de la réponse immunitaire. En fait, il commence aussi en réponse à un challenge pathogène pour restaurer l'homéostasie. Dans ce système de «vérification et équilibre», les preuves émergentes indiquent un rôle fondamental du microbiote intestinal. Le microbiote intestinal interagit étroitement avec le système neuroendocrinien principal du corps qui contrôle divers processus corporels en réponse au stress, l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA).
Cependant, la prolactine et la GH sont également impliquées dans le développement et l'efficacité de la réponse immunitaire. Ce sont des signaux qui facilitent la prolifération, la différenciation et la fonction des cellules immunocompétentes vers des stimuli antigéniques spécifiques par une action endocrine et paracrine. Le tissu adipeux blanc joue un rôle fondamental dans le réseau de neuroimmunité qui lie l'état nutritionnel, le métabolisme et l'équilibre énergétique pour maintenir l'homéostasie du corps.
Les produits synthétisés principalement dans le tissu adipeux sont connus sous le nom d'adipokines et comprennent des facteurs anti-inflammatoires et pro-inflammatoires, tels que les cytokines classiques, mais aussi des hormones spécifiques. La leptine non seulement régule la prise alimentaire et le métabolisme, mais stimule également la prolifération et la survie des précurseurs lymphoïdes et le développement des lymphocytes T dans le thymus. L'adiponectine comprend de multiples isoformes et c'est l'adipokine la plus exprimée.
L'adiponectine, de poids moléculaire élevé, agit principalement comme un régulateur anti-inflammatoire en supprimant la différenciation et l'activation classique des macrophages M1 en régulant à la baisse les cytokines pro-inflammatoires, c'est-à-dire le TNF-α et l'IL-6, agissant sur le récepteurs 1 de l'adiponectine. Les isoformes de plus faible poids moléculaire semblent jouer un rôle pro-inflammatoire en augmentant l'activité des molécules pro-inflammatoires.
Il est évident que les premières semaines de vie constituent la période la plus critique pour les porcelets car le développement du système immunitaire et son efficacité augmentent progressivement. De la même manière, les infections sont les principaux facteurs qui contribuent à la réduction des performances chez les animaux d'élevage pendant la croissance. L'axe HPA, l'activation / dérégulation de l'axe du facteur de croissance insulinique type 1 (IGF-1) et les niveaux modifiés des cytokines systémiques peuvent induire des changements métaboliques. Au début de l'infection / inflammation, plusieurs changements métaboliques (augmentation de la GH) peuvent favoriser une réponse immunitaire innée efficace (énergie détournée vers l'activation du système immunitaire).
Ensuite, se produit un découplage entre les niveaux de GH et d'IGF-1 avec suppression de l'axe GH, résistance hépatique et squelettique à la GH et inhibition de l'activité de l'IGF-1 dans les tissus périphériques.
Cette étude a été entreprise pour mieux comprendre le rôle de l'hormone de croissance (gh) chez le porc. Son but était de caractériser le récepteur à la gh dans le foie et le muscle squelettique, et d'étudier les effets de la gh sur les transporteurs de glucose des tissus adipeux et musculaire. La présence de sites de liaison spécifiques de la gh est confirmée dans le foie et est démontrée dans le muscle squelettique. L'arn messager (arnm) codant pour le récepteur à la gh existe sous forme d'un seul transcrit de 4,2 kilobases dans le foie, le muscle squelettique et le tissu adipeux.
Dans le foie, le pontage covalent de #1#2#2i bgh à son récepteur permet de réveler après électrophorèse en conditions réductrices la présence d'un complexe hormone-récepteur prédominant de 129 kda et quatre autres complexes de poids moléculaires plus faibles. Après solubilisation et purification par chromatographie d'affinité, deux complexes de 129 et 62 kda sont identifiés. Comme dans d'autres espèces, il est possible que l'entité de faible poids moléculaire représente un fragment du récepteur.
Par ailleurs, l'analyse par northern blot des arnm du tissu adipeux et du muscle squelettique met en évidence deux types de transporteurs de glucose : glut1 (isoforme hepg2/erythrocyte/cerveau) et glut4 (isoforme muscle/tissu adipeux). Ces deux transporteurs sont codés par un transcrit de 2,5 kilobases. Le traitement des truies à la pgh (100 ug/kg) induit une réduction significative de la quantité de glut4 (arnm et protéines) sans affecter la quantite des arnm codant pour glut1 dans le tissu adipeux. Dans le muscle squelettique, la quantité des arnm codant pour glut4 n'est pas modifiée significativement.
Faire produire dans le sperme de porcs transgéniques des protéines d’intérêt pharmaceutique, tel est l’objectif de chercheurs canadiens qui rapportent dans Nature Biotechnology avoir réussi à ce que les vésicules séminales produisent et sécrètent de l’hormone de croissance humaine. Utiliser des animaux transgéniques à des fins de production pharmaceutique (gene farming) est une alternative intéressante à la production de ces mêmes substances par des fermenteurs microbiens ou des systèmes de cultures cellulaires. Jusqu’à présent, des vaches ou des chèvres génétiquement manipulées ont servi de bioréacteurs, autrement dit d’usines de production de protéines pharmaceutiques.
La production de médicaments dans le lait de ces animaux est cependant limitée par le fait qu’il faille attendre longtemps avant la première lactation de l’animal transgénique et que le cycle de lactation est discontinu. Le liquide séminal du porc présente par rapport à l’approche précédente d’indéniables avantages. En effet, le verrat est de tous les animaux domestiques celui qui éjacule la plus grande quantité de sperme : 200 à 300 ml par éjaculat avec une concentration totale en protéines de 30 mg/ml. De plus, ce reproducteur atteint sa maturité sexuelle à l’âge de 110-125 jours et la production de semence ne connaît pas de fluctuation. Il peut éjaculer deux à trois par semaine durant toute l’année.
Un porc transgénique qui exprimerait 1 mg de protéine étrangère par ml de sperme produirait plus 22 g de protéine par an, estiment les chercheurs qui ont calculé qu’un cheptel porcin de soixante animaux pourrait idéalement être établi en deux ans environ, contre sept ans pour un troupeau de vaches transgéniques. Récupérer une protéine étrangère dans le sperme devrait également être plus facile que de l’isoler du lait. En effet, dans ce dernier cas, le processus est compliqué par la présence de micelles de caséine et de globules gras qui empêchent la filtration et interfère avec les méthodes standard de séparation protéique. Rien de tel avec le sperme : il suffit de se débarrasser des spermatozoïdes par une simple centrifugation.
Avant de créer des porcs transgéniques, François Pothier et ses collaborateurs de l’Université de Laval (Québec, Canada) ont voulu tester leur stratégie sur de petits animaux de laboratoire. Ils ont étudié la possibilité d’utiliser les glandes sexuelles accessoires, en particulier les vésicules séminales, comme bioréacteurs chez la souris mâle. Afin de diriger l’expression du gène de l’hormone de croissance humaine dans les cellules épithéliales vésicules séminales, les chercheurs ont utilisé le promoteur d’un gène codant pour une enzyme exprimée chez la souris dans les glandes sexuelles accessoires. De l’hormone de croissance humaine a bien été sécrétée, jusqu’à 0,5 mg par ml de liquide séminal.
| Effet | Description |
|---|---|
| Ingéré alimentaire | Diminution de 2 à 22% |
| Croissance | Accélération jusqu'à 47% |
| Efficacité alimentaire | Amélioration de 3 à 38% |
| Dépôt de gras corporel | Réduction de 7 à 44% |
| Pourcentage de muscles dans la carcasse | Augmentation de 2 à 23% |
| Rendement à l'abattage | Réduction de 1 à 4% |
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