Poissons

24 gobies à tache noire, des poissons de rivière, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue par surdose de MS-222. Pêchés à l'hameçon ou à la nasse dans la Saône, ils restent environ 24 heures à jeun en bourriche, puis jusqu'à 24 heures seuls dans une chambre de respirométrie immergée dans la rivière, pour mesurer leur consommation d'oxygène. Le projet cherche à comprendre la tolérance de cette espèce invasive aux variations de température et d'oxygène, avec des retombées pour la gestion des milieux renvoyées "à plus long terme". Le porteur les fait tuer plutôt que relâcher parce que l'espèce est invasive, en invoquant la réglementation.

Objectifs

Les cours d’eau sont des environnements fortement variables dans le temps, en particulier à l’échelle du cycle journalier, avec des fluctuations importantes de température et de disponibilité en oxygène. Ces variations représentent une contrainte majeure pour les organismes aquatiques, car une augmentation de la température accroît les besoins énergétiques tandis qu’une diminution de l’oxygène peut limiter la capacité à satisfaire ces besoins. Dans ce contexte, certaines espèces de poissons semblent particulièrement capables de tolérer ces conditions, notamment le gobie à tache noire (Neogobius melanostomus), une espèce invasive aujourd’hui largement répandue dans les cours d’eau français. Comprendre les mécanismes qui sous-tendent cette capacité de tolérance constitue un enjeu important pour mieux appréhender les dynamiques d’invasion biologique en milieu aquatique. L’objectif général du projet est de quantifier, en conditions naturelles, les performances métaboliques de cette espèce, en mesurant sa consommation d’oxygène directement en rivière, sur un cycle complet de 24 heures. Ces mesures permettront d’estimer le métabolisme minimal et maximal des individus, ainsi que leur capacité à ajuster leur dépense énergétique en fonction des variations naturelles de température et d’oxygène dissous. Plus spécifiquement, le projet vise à : (i) caractériser la variabilité du métabolisme individuel en conditions naturelles fluctuantes ; (ii) analyser la relation entre consommation d’oxygène et conditions environnementales (température, oxygène dissous) ; (iii) identifier dans quelle mesure ces capacités physiologiques peuvent contribuer à la tolérance de cette espèce aux conditions environnementales variables. Ce projet repose sur des mesures réalisées directement en milieu naturel, au plus proche des conditions écologiques rencontrées par les individus, afin de mieux comprendre le fonctionnement physiologique des poissons dans leur environnement réel.

Bénéfices attendus

Ce projet apportera des connaissances nouvelles sur la manière dont une espèce de poisson invasive, le gobie à tache noire (Neogobius melanostomus), ajuste son métabolisme face aux variations naturelles de son environnement. En mesurant directement la consommation d’oxygène des individus en rivière, sur un cycle complet de 24 heures, il permettra de mieux comprendre comment ce poisson répond à des fluctuations rapides de température et d’oxygène dissous, deux facteurs majeurs pour le fonctionnement des organismes aquatiques. Le projet contribuera ainsi à améliorer les connaissances sur les mécanismes physiologiques susceptibles de favoriser la tolérance de cette espèce à des conditions environnementales variables, voire contraignantes. Cette meilleure compréhension est particulièrement pertinente dans le contexte actuel de réchauffement des eaux continentales et d’augmentation de la fréquence des épisodes extrêmes, qui peuvent modifier les équilibres écologiques et favoriser certaines espèces opportunistes ou invasives. Au-delà du seul cas du gobie à tache noire, ce projet présente également un intérêt méthodologique et conceptuel plus large. Il permettra d’évaluer la faisabilité et l’intérêt d’une approche de respirométrie réalisée directement en milieu naturel, au plus près des conditions réellement rencontrées par les poissons. Cette démarche pourra alimenter de futurs travaux en écophysiologie de terrain en fournissant un cadre expérimental utile pour étudier les réponses physiologiques des animaux dans des environnements fluctuants. Enfin, les résultats obtenus pourront contribuer, à plus long terme, aux réflexions menées sur la gestion des milieux aquatiques et des espèces invasives, en identifiant certains contextes environnementaux potentiellement favorables au maintien ou à l’expansion de cette espèce.

Procédures

Les poissons seront capturés dans la Saône, soit par pêche au coup avec appât, soit à l’aide de nasses appâtées relevées dans un délai maximal de 12 heures. Après capture, ils seront maintenus temporairement dans l’eau de la rivière, dans de grandes bourriches, afin de limiter le changement de conditions environnementales. Ils resteront à jeun pendant environ 24 heures avant les mesures, afin de limiter l’influence de la digestion sur la consommation d’oxygène. Chaque poisson sera ensuite placé individuellement dans une chambre de respirométrie installée dans la rivière pendant 24 heures, afin d’enregistrer sa consommation d’oxygène dans des conditions naturelles. Le dispositif fonctionne en flux intermittent, avec une alternance de phases de mesure et de renouvellement de l’eau. Chaque animal est utilisé une seule fois dans la procédure. Il n’y a ni chirurgie, ni prélèvement invasif sur animal vivant, ni administration expérimentale de substance. À l’issue de la mesure, les poissons sont euthanasiés conformément à la réglementation applicable à cette espèce invasive.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables attendus sont principalement liés au stress physiologique induit par : (i) la capture en milieu naturel (pêche au coup, nasses), (ii) le maintien temporaire en bourriche (mise à jeun), et (iii) le confinement en chambre de respirométrie en milieu naturel, ainsi qu’aux manipulations associées (transferts, installation dans les chambres). Ces contraintes peuvent entraîner des réponses comportementales (agitation, prostration transitoire), une augmentation de la ventilation, et potentiellement favoriser des troubles immunitaires chez des individus fragilisés. Effets indésirables spécifiques attendus : • Lésions légères possibles au niveau buccal lors de la pêche au coup (hameçon), et stress/confinement dans les nasses (limité par un relevé ≤ 12 h). • Jeûne pré-mesure (24 h en bourriche) : potentiellement inconfortable mais nécessaire pour éviter les biais liés à la digestion. • Isolement temporaire lors de la respirométrie (< 24 h) pouvant induire un stress social/comportemental ; il sera limité au strict nécessaire. • En respirométrie en milieu naturel, l’oxygène dissous et la température varient naturellement au cours du nycthémère ; ces fluctuations peuvent induire une contrainte physiologique (hyperventilation, baisse d’activité). Elles seront encadrées par des points limites et des critères d’arrêt. Tous les signes cliniques et comportementaux (respiration, posture, activité, lésions) seront surveillés. Les individus présentant des altérations persistantes seront retirés du protocole. En cas d’atteinte des points limites ou à l’issue de la procédure expérimentale, une euthanasie sera pratiquée par surdose de MS-222 tamponné, conformément à la réglementation applicable à cette espèce invasive.

Devenir

À l’issue des mesures, les poissons ne sont pas relâchés dans le milieu naturel, le gobie à tache noire étant une espèce invasive dans les rivières françaises. Conformément à la réglementation en vigueur, tous les individus sont euthanasiés à l’issue des mesures, par surdose d’anesthésique, afin d’éviter toute dispersion de l’espèce. Ce choix permet à la fois de répondre aux contraintes réglementaires liées à la gestion des espèces invasives et de garantir une fin de procédure rapide, limitant la souffrance des animaux. Si un individu doit être retiré du protocole avant la fin de la mesure (par exemple en cas de blessure ou de signes de détresse), il est immédiatement euthanasié selon la procédure décrite, afin d’éviter toute souffrance prolongée.

Remplacement

À ce jour, il n’existe pas d’alternative permettant de répondre à l’objectif du projet sans recourir à des poissons vivants. Le projet vise à mesurer, en conditions naturelles, la consommation d’oxygène du gobie à tache noire en lien avec les variations de température et d’oxygène dissous rencontrées en rivière au cours d’un cycle de 24 heures. Ces réponses dépendent du fonctionnement intégré de l’organisme entier, incluant la respiration, la circulation, l’activité spontanée et les interactions avec l’environnement. Des approches alternatives, telles que les mesures physico-chimiques du milieu, la modélisation, l’exploitation de données bibliographiques ou des approches sur tissus et cellules isolés, peuvent contribuer à interpréter les résultats, mais elles ne permettent pas d’estimer directement la consommation d’oxygène d’individus vivants dans leur environnement naturel, ni d’appréhender leurs réponses physiologiques en situation réelle. Le recours à des animaux vivants est donc indispensable pour atteindre les objectifs scientifiques du projet. Le protocole a toutefois été conçu de manière à limiter au maximum l’utilisation des animaux à ce qui est strictement nécessaire, avec une approche peu invasive reposant sur une mesure réalisée directement en milieu naturel, sans chirurgie, sans administration de substance et sans maintien prolongé en captivité.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet a été limité au strict nécessaire afin de répondre aux objectifs scientifiques tout en garantissant la robustesse des analyses. La stratégie de réduction repose sur un plan d’échantillonnage contraint par le dispositif expérimental de terrain. Les mesures de consommation d’oxygène étant réalisées sur une durée de 24 heures par individu, et le dispositif comprenant deux respiromètres fonctionnant simultanément, le nombre maximal d’individus pouvant être étudiés est de deux par jour. Sur une période de 12 jours, l’effectif total est ainsi limité à environ 24 individus. Ce nombre correspond au compromis entre (i) la nécessité de couvrir une variabilité environnementale réaliste (cycle jour/nuit et fluctuations naturelles de température et d’oxygène dissous) et (ii) la contrainte de durée des mesures individuelles. Il permet d’obtenir un nombre suffisant de réplicats indépendants pour analyser la variabilité interindividuelle et les relations entre métabolisme et conditions environnementales. L’approche retenue ne repose pas sur des procédures répétées sur un même individu, ce qui permet de limiter la contrainte cumulée et d’éviter une augmentation du nombre total d’animaux liée à des pertes ou des effets d’habituation. Enfin, aucun animal n’est soumis à des procédures invasives ou à des manipulations supplémentaires (chirurgie, prélèvements, traitements expérimentaux), ce qui permet de maximiser l’information obtenue par individu tout en maintenant un effectif global réduit.

Raffinement

Le protocole a été conçu afin de réduire au minimum la douleur, le stress et la durée des manipulations imposées aux animaux. La capture est réalisée à l’aide de méthodes peu traumatiques et sélectives (pêche à la ligne avec appât et nasses appâtées), avec un relevé des nasses dans un délai maximal de 12 heures afin de limiter le confinement prolongé. Les manipulations sont brèves, réalisées avec du matériel humidifié et en limitant au maximum l’exposition à l’air. Après capture, les poissons sont maintenus en bourriches immergées directement dans l’eau du site, ce qui permet de conserver des conditions physico-chimiques proches de leur environnement naturel (température, oxygène dissous), et de limiter le stress lié à un changement de milieu. Cette phase inclut une période de mise à jeun d’environ 24 heures, nécessaire pour la mesure du métabolisme, tout en permettant une récupération partielle du stress de capture. La respirométrie in situ constitue une approche peu invasive, reposant uniquement sur un confinement temporaire dans une chambre immergée, sans chirurgie, sans prélèvement sur animal vigile et sans administration de substance. Le dispositif fonctionne en flux intermittent, assurant un renouvellement régulier de l’eau à partir du milieu naturel. Afin de limiter les contraintes physiologiques liées aux variations naturelles de l’environnement (température, oxygène dissous), des points limites et des critères d’arrêt sont définis. Toute altération marquée et prolongée du comportement ou de la respiration (perte d’équilibre, ventilation excessive, absence de récupération) entraîne l’arrêt de la mesure et le retrait de l’individu. Une surveillance régulière des animaux est assurée tout au long du protocole, en particulier lors des premières mises en place, afin de vérifier le bon fonctionnement du dispositif et l’absence de détresse. Les manipulations répétées sont évitées afin de ne pas perturber les mesures et de limiter le stress. À l’issue de la procédure, les animaux sont euthanasiés par surdose d’anesthésique (MS-222 tamponné), permettant une perte rapide de conscience et limitant la souffrance, conformément à la réglementation applicable aux espèces invasives.

Choix des espèces

Le gobie à tache noire (Neogobius melanostomus) a été choisi comme modèle en raison de son impact écologique et de son succès invasif dans plusieurs cours d’eau français (notamment Saône, Doubs, Moselle). Espèce benthique exotique envahissante, il colonise rapidement des habitats variés et peut entrer en compétition avec des espèces autochtones, notamment en occupant des zones à faible oxygénation parfois moins accessibles à d’autres poissons. Son comportement locomoteur (déplacements par bursts, maintien au substrat) et sa tolérance apparente aux contraintes de rivière (variations de température et d’oxygène dissous) en font un modèle pertinent pour tester l’hypothèse selon laquelle des aptitudes métaboliques (SMR, MMR, AS, plasticité) favorisent l’établissement et la dispersion en milieu variable. L’espèce est classée LC (préoccupation mineure) ; la capture d’un effectif limité, sous autorisation préfectorale, n’est pas susceptible d’impacter les populations locales. Les animaux utilisés seront des gobies subadultes à adultes, mesurant environ 8 à 15 cm. Ce choix est justifié par deux raisons principales : - (1) Compatibilité technique – cette gamme de tailles est la plus adaptée aux chambres de respirométrie de terrain (volume de chambre et rapport masse/volume permettant une mesure précise de la consommation d’oxygène sur 24 h, tout en laissant au poisson un espace suffisant pour se retourner) ; - (2) Pertinence écologique – ces tailles correspondent aux classes d’âge les plus fréquemment rencontrées dans les populations envahissantes de rivière et impliquées dans l’occupation des habitats et la compétition avec les espèces autochtones. Elles sont donc pertinentes pour tester l’hypothèse d’une tolérance/plasticité métabolique contribuant au succès invasif dans un environnement fluvial variable (température et oxygène dissous).

Pris à l'hameçon, posés sur une toile au bord du bateau, puis incisés sous anesthésie locale pour l'implantation d'un émetteur acoustique et d'une marque externe, 120 poissons pélagiques adultes vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. L'intervention dure moins de cinq minutes avant leur remise à l'eau, et plus de 400 hydrophones suivent ensuite leurs déplacements dans le canal du Mozambique, pour orienter la gestion d'aires marines protégées. Le porteur prévoit le stress de la capture et d'éventuelles blessures dues à l'engin de pêche, et n'attend aucun effet indésirable de l'incision suturée. Les 120 poissons sont tous relâchés, et le résumé ne nomme aucune des quatre espèces.

Objectifs

Les écosystèmes marins sont soumis à une pression toujours croissante en raison des impacts directs et indirects des activités humaines, entraînant un déclin global des espèces marines et une érosion de la santé des écosystèmes. Cette érosion entraine un impact clair sur la capacité des océans à fournir de nombreux services dont dépendent les sociétés. Le rôle des aires marines protégées surtout quand elles englobent des îles entières est primordial pour protéger les ressources, mais également pour comprendre le fonctionnement à fine échelle de sa biodiversité et sa connectivité à de plus grande échelle. Basé sur des modèles biologiques aux traits de vie différents, mais présentant tous des capacités migratoires à grande échelle, quatre espèces de poissons pélagiques seront étudiées pour mieux comprendre (1) l’utilisation des différents habitats à fine (local) et large (régional) échelles par l’exploitation d’une technologie de télémétrie acoustique et en s’appuyant sur un réseau d’écoute existant dans le canal du Mozambique de plus de 400 hydrophones, (2) la structure et/ou la stabilité des populations locales et leur lien avec d’autres populations régionales par la génétique des populations, (3) la connectivité existante au niveau régionale avec les aires marines protégées (AMP) et l’identification de zones non protégées d’importance régionale.

Bénéfices attendus

L’analyse spatiale des données acoustiques des déplacements des individus, issues de l’important réseau d’écoute en place, couplées aux analyses génétiques déjà disponibles ou en cours d’acquisition sur ces espèces, permettront en fonction de l’espèce cible de confirmer les zones et périodes de migration, leur niveau de fidélité aux différents habitats et la dynamique spatiale qu'il existe au sein d’une île isolée et entre les aires marines protégées adjacentes. Les résultats seront directement exploités par les gestionnaires partenaires du projet pour proposer des mesures de gestion locale et régionale afin d'optimiser la préservation de ces ressources.

Procédures

L'ensemble des individus sera soumis à une phase de captures par un hameçon, une phase d'implantation d'une marque acoustique en interne et d'une marque externe pour son identification ultérieure. L'ensemble de la procédure dure moins de 5 mn avant le relâché de l’individu dans son milieu naturel.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont essentiellement le stress lié à la capture et d’éventuelles blessures liées à l’engin de pêche. Des mesures particulières seront prises pour limiter les nuisances à la capture, avec le positionnement du poisson dès sa sortie de l’eau dans un hamac constitué d’une toile souple non abrasive, et une attention particulière lors du retrait du leurre. Le marquage externe est équivalent à la piqûre d’une aiguille. Le marquage intracorporel sera réalisé sous anesthésie locale, et implique une incision suturée suite à laquelle il n’est pas attendu d’effets indésirables compte tenu des conditions d’asepsie et de la durée réduite du protocole (durée totale de l’intervention

Devenir

Les individus utilisés (soit N=120) dans le cadre de ce projet seront replacés dans leur milieu naturel, l’objectif de l’étude étant de caractériser leur cycle de vie dans le milieu marin.

Remplacement

L'intérêt du projet étant d’étudier le comportement spatial des espèces sauvages dans leur milieu naturel, il n’est pas possible de les remplacer. De plus la domestication de ces espèces n’est pas possible.

Réduction

Le nombre d’échantillons est conditionné par la puissance statistique recherchée et surtout par l’accessibilité aux individus ciblés. Il est difficile en écologie spatiale de déterminer le nombre d’individus nécessaire pour obtenir la variabilité acceptable de l’utilisation de l’espace par une population donnée. Ce nombre est variable en fonction des objectifs, des caractéristiques écologiques de l’espèce concernée et des modèles utilisés. Sur la base (1) d’études sur l’effet de l’échantillonnage sur la qualité des résultats, (2) du nombre minimum d’individus suivis par télémétrie pour capturer l’essentiel de la variabilité, le nombre d'individus testés dans les différents lots et procédures est minimal compte tenu de la dispersion de ces espèces (ouest océan Indien), leur nombre en milieu naturel et la nécessité de capturer la variabilité du comportement de ces espèces de grands migrateurs. Les poissons pélagiques ciblés sont communément présents et abondants dans les eaux de la région. En l’absence actuelle de connaissances sur leur déplacement dans la zone d’étude, il est prévu de cibler un maximum de 30 individus de chaque espèce en mer pour obtenir une première estimation des niveaux de déplacement local et régional. Les données acquises permettront de mieux évaluer le nombre cible pour une étude plus globale a posteriori.

Raffinement

La capture sera réalisée à l’hameçon avec des leurres de forme et de taille appropriées pour limiter les blessures et éviter l’ingestion par le poisson. Le protocole prend en compte le moins de manipulation directe, et le moins d’exondation (sortie de l’eau) possible des individus. Des épuisettes en silicone limiteront l’abrasion au contact des poissons qui seront positionnés dans un brancard en voile de voilier maintenue sur le franc-bord du bateau. Cette approche limitera la manipulation de ces animaux de très grande taille et les risques de blessures. Les marquages interne et externe seront réalisés sans exondation du poisson, en position décubitus dorsal induisant un état d'immobilité tonique et permettant la réalisation rapide sous anesthésie locale. Le comportement de chaque individu sera observé durant tout l’intervention et jusqu’au relâché. L'ensemble du protocole, de l’arrivée dans le brancard jusqu’à la remise en liberté dure moins de 5 mn.

Choix des espèces

Le cycle de vie des espèces de grands pélagique ciblés reste méconnu, limitant la capacité des scientifiques à fournir un appui aux gestionnaires. Ces espèces étant de grands migrateurs océaniques ciblées par les pêcheries artisanales de tous les pays de la région, une gestion locale et régionale passe par une meilleure connaissance de l’utilisation de l’espace et des mouvements migratoires de ces espèces. Tous les individus seront des adultes (ciblage des adultes par la taille des leurres utilisés pour la capture).

180 médakas vont être utilisés, tous tués à l'issue, chacun passant environ cinq heures par séance dans un dispositif qui mesure sa consommation d'oxygène puis le fait nager contre un courant dont la vitesse augmente progressivement. Chaque poisson reçoit d'abord un marquage sous la peau sous anesthésie, de dix à quinze minutes, puis vit à 20, 25 ou 30 degrés pendant une semaine ou environ deux mois selon le groupe. À chaque étape, deux poissons par aquarium sont anesthésiés profondément, saignés et mis à mort sans réveil, les autres subissant le même sort à la fin du protocole, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Le porteur justifie le choix du médaka par sa tolérance de 0 à 40 degrés, sa reproduction rapide, et par la plateforme d'élevage dont l'INRAE d'Aix-en-Provence dispose déjà.

Objectifs

Le réchauffement climatique entraîne une augmentation de la température des rivières, des lacs et des autres milieux aquatiques. Cette hausse peut avoir des conséquences importantes pour les poissons d’eau douce, car leur température corporelle dépend directement de celle de l’eau. Lorsque l’eau se réchauffe, leurs besoins en énergie et en oxygène augmentent. On ne comprend cependant pas encore complètement comment les poissons parviennent à s’adapter lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées pendant une longue période. Le projet EPO a pour objectif de mieux comprendre les mécanismes qui permettent aux poissons de s’adapter à ces changements de température. Les chercheurs étudieront notamment la manière dont leur organisme utilise l’oxygène et produit l’énergie nécessaire à leur fonctionnement, afin de déterminer pourquoi certains poissons supportent mieux la chaleur que d’autres. Pour cela, l’étude sera réalisée sur une espèce de petit poisson appelée médaka (Oryzias latipes). Les poissons seront maintenus dans des aquariums à trois températures différentes (20, 25 et 30 °C). Une partie des animaux sera étudiée après une semaine d’exposition, et une autre après environ deux mois, afin de comparer les effets à court et à long terme. Les chercheurs mesureront leur consommation d’oxygène, leurs capacités physiques ainsi que certains paramètres de leur sang et du fonctionnement de leurs cellules. Les résultats de ce projet permettront de mieux comprendre la capacité des poissons à s’adapter au réchauffement des eaux. Ils contribueront à mieux prévoir les effets du changement climatique sur les espèces aquatiques et pourront aider à orienter les actions de protection de ces milieux.

Bénéfices attendus

L’étude des effets du changement climatique sur les poissons d’eau douce est essentielle pour mieux comprendre et protéger les milieux aquatiques. Lorsque la température de l’eau augmente, le fonctionnement de leur organisme peut être perturbé. Cette augmentation de température entraîne également une diminution de la solubilité de l’oxygène dans l’eau, réduisant ainsi sa disponibilité pour les organismes aquatiques. Les poissons sont donc confrontés à une double contrainte physiologique : une augmentation de leurs besoins en oxygène liée à l’accélération de leur métabolisme, alors même que la quantité d’oxygène disponible dans leur environnement diminue. Toutefois, la réponse des poissons au réchauffement ne dépend pas uniquement de la disponibilité en oxygène du milieu, mais également de leur capacité à transporter, diffuser et utiliser cet oxygène au niveau des tissus.. Le projet EPO a pour objectif de mieux comprendre comment les poissons réagissent lorsque l’eau se réchauffe. Les chercheurs étudieront la manière dont leur organisme transporte et utilise l’oxygène, depuis la respiration de l’animal jusqu’au fonctionnement de ses cellules. En mesurant leur consommation d’oxygène, en analysant certaines caractéristiques de leur sang et le fonctionnement de leurs cellules, ils chercheront à déterminer si les difficultés rencontrées à haute température sont dues à un transport insuffisant de l’oxygène, à une mauvaise utilisation de celui-ci par les cellules, ou à une combinaison de ces deux phénomènes. Les résultats de ce projet permettront de mieux comprendre pourquoi certaines espèces supportent mieux le réchauffement que d’autres. Ils aideront à mieux prévoir les conséquences du changement climatique sur les populations de poissons et apporteront des connaissances utiles pour la protection et la gestion des écosystèmes aquatiques.

Procédures

Après leur arrivée et une période d’adaptation dans l’animalerie, les médakas seront répartis dans des aquariums maintenus à trois températures différentes : 20, 25 ou 30 °C. Chaque poisson recevra un petit marquage sous la peau, réalisé sous anesthésie, afin de pouvoir le reconnaître et suivre son évolution tout au long de l’étude. Cette intervention durera environ 10 à 15 minutes par poisson. Les poissons seront ensuite étudiés dans un dispositif permettant de mesurer leur consommation d’oxygène et leurs capacités de nage. Ils seront placés dans ce dispositif environ une à deux heures avant les mesures afin de réduire le stress lié aux manipulations. Les chercheurs mesureront d'abord leur consommation d’oxygène au repos, puis leur demanderont de nager face à un courant dont la vitesse augmentera progressivement afin d'évaluer leurs capacités physiques. Chaque séance de mesure durera environ cinq heures par poisson. Au début de l'étude, puis après une semaine et après environ deux mois d'exposition aux différentes températures, les poissons seront pesés, mesurés et soumis à ces mesures de consommation d’oxygène. À chacun de ces moments, deux poissons par aquarium seront anesthésiés profondément afin de réaliser un prélèvement de sang. Ils seront ensuite mis à mort pour permettre l'analyse de certains organes et cellules, indispensable pour comprendre comment leur organisme produit et utilise l'énergie.

Impact sur les animaux

Les principales contraintes pour les poissons sont liées aux différentes manipulations nécessaires au suivi de l’étude. Ils recevront un petit marquage individuel sous anesthésie, seront régulièrement manipulés pour être pesés et mesurés, et participeront à des tests permettant de mesurer leur consommation d’oxygène et leurs capacités de nage. Ces manipulations peuvent provoquer un stress temporaire, une respiration plus rapide pendant un court moment, ainsi qu'une fatigue passagère après les tests de nage. Le marquage peut également entraîner une légère irritation au niveau de la zone d’injection. Après chaque anesthésie, les poissons seront surveillés jusqu’à leur récupération complète avant d’être replacés dans leur aquarium. Les poissons seront maintenus à trois températures différentes (20, 25 et 30 °C). Ces températures sont adaptées à cette espèce et correspondent à des conditions qu'elle peut rencontrer dans son environnement. Les changements de température seront réalisés progressivement afin de limiter le stress. La qualité de l’eau, notamment sa température, son oxygénation et ses autres paramètres, sera contrôlée régulièrement tout au long de l’étude pour garantir de bonnes conditions de vie. Les poissons seront observés chaque jour afin de vérifier leur état de santé. Les chercheurs surveilleront notamment leur comportement, leur alimentation, leur respiration et leur façon de nager. Si un poisson présente des signes de souffrance ou un problème de santé persistant, il sera retiré de l’étude et pris en charge selon les procédures prévues. Les prélèvements de sang et de tissus seront réalisés uniquement sur des poissons profondément anesthésiés. Ils seront ensuite mis à mort sans être réveillés. L'ensemble du projet a été conçu pour limiter autant que possible le nombre de manipulations, le stress et les effets sur les animaux, tout en permettant de répondre aux objectifs scientifiques de l'étude.

Devenir

À l’issue des différentes étapes expérimentales, certains poissons seront mis à mort afin de réaliser les prélèvements sanguins et tissulaires indispensables aux objectifs scientifiques du projet. Ces prélèvements doivent être effectués immédiatement après la mise à mort afin de préserver l’intégrité fonctionnelle des tissus et des cellules utilisés pour les analyses, notamment celles portant sur la respiration mitochondriale. Les autres poissons seront maintenus dans leurs conditions expérimentales jusqu’à la fin du protocole. Ils seront ensuite également mis à mort afin de permettre la réalisation des analyses terminales prévues dans le projet. Le nombre d’animaux utilisés et mis à mort a été limité au strict minimum nécessaire pour atteindre les objectifs scientifiques tout en garantissant la robustesse des analyses, conformément au principe de Réduction.

Remplacement

À ce jour, il n’existe pas de méthode permettant de remplacer l’utilisation de poissons vivants pour cette étude. Les chercheurs doivent observer le fonctionnement de l’animal dans son ensemble afin de comprendre comment il réagit lorsque la température de l’eau augmente. Les expériences réalisées sur des cellules ou les modèles informatiques ne permettent pas de reproduire fidèlement le fonctionnement d’un organisme vivant. L’utilisation de poissons est donc indispensable pour comprendre comment ils s’adaptent au réchauffement de leur environnement.

Réduction

Le nombre de poissons a été limité au minimum nécessaire pour répondre aux objectifs du projet tout en obtenant des résultats fiables. Les poissons seront répartis dans plusieurs aquariums et exposés à trois températures différentes (20, 25 et 30 °C). Les mêmes poissons seront suivis tout au long de l’étude afin de réaliser plusieurs mesures sur les mêmes individus, ce qui permet de recueillir davantage d’informations sans utiliser plus d’animaux. Seul un petit nombre de poissons sera mis à mort à chaque étape de l’étude pour réaliser les analyses qui nécessitent des prélèvements de sang et de tissus. Enfin, le marquage individuel des poissons permettra de suivre chaque animal au cours de l’étude et de limiter le nombre total d’animaux utilisés.

Raffinement

Les poissons sont maintenus dans des conditions adaptées à leurs besoins afin de préserver leur bien-être tout au long de l’étude. Ils sont élevés en groupes dans des aquariums aménagés avec des refuges et des plantes pour limiter le stress et favoriser leurs comportements naturels. Ils sont nourris quotidiennement et la qualité de l’eau est contrôlée régulièrement. Les animaux sont observés chaque jour et, en cas de problème, des mesures sont prises immédiatement. Si nécessaire, le vétérinaire est consulté et un poisson peut être isolé en aquarium de quarantaine. Toutes les manipulations sont réalisées par du personnel formé. Les procédures susceptibles d’être stressantes sont effectuées sous anesthésie afin de limiter la douleur et le stress. Les poissons sont manipulés avec précaution, dans un environnement calme, puis replacés dans leur aquarium après une période de récupération. Leur état est surveillé tout au long de l’étude et tout animal présentant des signes persistants de souffrance est retiré de l’expérimentation conformément aux points limites définis dans le projet.

Choix des espèces

Le médaka est un petit poisson particulièrement adapté à cette étude, car il peut vivre dans une large gamme de températures (de 0 à 40 °C). Il permet ainsi de mieux comprendre comment les poissons s’adaptent au réchauffement de leur environnement. Cette espèce se reproduit rapidement, est facile à élever et supporte bien les manipulations nécessaires à l’étude. L’INRAE d’Aix-en-Provence dispose déjà d’une plateforme d’élevage dédiée à cette espèce, avec des installations adaptées et du personnel expérimenté, garantissant de bonnes conditions d’hébergement et le bien-être des animaux.

Réduire les "pertes économiques importantes" que la furonculose cause aux élevages de salmonidés est la finalité déclarée : 913 truites arc-en-ciel juvéniles de 10 à 30 grammes vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont infectées par Aeromonas salmonicida en conditions contrôlées, puis traitées par un bactériophage administré jusqu'à deux fois par injection sous anesthésie, ou par balnéation. Le porteur annonce une baisse d'appétit, un comportement d'isolement, une altération de la nage et un "risque de mortalité". La mise à mort en fin de protocole est justifiée par l'impossibilité sanitaire de relâcher ou de réutiliser des poissons potentiellement infectés, et les résultats attendus sont rapportés à "la durabilité de la filière aquacole".

Objectifs

Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida est l’agent responsable de la furonculose, une maladie bactérienne majeure des salmonidés entraînant des pertes économiques importantes. Le contrôle de cet agent pathogène repose largement sur la vaccination et l’utilisation d’antibiotiques, stratégies qui présentent des limites en termes d’efficacité, d’effets indésirables, et d’émergence de résistances bactériennes. Dans ce contexte, le projet vise à évaluer dans un modèle de truites arc-en-ciel juvéniles le potentiel thérapeutique et les modalités d’administration d’un bactériophage lytique spécifiquement dirigé contre A. salmonicida.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d’évaluer l’innocuité et l’efficacité d’un bactériophage lytique comme alternative innovante au traitement de la furonculose en aquaculture. Deux modalités d’administration seront également comparées, la voie intra-péritonéale et la balnéation, cette dernière étant plus représentative des conditions d’utilisation en élevage aquacole. Les résultats contribueront au développement de solutions thérapeutiques ciblées permettant de réduire l’usage des antibiotiques, avec des bénéfices potentiels pour la santé des poissons et la durabilité de la filière aquacole.

Procédures

Les animaux seront soumis à des infections bactériennes en condition contrôlée, et à l’administration de traitements antibactériens expérimentaux selon plusieurs modalités d’administration (intra-péritonéale, balnéation). Les animaux seront soumis au maximum à 2 injections, réalisées sous anesthésie en 30 secondes. Aucun prélèvement ni procédure chirurgicale ne seront réalisés sur animaux vigiles

Impact sur les animaux

Les effets indésirables attendus sont principalement liés à l’infection expérimentale par A. salmonicida. Les poissons juvéniles (10–30 g) peuvent présenter des signes cliniques tels qu’une baisse d'appétit, un comportement d’isolement, une altération de la nage, ainsi qu’un risque de mortalité.

Devenir

La mise à mort des poissons est prévue en fin de protocole, pour des raisons notamment sanitaires (impossibilité de relâcher ou de réutiliser des poissons potentiellement infectés par A. salmonicida).

Remplacement

Le traitement à base de phage évalué dans ce projet a préalablement été testé dans un modèle alternatif invertébré qui a permis une première évaluation de son efficacité. L’utilisation d’animaux vertébrés vivants est ainsi limitée mais elle reste nécessaire puisqu’aucun modèle in vitro ou invertébré ne permet de reproduire de manière fiable les réponses observées chez le poisson.

Réduction

Pour une expérience préliminaire dont l'objectif est de valider les conditions expérimentales, le nombre de poissons par condition a été volontairement limité à 10, effectif suffisant pour confirmer la reproductibilité de l'infection et ajuster les paramètres expérimentaux. Pour l'expérimentation visant a étudié l'efficacité du traitement, les effectifs (40 animaux en triplicat par condition) permettent d’obtenir des résultats statistiquement exploitables tout en minimisant le nombre d’animaux utilisés dans l’expérimentation.

Raffinement

Toutes les manipulations des poissons sont effectuées sous anesthésie. Un suivi clinique au minimum 2x/jour pendant toute la durée de l’expérience est assuré, les poissons moribonds seront euthanasiés de manière à limiter la souffrance. De plus, les conditions d’élevage sont améliorées, avec une densité animale réduite à 25 kg/m³, c’est-à-dire bien en-dessous des pratiques courantes en élevage (50-70 kg/m³), et par l'enrichissement des bacs avec des tubes pour permettre aux poissons de se cacher et limiter le stress. Seuils d’alarme liés aux paramètres d’ambiance : température de l’eau : si >20°C et non-rectifiable, arrêt de l’expérimentation. Oxygène dissout : si

Choix des espèces

La truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) a été choisie car elle est un hôte naturel d’Aeromonas salmonicida et est l’une des principales espèces élevées en aquaculture en Europe. Cette espèce est également bien caractérisée et pour laquelle des protocoles expérimentaux standardisés existent, ce qui garantit la reproductibilité des résultats. L’utilisation de truites juvéniles permet de reproduire un stade d’infection cliniquement pertinent pour la filière. L’expérience prévoit l’utilisation de truites arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) juvéniles d’un poids compris entre 10 et 30 g. Le stade juvénile a été sélectionné afin de reproduire une forme aigue de la maladie. Par ailleurs, les truitelles sont suffisamment robustes pour tolérer les procédures expérimentales prévues, notamment les inoculations intra-péritonéales/musculaires et la balnéation, ce qui permet de limiter lerisque de stress et de mortalité liés aux manipulations.

Pour mesurer comment les poissons migrateurs recolonisent une rivière après l'arasement de deux barrages, 1 900 salmonidés et 550 poissons d'autres espèces, le résumé citant saumon, truite, anguille et lamproies, sont capturés et soumis à des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Chaque individu est anesthésié, mesuré, pesé, pucé d'un transpondeur, puis privé de quelques écailles et d'un fragment de nageoire de 0,25 cm² pour les analyses génétiques. Le porteur limite à moins d'une minute le temps hors de l'eau, emploie des épuisettes sans nœud et des bassins oxygénés pour le réveil, et sort de la procédure tout individu qui perd l'équilibre ou ventile anormalement. Les 2 450 poissons sont remis à l'eau à leur point de capture, une trentaine de minutes après le début de l'anesthésie.

Objectifs

La construction d’un barrage entrave la circulation de l’eau, des sédiments et des organismes aquatiques et rivulaires, modifiant alors fortement les écosystèmes. A l’inverse, son effacement devrait restaurer leur fonctionnement naturel en rétablissant la continuité écologique entre la source, l’estuaire et l’océan. La destruction de 2 barrages empechant la continuité écologique a fortement impacté le fonctionnement des ecosystèmes et la distribution des espèces de poissons dans le bassin versant. En particulier, les poissons migrateurs amphihalins (qui migrent entre l’océan et la rivière au cours de leur vie) qui circulent de nouveau librement dans le cours d’eau. Ces espèces n’ont jamais réellement quitté ce cours d’eau après la construction des barrages il y a un siècle. Mais elles étaient cantonnées dans la partie aval de la rivière, jusqu'au pied des barrages. Le rétablissement de la continuité écologique leur permet de recoloniser le cours principal et ses affluents à l’amont du bassin versant. L’objectif est de caractériser la démographie et l’expansion des populations de ces poissons migrateurs.

Bénéfices attendus

Les données collectées et les travaux qui en sont issus ont une vocation opérationnelle pour la préservation de cette biodiversité remarquable et de ses habitats. Elles contribuent à améliorer les connaissances scientifiques sur la restauration écologique des cours d'eau suite à l'effacement d'obstacles.

Procédures

Les animaux seront soumis à des mesures biométriques (taille et poids), à un marquage individuel à l'aide d'un transpondeur (puce identique à celles utilisées pour l'identification des chiens, chats ...), à un prélèvement d'écailles pour la mesure de l'âge et de la croissance et d'un petit bout de nageoire (0.25 cm²) pour des analyses génétiques, avant d'être rélachés sur leur lieu de capture. Le temps de procédure comprenant l'anesthésie, la manipulation, le réveil et le relâché est d'environ trente minutes.

Impact sur les animaux

La capture de poissons peut générer un stress ponctuel chez le poisson. La manipulation pour les mesures biométriques et les prélèvements peuvent aussi générer un stress ponctuel. L'anesthésie réalisée permet de réduire ces effets indésirables

Devenir

Tous les individus sont remis à l'eau dans leur secteur d'origine

Remplacement

Il n’existe pas de substitut aux données et échantillons collectées in natura sur des populations réelles de poissons migrateurs.

Réduction

Afin de ne pas échantillonner l’ensemble du cours d’eau tout en étant représentatif de la diversité d’habitats, des populations et de l’environnement, des plans d’échantillonnage (nombre de stations, période d’échantillonnage, répartition sur le cours d’eau) et des protocoles d’échantillonnage ont été développés pour permettre de capturer ces diversités tout en limitant le nombre d’individus manipulés. Pour les collections d’échantillon (écailles, tissus), tout est fait depuis la collecte (plan d’échantillonnage, mise en place de quota) jusqu’à la gestion des collections (subdivision des prélèvements, archivage et mutualisation des données...) pour maîtriser le nombre d’échantillons collectés et leur utilisation tout en répondant aux objectifs scientifiques. Pour les programmes de marquage, c’est essentiellement le nombre de marques recapturées qui conditionne la fiabilité des analyses statistiques ultérieures. Les effectifs d’individus marqués ne représentent que quelques % de la population totale dans nos protocoles, entrainant un effet très limité (voire négligeable) sur la population.

Raffinement

Une attention particulière est portée à l’amélioration du bien-être animal. Des épuisettes à fines mailles et sans nœud sont utilisé pour les capturer et les transvaser d’un bac à l’autre (stabulation ou anesthésiant). Le protocole utilisé limite au maximum le temps de manipulation hors de l’eau du poisson et des bassins oxygénés sont utilisés pour le temps de réveil. Il ne s’écoule en général pas plus de 30 minutes maximum entre l'anesthésie et le relâcher dans le milieu naturel et tous les individus capturés sont relâchés à l’endroit de leur capture dès leur manipulation terminée Les bacs de stockage sont adaptés à la taille et au nombre de poissons. La durée d’émersion et de manipulation (principale source de stress) est limitée au maximum (moins d’une minute en général). Les manipulations se font après une anesthésie légère pendant quelques minutes qui vise à tranquilliser les animaux et à éviter tout risque de blessure. Si les points limites (signes extérieurs d’altération de leur état sanitaire e.g. perte de l’équilibre, ventilation anormale ...) sont observés, les individus sont sortis de la procédure et remis immédiatement dans leur milieu.

Choix des espèces

Les poissons espèces diadromes (poissons migrateurs qui partagent leur cycle de vie entre l’eau douce et le milieu marin ) étudiées sont des animaux migrateurs (saumon, truite, anguille, lamproies …) qui partagent leur cycle de vie entre l’eau douce et le milieu marin. Ces espèces sauvages emblématiques sont fragilisées par de nombreuses pressions anthropiques, telles que la pollution de l’eau, les barrages, l’exploitation halieutique et le changement climatique. Leur fragilité est reconnue par l’Union Européenne, entre autres dans sa directive « Habitat », mais aussi par l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN). Ces espèces sont des indicateurs de la fonctionnalité des milieux qu’elles fréquentent et en particulier de leur connectivité. Les animaux sont capturés aux stades juvéniles et adultes. C’est la possibilité d’observer ces différents stades qui permet d‘appréhender la dynamique de renouvellement de ces populations. Ces deux aspects sont clés pour évaluer la capacité des espèces et de leurs populations à faire face à des environnements changeants.

Capturées, gardées jusqu'à trois jours en vivier dans l'obscurité, anesthésiées à trois reprises puis marquées par insertion d'une marque dans la cavité ventrale au trocart, 90 anguilles européennes de dix à vingt ans subissent ce protocole, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ces poissons migrateurs menacés sont ensuite lâchés dans les dispositifs de dévalaison d'un barrage de douze mètres, pour vérifier que ces installations neuves ne les blessent pas et ne les tuent pas, une vérification imposée par arrêté inter-préfectoral. Le porteur annonce un saignement léger à l'incision, une douleur modérée de courte durée, une perte de mucus, et des blessures possibles au passage dans les dispositifs. Les 90 anguilles sont comptées comme relâchées dans la rivière, alors que le protocole prévoit aussi qu'une "mise à mort par surdosage progressif d'anesthésiant pourra être justifiée par atteinte des points limites".

Objectifs

L’étude vise à vérifier l’innocuité (absence de blessures ou de mortalité) de nouveaux systèmes permettant la migration des anguilles au niveau d’un grand barrage (12m de haut, 150 mètres de large). En effet, l’anguille est un poisson migrateur menacé qui doit effectuer une migration vers la mer pour se reproduire. Historiquement, les anguilles étaient bloquées une partie de l’année au niveau de ce barrage. Pour migrer, certaines tentaient de passer dans les canalisations du barrage, ce qui engendrait des blessures ou de la mortalité sur une partie des anguilles. Les nouveaux systèmes mis en place sont novateurs et apparaissent plus sécurisés. Ils doivent cependant être testés in situ pour vérifier qu’ils ne causent pas de blessures ou de mortalités. Il s’agit d’une étude réglementaire, fixé par arrêté inter-préfectoral.

Bénéfices attendus

L'étude permettra de vérifier l'innocuité des nouvelles installations permettant la migration de dévalaison des anguilles. Dans le cas où des blessures et/ou une mortalité seraient observées, des améliorations sur les dispositifs pourront être réalisées. A l’inverse, si les tests s’avèrent satisfaisants, ces nouveaux dispositifs pourront être installés sur d’autres barrages et ainsi réduire les mortalités d'anguilles à une plus large échelle afin d'améliorer la conservation de l'espèce.

Procédures

Stabulation en vivier pendant 3 jours maximum. Anesthésie, à 3 reprises pendant environ 10 minutes. Marquage par insertion d'une marque dans la cavité ventrale au trocart (tige cylindrique creuse), une seule fois par poisson, la durée de l'intervention est estimée entre 1 et 2 min maximum.

Impact sur les animaux

Nuisance par la capture : stress, perte de mucus (substance de protection de la peau du poisson). Nuisances induites par la biométrie : stress ,perte de mucus, dessication, éblouissement. Nuisances induites par le marquage : saignement léger lors de l'incision, stress, douleur modérée de courte durée, gêne légère par la présence de la marque. Nuisances induites par le passage dans les nouveaux dispositifs : stress, blessures

Devenir

Poissons remis en liberté dans la rivière

Remplacement

Le modèle biologique ne peut être remplacé pour cette étude d'innocuité qui implique de travailler nécessairement sur des individus vivants dans le milieu naturel. La reproduction de l'anguille n'est pas maitrisée, les anguilles d'élevages proviennent tous d'alevins sauvages (civelles). Il n'est pas possible de remplacer l'anguille par une autre espèce.

Réduction

Le projet est prévu sur un maximum de deux années. Il prévoit le marquage de 90 individus afin de s'adapter à la migration annuelle de dévalaison qui est très variable selon les années. Ainsi, Il est prévu d’utiliser 3 lots d’individus : un lot de 30 individus pour tester le déversoir de crue, un lot de 30 individus pour tester la conduite de dévalaison avec le pompage de la prise d’eau en service, un lot de 30 individus pour tester la conduite de dévalaison avec le pompage de l’usine à l’arrêt.

Raffinement

Des mesures de Raffinement sont prises pour réduire la douleur, la souffrance et l’angoisse infligées aux anguilles. Pour toutes les phases de stabulation avant et après marquage, les anguilles sont maintenues dans de l’eau bien oxygénée et dans une totale obscurité. Avant le marquage, les anguilles sont préalablement anesthésiées. Pour le marquage, le poids de la marque sera inférieur à 2% du poids du poisson afin de s’assurer qu’aucune modification comportementale ne soit susceptible d’entrainer des biais. Les anguilles présentant un état sanitaire externe anormal (maigreur, blessure, ...) ne seront pas marquées. Pour le marquage, les marques et la zone de marquage sont désinfectées pour prévenir les infections. L’intervention de marquage est rapide et maitrisée, 1 à 2 minutes, permettant un retour rapide dans le bac de réveil. Lors de la remise à l'eau de l'anguille, un contrôle des températures d'eau bac de réveil/milieu récepteur est effectué afin de garantir l'absence de choc thermique. La remise à l'eau s'effectue lorsque l'anguille est totalement réveillée et à proximité d'un habitat constituant une cache préférentielle pour l'anguille. Une mise à mort par surdosage progressif d’anesthésiant pourra être justifiée par atteinte des points limites.

Choix des espèces

Les dispositifs de dévalaison ont été conçus spécifiquement pour l'anguille qui est présente naturellement sur le site d'étude. Il n'est donc pas pertinent d'utiliser un autre modêle biologique. Il s'agit d'anguilles dîtes "argentées". Ces individus sont agés de 10 ans à 20 ans et présentent des tailles approximativement comprises entre 300 mm et 900 mm.

Chauffés jusqu'à la perte d'équilibre, 440 poissons d'eau douce capturés en nasses subissent une élévation rapide de la température pendant 80 minutes, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Trois espèces seront retenues parmi le gardon, la perche soleil, la grémille, le goujon, le rotengle et le gobie à tache noire, maintenues jusqu'à 48 heures en bourriche et à jeun, la manipulation pouvant leur faire perdre mucus et écailles. Tous sont ensuite tués pour des mesures sur les tissus. Le porteur qualifie pourtant le test employé, le CTmax, de "mesure de tolérance thermique non létale".

Objectifs

Les effets des changements climatiques se manifestent de manière particulièrement prononcée dans les écosystèmes d’eau douce, où les vagues de chaleur augmentent en fréquence et en intensité. Les organismes ectothermes (e.g. poissons) y sont particulièrement vulnérables, dans la mesure où leur température corporelle dépend de celle de leur environnement. En conséquence, la tolérance des organismes aquatiques aux variations rapides de la température dans leur environnement constitue un facteur déterminant de leur résilience et de leur survie. Toutefois, comment un individu répond au stress thermique dépend des interactions biotiques (interactions intra- et interspécifiques) inhérentes à tout écosystème et qui persistent pendant un épisode de vague de chaleur. En ce sens, des données indiquent que les interactions entre espèces peuvent influencer des processus physiologiques tels que la croissance, la reproduction et le taux métabolique. Cependant, les recherches sur la manière dont ces interactions influencent la tolérance thermique individuelle sont limitées, puisque les études se sont jusqu’à présent focalisées principalement sur des individus isolés, sans tenir compte des interactions intra- et interspécifiques. L’objectif du présent projet de recherche est de mesurer l’impact des interactions intra- et interspécifiques sur la tolérance thermique chez les poissons. Plus précisément, notre objectif sera composé de deux volets expérimentaux : (1) Établir si les interactions intra- et interspécifiques augmentent ou réduisent la tolérance thermique maximale (volet 1) (2) Déterminer si les interactions intraspécifiques augmentent ou réduisent la tolérance thermique maximale, selon le sexe (mâle vs. femelle), en tenant compte de l’âge, de la taille et de la charge parasitaire comme covariables. (volet 2). Afin de répondre à nos objectifs de recherche, nous mesurons la tolérance thermique maximale via le test CTmax ; une mesure de tolérance thermique non létale couramment utilisée chez les poissons. La mesure de CTmax permet d’estimer rapidement la température maximale au-delà de laquelle les performances physiologiques d’un organisme ne sont plus soutenues. Pour chaque objectif nous quantifierons la charge parasitaire de chaque individu car cette interaction biotique peut avoir un effet sur la tolérance thermique.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d'acquérir des connaissances fondamentales sur les limites thermiques des poissons, un aspect essentiel pour comprendre comment les organismes répondent au stress thermique dans leur environnement. Pour chaque espèce, il est possible de déterminer une température de tolérance maximale (CTmax), à partir de laquelle les performances de l'individu chutent fortement et comment la tolérance varie en fonction des facteurs biotiques (présence de congénères ou d’individu d’autres espèces). Dans un contexte de réchauffement climatique, la valeur de CTmax est particulièrement importante, puisqu’elle indique la température maximale que l'organisme peut supporter et donc prédire la résilience des populations face aux changements climatiques. Ce projet est novateur sur deux aspects, puisqu’il utilise des organismes issus de milieux naturels et réplique les interactions biotiques présentes dans l’écosystème, alors que la plupart des études sur la tolérance thermique maximale utilisent des organismes élevés en laboratoire et ne considèrent pas ces interactions.

Procédures

Pendant l’expérience de tolérance thermique, les individus subiront une augmentation rapide de la température jusqu’à perte d’équilibre : 1 seule fois pendant 80 minutes

Impact sur les animaux

La mise en place du protocole expérimental décrit ci-dessus peut amener les nuisances ou effets indésirables suivants sur les animaux : (1) Stress lié à la capture en nasses (2) Stress lié au maintien temporaire en bourriche et au jeûne (maximum 48h). (3) Stress lié à la manipulation qui peut entrainer une perte de mucus ou d’écailles. (4) Stress lié à l’augmentation rapide de la température pendant le protocole de CTmax

Devenir

Tous les poissons utilisés seront mis à mort pour effectuer des mesures sur tissus.

Remplacement

Le but de notre étude est de comprendre comment la dynamique entre espèces et au sein d’une même espèce affecte la tolérance thermique de l’individu. Cela apportera des informations sur la dynamique de l’écosystème auquel ces espèces appartiennent, susceptible de changer en réponse aux changements climatiques. Le modèle animal demeure indispensable puisque nous examinons les interactions biotiques et la manière dont la réponse comportementale à une vague de chaleur est affectée par celles-ci. En conséquence, le remplacement est impossible ici, puisqu'il s’agit d'analyser la réponse intégrale de l'organisme face à une vague de chaleur à l'aide de mesures comportementales. Nous privilégions l'utilisation des poissons, qui sont souvent les principaux prédateurs poïkilothermes dans les écosystèmes aquatiques et jouent un rôle fonctionnel clé.

Réduction

Afin de répondre au principe de réduction, le nombre d’individus a été calculé pour fournir un pouvoir statistique suffisant pour évaluer les variations de la tolérance thermique maximale entre les trois groupes expérimentaux. Sur la base de publications récentes, nous estimons le CTmax du gobie à tache noire (Neogobius melanostomus) autour de 35 °C, celle de la perche soleil (Lepomis gibbosus) à environ 34 °C, ainsi qu’à 30 °C chez la grémille (Gymnocephalus cernua), 32 °C chez le goujon (Gobio gobio) et 36 °C chez le rotengle (Scardinius erythrophthalmus).

Raffinement

Pour la stabulation, les poissons seront placés dans des bourriches immergées dans la rivière afin de maintenir les poissons en milieu semi-naturel avant le début du protocole expérimental CTmax. Entre le moment de la capture et le début du protocole expérimental (CTmax), un délai maximal de 48 h sera observé afin de limiter le temps passé en dehors de leur milieu naturel. Lors de la stabulation dans les bourriches, la densité sera limitée à un maximum de 12 individus pour permettre le maintien des interactions intra- et interspécifiques tout en évitant les interactions antagonistes. Les bourriches seront enrichies de rochers et de végétation pour refléter les conditions naturelles, tout en favorisant des zones de repli afin de réduire le stress. Pour les trois aquariums expérimentaux, nous utiliserons des aquariums non enrichis pour observer la perte des fonctions locomotrices, qui se traduit par un retournement indiquant que la limite de tolérance thermique maximale de l’individu est atteinte. Le protocole expérimental sera réalisé dans des glacières dont le fond et les quatre côtés seront opaques afin de limiter les stimulations visuelles liées à la présence humaine. La présence des manipulateurs sera limitée grâce à un système de surveillance vidéo à distance. Tous les aquariums seront équipés d’un bulleur afin de maintenir une concentration en oxygène dissous proche de 100 %. L’eau utilisée proviendra de la rivière. La température, le pH et l’oxygène dissous seront mesurés par sonde durant le test. Pour chaque test, les individus seront sous la surveillance d’un binôme formé et expérimenté en manipulation animal. Des limites établies pour assurer le bien-être animal permettront une intervention rapide en cas de signes indiquant que l’individu est en souffrance. Un arbre décisionnel guide les actions à entreprendre en fonction de l’état clinique observé. Si l’état des individus se dégrade, des critères d’arrêt peuvent entraîner la fin anticipée de l’expérience, conformément à la réglementation en vigueur. L’augmentation de la température sera planifiée de manière différenciée entre les trois set-up expérimentaux, de sorte que les individus d’une unité n’atteignent jamais simultanément leurs limites thermiques avec ceux d’un autre mésocosme, garantissant ainsi une prise en charge rapide et individualisée.

Choix des espèces

Afin de remplir l’objectif du volet 1, nous sélectionnerons parmi la liste d’espèces suivante, les trois espèces qui seront trouvées en abondance et dont la niche écologique est similaire : gardon (Rutilus rutilus) ; perche soleil (Lepomis gibbosus) ; grémille (Gymnocephalus cernua) ; goujon (Gobio gobio) ; rotengle (Scardinius erythrophthalmus) ; gobie à tache noire (Neogobius melanostomus) Les trois espèces seront choisies pour leurs caractéristiques écologiques communes et leur pertinence pour l’étude des réponses aux stress thermiques. Les trois espèces d’écrevisses sont des espèces exotiques à fort impact écologique. Il est donc particulièrement pertinent d’étudier leur limite thermique. Pour le volet 2, nous avons choisi le gobie à tache noire, une espèce exotique envahissante à fort impact écologique, dont l’étude de la tolérance thermique permet de mieux comprendre son potentiel de persistance et d’expansion dans un contexte de réchauffement climatique.