Poissons
Etude des mécanismes moléculaires et cellulaires de la sarcopénie chez le poisson zèbre
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système musculosquelettique
4 392 poissons zèbres vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger pour 3 960 d'entre eux et sévère pour 432. Une partie subit un prélèvement de nageoire sous anesthésie pour le génotypage, et les lignées reproduisent un vieillissement musculaire pouvant entraîner amaigrissement et changements de comportement, pour étudier la sarcopénie. Le porteur indique qu'une perte de poids supérieure à 20 % déclenche l'arrêt du protocole. Il présente le poisson zèbre comme un modèle plus rapide et moins coûteux que le rongeur, et prévoit la mise à mort pour prélever le muscle.
Objectifs
La sarcopénie se définit comme une baisse progressive et généralisée de la masse musculaire, de la force et de la performance physique pour des patients en âge gériatrique. Cette pathologie est accompagnée d’une dépendance vis-à-vis d’autrui ainsi qu’un surcout des soins de santé. L’étiologie de cette pathologie est multifactorielle. La perte du maintien du pool de cellules satellites, une diminution de la vascularisation, l’altération de la balance entre la synthèse et la dégradation protéique, le dysfonctionnement mitochondrial ou encore la sénescence des cellules peuvent contribuer à l’apparition et/ou au développement de la sarcopénie. Dans ce contexte notre objectif est de déterminer, grâce à des approches génétiques chez le poisson zèbre, et de mieux comprendre les mecanismes cellulaires et moléculaires en jeu, au cours de l'atrophie musculaire au cours du vieillissement.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires en jeu au cours de la perte de masse musculaire liée à l'age. Nous pourrons évaluer quels évènements biologiques sont à l'origine de la sarcopénie, identifier ce qui entre les vaisseaux, les mitochondries ou les cellules satellites ont le plus d'impact. Ceci permettra de designer de nouvelles approches thérapeutiques visant un compartiment biologique en particulier.
Procédures
Aucune procédure chrirugicale n'est prévue dans la DAP. La seule intervention prevue concerne le genotypage où quelques millimètres de la nageaoire caudale seront prélevés sous anesthesire afin d'en extraire l'ADN génomique et pouvoir identifier les individus porteurs des mutations recherchées. Le nombre d'individus génotypés sera de 2592. La durée de l'intervention sous anesthesie est de quelques secondes, et cette procédure n'est réalisée qu'une seule fois par individu.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indesirables chez le poisson concernent principalement les conséquences du vieillissement, qu'il soit systémique chez le poissons TERT-/- ou musculaire chez le sarcofish. Autres effets à evaluer concernent les conséquences du traitement au tamoxifène (avec des effets toxiques possibles). Les individus peuvent présenter une perte de poids, ou émaciation, accompagnés de changement comportementaux de type anixiété ou résignation avec notamment une diminution de la prise alimentaire ou une position dans la colonne d'eau qu'il sera facile à identifier (navigation exclusivement à la surface ou prostration au fond de l'aquarium).
Devenir
L'ensemble des poissons utilisés dans cette étude seront euthanasiés puisqu'il nous est nécessaire de prélever principalement le muscle squelettique (et d'autres tissus) pour étudier/évaluer les composantes moléculaires (attrition des télomères, cassures du double brin d'ADN, sénescence, séquençage ARN etc) qui necessitent de prélever le tissu musculaire et donc l'euthanasie préalable des poissons.
Remplacement
Dans le cadre de ce protocole nous comptons manipuler une quinzaine de gènes et générer au total 30 lignées transgéniques. Ces manipulations génétiques combinées à la puissance exploratoire du modèle poisson zèbre font de ces poissons un modèle unique pour étudier de manière integrée le rôle de nos cibles d'intérêts dans la progression du stress métabolique et du vieillissement (principe de remplacement).
Réduction
Compte tenu de la variabilité des paramètres biologiques généralement observée au sein d’un groupe homogène et de la durée des protocoles, des groupes de 9 animaux seront formés afin de pouvoir mettre en évidence des différences statistiques (principe de réduction).
Raffinement
Les procédures seront réalisées dans le respect du bien être animal, sous anesthésie lorsque nécessaire pour limiter la souffrance, la douleur ou l’angoisse des animaux, et en respectant des points limites définis par le comportement des animaux, que ce soit leur comportement alimentaire, leur locomotion (position dans la colonne d'eau: nage en surface ou prostration au fond du bac) ou leur fonction respiratoire (mouvement operculaire). L'altération d'un ou plusieurs de ces paramètres conduira à une perte de poids significative qui lorsqu'elle sera supèrieure à 20% conduira à l'arret du protocole expérimental (principe de raffinement).
Choix des espèces
Le poisson zèbre ou Brachydanio rerio est génétiquement modifiable et permet des études de grandes envergures de la même portée tout en étant plus rapides et beaucoup moins couteuses, que celles menées chez le rongeur. De plus, un nombre quasi indéfini d’événements biologiques est quantifiable par des approches non invasives et quantitatives. Actuellement, un très grand nombre de lignées transgéniques ont été générées et sont disponibles dans la communauté scientifique, et permettent de répondre à de vraies questions biomédicales. En tant que laboratoire académique nous pouvons facilement avoir accès à un très grand nombre de lignées transgéniques (peu onéreuses). Pour toutes ces raisons, le ZBF est à l’heure actuelle un modèle trés pertinent utilisé dans de nombreux laboratoires académiques pour modéliser un large spectre de pathologies.
Evaluation du taux de transfert des saumons atlantiques entre deux ouvrages hydroélectriques en lien avec les lâchers d’eau expérimentaux
- Conservation des espèces
- Protection de l’environnement
132 saumons atlantiques sauvages vont être utilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis relâchés dans le milieu naturel. Interceptés au cours de leur migration, ils sont anesthésiés pour des mesures biométriques, un prélèvement d'écailles et de tissu, et la pose d'une marque RFID enfoncée dans le muscle au trocart, afin de suivre leur franchissement de deux barrages hydroélectriques. Le porteur signale un stress lié au piégeage puis à l'anesthésie. Il affirme qu'aucune autre espèce ne peut remplacer le saumon atlantique et que l'étude de son comportement migratoire impose de recourir à des individus vivants.
Objectifs
Ce projet s’inscrit dans le cadre du programme de restauration de l’espèce saumon atlantique sur le Bassin Garonne Dordogne dont l’objectif est la reconstitution d’une population naturelle pour la préservation de la biodiversité. En complément des suivis vidéo, cette étude est réalisée pour évaluer la réussite des mesures de gestion mises en place pour l’amélioration des dispositifs de franchissement des barrages hydroélectriques, pour lesquels des actions référencées dans le cadre de la convention suscitée sont portées activement. Ce suivi par marquage individuel permettra notamment de relier précisément le comportement de chaque saumon aux paramètres du milieu (débit, température…), ainsi qu’aux paramètres d’exploitation des ouvrages (hauteur de chute en entrée de passe à poissons, débit d’attrait, débit turbiné…). L’analyse de ces résultats contribuera à faire évoluer les mesures de gestion mises en place dans le cadre de la convention signée en 2020 entre l’Etat et les différents acteurs.
Bénéfices attendus
Les différents éléments seront ensuite mis en relation avec les lâchers ponctuels d’eau prévus dans le TCC du barrage amont, à raison de 2 à 3 lâchers par semaine d’une durée de 9h (entre 8h et 17h) pendant 6 mois, afin d’évaluer si ces lâchers permettent d’améliorer significativement l’attractivité de la nouvelle passe au barrage et donc au final le taux de transfert entre les deux ouvrages. Si ce n’est pas le cas ou jugé comme encore insuffisant, les mesures de gestion pourront être revues puis testées à nouveau les années suivantes prévues pendant la période de validité de l’autorisation. Bénéfice à court terme : évaluer les mesures mises en place dans le cadre de la convention pour l'amélioration du fonctionnement des dispositifs de franchissement. Bénéfice à long terme : améliorer la franchissabilité des obstacles du bergeracois (verrous d'accès aux zones de reproduction situées à l'amont du bassin versant).
Procédures
Anesthésie pour sédation profonde au bout d'1 à 2 min / Mesures biométriques du poisson pour analyses et prélèvements de tissu et d'écailles durée totale de 1 à 2 min/ marquage RFID à l’aide d’un pistolet adéquat et d’une aiguille à usage unique (trocart) dans le muscle, temps de marque moins d'une minute / La totalité des opérations faites au stade de sédation profonde dure entre 3 et 5 minutes.
Impact sur les animaux
Stress induit par l'interception des poissons en cours de migration anadrome par piégeage, puis par l'anesthésie pour marquage.
Devenir
Tous les animaux seront relâchés dans le milieu naturel pour reprendre leur migration naturelle vers les zones de reproduction. Cela est un prérequis à l’étude pour suivre leur comportement au droit des ouvrages hydroélectriques.
Remplacement
L’accomplissement du cycle biologique de cette espèce amphihaline, est un prérequis incontournable pour notre étude. C’est le comportement des animaux qui nous permettra de juger de l’efficacité des mesures de gestion et nous aidera à les améliorer si besoin. Nous ne pouvons donc pas nous dispenser de l’usage des animaux. Les objectifs du projet ne nous offrent pas de solutions alternatives.
Réduction
Le nombre maximal de saumons atlantiques adultes marqués par an sera de 33. Le contingent migrant de saumon atlantique est variable selon les années (entre 179 et 1417 individus comptabilisés à la station de Tuilières) et représente en moyenne 336 saumons sur les 15 dernières années. Une part aussi représentative que possible de la population migrante sera capturée, de l’ordre de 10% du contingent migrant, et équipée de marques RFID pour les besoins de l’étude. Cette opération de marquage sera réalisée tous les ans durant la période de validité de l’autorisation, pour un marquage de 132 saumons sur la durée de l'étude.
Raffinement
1- Réduire la douleur : Les prélèvements et marquage se feront sous anesthésie générale, en intra-musculaire, au moyen d’une aiguille à usage unique pour chaque individu, ou de pinces et ciseaux desinfectés. 2- Réduire le stress : - Le piège utilisé depuis des années à des fins de prélèvements pour le programme de repeuplement a été conçu et largement éprouvé afin de limiter le stress et l'épuisement. Bac de piégeage 300L. - Surveillance régulière des conditions de stabulation (température, oxygène, renouvellement d’eau) et observations visuelles des individus en phase de réveil. - Un seul individu à anesthésier et à manipuler en même temps pour limiter le temps de présence dans le bain anesthésiant. - Stabulation dans le bassin de piégeage immergé = peu de lumière, alimentation en eau de rivière en continu - Remise à l’eau après un réveil complet soit 20 min après les manipulations. Le départ du poisson se fera de façon volontaire à partir de la nasse de piégeage laissée ouverte pour limiter le stress.
Choix des espèces
Cette étude est réalisée pour valider des actions mises en place pour favoriser la migration génésique l’espèce saumon atlantique. Son cycle biologique et sa capacité de « homing » lui sont caractéristiques. Il n’est pas possible d’utiliser une autre espèce en remplacement. Pour l’étude, les géniteurs de saumon atlantique en migration génésique seront utilisés. Il est nécessaire d’utiliser des individus qui réalisent leur cycle biologique donc les plus imprégnés des caractéristiques comportementales et de leur milieu de croissance, favorisant le homing. Ce stade adulte est le stade le plus avancé pour cette espèce. On limite ainsi le nombre de poissons à marquer.
Effet des enrichissements du milieu sur le bien-être et robustesse chez la truite arc en ciel
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
720 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Pour valider des indicateurs de bien-être en pisciculture, une partie subit une réduction de moitié du volume d'eau une fois par semaine et 360 sont soumises à une infection provoquée pendant dix jours, avec des pesées sous anesthésie. Le porteur signale un stress aigu, des furoncles et une surmortalité liés à l'infection. Il indique tuer tous les poissons en fin de protocole faute de pouvoir relâcher des individus potentiellement infectés, et affirme que l'évaluation des enrichissements ne peut se faire que sur animaux vivants.
Objectifs
Le projet cherche à valider des indicateurs opérationnels du bien-être des truites en pisciculture. Nous étudierons dans quelles mesures un milieu enrichi physiquement (abris, plantes, ombrière) permet-il d’améliorer le bien-être et la robustesse des truites et de contrecarrer les effets de stress rencontrés en pisciculture. Les résultats seront transférés aux professionnels de la filière et aux structures d’enseignement agricole.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus sont d'apporter des éléments objectivés et mesurés (diminution du stress, meilleure prise de poids, comportements adaptés, résistance aux maladies) de l'effet de différents types d'enrichissements physiques dans le milieu d'élevage de la truite arc en ciel. Cela permettra de valider l'effet des enrichissements sur le bien-être et d'apporter des éléments de discussion pour déployer l'usage des enrichissements chez les poissons (en élevage, en expérimentation animal, en aquarium).
Procédures
Pesée sous anesthésie : 3 pesées (T0, T1 et T2) pour tous les animaux (T0 =720, T1 = 600 et T2 = 480 animaux). L'anesthésie et la pesée dure environ 7-8 minutes pour 1 animal. Réduction de moitié du volume d'eau dans le bac d’élevage : 45 animaux, 1 fois par semaine, soit 9 fois pendant 1 heure. Challenge infectieux : 360 animaux pendant 10 jours.
Impact sur les animaux
Pesée sous anesthésie, nuissances: stress de l'anesthésie. Réduction de moitié du volume d'élevage, nuissances : stress aigue. Challenge infectieux, nuissances: stress, furoncle surmortalité
Devenir
L'euthanasie des poissons est prévu en fin de protocole, pour des raisons notamment sanitaire (impossibilité de relacher ou de réutiliser des poissons potentiellement infectés par A. salmonicida)
Remplacement
L'objectif du projet CASDAR AQUA BEA étant d'évaluer l'efficacité d'enrichissements sur le bien être et la robustesse des animaux, cela ne peut se faire que sur animaux vivants.
Réduction
Pour vérifier la répétabilité de notre protocole et éviter l'effet bac, chaque condition sera réalisée en triplicat (3 bacs). Pour le calcul du nombre de poissons nécessaires à notre étude, nous avons utilisé le site internet https://biostatgv.sentiweb.fr/et les données obtenues sur la mesure du cortisol dans les écailles et le plasma dans des projets précédents et dans la littérature. Le test de comparaison de deux moyennes observées avec un risque alpha de 0.05, une puissance à 0,8 et un test unilatéral, un nombre de 13 poissons par lot est préconisé. Pour prendre en compte notre étude en triplicat, le nombre d'animaux prélévés par lot est amené à 15 (3 x 5). Pour l'évaluation de la robustesse des animaux suite au challenge infectieux, en utilisant le site internet https://biostatgv.sentiweb.fr/, le test de comparaison de 2 proportions observés (pourcentage de mortalité dans le lot non enrichi et stressé estimé a 50%, pourcentage de mortalité dans le lot enrichi P2 estimé a 30% - 40 %), avec un risque alpha de 0.05, une puissance à 0,8 et un test unilatéral, un nombre de 36-37 poissons par lot est préconisé. Le nombre d'animaux restant si aucune mortalité avant challenge est de 45 poissons par lot et répond donc au nombre d'animaux préconisé.
Raffinement
Les animaux seront observés 2 fois par jour durant toute le durée du protocole (12 semaines). Les points limites sont d'une part les paramètres d'ambiance de l'élevage (température, oxygène). Si les paramètres critiques sont atteints (température > 20°C, oxygène 1 cm² lors du challenge seront retirés de l'expérimentation et euthanasiés par surdosage d'anesthésique.
Choix des espèces
La truite arc en Ciel est l'espèce de poisson la plus élevée en france, il est donc important de travailler sur cette espèce pour améliorer le bien être animal Les truites utilisées pèseront environ 150g au début pour aller jusqu'a 250g environ. Cela représente une partie de l'élevage de truite pour aller jusqu'au stade dit portion commercialisable (250g). Ce poids permet d'observer facilement les animaux pour remplir les grilles de bien être et de comportements. Des enrichissements adaptés à ces stages seront également adaptés pour des poissons plus gros.
Etude des fonctions des structures cérébrales des poissons téléostéens cichlidés
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
900 poissons cichlidés vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils subissent une chirurgie cérébrale d'environ une heure avec ouverture du crâne et lésion d'une structure, puis des tests comportementaux, avant euthanasie vingt jours plus tard pour prélever le cerveau. Le porteur reconnaît une récupération possiblement difficile après la longue anesthésie et des déficits moteurs liés à la lésion. Il affirme que ces trois espèces ne peuvent être remplacées et que la taille de leur cerveau, contrairement au poisson zèbre, rend la chirurgie possible.
Objectifs
Certains poissons téléostéens comme les Labres et les Cichlidés présentent des comportements semblables à ceux de l’utilisation des outils, l’utilisation du miroir (reconnaissance de soi), la reconnaissance individuelle, et une communication multimodale complexe. Notre projet consiste donc à étudier l'organisation du cerveau des cichlidés, en particulier les espèces Amatitlania nigrofasciata (A. nigrofasciata), Neolamprologus brichardi (N. brichardi), et Pseudotropheus zebra (P. zebra). Ces trois espèces ont des origines géographiques, une taille et des comportements différents. Les cerveaux des poissons téléostéens sont organisés de façon très différente par rapport aux cerveaux des mammifères, et leurs structures et leurs fonctions demeurent peu connus. En particulier, une structure de la partie ventrale du cerveau, le lobe inférieur, n'existe que chez les téléostéens, et n’est pas retrouvée chez les mammifères ou les oiseaux. Les fonctions de cette structure demeurent inconnues, et nos travaux précédents suggèrent qu’elle pourrait être impliquée dans les fonctions cognitives remarquables des cichlidés et des labres. Mieux connaître la fonction du lobe inférieur chez les poissons téléostéens permettra de mettre en lumière comment, au cours de l’évolution, des cerveaux aussi différents que ceux des téléostéens ont pu permettre l’émergence de comportements complexes. Cette étude permettra donc de mieux comprendre comment les cerveaux de tétrapodes et de téléostéens, dont les morphologies diffèrent considérablement, peuvent posséder des capacités cognitives similaires.
Bénéfices attendus
Les cichlidés présentent des comportements assez complexes incluant certaines capacités cognitives dites de « haut niveau ». Cependant, les structures cérébrales impliquées demeurent méconnues. Afin d’expliquer comment les cerveaux des poissons produisent ces comportements, des études lésionnelles sont nécessaires. Nos études précédentes montrent que l'organisation globale du cerveau de poissons téléostéens est très différente de celle des tétrapodes, et que le lobe inférieur, une structure unique aux téléostéens, pourrait être impliquée dans ces comportements complexes. Cette étude lésionnelle permettra de mieux comprendre comment les cerveaux de tétrapodes et de téléostéens, dont les morphologies diffèrent considérablement, peuvent posséder des capacités cognitives similaires.
Procédures
Procédures chirurgicales durant environ une heure, puis tests comportementaux. Les animaux seront euthanasiés pour le prélèvement du cerveau 20 jours après la chirurgie.
Impact sur les animaux
En plus de l'intervention chirurgicale, deux nuisances post opératoires potentielles sont attendues : une récupération potentiellement difficile dues à l'effet de la longue anesthésie ; et l’effet de la chirurgie elle-même : douleur potentielle, déficit moteurs liés à la lésion cérébrale.
Devenir
L'euthanasie des individus est nécessaire au prélèvement de leur cerveau pour les études neuroanatomiques prévues dans notre projet, permettant de visualiser précisément le site de chaque lésion.
Remplacement
Dans le cadre de notre projet, les espèces animales utilisées ne peuvent être remplacées. Notre étude nécessite un échantillonnage d'espèces qui ont un grand cerveau avec des capacités cognitives de haut niveau, et qui possèdent un lobe inférieur développé, ce qui est le cas des cichlidés. Les tests comportementaux prévus ne peuvent être réalisé que sur ces animaux. Les trois espèces que nous souhaitons utiliser, A. nigrofasciata, N. brichardi, P.zebra, ont des comportements très différents et des cerveaux organisés de façon différentes. De ce fait, il est pertinent et nécessaire d'utiliser ces trois espèces de cichlidés.
Réduction
Pour ces expérimentations, le nombre d’animaux utilisés sera limité aux besoins statistiques de nos analyses, et nous privilégierons des tests statistiques non-paramétriques (Mann Whitney U test, Kruskal Wallis, Wilcoxon) qui permettront de limiter le nombre d’individus nécessaires. Des études précédemment publiées chez les téléostéens nous permettent de déterminer le nombre d’individus nécessaires.
Raffinement
Dès la réception des animaux, leur bien-être sera particulièrement observé par des zootechniciens compétents. La température de la pièce ainsi que son taux d’humidité seront surveillés. Lors de la chirurgie, après l'induction de l'anesthésie, une injection est pratiquée dans les muscles entourant la boite crânienne afin d'analgésier localement la zone avant la craniotomie (attendre 2 minutes avant incision). Après la chirurgie cérébrale, le bien-être des animaux est plus attentivement surveillé par des expérimentateurs compétents jusqu'à l’euthanasie des animaux (20 jours maximum après la chirurgie). Aussi, une communication entre le personnel de zootechnie et les expérimentateurs permettra un suivi adéquat des animaux. Pour surveiller la santé des animaux, des points limites seront utilisés, prenant en compte des comportements ou signes visibles. Dans le cas où des animaux montreraient des signes de mal-être, des actions seront menées afin de réduire le stress ou la douleur. Selon la gravité de ces signes, les animaux pourront être soignés via une analgésie dans l’eau de nage, ou si ce n'est pas possible de soigner, ils seront euthanasiés dans les délais les plus brefs. L’analgésie par bain plutôt que par injection en post opératoire a été choisi pour réduire le stress de l’animal, puisqu’une injection demanderait la manipulation du poisson (sortie de son aquarium, anesthésie, puis injection), ce qui produirait un stress trop important pour un poisson déjà en souffrance. Des cachettes (tubes en PVC) seront ajoutées à l'hébergement avant l'opération chirurgicale pour fournir de l'enrichissement. Un contact visuel entre les poissons sera possible avant et après l’opération puisque les aquariums seront placés les uns à côté des autres. En revanche, aucun enrichissement n'est prévu au niveau de l'hébergement pour des raisons de sécurité lors de la récupération post-opératoire. En effet, les enrichissements traditionnels (tubes, cachettes), pourraient être utilisés par les poissons après leur chirurgie pour se frotter ou essayer de "gratter" le site de la chirurgie. Dans ce cas, le risque serait présent d'une réouverture de la plaie.
Choix des espèces
Les poissons téléostéens ont été récemment cooptés au rang d’animaux modèles pour les analyses anatomiques étudiant les structures cérébrales qui sous-tendent les fonctions motrices et sensorielles, ainsi que des comportements dits « de fonctions cérébrales supérieures » (émotions, motivation, apprentissage). Ces différents types de comportements ont déjà été observé chez A. nigrofasciata, Neolamprologus brichardi, et Pseudotropheus zebra, mais chaque espèce présente des comportements particuliers et qui lui sont propres. De plus, leurs cerveaux sont anatomiquement différents. Pour mettre en évidence quelles parties du cerveau de cichlidé sous-tendent ces remarquables capacités cognitives, une étude neuroanatomique de ces espèces est indispensable. De plus, la taille du cerveau des espèces de téléostéens traditionnellement utilisées (poisson zèbre, médaka), ne permet pas de réaliser les chirurgies nécessaires à ce projet. L’utilisation de cichlidés, et en particulier de ces trois espèces, dont la taille du cerveau permet la chirurgie, semble donc toute indiquée. Nous travaillerons sur des jeunes adultes (taille du corps à partir de 3 cm) car il nous est nécessaire d’étudier un cerveau pleinement développé.
Développement et évaluation de la perméabilité de la barrière intestinale par administration d’une dose unique d’une substance chez la truite arc-en-ciel en réponse à un stress nutritionnel ou d’élevage
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
5 950 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance surtout modéré. Elles subissent un stress d'entassement obtenu en abaissant le niveau d'eau pour les maintenir à la verticale, la nageoire dorsale hors de l'eau, une heure par jour pendant quatorze jours, avec gavage d'une substance et prélèvements sanguins. Le projet met au point un modèle de stress d'élevage pour tester des additifs alimentaires destinés à l'aquaculture, en vue d'une autorisation de mise sur le marché. Le porteur présente ces additifs comme un moyen d'améliorer le "bien-être des animaux non-humains" en élevage, alors que le protocole repose sur l'application répétée d'un stress.
Objectifs
e projet présenté ici a pour objectif le développement d’une méthode permettant d’analyser la perméabilité intestinale comme un des aspects de la santé intestinale, puis d’évaluer l’impact de la perturbation de la barrière intestinale induite lors d’un stress en présence de nouveaux additifs alimentaires. Cependant, bien que la réponse endocrinienne généralisée au stress (basée sur la libération de catécholamines et de corticostéroïdes) soit détectable et fournit des informations essentielles, une grande diversité de réactions physiologiques peut être observée en fonction du type d’additif qui joue un rôle central dans la différenciation de la réponse au stress. La stratégie nutritionnelle doit donc prendre en compte plusieurs facteurs extrinsèques (par exemple, les systèmes d'élevage, la température, la salinité, etc.) et intrinsèques (par exemple, l'âge) afin d’apporter des effets bénéfiques sur l’organisme en plus des effets nutritionnels.
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet permettront d’identifier et de mieux appréhender le fonctionnement et les effets de nouvelles molécules innovantes qui assureront une meilleure adaptation en réponse au stress des poissons Dans un premier temps, ce projet permettra d’optimiser la méthode déjà décrite dans plusieurs publications (Sitjà Bobadilla et al, Parasites Vectors (2019) 12 :486 ; Woting and Bloat, Nutrients (2018) 10 :685) permettant d’analyser la perméabilité intestinale comme un des aspects de la santé intestinale en réponse à un stress d’élevage. Il contribuera aussi à déterminer si le modèle de stress choisi pour reproduire une procédure stressante comparable aux pratiques d’élevage est adéquat pour mettre en évidence une réponse des additifs testés au stress appliqué. Ensuite ce projet permettra au moyen du modèle de stress établit, d’identifier des additifs alimentaires comme solution de prophylaxie nutritionnelle en vue d’améliorer le bien-être des animaux en leur permettant de mieux résister aux facteurs de stress en conditions d’élevage. Cependant, en fonction du type d’additif testé, une grande diversité de réactions physiologiques peut être observée permettant une différenciation de la réponse au stress. Ce projet sera utile pour établir le mode d’action spécifique de chaque additif testé sur l’immunité et l’intégrité de la barrière intestinale afin qu’il soit bénéfique aux animaux.
Procédures
Stress d’entassement obtenu en réduisant la hauteur du niveau d’eau de manière à maintenir le poisson à la verticale et la nageoire dorsale en surface, pendant 1 heure, 1 fois par jour pendant 14 jours. Administration d’une substance directement dans l’estomac du poisson anesthesié, 1 fois à l’aide d’une seringue à vaccination reliée à une sonde de gavage avec embout fermé pour ne pas léser les branchies et la muqueuse gastrique. Le volume d’injection est compris entre 200 et 1000 µl représentant moins d’1% du poids vif pour un animal pesant 500 g. Prélèvement de sang ( pas plus de 1% du volume sanguin, avant administration de la substance, 1 h et 5 heure après l'administration) sur poisson anesthésié.
Impact sur les animaux
Comportement atypique (animal hypo actif ou restant au fond du bassin), stress osmotique (sécrétion augmentée de mucus) pendant la période d'application du stress d'entassement d'une heure. Perte de poids, ralentissement de la croissance en cas de réduction de l'ingestion alimentaire pendant toute la durée de l'étude.
Devenir
A la fin de chaque procédure expérimentale, les animaux sont mis à mort pour le prélèvement d'échantillons biologiques.
Remplacement
Les recherches expérimentales menées au CRNA pour moduler ou atténuer la réponse et l’adaptation au stress des poissons nécessitent le développement d’additifs alimentaires (lipides, les vitamines, les caroténoïdes, les probiotiques entre autres) qui vont entrer dans la composition des aliments destinés aux poissons. Lors du processus de développement et d’enregistrements de ces additifs alimentaires, il est indispensable de tester l’efficacité des additifs développés sur l’animal auquel il est destiné, cela afin d’en démontrer l’efficacité et l’innocuité auprès de l'autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) qui autorisera la mise sur le marché pour l’alimentation animale. Les candidats sont ainsi testés sur l’espèce animale cible à l’intérieur de notre établissement afin de comprendre le mécanisme d’action du produit, de déterminer la dose qui sera recommandée ainsi que les doses minimales et maximales qui pourront être utilisées, afin de garantir une bonne utilisation du produit.
Réduction
Réduction : Une analyse statistique, spécifique est réalisée en amont sur la base d’études antérieures afin de déterminer le nombre minimum d’échantillons permettant d’obtenir cette différence significative (puissance de l’expérience) et donc de réduire le nombre d’animaux à utiliser dans les différentes études à venir. De plus, le raffinement appliqué aux études limitera le nombre et la diversité des échantillons prélevés à la seule finalité de l’étude. Selon, le protocole de l’étude, le nombre de traitements, et la distribution normale ou non de la population, un test paramétrique (Fischer ; t-test, etc.), non paramétrique (Kruskal-Walli, etc.) ou une analyse de variance à un ou plusieurs facteurs seront réalisés et suivis d’un test de comparaison multiple (Newman-Keuls, Bonferonni, Duncan, etc.) permettant de classer les moyennes des différents traitements. D’autres méthodes de test statistique sont susceptibles d’être utilisées, en fonction des paramètres étudiés.
Raffinement
Raffinement: Avant toute manipulation ou prélèvement au cours d’une étude effectuée avec des truites, les poissons sont sédatés et/ou anesthésiés avec du MS-222 tamponnée avec le double de la quantité de bicarbonate de sodium. L’état de santé des animaux est suivi quotidiennement. Les conditions d’hébergement des animaux sont définies de telle sorte que la densité des animaux par bassin, les paramètres environnementaux, la qualité de l’eau procurent le maximum de confort aux animaux, et restent supérieurs ou égaux à la législation en vigueur (Arrêté du 01/02/2013). Aucun animal ne reste isolé sans contact visuel ou tactile avec ses congénères, ceci afin de réduire au minimum l’angoisse et le stress des animaux.
Choix des espèces
Les additifs alimentaires développés sont destinés à être incorporés dans les aliments destinés aux poissons. Il peut s’agir de la truite qui fait partie de la famille des salmonidés, utilisée comme modèle pour les poissons d’eau froide. Truites : tous les stades du cycle de vie peuvent être utilisés et généralement entre 50 g et 500 g. La méthode des degrés-jour est utilisée pour déterminer la durée d’une phase de croissance chez la truite arc-en-ciel.
Impact de la proportion de muscle rouge sur la capacité de nage chez la truite
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système musculosquelettique
310 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont soumises à un test de nage à contre-courant croissant jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus se maintenir à la verticale et soient plaquées contre une grille, puis pêchées et mises à mort. Le projet cherche à savoir si une faible proportion de muscle rouge, recherchée par sélection génétique pour la vente en tranches fumées, réduit les capacités de nage. Le porteur présente aussi l'étude comme visant le "bien-être" des poissons, alors que l'enjeu affiché est d'abord "agronomique et économique".
Objectifs
La production de truite arc en ciel en France s’oriente de plus en plus vers des poissons de grande taille destinés à la fumaison et vendus sous forme de tranches fines. La présence du muscle rouge, facilement repérable par sa couleur brune est fortement préjudiciable pour la vente. En effet, outre l’aspect visuel, le muscle rouge riche en lipides s’oxyde rapidement conduisant à des défauts de flaveur. C’est pourquoi certains cahiers des charges imposent aux transformateurs d’éliminer ce muscle. Ce niveau de parage élevé (élimination du muscle rouge) entraîne une perte en matière première et donc une perte économique pour les producteurs et les transformateurs. Il y a donc un enjeu agronomique et économique à maîtriser la croissance de ce muscle. C’est pourquoi les professionnels étudient la possibilité de diminuer la proportion de muscle rouge par sélection génomique. La musculature des poissons est très majoritairement (>90%) constituée d’un muscle blanc à contraction rapide et d’un muscle rouge à contraction lente. D’après la littérature, le muscle blanc avec un métabolisme anaérobie est surtout sollicité par le poisson pour la nage rapide alors que le muscle rouge avec un métabolisme aérobie est principalement sollicité pour la nage lente. Chez le zebrafish, l’absence totale de muscle rouge dans les stades précoces entraîne une forte mortalité résultant d’une incapacité à s’alimenter (Li et al 2019). Alors que les études sur la croissance du muscle blanc sont nombreuses et que l’impact des facteurs externes est bien connu, les facteurs qui influencent la proportion de muscle rouge chez les poissons sont très mal connus. Parmi les différents facteurs d’élevage, l’exercice modéré semble stimuler la croissance du muscle rouge sans modifier significativement la taille des fibres lentes (Davie et al 1986). Cependant, l’impact de l’exercice sur la taille des fibres du muscle rouge de truite reste controversé puisque certaines études rapportent une augmentation de 25 % du diamètre moyen des fibres (Greer-Walker et al 1978), alors qu’une autre n’observe aucun effet (Davie et al 1986) L'objectif du projet est de déterminer s'il existe une corrélation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage du poisson. Il s'agit notamment de vérifier si une proportion faible de muscle rouge n’entraîne pas de défauts dans la capacité de nage ce qui pourrait nuire au bien-être de l’animal.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à déterminer s'il existe une corrélation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage du poisson. Il s'agit notamment de vérifier si une proportion faible de muscle rouge n’entraîne pas de défauts dans la capacité de nage ce qui pourrait nuire au bien-être de l’animal. Étant donné que le muscle rouge est décrit comme étant principalement sollicité pour la nage lente, il s'agit de vérifier si les poissons avec une faible proportion de muscle rouge n’ont pas une capacité de nage limité ce qui pourrait nuire à leur bien-être. Il se basera sur l’utilisation d’un modèle biologique tout à fait pertinent, deux lignées expérimentales divergentes pour la teneur en lipide du muscle : lignée grasse (LG) et lignée maigre (LM), ainsi que des lignées isogéniques. En effet, des travaux préliminaires ont montré qu'il existait une variabilité de la proportion de muscle rouge entre différentes lignées de truites : Lignées A02 (faible), N38 (forte), AB1 (moyenne) et lignée grasse (très faible) et maigre (moyen).
Procédures
Les animaux seront soumis à un test de nage qui consiste à exposer les poissons à un courant de plus en plus fort dans un bassin expérimental avec une accélération graduelle jusqu'à 2 longueurs par seconde. Ce bassin de test de nage sera constitué d'un tunnel de nage de 300 cm de long, 70cm de large et 32 cm de haut représentant un volume de 680 L environ. Il sera alimenté en eau d’élevage par deux pompes équipées de variateur de tension afin d’assurer un renouvellement d’eau suffisant et augmenter progressivement le courant d’eau. Dès que le poisson n’arrive plus à se maintenir en position verticale dans le courant d’eau et qu’il est plaqué sur la grille disposée à la fin du tunnel de nage pendant quelques secondes, il est pêché et mis à mort. Le test doit durer 2 heures. Un test avec 10 poissons sera réalisé en préambule pour valider la fonctionnalité du système de test., Puis 5 tests avec 60 poissons seront réalisés.
Impact sur les animaux
Les poissons utilisés dans ce projet subiront un stress modéré généré par un test de nage où l’on va mesurer le temps au bout duquel ils ne parviennent plus à se maintenir en position verticale dans le courant d’eau et qu’il est plaqué sur la grille à la fin du tunnel de nage pendant quelques secondes, il est retiré du bassin de test. Pour limiter le stress, les groupes de poissons seront constitués entre 3 et 4 semaines avant le test de nage et placés dans un bac d’élevage proche du bassin de test. Les animaux seront mis à jeun avant le test afin d'éviter qu'ils ne soient malades et transférés avec une épuisette dans le bassin de test la veille pour s’habituer à ce bassin.
Devenir
Tous les animaux de ce projet seront mis à mort par une personne compétente désignée par les responsables de projet ou par les responsables du projet eux-mêmes. Les responsables du bien-être des animaux sont bien sûr informés. Tous les éléments justifiant leur mise à mort sont conservés et transmis à la SBEA de l'établissement et au vétérinaire référent de l'établissement, ainsi qu’au responsable du projet.
Remplacement
Les objectifs du projet étant de déterminer s'il existe une corrélation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage des poissons ce qui ne peut se faire que sur animaux vivants.
Réduction
D'après notre expérience et la variabilité de la réponse au test de nage, il est indispensable de réaliser le test sur au moins 60 truites de chaque lignée. Nous utiliserons pour cela au total 310 animaux : 10 animaux pour adapter le test, et 60 animaux de chaque lignée (60*5 lignées) qui possède des proportions différentes de muscle rouge (faible, moyenne et forte) ce qui nous permettra d'obtenir des mesures précises et fiables de la proportion de muscle rouge et des capacités de nage. Cet effectif nous permettra d’avoir une puissance statistique suffisante (test du khi2, test t, ANOVA) et pour mettre en évidence un impact de la proportion du muscle rouge sur les performances de nage.
Raffinement
Les animaux seront élevés dans les conditions optimales pour l’espèce (photopériode, qualité d’eau, densité, nourriture, enrichissement). Pour limiter le stress, les groupes de poissons seront constitués entre 3 et 4 semaines avant le test de nage et placés dans un bac d’élevage proche du bassin de test. Les animaux seront mis à jeun avant le test afin d'éviter qu'ils ne soient malades et transférés avec une épuisette dans le bassin de test la veille pour s’habituer à ce bassin. Pendant les procédures la manipulation des animaux sera réduite au maximum et une surveillance du comportement des animaux sera effectuée pour réduire au minimum la douleur, la souffrance et l’angoisse subies. Les paramètres physico-chimiques de l’eau (température, O2, NH4+) seront également régulièrement contrôlés. Les animaux seront anesthésiés puis mis à mort dès la fin du test.
Choix des espèces
L'étude s'effectue sur la truite arc en ciel car c'est l'espèce piscicole utilisée pour le projet. C'est une espèce robuste dont l’élevage et la reproduction sont bien maîtrisés en pisciculture. De plus, il s’agit d’un poisson d’intérêt économique dans le monde entier, et qui représente 95% de la production française piscicole en eau douce. Elle est par ailleurs un modèle biologique largement étudié dans la communauté scientifique. Nous allons réaliser les tests sur des animaux de 200g qui correspond à la taille où l’on peut mesurer le plus précisément la proportion de muscle rouge ainsi que les capacités de nage.
Amélioration de la réponse physiologique à un ou des facteurs de stress chez le poisson
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
6 000 poissons d'élevage, des truites arc-en-ciel, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent un stress d'entassement obtenu en abaissant le niveau d'eau pour les maintenir à la verticale, la nageoire dorsale hors de l'eau, une heure par jour pendant quatorze jours, avec des prélèvements sanguins. Le projet, étalé sur cinq ans, sert à tester des additifs alimentaires destinés à être vendus pour l'aquaculture, que le porteur juge "indispensable" d'évaluer sur l'espèce cible avant leur autorisation. Il présente ces additifs comme un moyen d'améliorer le "bien-être des animaux non-humains" en élevage, alors que le protocole repose sur l'application répétée d'un stress d'élevage.
Objectifs
Le projet s’étend sur 5 années dans le but de réaliser des études d’efficacité avec des nouveaux additifs alimentaires ou des additifs déjà enregistrés et considérés comme bénéfiques pour moduler ou atténuer la réponse au stress (chronique d’élevage ou nutritionnel) et par conséquent d’améliorer le bien-être des poissons. Le stress est une réaction normale de l’organisme, qui, s’adapte à une situation potentiellement menaçante. Au cours de leur vie, les poissons d’élevage connaissent obligatoirement des épisodes de stress, élément perturbateur majeur de l’équilibre fragile établi entre les capacités de défense des animaux, la qualité du milieu d’élevage et la pression exercée par les pathogènes potentiels présents dans le milieu. Le développement d’additifs alimentaires comme les lipides, les probiotiques entre autres a pour objectif de moduler ou d’atténuer la réponse et l’adaptation au stress des poissons qui réaffectent l'énergie métabolique des activités de croissance et de reproduction vers des activités qui doivent être intensifiées pour rétablir l'homéostasie (respiration, locomotion, régulation hydrominérale et la réparation des tissus) entrainant une croissance réduite exprimée sous forme de variations du poids corporel ou de l’efficacité de la conversion alimentaire. Les études in vivo vont mettre en œuvre diverses approches scientifiques, et faire appel à des procédures entrainant notamment l’application d’agents stressants liés en partie aux pratiques d’élevage. Ces facteurs seront appliqués afin d’induire des changements sur la performance, l’ingestion, la réponse immune, l’état de santé intestinale, l’utilisation et le métabolisme des nutriments qui serviront à évaluer l’impact de la nouvelle solution testée sur ces changements. Ils pourront être appliqués de manière additive afin d’induire une réponse plus grande que si l’animal avait été exposé à un seul facteur ou répétitive afin d’éviter l’habituation. L’agent stressant sera appliqué le plus souvent sur une durée limitée dans le temps (stress aigu) ou plus sur une longue durée (stress chronique).
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet permettront d’identifier et de mieux appréhender le fonctionnement et les effets de nouvelles molécules innovantes qui assureront une meilleure adaptation en réponse au stress des poissons Dans un premier temps, ce projet contribuera à déterminer si le modèle de stress choisi pour reproduire une procédure stressante comparable aux pratiques d’élevage est adéquat pour mettre en évidence une réponse des additifs testés au stress appliqué. Ensuite, ce projet permettra au moyen du modèle de stress établit, d’identifier des additifs alimentaires comme solution de prophylaxie nutritionnelle en vue d’améliorer le bien-être des animaux en leur permettant de mieux résister aux facteurs de stress en conditions d’élevage. Cependant, en fonction du type d’additif testé, une grande diversité de réactions physiologiques peut être observée permettant une différenciation de la réponse au stress. Ce projet sera utile pour établir le mode d’action spécifique de chaque additif testé sur l’immunité et l’intégrité de la barrière intestinale afin qu’il soit bénéfique aux animaux.
Procédures
Stress d’entassement obtenu en réduisant la hauteur du niveau d’eau de manière à maintenir le poisson à la verticale et la nageoire dorsale en surface, pendant 1 heure, 1 fois par jour pendant 14 jours. Prélèvement de sang ( pas plus de 1% du volume sanguin, avant administration de la substance, 1 h et 5 heure après l'administration) sur poisson anesthésié.
Impact sur les animaux
Comportement atypique (animal hypo actif ou restant au fond du bassin), stress osmotique (sécrétion augmentée de mucus) pendant la période d'application du stress d'entassement d'une heure. Perte de poids, ralentissement de la croissance en cas de réduction de l'ingestion alimentaire pendant toute la durée de l'étude.
Devenir
A la fin de chaque procédure expérimentale, les animaux sont mis à mort pour le prélèvement d'échantillons biologiques.
Remplacement
Les recherches expérimentales réalisées afin de moduler ou d'atténuer la réponse et l’adaptation au stress des poissons nécessitent le développement d’additifs alimentaires (lipides, les vitamines, les caroténoïdes, les probiotiques entre autres) qui vont entrer dans la composition des aliments destinés aux poissons. Lors du processus de développement et d’enregistrements de ces additifs alimentaires, il est indispensable de tester l’efficacité des additifs développés sur l’animal auquel il est destiné, cela afin d’en démontrer l’efficacité et l’innocuité auprès de l'autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) qui autorisera la mise sur le marché pour l’alimentation animale. Les candidats sont ainsi testés sur l’espèce animale cible à l’intérieur de notre établissement afin de comprendre le mécanisme d’action du produit, de déterminer la dose qui sera recommandée ainsi que les doses minimales et maximales qui pourront être utilisées, afin de garantir une bonne utilisation du produit.
Réduction
Une analyse statistique, spécifique est réalisée en amont sur la base d’études antérieures afin de déterminer le nombre minimum d’échantillons permettant d’obtenir cette différence significative (puissance de l’expérience) et donc de réduire le nombre d’animaux à utiliser dans les différentes études à venir. De plus, le raffinement appliqué aux études limitera le nombre et la diversité des échantillons prélevés à la seule finalité de l’étude. Selon, le protocole de l’étude, le nombre de traitements, et la distribution normale ou non de la population, un test paramétrique (Fischer ; t-test, etc.), non paramétrique (Kruskal-Walli, etc.) ou une analyse de variance à un ou plusieurs facteurs seront réalisés et suivis d’un test de comparaison multiple (Newman-Keuls, Bonferonni, Duncan, etc.) permettant de classer les moyennes des différents traitements. D’autres méthodes de test statistique sont susceptibles d’être utilisées, en fonction des paramètres étudiés.
Raffinement
Avant toute manipulation (pesée ou prélèvement) au cours d’une étude, les truites arc en ciel sont anesthésiées puis sédatées. Les densités restent inférieures à 80 kg de poissons/m3. L’état de santé des animaux est suivi quotidiennement. Mise à jeun des poissons la veille du gavage pour éviter la régurgitation et forcer la vidange gastrique. La capture et le stress dus à la sortie des bassins pour la pesée par groupe des animaux, pour les prises de sang (approche ventrale) et le gavage sont réduits par une manipulation délicate des animaux par les applicateurs, un séchage modéré des poissons, le port de gants, l’utilisation d’un mousse humide pour poser l’animal sur le support de contention et d’un point de pression sur le site de prélèvement. Les conditions d’hébergement des animaux sont définies de telle sorte que la densité des animaux par bassin, les paramètres environnementaux, la qualité de l’eau procurent le maximum de confort aux animaux, et restent supérieurs ou égaux à la législation en vigueur (Arrêté du 01/02/2013). Aucun animal ne reste isolé sans contact visuel ou tactile avec ses congénères, ceci afin de réduire au minimum l’angoisse et le stress des animaux.
Choix des espèces
Les additifs alimentaires développés sont destinés à être incorporés dans les aliments destinés aux poissons. Il peut s’agir de la truite qui fait partie de la famille des salmonidés, utilisée comme modèle pour les poissons d’eau froide. Truites : tous les stades du cycle de vie peuvent être utilisés et généralement entre 50 g et 250 g.
Impact de l’incubation à basse température des œufs embryonnés de truite arc-en-ciel
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
1 356 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance allant jusqu'à sévère. Elles subissent un stress de confinement à 200 kg par m3 pendant quatre minutes puis un stress thermique où l'eau est chauffée jusqu'à leur faire perdre l'équilibre, un test qui dure sept à dix heures. Une partie est mise à mort sans sédation préalable pour éviter une hausse artefactuelle du cortisol, le reste en raison de la sévérité de la procédure. Le projet évalue les effets d'une pratique d'élevage, incuber les œufs au froid pour ajuster l'offre à la demande des clients, et le porteur affirme qu'il n'existe "pas d'alternative in vitro maitrisée".
Objectifs
Une pratique courante des sélectionneurs français est d’incuber les oeillés (œufs embryonnés) de truite arc-en-ciel, l’espèce piscicole majeure de la filière française, à basse température (2-4°C) pendant des durées pouvant aller jusqu’à 2-3 semaines. Ceci leur permet de ralentir le développement embryonnaire et ainsi de pouvoir s’adapter à la demande des clients. Or, les conséquences d’une telle pratique n’ont jamais été évaluées. L’objectif général de ce projet est d’étudier les conséquences de l’incubation à basse température (3°C) des oeillés de truite arc-en-ciel. En effet, des études récentes ont montré que l’exposition précoce à des stimuli environnementaux (tels que l’hypoxie ou la température) pouvait avoir un impact sur la physiologie des poissons à plus ou moins long terme. Plusieurs mécanismes peuvent être sous-jacents à cette programmation, parmi eux les modifications des patrons d’expression de gènes et les régulations épigénétiques comme par exemple la méthylation de l’ADN. Dans ce projet, l’impact d’un stimulus précoce (ici température froide pendant le développement embryonnaire) sera évalué sur plusieurs caractères d’intérêt aquacole, à savoir les performances zootechniques (survie, croissance et malformations), le métabolisme intermédiaire, le développement du muscle et sa qualité ainsi que la résistance à des stress ultérieurs (température et confinement). Nous essaierons également de comprendre par quels biais l’exposition précoce au froid peut impacter la physiologie des poissons ultérieurement, en analysant les patrons d’expression génique et la méthylation de l’ADN.
Bénéfices attendus
Ce projet se basera sur l’utilisation d’un modèle biologique tout à fait pertinent, deux lignées expérimentales divergentes pour la teneur en lipide du muscle : lignée grasse (LG) et lignée maigre (LM). Ces deux lignées expérimentales divergentes constituent un modèle biologique de choix dans ce projet, en effet elles ont montré une utilisation différente de l’énergie et possèdent un métabolisme intermédiaire (en particulier en ce qui concerne les lipides et les glucides) bien différencié, surtout au niveau hépatique, nous faisons l’hypothèse qu’elles réagissent différemment à l’effet du froid pendant l’incubation. La comparaison de ces deux lignées expérimentales divergentes permettra d’évaluer en quoi le fond génétique peut avoir un impact dans cette modulation de la physiologie des poissons par des stimuli environnementaux subis précocement. Sur le plan scientifique, Ce projet, en combinant plusieurs niveaux d’analyse, phénotypique (caractères d’intérêt aquacole) à moléculaire (expression de gènes et méthylation de l’ADN), permettra d’étudier comment une programmation peut s’établir par le biais de modifications des patrons d’expression de gènes et de régulations épigénétiques. Ces connaissances seront utiles à l’avenir pour l’étude d’autres stress précoces.
Procédures
Test de résistance un stress aigu de confinement: le stress de confinement consiste à pêcher puis augmenter la densité des poissons (200kg/m3) dans un seau, sans renouvellement d’eau ni ajout d’oxygène pendant 4 minutes. les poissons sont remis en bac d'élevage à l'issue du test pour une phase de récupération. 12 tests avec 36 poissons chacun seront réalisées. Mise à mort dérogatoire par surdose d'anesthésiant : Après un temps de récupération, les poissons ayant subi le stress aigu de confinement sont mis à mort sans sédation préalable. La perte totale de réactivité et l'arrêt des battements operculaires précédent immédiatement la mort qui intervient dans les 2-3 minutes. Test de résistance à un stress aigu de température : la température est élevée très progressivement de la température d’élevage de 11 °C environ (environ 1° par 20 min jusqu’à 22 °C, puis 0.1 °C par 10-15 min jusqu’à la perte d’équilibre du poisson. Les poissons sont observés en permanence, ils sont retirés du bac avec une épuisette dès qu’ils perdent l’équilibre pendant plus de 5 secondes et le poisson est ensuite mis à mort. Le test dure au total 7 à 10 heures. 3 tests de de 200 poissons seront réalisées.
Impact sur les animaux
Une partie des poissons de ce projet subiront un stress aigu généré par un confinement à une densité de 200kg/m3 pendant 4 minutes, suivi d'une phase de récupération à une densité inférieure à 200kg/m3. Les poissons prélevés pour la mesure de l'axe corticotrope subiront un stress généré par une mise à mort sans sédation préalable. Tandis que des poissons subiront un stress aigu généré par une élévation très progressive de la température de l'eau d'élevage de 11 °C environ (environ 1° par 20 min jusqu’à 22 °C, puis 0.1 °C par 10-15 min jusqu’à la perte d’équilibre du poisson. Ils sont alors retirés du bac avec une épuisette s’ils perdent l’équilibre pendant plus de 5 secondes et mis à mort. Le test dure au total 7 à 10 heures.
Devenir
Tous les animaux de ce projet seront mis à mort par une personne compétente désignée par les responsables de projet ou par les responsables du projet eux-mêmes. Les responsables du bien-être des animaux sont bien sûr informés. Tous les éléments justifiant leur mise à mort sont conservés et transmis à la SBEA de l'établissement et au vétérinaire référent de l'établissement, ainsi qu’au responsable du projet. Le cortisol plasmatique augmentant de façon artéfactuelle, une mise à mort est nécessaire (procédure n°3) pour les poissons utilisés pour mesurer la réponse de l'axe corticotrope (procédure n°1 test de résistance à un stress aigu de confinement). Les poissons utilisés pour la procédure n°2 (test de résistance à un stress aigu de température) seront mis à mort en raison de la sévérité de la procédure, il n'est pas envisageable de les garder en vie.
Remplacement
Ce projet ne peut être réalisé qu’in vivo. Il n’y a pas d’alternative in vitro maitrisée pour caractériser les capacités d’adaptation de la truite en réponse à un stress de confinement ou de température. Il existe en effet quelques publications sur la mise en place de tests in vitro de température ; cependant à ce jour, les corrélations entre tests in vitro et tests in vivo ne sont pas suffisantes pour pouvoir justifier de remplacer les tests in vivo par ces tests in vitro. De plus, l’objectif appliqué étant d’améliorer le bien-être des poissons d’élevage pour promouvoir une aquaculture durable, il est nécessaire de mesurer les capacités d’adaptation des poissons dans un milieu d’élevage proche de l’élevage commercial.
Réduction
Nous avons recours à un matériel biologique original, les lignées expérimentales divergentes pour la teneur en lipide du muscle, que nous allons mutualiser avec d’autres chercheurs (physiologistes du muscle et du métabolisme intermédiaire notamment). Nous avons réduit le nombre d'animaux au minimum nécessaire pour avoir une puissance statistique suffisante. Le nombre d'animaux impliqués correspond au strict minimum requis pour déterminer avec le plus de précision possible la loi de distribution des caractères ciblés et ainsi d'être mieux en mesure de différencier statistiquement les caractéristiques de chaque lignée. Ces chiffres permettent de s'assurer de la robustesse de nos analyses statistiques et nous semblent être un minimum pour mettre en oeuvre une analyse de variance fiable.
Raffinement
Avant et pendant les procédures, une surveillance du comportement des animaux est effectuée pour réduire au minimum la douleur, la souffrance et l’angoisse subies. Le stress aigu de confinement est de courte durée (4 minutes) et permet de mesurer la réponse de l'axe corticotrope chez les poissons exposés. Les poissons sont ensuite remis dans un bassin d'élevage pour une phase récupération avant leur mise à mort. Le stress aigu de température dure environ 7 -10 h (procédure sévère), et les poissons sont observés en continu et dès que l’un d’entre eux perd l’équilibre plus de 5 secondes, il est pêché et mis à mort.
Choix des espèces
La truite arc en ciel est l’espèce principalement étudiée au laboratoire. Il s’agit d’une des espèces les plus élevées en Europe et particulièrement en France. En outre, il s’agit d’un modèle biologique largement étudié dans de nombreuses disciplines, offrant des possibilités de collaboration variées. Les truites arc-en-ciel sont utilisées au stade juvénile (animaux non matures). Ce stade est plus sensible aux stress que les poissons maturants.
Evaluation du risque chimique d’éléments métalliques libérés dans l’eau par des protections anti-corrosion chez un poisson.
- Protection de l’environnement
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
2 844 médakas marins vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance allant jusqu'à sévère. Les poissons sont exposés pendant six mois à l'aluminium et aux métaux relâchés par des protections anti-corrosion, par l'eau et par la nourriture, avec des anesthésies répétées pour biométrie et des tests comportementaux, avant d'être tués pour analyse. Le porteur indique tester volontairement de fortes concentrations pour établir une dose-réponse, ce qui peut provoquer désorientation, noircissement de la peau et mortalité. Il affirme qu'aucune alternative non-animale ne permet d'étudier croissance, reproduction et comportement chez ces poissons.
Objectifs
Les protections anti-corrosion telles que les anodes sacrificielles sont utilisées pour réduire la dégradation des structures métalliques immergées dans l’eau de mer. Leur mise en place est amenée à augmenter avec le développement de parcs éoliens offshore. Cependant, ces méthodes conduisent à la libération d’une grande quantité d’éléments chimiques dans l’environnement marin dont l’effet nocif potentiel encore mal évalué préoccupe les autorités environnementales et la société civile. En effet, l’accumulation de métaux peut s’avérer toxique pour les organismes aquatiques et leur toxicité à long-terme est encore mal connue chez les poissons marins, notamment en mélange (« effet cocktail »). L’objectif de ce projet est donc d’étudier la toxicité de ces éléments chez le médaka marin (Oryzias melastigma) en considérant survie, croissance, effort reproducteur et comportement (neurotoxicité). Le projet sera divisé en deux procédures qui permettront d'évaluer la toxicité des éléments étudiés par balnéation (procédure 1) et par transfert trophique c’est-à-dire à travers la nourriture (procédure 2), représentant les deux voies de contamination subies par les poissons dans leur environnement.
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet permettront de raffiner l’analyse du risque chimique causé par l’aluminium ainsi que de celui causé par les protections cathodiques telles que les anodes galvaniques en milieu marin. Ainsi, ils permettront de calculer des valeurs de toxicité prenant en compte plusieurs aspects de la physiologie animale (survie, croissance, reproduction, comportement) non disponibles à ce jour. Ces résultats chiffrés permettront de fournir des valeurs seuil de concentrations en aluminium à ne pas dépasser dans l’environnement et serviront 1) d’indicateurs de santé de l’environnement étudié et 2) de valeurs de référence sur lesquelles s’appuyer pour le déploiement raisonné et sécuritaire de protections cathodiques en milieu marin. Les résultats seront également communiqués aux parties prenantes (public, industriels, professionnels à activité maritime) afin d’informer sur la toxicité ou l’absence de toxicité liée à la présence de ces protections dans l’environnement, et donc renseigner sur la pertinence de leur utilisation pour la protection des systèmes de production d'énergie renouvelable offshores.
Procédures
Durant le projet, les individus seront chacun soumis à un maximum de cinq anesthésies pour biométrie (mesures taille et poids). L’ensemble de l’intervention ne dure pas plus que 5 min par poisson (transfert en quelques secondes dans le bac d’anesthésie, biométrie ~1 min) puis transfert en bac de réveil où le poisson est laissé pendant quelques min pour récupérer. Chaque individu est également soumis à 4 tests comportementaux non-invasifs (comme décrits en section 4.2 – procédure 1), à raison d’un test quotidien sauf en jour 1 où un test en groupe puis un test en individuel s’enchaînent pour une durée totale de 14 min de test) avec une période de repos total de 24 h pendant laquelle le poisson est nourri et placé dans un bac individuel en contact visuel proche avec ses congénères. Ci-dessous est présenté le détail des durées des différents tests : - Test 1 (en groupe) (jour 1): 5 minutes - Test 1 (individuel) (jour 1) : 9 minutes - Test 2 (individuel) (jour 2) : 7 minutes - Test 3 (individuel) (jour 3) : 42 minutes - Test 4 (individuel) (jour 4, 5) : divisé en 3 “sessions”, chacune d’une durée de 5 minutes.
Impact sur les animaux
Des études précédentes ont montré l’absence de toxicité aiguë, i.e. effectuées sur des stades embryo-larvaires et de courte durée, de l’aluminium chez les poissons marins. Dans le cadre de ce projet, les poissons seront exposés sur une durée plus longue impliquant les stades juvéniles et adultes afin de pouvoir étudier les effets des métaux sur des fonctions physiologiques intégratives telles que la reproduction et la croissance des poissons marins. Des expositions chroniques sur poissons à ces composés n’ayant jamais été réalisées, l'apparition d'effets léthaux au cours des 6 mois d'exposition est donc pour l’heure inconnue. Il est cependant possible d’observer des effets subléthaux et léthaux (e.g. baisse de croissance, désorientation, noircissement de la peau) durant la période d’exposition, résultats qui viendront nourrir les données du projet. En effet, dans la mesure où les résultats de ce projet servent à une analyse de risque chimique, celui-ci doit inclure des concentrations fortes (conditions très défavorables) afin de pouvoir en tirer une dose-réponse valide (càd. avoir une gamme comprenant au moins une forte concentration où un effet toxique est observé, et au moins une faible concentration où aucun effet toxique n’est visible).
Devenir
En fin de projet, les animaux seront prélevés après euthanasie pour l’analyse moléculaire et histologique des organes.
Remplacement
Le projet dans lequel s’inscrit ce travail a été financé afin d’étudier les effets à long-terme de l’aluminium et des éléments relargués par les protections anti-corrosion sur la croissance et les aptitudes de reproduction et comportementales des poissons. Il n’existe à ce jour aucune alternative non-animale valide pour l’étude des fonctions physiologiques intégratives que sont la croissance, la reproduction, et le comportement chez les téléostéens spécifiquement. Cependant, nous avons mené des expériences préliminaires sur des stades hors-champ expérimentation animale (eleuthéroembryons) afin de faire une première évaluation de la toxicité des produits chimiques étudiés sur notre modèle, le médaka marin (ligne directrice OCDE 212). Il s’est avéré que les résultats étaient concordants avec ceux obtenus dans la littérature, soit aucun effet léthal ou subléthal (malformations, taux d’éclosion) observé même aux concentrations les plus fortes testées.
Réduction
Les effectifs ont été estimés à partir d’une analyse de puissance statistique afin de réduire au maximum le nombre d'animaux utilisé dans le projet tout en conservant un effectif suffisant pour avoir des résultats fiables. Cela nous a permis d'arriver à un nombre de poissons de 50 individus / sexe / condition testée pour la procédure 1, et 81 individus / sexe / condition testée pour la procédure 2. A ces valeurs s'ajoute un coefficient de 20% de risque de perte (mortalité naturelle), ce qui nous amène à utiliser 60 individus / sexe / condition pour la procédure 1 et 97 individus / sexe / condition testée pour la procédure 2. D’une façon générale, un soin a été apporté afin d’utiliser les mêmes individus pour les différentes analyses.
Raffinement
Les individus, élevés en groupe dans des structures adaptées à l’espèce, sont observés trois fois par jour lors du nourrissage, ainsi l’atteinte d’un des points limites fixés (mélanisation, infection, nage altérée) est identifié de manière précoce. Le poisson est ensuite immédiatement isolé en bac individuel. Si son état ne s’améliore pas dans un délai de 24 h, l’individu est euthanasié à l’aide d’une surdose d’anesthésiant par balnéation. Pendant les expériences menées pour l’étude des aptitudes comportementales, les individus sont gardés en bacs individuels pendant 5 jours afin de pouvoir conserver leur identité. L'individualisation des poissons lors des expériences de comportement est maîtrisée et a déjà été mis en place au laboratoire dans le cadre d’un autre projet. Le stress qui pourrait être provoqué par l’isolement est réduit par la mise en place d’un contact visuel de proximité entre les poissons. Enfin, lors des mesures de taille et poids, les poissons sont maintenus en groupe jusqu’à l’anesthésie et manipulés seulement sous anesthésie. Le poisson ne reste pas plus de 1 min hors de l’eau avant d’être transféré en bac de réveil.
Choix des espèces
Le médaka est caractérisé par une reproduction non-saisonnière en laboratoire, une bonne fécondité et par des cycles de vie courts (3-4 mois) qui permettent d’aborder aisément les questions des effets à long-terme impliquant des expositions à l’ensemble des stades de vie. Dans ce projet, il est utilisé comme un poisson modèle pour les poissons vivant en eau de mer.
Etude du potentiel de bactéries marines comme probiotiques chez le Bar européen pour améliorer la résistance à une infection à Vibrio
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Maladies animales
735 bars européens vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Les poissons sont infectés par la bactérie Vibrio au moyen d'une injection intrapéritonéale sous anesthésie, l'infection provoquant une mort rapide des individus les plus sensibles en 24 à 72 heures, puis les survivants sont étourdis, saignés et tués pour prélever les organes. Le porteur teste des bactéries marines comme probiotiques pour améliorer la survie des bars face à cette infection d'élevage. Il présente le projet comme le développement d'un aliment enrichi pour l'aquaculture intensive.
Objectifs
L'objectif de ces travaux est de mettre sur le marché une nouvelle génération d’aliments à destination des principales espèces aquacoles marines (daurades royales, bars européens, maigres), utilisable de la larve au stade adulte, qui sera composé de bactéries marines encapsulées dans un support issu de ressources marines locales (algues, rebus de coquillages, ...), dans une logique d’économie circulaire « de la mer à la mer ». L’objectif de cet essai est l’évaluation de l’efficacité des probiotiques pour améliorer la survie de bars européens face à une infection bactérienne rencontrée en élevage.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à développer des probiotiques adaptés pour les élevages de poissons marins avec l'objectif d'améliorer les taux de survie des stades larvaires, la croissance des animaux et leur capacité de défense à des infections ou à d'autres stress qui peuvent survenir en élevages intensifs.
Procédures
Des prélèvements de sang seront réalisés après étourdissement et avant mise à mort sur 40 poissons par condition dans les bacs dédiés aux prélèvements. La durée des prélèvements de sang n’excède pas 5 minutes par poisson. Une fois le prélèvement terminé, la mise à mort sera effectuée avant prélèvements des organes (branchies, mucus cutané, intestin, foie et rate).
Impact sur les animaux
Le stress infligé par les conditions expérimentales est limité en formant des lots de biomasse optimale pour que les poissons expriment les comportements alimentaires et natatoires attendus des espèces étudiées et en effectuant les séances d'observation quotidiennement. La phase de supplémentation se fait via la voie orale, au travers d'un aliment enrichi. Aucun effet néfaste des souches probiotiques aux concentrations utilisées n'a été observé dans le cadre des essais déjà menés. L’infection expérimentale à Vibrio nécessite une anesthésie afin de réaliser une injection intrapéritonéale. L’infection provoque une mort rapide des animaux les plus sensibles, en général dans les 24 à 72h post-injection.
Devenir
Les animaux ayant été infectés expérimentalement, il n'est pas possible de les garder en vie au terme de la procédure.
Remplacement
Le potentiel de ces souches marines comme probiotiques ayant des activités antagonistes contre des pathogènes aquacoles a été mis en évidence par des essais in vitro et par l’analyse de leurs génomes (identification de gènes codant pour des protéines antimicrobiennes , absence de gènes codant pour une résistance à un antibiotique ou un biocide, …). Afin de valider ce potentiel, des essais In vivo sur des espèces cibles tel que le bar commun sont nécessaires afin d’obtenir une autorisation de commercialisation de ces probiotiques pour la pisciculture auprès de l’Agence Européenne de Sécurité Alimentaire (EFSA).
Réduction
Cette procédure expérimentale sera menée en réduisant au maximum le nombre d’animaux utilisés tout en conservant une pertinence scientifique et statistique. Le nombre d’animaux nécessaire a été déterminé en se basant sur les tests traditionnels de comparaison de proportions binomiales ; le test de Fisher ou le test du Khi2, en prenant en compte la variabilité fréquemment observée (qui nécessite de réaliser les essais à minima en triplicat), les prélèvements à effectuer en cinétique (qui réduisent le nombre de poissons / bac) et les mortalités induites par l'agent pathogène lors de l'épreuve infectieuse (environ 50%) ainsi que les densités. La détermination de la souche pathogène et la concentration bactérienne permettant d'atteindre une mortalité d'environ 50% sera évaluée sur un maximum de 105 animaux. L'épreuve infectieuse avec la souche pathogène choisie sera ensuite menée sur 210 poissons supplémentés par condition, chiffre permettant de suivre la mortalité générée et de réaliser des prélèvements. Le nombre total de bars européens utilisés sera donc de 735 poissons.
Raffinement
Les mesures de raffinement viseront à assurer des conditions optimales d’hébergement des animaux, à savoir, un volume d'eau adapté en circuit ouvert avec une oxygénation suffisante en fonction de la biomasse, un rythme jour/nuit naturel, la présence de suffisamment de congénères pour exprimer un répertoire comportemental riche, une distribution d’aliment deux fois par jour adaptée à leur stade de développement et l'intégration de couvercles sur une partie des bassins pour générer des zones d'ombres. Une importance particulière sera donnée à l’observation des animaux, 2 fois par jour, pour identifier les animaux en détresse et réaliser, si nécessaire, une mise à mort compassionnelle. Les infections à Vibrio peuvent provoquer une mort rapide sans qu'il soit possible d'observer des symptômes cliniques. Pour éviter toute souffrance, les animaux présentant un comportement de nage anormal marqué avec des périodes sur le flanc / sur le ventre et/ou des signes de détresse respiratoire avancée et/ou des hémorragies faciales / au niveau des flancs et/ou des signes nerveux seront mis à mort de manière compassionnelle à l'Eugénol.
Choix des espèces
Le bar Européen (ou bar commun, Dicentrarchus labrax) est l'une des espèces marines la plus produite en France et, plus globalement, en Europe. Bien que la production en écloseries soit maîtrisée, les taux de survie des stades larvaires restent relativement bas (de l'ordre de 35 à 40%) et cette espèce est menacée, tout au long de sa vie, par une large variété de pathogènes bactériens ou viraux. Il s’agit de juvéniles de Bar européens supplémentés depuis 3 mois en probiotiques et présentant un poids moyen actuel de l'ordre de 33 g. Ces animaux ont été réceptionnés au sein de nos installations (en sortie de pré-grossissement du fournisseur) à un poids moyen de 5 g.
Pacage en Polyculture d’étang : séparer les espèces pour optimiser la productivité et maintenir la biodiversité II
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
1 446 poissons, carpes, tanches, gardons et sandres, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, la plupart réutilisés l'année suivante et cent vingt tués pour prélever du muscle. L'expérience, zootechnique, teste une séparation temporaire des espèces dans des étangs pour optimiser la productivité aquacole tout en observant la biodiversité. Le porteur indique que les seules manipulations sont des mesures de biométrie sous anesthésie à la benzocaïne, en début et fin d'expérience. Il décrit un travail sur des espèces d'élevage classiques, dont les données doivent alimenter des modèles censés limiter à l'avenir le recours aux animaux.
Objectifs
L’expérience présentée s’inscrit dans le cadre d’un projet financé par l’Europe, qui a pour objectif d’établir de nouvelles pratiques alliant le respect de l’environnement, la biodiversité et la productivité des polycultures de poissons en étang. La définition de la composition de la polyculture est le thème central de ce projet, c’est-à-dire d’être capable de définir les différentes espèces de poissons à élever et d’en établir les effectifs. Ces propositions de pratiques prendront en compte l’ensemble des compartiments biologiques du système et la diversité qui le compose pour produire des poissons de manière plus durable. L’expérience Pacage en étang II vise à tester l’effet d’une segmentation temporaire de l’étang, permettant la séparation des poissons (carpes, tanches, gardons, sandres), d’un espace protégé supportant biodiversité et ressource alimentaire, sur la productivité totale en poisson, la croissance de chaque espèce, le recrutement en juvéniles, les paramètres physicochimiques du milieu et la biodiversité en invertébrés (macro-invertébrés et zooplancton) et en macrophytes. Le projet vise à caractériser les interactions entre les facteurs du milieu, les différentes espèces et la biodiversité aquatique, dans la conduite de la polyculture de poissons en étang. Nous cherchons en parallèle à caractériser les relations trophiques entre les différentes espèces de l’étang
Bénéfices attendus
L’expérience pacage en étang doit permettre d’éclairer les interactions entre espèces dans le cadre de polycultures de poissons en étang. Le rôle de ces espèces et l’effet de leur conduite sur la biodiversité sera mis en évidence, dans l’objectif d’optimiser les pratiques d’élevage pour améliorer les impacts sur l’environnement et préserver la richesse en invertébrés, tout en maintenant une production rentable pour l’exploitant. De façon plus générale, ce travail doit contribuer aux réflexions en cours sur le rôle de la diversité sur la robustesse et la résilience des systèmes d’élevage.
Procédures
Aucune intervention sur animaux vivants ne sera réalisée, hormis des manipulations de biométrie sur animaux anesthésiés.
Impact sur les animaux
Les principales nuisances pour les animaux consistent en la manipulation en début et fin d’expérience, afin de réaliser des mesures (poids, longueurs) individuelles et les répartir dans leurs structures d’accueil (étangs expérimentaux en début d’exprience, étangs de stockage en fin d’expérience).
Devenir
Les poissons font partie du cheptel de l'Unité Expérimentale et seront réutilisés dans de futurs protocoles, l'années suivante.
Remplacement
Cette expérience est principalement à vocation zootechnique. Elle nécessite le recours aux espèces utilisées en élevage classique. Le manque de recul et de modèles sur les interactions entre les espèces aquatiques d’élevage, ne permet pas de réaliser ce type d’expérience in silico. Néanmoins, les données récoltées dans le cadre de l’expérience, ont vocation à alimenter des démarches de modélisation qui vont dans le sens de la limitation au recours aux animaux à l’avenir.
Réduction
Les proportions des différentes espèces et leurs effectifs ont été déterminées pour représenter les pratiques d’empoissonnement en polyculture d’étang courrantes. Il est n’est pas possible de les diminuer sans perdre le caractère plausible des pratiques. Le nombre de trois répliquats est le minimum que nous pouvons admettre pour obtenir des résultats statistiquement exploitables. Par ailleurs, le nombre de 5 individus mis à mort par espèce et par étang pour prélèvement de muscle est le nombre minimum recommandé pour analyser les structures trophiques dans les systèmes naturels.
Raffinement
Afin de limiter les nuisances envers les poissons, les conditions de contention sont surveillées, notamment en maintenant un renouvellement d’eau lors des tockages temporaires et le contrôle des comportements. Avant chaque manipulation pour mesures (non invasives), les poissons sont anesthésiés à la benzocaïne, à raison de 4ml/10l d’eau, afin de limiter le stress, les risques de chute, limiter la durée hors d’eau en augmentant la rapidité des mesures de biométrie. La phase de réveil est controlée dans des bassins séparés par espèce, avec renouvellement d’eau.
Choix des espèces
Les espèces choisies : Carpe commune (Cyprinus carpio), tanche (Tinca tinca), gardons (Rutilus rutilus) et sandre (Sander lucioperca), sont représentatives des polycultures de poissons d'étang extensif en France. Ce sont par ailleurs, des espèces particulièrement tolérantes aux bas niveaux de qualité d’eau ce qui les rend tolérantes aux manipulations. Les carpes sont de petites tailles (un an), afin d’optimiser leur croissance dans le dispositif. Les tanches et les gardons sont des géniteurs afin d’optimiser leur reproduction. Les sandres ont 2 ans et finront leur croissance dans le dispositif.
POLLPOP : effets des polluants sur la santé des poissons d’eau douce : des molécules aux populations
- Enseignement supérieur
- Formation professionnelle
- Protection de l’environnement
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
Autres poissons : 900
1 200 poissons, 900 goujons et carassins et 300 truites, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, la plupart tués à l'issue et les individus de taille extrême relâchés. Ils sont capturés par pêche électrique, exposés deux à trois semaines à des cocktails de polluants en rivière ou en laboratoire, marqués et parfois injectés d'un antigène mimant une attaque parasitaire, puis euthanasiés par surdose d'anesthésique pour mesurer la contamination de leurs tissus. Le porteur indique choisir des doses faibles et des durées courtes pour observer des effets non létaux tout en limitant la mortalité. Les bénéfices se limitent à "mieux comprendre" les effets des pollutions humaines sur la faune sauvage, et le porteur juge le remplacement par culture cellulaire inapplicable à l'étude de stress multiples.
Objectifs
Les écosystèmes aquatiques sont lourdement impactés par les pollutions organiques (pesticides) et inorganiques (métaux) issues des activités agricoles et industrielles, mais leurs effets à long terme sur la santé et les capacités d’adaptation des organismes aquatiques et notamment des poissons sont encore peu évalués, notamment en conditions réalistes de stress multiples (parasites, température…). Le projet vise à évaluer les impacts potentiels des stress environnementaux multiples (notamment chimiques) en combinant des approches en laboratoire et sur le terrain, au plus près du réalisme environnemental.
Bénéfices attendus
A terme les résultats de ce projet permettront de caractériser les effets des pollutions environnementales sur la santé des poissons, et de mieux comprendre les réponses comportementales et physiologiques des animaux soumis aux stress chimiques. Ils permettront donc de mieux comprendre et anticiper les effets des pollutions d'origine humaine sur la santé de la faune sauvage.
Procédures
Pour tester leur réponse aux stress chimiques, des poissons seront exposés à des polluants en dose et cocktails réalistes au plus proche des concentrations trouvées en rivière, et ce pendant une durée maximale de 21 jours pour éviter tout effet mortel, mais observer des effets physiologiques et comportementaux. Dans un premier temps, des approches en laboratoire seront utilisées afin de tester les effets des polluants en conditions contrôlées sur carassins et goujons, notamment des cocktails de contaminants représentatifs du milieu naturel en se basant sur des bases de données existantes. Pour tester la variabilité de réponse entre populations sauvages hétérogènes, plusieurs populations sauvages de goujons ayant évolué dans des rivières plus ou moins polluées seront comparées. Dans un deuxième temps, des expérimentations d’encagement en rivière seront mises en place afin de tester les réponses des poissons en conditions réalistes de multistress sur le terrain. Des goujons issus de populations plus ou moins exposées aux pesticides, et des truites également issues de zones plus ou moins polluées par des métaux, seront transplantés en cage dans des rivières contaminées ou peu contaminées. Les cages seront de dimensions suffisante avec un grillage fin de 5 mm qui laisse passer les invertébrés pour la nourriture. Les poissons seront exposés pendant 14 à 21 jours à des rivières plus ou moins polluées que leur rivière d’origine. Après toutes les expositions en laboratoire ou rivière, les poissons seront anesthésiés, marqués avec des colorants non toxiques par injection sous-cutanée, mesurés (poids et longueur totale), une unique injection sous-cutanée d’antigène mimant une attaque parasitaire pourra être effectuée au niveau de la queue afin de tester l’immunité des poissons. Au total ces interventions sont réalisées en moins de 2 minutes. Enfin les poissons seront euthanasiés par surdose d’anesthésique, et les taux de contamination de leurs tissus seront mesurés, ainsi que leur état de santé à partir de diverses mesures dans les tissus (nageoires, foie, rein, muscles, sang).
Impact sur les animaux
Pour l’ensemble des démarches expérimentales, excepté celles impliquant le carassin domestique et les goujons d’élevage (animaux d’élevage), la capture des individus sauvages sera réalisée par pêche électrique. Cette procédure de pêche peut causer un stress mais elle sera effectuée par des personnels formés et après demande d’autorisation auprès des autorités compétentes via l’utilisation de matériel spécifique respectant la législation en vigueur. Le voltage utilisé sera adapté pour causer une sédation légère et rapide des poissons qui seront ensuite transportés dans des conteneurs isothermes oxygénés puis acclimatés en laboratoire ou dans les cages en rivière pendant 7 jours minimum pour limiter le stress de capture, de transport et de captivité. Les démarches expérimentales (en laboratoire et en rivière) impliquent des expositions à des polluants qui peuvent causer des dommages mais les cocktails et doses seront relativement faibles car représentatives du milieu naturel. De plus, les durées d’exposition seront relativement courtes (21 jours maximum) pour observer des réponses physiologiques mesurables tout en limitant les dommages pathologiques potentiels infligés aux organismes d’étude et la mortalité. En effet l’objectif étant de mimer des niveaux de stress réalistes et des effets non létaux. Le reste des procédures (mesures, prises de sang, injections) aura lieu sous anesthésie de quelques minutes et devrait causer un stress limité.
Devenir
Les animaux pêchés par pêche électrique seront euthanasiés pour être disséqués post-mortem. Les animaux pêchés mais jugés de taille extrême (trop petit ou trop grand) seront immédiatement remis à l'eau après vérification de leur état après passage dans un seau de réveil.
Remplacement
L’objectif de l’étude étant de caractériser l’effet des stress multiples sur la variation des réponses physiologiques des poissons d’eau douce, l’utilisation de méthodes de remplacement (par exemple test sur cultures cellulaires) en vue de limiter le nombre d’animaux vivants utilisés dans le projet ne peut être appliquée. Néanmoins, afin de limiter le prélèvement d’individus dans le milieu naturel, des carassins seront utilisés ainsi que des goujons d’élevages pour remplacer une population sauvage (population de référence non polluée) afin d’affiner la caractérisation des processus physiologiques impliqués dans la réponse à une exposition à des stress multiples.
Réduction
Pour limiter le nombre d’animaux utilisés, un maximum d’information sera tiré de chaque individu en utilisant un maximum de mesures sur les organes pertinents. Nous avons préalablement réalisé une étude statistique pour déterminer le nombre minimal d’animaux à utiliser dans chaque procédure et dans chaque lot pour obtenir un résultat statistiquement probant. A posteriori, des traitements statistiques seront également effectués pour mettre en évidence des différences significatives entre les lots et les modalités d’exposition.
Raffinement
Afin de limiter le stress induit par la captivité des animaux (aquariums et cages), les individus seront maintenus en groupe de 5 à 10 individus maximum avec une densité d’environ 1 cm de poisson pour 1 L d’eau. En laboratoire, la photopériode sera fixée à 12h de jour/12h d’obscurité (lors des phases expérimentales) et la qualité de l’eau sera assurée quotidiennement via la mise en place d’un système de filtration propre à chaque aquarium et la mesure régulière des paramètres physico-chimiques. Dans le cas où certains de ces paramètres (en particulier les produits azotés) dépasseraient les optimums de chaque espèce, des renouvellements d’eau partiels seront effectués. Les aquariums d’exposition seront alimentés avec de l’eau du réseau, filtrée et stérilisée. Pour les phases de stabulation, les bacs seront alimentés par de l’eau du réseau. Des refuges seront introduits dans tous les bacs de stabulation et cages afin de limiter le stress et enrichir le milieu. Il n’est pas possible de placer des refuges dans les aquariums d’exposition en raison de l’adsorption des polluants sur les surfaces des refuges. Un suivi régulier des aquariums et des cages sera effectué quotidiennement pour surveiller l’état des animaux notamment pendant les phases d’exposition.
Choix des espèces
La pertinence de l’utilisation des poissons et plus particulièrement des 3 espèces sélectionnées se justifie par le fait que : - Le carassin domestique Carassius auratus est un animal utilisé depuis plusieurs décennies en recherche. Sa physiologie, son mode de vie et ses besoins sont connus et bien documentés. - Concernant les 2 espèces sauvages, le goujon Gobio occitaniae et la truite fario sauvage Salmo trutta trutta, ces dernières ont été sélectionnées car elles sont bien implantées dans notre zone d'étude. Comme pour le carassin, leur physiologie est connue et bien documentée. - Ces espèces ayant des exigences différentes (en termes d'habitat, de régime alimentaire, de déplacement…), elles sont exposées aux polluants de manière différente. Ainsi, les goujons seront soumis à des contaminations liées aux polluants utilisés en agriculture, alors que les truites seront soumises à des contaminations métalliques minières. Tous les poissons utilisés seront des adultes ou jeunes adultes d’une taille d’environ 10 cm (carassins et goujon adultes, truitelles jeunes adultes). Nous utilisons des adultes pour deux raisons essentielles : - la pêche d'adultes dans le milieu naturel permet de ne pas compromettre la régénération des populations sauvages - les adultes sont sexés et donc sexables. Par conséquent le sexe dans animaux étant connu, il est possible d'intégrer ce facteur de variation à notre étude statistique, pour mettre en évidence un éventuel impact du sexe dans le comportement et/ou la physiologie des animaux exposés aux contaminants.