Poissons
Etude de la répartition de lamproie fluviatile (Lampetra fluviatilis) à l’aide des analyses génétiques
- Conservation des espèces
480 juvéniles de lamproie fluviatile vont être utilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis relâchés sur leur lieu de capture. Ils sont capturés par pêche à l'électricité, anesthésiés, puis un fragment de nageoire de 0,5 cm² au maximum est prélevé pour identification génétique, sur des individus d'au moins 110 mm. Le porteur décrit une espèce classée vulnérable et présente l'étude comme nécessaire à la connaissance de sa répartition et à sa gestion. Il indique que l'analyse génétique de la nageoire est la seule méthode pour distinguer cette espèce de la lamproie de Planer, l'ADN environnemental n'ayant pas été concluant.
Objectifs
Sur le territoire étudié, les trois espèces de lamproies sont présentes : la lamproie de Planer, la lamproie marine et la lamproie fluviatile, les deux dernières étant migratrices anadromes. L’objectif du projet est d’identifier à l’espèce les juvéniles capturés au cours d’inventaires afin de cartographier la répartition de la lamproie fluviatile. Actuellement, il n’existe aucune connaissance sur la répartition et la densité de cette espèce. Classée vulnérable sur la liste rouge des poissons d’eau douce de France métropolitaine (UICN, 2019), la gestion et la protection de cette espèce nécessitent d’acquérir ces données. Les inventaires annuels par pêche électrique mettent également en exergue la présence synchrone de juvéniles du genre Lampetra qui peuvent être soit des juvéniles de lamproie fluviatile, soit des juvéniles de lamproie de Planer. Lors de ces inventaires, le genre Petromyzon peut être distingué du genre Lampetra à l’aide de critères visuels. Ces critères ne permettent cependant pas de distinguer entre eux les juvéniles de lamproie fluviatile des juvéniles de lamproie de Planer. L'objectif est de distinguer les espèces afin de connaître la présence et la répartition de la lamproie fluviatile grâce à l’analyse génétique d’échantillons de nageoires prélevés lors des inventaires.
Bénéfices attendus
Actuellement, très peu de données existent sur la répartition de cette espèce. Les données des échantillonnages par pêche des années précédentes montrent des individus identifiés seulement au genre (Lampetra/Petromyzon) voire à la famille (Petromyzontidae) du fait de la difficulté de détermination sur le terrain. La connaissance de la répartition de la lamproie fluviatile est essentielle pour répondre aux besoins de connaissance et de gestion/protection de cette espèce. Les données acquises répondraient ainsi aux objectifs du plan de gestion des poissons migrateurs et permettraient d'améliorer la gestion de cette espèce : mesures de protection des secteurs où elle est présente, prise en compte de sa présence lors de travaux (aménagements routiers au niveau des cours d’eau par exemple). Les résultats obtenus (cartographie de la répartition) seront portés à connaissance de l’ensemble des acteurs susceptibles d’intervenir dans le domaine : administrations, maîtres d’ouvrages, bureaux d’études, etc. A terme, la réalisation d’une base de données est prévue afin de compiler l’ensemble des observations.
Procédures
Le projet nécessite la capture de lamproies par la technique de la pêche à l'électricité et le prélèvement d'échantillons de tissus (sur la nageoire) d'un maximum de 0,5 cm² sur des individus mesurant au minimum 110 mm. Toutes les opérations sont réalisées par une équipe formée et expérimentée. Le temps total de l’opération depuis la capture jusqu’au relâcher est estimé entre 20 et 60 minutes. La durée de la procédure anesthésie, biométrie, prélèvement et réveil est d’environ 10 minutes.
Impact sur les animaux
La capture est réalisée par la technique de la pêche à l’électricité par des opérateurs formés et aguerris (formation pêche à l’électricité, habilitation électrique). Les effets sur les individus sont de très courte durée puisqu'ils sont immédiatement retirés du champ d’action après immobilisation à l’aide d’épuisettes puis transférés dans un seau. Les réglages de l’appareil de pêche sont maîtrisés par les opérateurs afin de minimiser les effets indésirables rares (blessures internes ou externes). Les prélèvements de tissus sur les individus concernés seront de 0,5 cm2 au maximum, ce qui est requis afin que l’analyse ADN puisse être effectuée. Afin que ce prélèvement n’impacte pas la capacité de nage et d’enfouissement des lamproies qui vivent enfouies dans le substrat durant la phase juvénile, nous nous fixons le seuil plancher de 110 mm concernant les individus sur lesquels prélever un échantillon de tissu.
Devenir
Les juvéniles de lamproies qui feront l'objet de prélèvements d'échantillons de nageoires seront capturés dans le milieu naturel et relâchés dans leur milieu d'origine après prélèvements des échantillons.
Remplacement
Le projet visant l’étude de la répartition de la lamproie fluviatile, il est nécessaire d’appliquer la procédure aux juvéniles de lamproies vivant in situ. Par ailleurs, l’analyse génétique (marqueurs mitochondrial et nucléaire) de tissus de nageoire est la seule méthode existante actuellement pour différencier les deux espèces, les critères visuels ne le permettant pas. La méthode de l’ADN environnemental (recherche de l’ADN d’une espèce dans les prélèvements d’eau) n’est pas applicable non plus puisque les derniers essais effectués sur ces espèces n’ont pas été concluants.
Réduction
L'objectif est d'établir une carte de répartition de la lamproie fluviatile. Pour cela, les stations de captures choisies prennent en compte l'aire de répartition théorique de la Lamproie fluviatile ainsi que les données antérieures de captures. Les prélèvements seront limités aux individus d'une taille minimale de 110 mm, ce qui a pour effet également de réduire le nombre d'individus possibles à prélever. Enfin, un maximum de 6 individus par lieu de capture a été fixé afin de répartir les prélèvements sur l'ensemble des stations où seront capturés des juvéniles de Lampetra tout en réduisant le nombre de prélèvements. Le nombre maximum de prélèvements est fixé à 480 sur les deux années du projet. Selon les données de capture des années antérieures, le nombre de juvéniles du genre Lampetra était en moyenne de 4 sur un des réseaux de stations de captures et de 3.2 sur le second. Ceci représente 66 % du nombre maximal que nous nous fixons cette année ; par conséquent, il est possible que nous n’en prélevions pas davantage. La probabilité de capturer les juvéniles de lamproie fluviatile tout au long des cours d’eau étudiés est forte, ce qui permet de réduire les prélèvements par point de capture sans obérer l’objectif du projet. En effet, toutes les stations à échantillonner ont fait l'objet d'au moins 1 capture de lamproie au cours des échantillonnages d'anguille lors de chaque année d'étude du reseau anguille (2013, 2016, 2019), et sur la moitié d'entres elles, réparties sur l'axe Loire, entre 4 et 59 lamproies ont été capturées, ce qui suffit à confirmer l'espèce. C'est la répartition sur l'axe Loire et sur l'axe Vienne , c'est-à-dire la colonisation la plus amont de la lamproie fluviatile qui est importante. L’objectif du projet est de dresser la carte de répartition de l’espèce et non d’obtenir des données quantitatives.
Raffinement
Lors de la capture, les individus sont immédiatement retirés du champ d’action après immobilisation à l’aide d’épuisettes puis transférés dans un seau. Les réglages de l’appareil de pêche sont maîtrisés par les opérateurs (formation pêche à l’électricité, habilitation électrique). Les lamproies sont ensuite anesthésiées à un stade entrainant une perte de réactivité et de sensations (tissus anesthésiés), une perte d’équilibre et de tonus et de réflexe. Il correspond au stade utilisé pour la chirurgie. Pour réaliser le prélèvement de tissus, la lamproie est placée dans le creux de la main désinfectée et humidifiée de l’opérateur. Les juvéniles anesthésiés sont facilement manipulables sans risque de blessure d’autant que le prélèvement est très rapide. La main est refermée délicatement autour de l’individu pour d’une part couvrir l’œil (si la lamproie est en cours de métamorphose) et ainsi limiter le stress, et d’autre part maintenir l’individu. Pour éviter un risque d’infection des lamproies (et toute contamination génétique des prélèvements), le matériel (ciseaux de dissection et pince) est désinfecté en trois étapes avant chaque prélèvement : un rinçage à la Javel, un rinçage à l’alcool à 90 °C et enfin un rinçage à l’eau déminéralisée. Chaque individu prélevé est ensuite déposé dans un bac de réveil avec de l’eau de rivière jusqu’à ce qu’il retrouve ses capacités de nage et tonus musculaire. Les individus sont relâchés sur leur lieu de capture.
Choix des espèces
L’objectif est de connaître la répartition de la lamproie fluviatile en distinguant les juvéniles de lamproie fluviatile des juvéniles de lamproie de Planer ainsi que de lamproies marines. Il est donc indispensable de réaliser l'étude sur les juvéniles de lamproies.
Etude dans un modèle de larve de poisson-zèbre du rôle des vésicules extracellulaires dans les dommages hépatiques et cérébraux associés à la progression de la maladie du foie gras induite par des contaminants environnementaux
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
7 200 larves de poissons zèbres vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent un régime enrichi en graisse pendant huit jours puis une exposition à des polluants, benzo[a]pyrène ou pyrène, pendant sept jours, pour reproduire une maladie du foie gras et ses atteintes cérébrales. Le porteur décrit une nage plus faible ou anarchique comme effet attendu et renvoie au conditionnel un éventuel intérêt chez l'Homme. Il présente le poisson zèbre comme une alternative au modèle rongeur tout en jugeant l'expérimentation animale "indispensable".
Objectifs
Les maladies non-alcooliques du foie (i.e. NAFLD: non-alcoholic fatty liver disease) sont devenues une priorité de santé publique à cause de leur prévalence grandissante (25% de la population générale et plus 70% des personnes obèses). Elles débutent avec la stéatose hépatique (foie gras), stade bénin, qui peut progresser vers la stéatohépatite ou NASH (non-alcoholic steatohepatitis), propice au développement des cirrhoses et cancers du foie et qui peut avoir des répercussions au niveau du cerveau avec le développement d'encéphalopathies. Bien que les causes/mécanismes de cette progression pathologique restent à clarifier, l’exposition aux polluants environnementaux comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) est identifiée comme un facteur de risque. L’un de mécanismes suspectés fait intervenir les vésicules extracellulaires comme un moyen de communication crucial participant aux échanges entre le foie et le cerveau et favorisant la progression de ces maladies et l’apparition de dommages aux niveaux de ces organes. Il apparait donc important d’évaluer le rôle de ces vésicules dans ce contexte de NAFLD et d’exposition aux HAPs et en particulier sur les dommages hépatiques et cérébraux. Etant donné la nature complexe de ces pathologies qui dépendent des interactions étroites entre différents organes, dont le foie et le cerveau, et différents types cellulaires, il est indispensable d’avoir une approche intégrative uniquement retrouvée dans les modèles in vivo. Ainsi, nous mettrons en place une approche expérimentale sur un modèle de poisson-zèbre afin de comprendre le rôle des vésicules extracellulaires dans la progression des NAFLD induite par une exposition aux HAPs.
Bénéfices attendus
Cette phase d'expérimentation in vivo devrait permettre de confirmer le rôle des vésicules extracellulaires dans les effets néfastes d'une exposition à un polluant de l'environnement (benzo[a]pyrène ou pyrène) dans les maladies du foie et les dommages cérébraux associés. En outre, l'étude des potentiels effets protecteurs de molécules capables de réduire la production ou la capture de ces vésicules dans le cadre de ces pathologies pourra être une preuve de concept pertinente et permettre d'envisager d'autres études pour une éventuelle utilisation chez l'Homme.
Procédures
Alimentation avec un régime enrichi en graisse (8 jours) Exposition à des polluants de l'environnement (7 jours)
Impact sur les animaux
L'objectif de ce projet est d'étudier l'apparition et la progression de pathologies hépatiques avec des complications au niveau du cerveau. On s'attend donc à un impact sur la santé des poissons : développement d'une steatohépatite et peut-être le développement des premiers signes d'une encéphalopathie hépatique. Cependant cet impact restera modèré puisque qu'à ce stade de maladie, aucun signe de souffrance ne devrait se manifester mais il se pourrait que le comportempent des poissons soit légèrement altéré (nage plus faible ou anarchique; recherche alimenataire plus lente).
Devenir
A l'issue de la procédure, tous les animaux seront euthanasiés afin d'obtenir suffisamment d'échantillons biologiques pour réaliser les expériences envisagées et garantir au maximum l'obtention de résultats significatifs.
Remplacement
Le recours à l’expérimentation animale est indispensable à l’atteinte des objectifs du projet (3R : Remplacement) puisqu’il s’agit d’étudier le rôle des vésicules extracellulaires, un moyen de communication entre cellules et organes et qui circulent dans le sang. En particulier, l’un des objectifs de ce projet est d’évaluer si des vésicules émises par le foie peuvent induire des dommages au niveau du cerveau. Dans ce contexte, seul l’utilisation de modèles animaux permet d’appréhender la complexité de ces relations entre cellules et organes. Toutefois, l’utilisation du modèle poisson-zèbre reste une alternative au modèle rongeur dans le contexte de l’étude du rôle des vésicules extracellulaires dans les effets délétères des NAFLD.
Réduction
Les plans d’expérimentations ont été réalisés de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés en vue de l’obtention de résultats significatifs et d’éviter les réplicats inutiles. En effet, de par l’expérience que nous avons de ce modèle et des expériences que nous voulons réaliser, nous avons pu déterminer le nombre minimal d’animaux à utiliser pour obtenir des résultats significatifs et reproductibles malgré la variabilité liée à l’expérimentation animale.
Raffinement
Les études seront conduites dans le respect des normes les plus strictes en matière de soins des animaux et d’évaluation de la souffrance animale (suivi d’une grille d’évaluation de la souffrance adaptée au modèle). Les animaux seront maintenus dans des installations modernes et agréées pour assurer un confort maximal aux animaux (qualité de l’eau, accès à la nourriture, température, cycle jour/nuit, nombre de poisson par bac…). Si une souffrance excessive venait à être détectée, quelle qu’en soit la cause (hébergement, manipulation, impact des traitements), les expérimentations concernées seront arrêtées et les procédures seront révisées (modifications des conditions d’hébergement, réduction des doses d’exposition aux agents toxiques…). Tout le personnel impliqué dans le travail des animaux a suivi une formation conformément aux réglementations institutionnelles et aux lois nationales relatives à la protection des droits des animaux.
Choix des espèces
Ce projet vise à évaluer l’impact des HAP sur l’appartion et la progression des NAFLD (maladies du foie allant de la stéatose vers un état pathologique, la stéatohépatite et qui peut se traduire également par complication au niveau cérébral). Le modèle de poisson zèbre se positionne comme un modèle d’étude intermédiaire entre les modèles in vitro et les modèles murins et ainsi à l’avenir limiter l’utilisation de ces modèles mammifères. Le modèle zebrafish possède, en effet, de nombreux atouts : une grande similitude physio-pathologique avec l’Homme notamment concernant le foie et les NAFLD (types cellulaires et métabolisme) mais également au niveau de la neurotoxicité ; une grande sensibilité dans la réponse aux agents hépatotoxiques et aux perturbateurs endocriniens ainsi que des avantages méthodologiques (transparence des larves permettant l’observation directe d’organes internes). Les animaux seront utilisés, après éclosion, au stade larvaire entre 4 et 12 jours post-fertilisation. En effet, à partir du 4ème jour, les larves présentent un foie fonctionnel et sont capables de se nourrir de l’alimentation apportée : 2 éléments essentiels à ce projet. D’autre part, de nombreuses études ont montré qu’à cet âge, les larves de poisson-zèbre pouvaient être utilisées comme modèle pour tester la toxicité d’agents chimiques au niveau du foie ou étudier le développement des NAFLD (induite par l’alimentation notamment) mais également pour évaluer la neurotoxicité de différents traitements.
La tolérance au réchauffement dépend-elle de la taille de l’individu chez les poissons ? Une étude sur trois espèces marines
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
Autres poissons : 48
96 poissons marins, daurades, loups et saupes, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque poisson est marqué d'une puce sous anesthésie puis soumis à des tests d'effort et de tolérance au réchauffement en tunnel de nage et en bassin, pour évaluer si la résistance à la chaleur diminue avec la taille. Le porteur indique que les poissons sont euthanasiés pour retirer la puce, dangereuse si l'animal est mangé. Une grande partie des individus sont prélevés dans les lagunes côtières méditerranéennes avant d'être tués en fin d'expérience.
Objectifs
L’objectif est d’évaluer les relations entre la masse d'un individu et sa tolérance au réchauffement, chez trois espèces de poissons marins côtiers, la daurade royale (Sparus aurata), le loup (Dicentrarchus labrax) et la saupe (Sarpa salpa). Une récente étude a montré, chez une espèce de poisson, que la tolérance au réchauffement diminue avec la taille des individus. Ce phénomène a été mis en évidence avec un test de tolérance qui évalue la capacité des poissons à nager contre un courant pendant qu’ils subissent des augmentations progressives de la température. L’étude a montré une forte relation négative entre masse corporelle et température à laquelle un individu a arrêté de nager. Ces résultats soulèvent une problématique : Cette influence de la taille sur la tolérance est-elle un phénomène universel chez les poissons ? Les trois espèces choisies utilisent les lagunes côtières méditerranéennes comme des nourriceries et zones d’alimentation. Les lagunes semblent être des habitats clefs pour ces espèces mais sont très sensibles aux effets des changements globaux, en particulier un accroissement en fréquence et sévérité d’évènements climatiques extrêmes tels que les canicules estivales. Les vagues de chaleur représentent un risque majeur pour les poissons, il est donc important de comprendre si, chez les espèces de poissons qui utilisent les lagunes, la résistance aux canicules diminue avec l’augmentation de la taille des individus.
Bénéfices attendus
L’hypothèse est que la tolérance au réchauffement va diminuer avec la taille des individus chez les trois espèces ciblées. Le projet montrera si une diminution de la tolérance thermique avec la taille est un principe physiologique universel chez les poissons. Les informations obtenues seront très utiles dans le développement de modèles pour prédire les impacts du réchauffement global et des canicules sur les populations de poissons. Les informations sur les individus sauvages seront utiles pour les plans de gestion des trois espèces, qui sont exploitées par la pêche.
Procédures
Chaque poisson subira quatre interventions : un marquage avec une puce sous anesthésie, un test d'effort en tunnel de nage sur 24h, un test de tolérance au réchauffement en tunnel de nage sur 12h, et un test de tolérance au réchauffement en bassin sur 12h.
Impact sur les animaux
Les nuisances et les effets indésirables devraient être limités, les procédures sont d'une sévérité modérée. Les procédures en tunnel de nage impliquent un confinement mais sont de relativement courte durée et ne sont pas douloureuses. Les réchauffements progressifs représentent des nuisances transitoires d’une sévérité modérée, qui ne menacent pas la survie des animaux. La fatigue dans le tunnel de nage est une nuisance transitoire, d’une durée de moins de 5 minutes.
Devenir
Les poissons seront euthanasiés pour récuperer la puce RFID (PIT-tag) intramusculaire, qui est recouvert de verre et donc dangereux si le poisson est mangé par un prédateur ou par un humain.
Remplacement
Il est impossible de remplacer les poissons sauvages par des autres modèles, l'intêrét du projet étant justement de regarder l'impact sur ces espèces.
Réduction
Le nombre total d'individus sauvages testés sera limité à n = 24 de chaque espèce, plus n = 24 individus domestiqués. Ce nombre limité d’individus permettra, néanmoins, d’établir des relations entre masse corporelle et seuils de tolérance thermique en utilisant des approches de régression. Ce nombre permettra aussi de calculer des moyennes de taux de consommation d’oxygène à chaque température pendant les protocoles, pour évaluer les effets de la température et le comparer entre espèces, en utilisant des modèles linéaires mixtes ou des analyses de variance.
Raffinement
Tout sera mis en oeuvre durant les procédures pour limiter la souffrance et le stress des animaux afin d'obtenir des mesures valides et fiables de la physiologie des individus qui ne soient pas influencées par un état préalable de souffrance, de stress ou d'agitation. Un protocole d'anesthésie optimisé pour ces espèces sera utilisé pendant le marquage. Les poissons sont à l’abri de toute nuisance visuelle et sonore pendant la récupération et les expériences. Les protocoles expérimentaux en tunnel de nage sont bien établis chez les poissons. La phase de capture et de placement dans les dispositifs empêche toute exposition à l’air, et est suivi par une période d'acclimatation d'une durée minimale de 4 heures. Le rechauffement en bassin est aussi une technique largement maîtrisée et utilisée par l’ensemble de la communauté scientifique. Pendant les procédures en bassin les poissons seront observés avec une camera, au moment où un poisson montre des signes de stress comportemental (réponses de fuite, léthargie, perte d’équilibre), il sera enlevé très rapidement et placé dans un deuxième bassin rempli d'eau aérée et à température d'acclimatation, à l’abri de toute nuisance visuelle et sonore.
Choix des espèces
La daurade royale, le loup et la saupe sont des espèces côtières emblématiques en Méditerranée. De nombreux aspects de la physiologie environnementale restent inconnus pour les populations sauvages de ces trois espèces. L’acquisition des connaissances sur leur tolérance thermique pourrait être un appui aux mesures de gestion de ces espèces, dans un contexte des changements globaux. L’utilisation de trois espèces, de familles taxonomiques différentes, permet de montrer si les effets de la taille (masse corporelle) sur la tolérance thermique est un phénomène universel chez les poissons. Pour le fait que l’objectif du projet est l’évaluation des effets de la masse corporelle, les individus auront des stades de développement qui varient de juvéniles immatures à des adultes reproducteurs, avec une gamme de masse entre 30 et 800g.
Robustesse des poissons: une composante clé de la vulnérabilité de leurs populations et de la durabilité en aquaculture
- Conservation des espèces
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
6 000 bars vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Ils subissent des biométries sous anesthésie, des jeûnes, des tests d'effort en tunnel de nage et une exposition volontaire à des canicules et à des épisodes d'hypoxie pendant quatorze jours, une partie subissant des prélèvements de sang et des biopsies de branchies. Les poissons sont ensuite tués pour peser leurs organes, l'analyse génétique de l'héritabilité exigeant selon le porteur un grand nombre d'individus. Le projet vise la sélection génomique de souches robustes pour l'aquaculture, et le porteur affirme qu'il n'est "pas possible de remplacer l'espèce".
Objectifs
Ce projet étudiera la robustesse individuelle des poissons en tant que déterminant de la vulnérabilité des populations et de la durabilité de l’aquaculture face aux changements climatiques en cours. La robustesse est mesurée comme la capacité d’un animal à grandir et à se reproduire dans les conditions environnementales de son habitat, ainsi que sa capacité à résister à des événements climatiques extrêmes. Ce projet est une étude de cas sur la robustesse d’une espèce de poisson importante pour la pêche et l’aquaculture, le bar européen Dicentrarchus labrax. L’espèce compte trois populations génétiquement distinctes, dans l’Atlantique, la Méditerranée occidentale et la Méditerranée orientale. La robustesse des individus issus de chaque population sera caractérisée pendant l’élevage sur plusieurs années sous trois régimes thermiques saisonniers qui reflètent les aires de répartition des trois populations. La robustesse sera évaluée en termes de croissance et des performances comportementales et physiologiques, saisies à des températures différentes pendant l’élevage. La résilience des individus et des populations face aux événements climatiques extrêmes estivaux, vague de chaleur et épisode d’hypoxie, sera aussi évaluée.
Bénéfices attendus
Les données seront intégrées avec des données de génomique pour révéler la composante héritable de la robustesse. L’ensemble de ces données seront ensuite utilisées pour développer des modèles pour prédire le destin des populations du bar Européen dans des climats futurs, pour mieux préserver les stocks de poissons. Les résultats soutiendront l'aquaculture durable, en permettant la mise en place de programmes de sélection de populations robustes.
Procédures
La totalité des n = 6000 poissons seront soumis à des biométries sous anesthésie et des intervalles de jeune alimentaire. Parmi ces 6000, n = 2756 vont aussi subir d’autres procédures. Un nombre de 774 individus vont subir des analyses de performance comportementale de sévérité légère ; n = 288 seront placés en groupes de 8 dans des aquariums pour 4 jours, n = 486 seront placés en groupes de 6 dans des aquariums pour quelques heures. Un nombre de 432 poissons seront testés pour leur performance physiologique, un protocole de sévérité modérée car il implique être confiné individuellement pour quelques heures dans un tunnel de nage, pour subir un test d’effort. Un nombre de 1550 individus seront placés dans des bassins en groupes de 45 individus pour plusieurs semaines, pour être exposés à des stress environnementaux (canicule ou hypoxie) sur une duree de 14 jours (ou servir de témoins). Basée sur les connaissances de la physiologie de l’espèce le protocole est de sévérité modérée, car les conditions sont calculées pour engendrer des réponses de stress sublétales en restant bien éloigné de tout risque pour la survie des animaux. Finalement, parmi les n = 1550 individus soumis à ces stress, n = 432 vont subir un échantillonnage de leur sang et une biopsie de leurs branchies, sous anesthésie. Un protocole non-létal mis a point sur les poissons et de sévérité modérée.
Impact sur les animaux
Les nuisances et les effets indésirables devraient être limités, toutes les procédures sont d'une sévérité légère ou modérée et sont maîtrisées sur cette espèce. Les conditions d'élevage en captivité, et d'experimentation comportementale et physiologique, ont été optimisées pour cette espèce. La perte d'accès à la nourriture, pendant les phases de jeûne, représente une nuisance mineure et transitoire, les poissons prédateurs sont adaptés à des alternances de festins et de famines. Les tests de performance impliquent un confinement mais sont de courte durée. Les expositions aux stress environnementaux représentent des nuisances transitoires d’une sévérité modérée, cette espèce étant souvent exposée à de telles conditions estivales dans leur environnement naturel (lagunes et estuaires). Le protocole d’échantillonnage du sang, et biopsie des branchies, a été mis à point pour les poissons et ne devrait pas représenter une nuisance majeure.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de leur procédure, pour pouvoir évaluer la taille de leurs organes. Pour les évaluations de la robustesse individuelle des poissons, l’approche génomique et l’analyse génétique de l’héritabilité et des corrélations génétiques nécessitent de travailler sur un nombre relativement important d’individus pour des questions de méthodologie statistique appliquée à ces disciplines.
Remplacement
Il n'est pas possible de remplacer l’espèce Dicentrarchus labrax pour ces recherches qui impliquent la mesure de la robustesse in-vivo des individus d’une espèce de poisson d’importance pour la pêche et la pisciculture.
Réduction
Pour les évaluations de la robustesse individuelle des poissons, l’approche génomique et l’analyse génétique de l’héritabilité et des corrélations génétiques nécessitent de travailler sur un nombre relativement important d’individus pour des questions de méthodologie statistique appliquée à ces disciplines. Typiquement, un nombre de 500 à 1000 poissons par population et par condition environnementale est recommandé pour avoir une précision suffisante des estimations d’héritabilité et de corrélations génétiques. Dans ce cas, il y a 3 populations et 3 conditions, soit un nombre recommandé compris entre 4500 et 9000, d’où le choix de 6000 poissons. Pour les évaluations de la robustesse des populations, en termes des performances comportementales et physiologiques, et de la résilience des populations face aux événements extrêmes, le nombre d’individus est le minimum nécessaire pour pouvoir établir des moyennes populationnelles des traits, et faire des comparaisons statistiquements valides de ces moyennes entre populations et régimes thermiques.
Raffinement
Tout sera mis en place dans le cadre des procédures pour limiter la souffrance et le stress des animaux. L’objectif majeur des protocoles est de limiter au maximum les nuisances ou effets indésirables pendant les procédures, pour obtenir des mesures valides et fiables de la robustesse des individus qui ne soient pas influencées par un état préalable de souffrance, stress ou agitation. Pendant le marquage et les biométries lors des mesures de croissance et de tolérance au jeûne, une procédure d'anesthésie sera appliqué qui est optimisée pour cette espèce. En dehors des mesures biométriques, les poissons seront conservés à des densités optimales, dans des bassins isolés des perturbations. De manière générale, l'alimentation sera conduite ‘ad-libitum’. Les phases de jeûne, avec une durée de 3 semaines, amènent à une perte de masse des poissons mais des expériences précédentes indiquent qu’ils ne posent aucun risque pour leur santé. Les acquisitions comportementales seront faites par vidéo dans des dispositifs utilisés au préalable chez cette espèce et en minimisant les perturbations. Les procédures en tunnel de nage sont bien établies chez les poissons. Pour limiter au maximum la souffrance et le stress des poissons pendant les manipulations, ils sont capturés et transférés dans les tunnels de nage sans exposition à l’air, puis une période de récupération et d'acclimatation d’une durée minimale de 4h est réalisée. Les poissons sont à l’abri de nuisances visuelles et sonores pendant la récupération et les expériences. Les expositions aux événements extrêmes (vague de chaleur ou hypoxie) auront lieu dans une salle dédiée et avec des effectifs d’animaux réduits, dans des bassins isolés des perturbations. Basée sur les connaissances de la physiologie de cette espèce, la gravité des événements extrêmes est calculée pour engendrer des réponses de stress sous-létales en restant bien éloigné de tout risque pour la survie des animaux. Le protocole d’échantillonnage du sang et biopsie des branchies, sous anesthésie, a été mis à point pour cette espèce.
Choix des espèces
Dicentrarchus labrax (bar en Atlantique, loup en Méditerranée) est une espèce de poisson marin côtier, importante pour la pêche et la pisciculture. Comprendre sa variation intraspécifique de robustesse, et les bases génomiques de cette variation, permettra de mieux prédire la capacité de l'espèce à persister face aux changements globaux en cours. Cette compréhension permettra aussi de mettre en place des programmes de sélection génomique de souches tolérantes pour la mariculture en cage dans les zones côtières. Les animaux seront étudiés d'un stade juvénile jusqu’à la maturation sexuelle. Un objectif principal du projet est d'étudier la robustesse de chaque individu, mesurée comme la capacité à grandir dans leurs conditions environnementales actuelles.
Réponses physiologiques et comportementales de la sardine face à une baisse en oméga-3 dans l’alimentation et une hausse de température des océans chez la sardine Sardina pilchardus.
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
Pêchées en mer, puis maintenues dans des conditions qui simulent une baisse des oméga-3 dans leur nourriture et une eau plus chaude, 360 sardines subissent chacune douze biométries et deux biopsies musculaires sous anesthésie, chaque acte étant précédé de 24 heures de jeûne. Après une mesure de leur respiration en bassin, 180 d'entre elles passent 24 heures dans un bassin test où un stimulus qui imite un prédateur déclenche leur fuite, puis subissent une prise de sang, et les 360 poissons sont déclarés à un niveau de souffrance sévère, que le porteur attribue au cumul des actes. Ces 180 sardines sont tuées pour prélever leur foie, leurs muscles, leur cerveau, leurs yeux et leurs otolithes, dans un projet qui veut prévoir l'effet du changement climatique sur la croissance et la qualité des stocks. Les 180 autres sont gardées en vie dans un bassin commun pour observer une éventuelle ponte, et le RNT ne dit pas ce qu'elles deviennent ensuite.
Objectifs
L'étude vise à comprendre comment les fonctions physiologiques et comportementales d’une espèce de petit poisson pélagique, la sardine Sardina pilchardus, s’ajustent face aux conditions environnementales. En particulier, l’objectif est d’étudier comment sont impactées les performances physiologiques de cette espèce de fort intérêt écologique et halieutique en termes de croissance, taux métaboliques, et comportement anti-prédateur, face à un scénario futur couplant une baisse en oméga-3 dans l’alimentation et une hausse de température des océans.
Bénéfices attendus
Les données physiologiques et comportementales obtenues permettront de mieux comprendre les réponses physiologiques et comportementales de la sardine, espèce dont la physiologie est mal connue, dans un contexte de changement climatique. Aussi, les données obtenues au niveau de l’individu seront utilisées par la suite dans notre projet pour modéliser les réponses au niveau de la population. Ceci permettra à terme de mieux comprendre la répartition des stocks, mais aussi la qualité des stocks en termes d’oméga 3, dans un contexte de changement climatique.
Procédures
- Tout au long du conditionnement, nous suivrons le taux de croissance individuel à travers des biométries bimensuelles. Chaque poisson (n=360) subira donc 12 biométries d’environ 2 minutes chacune. - Tout au long du conditionnement, nous suivrons également la composition en acides gras individuellement sur les 360 individus par (1) une première biopsie réalisée au T0 du conditionnement sur le flanc gauche, au-dessus de la ligne latérale, (2) une seconde biopsie musculaire réalisée 2 mois après le début du conditionnement, cette fois sur le flanc droit, au-dessus de la ligne latérale. Chaque poisson (n=360) subira donc 2 biopsies, qui dure chacune environ 5 minutes. - Entre 4 et 6 mois après le début du conditionnement, les performances physiologiques et comportementales des individus seront évaluées: • A l’issue de 4 mois de conditionnement, les taux métaboliques des 360 individus, c’est à dire la quantité d’oxygène consommée par unité de poids et de temps, seront mesurés par respirométrie 4 fois par bassin, sur 24h (durée totale estimée pour tester les 12 bassins : environ 2 semaines). • A l’issue de 5 mois de conditionnement, les performances de fuite seront mesurées sur 180 individus, à raison de 5 individus à la fois, par analyse vidéo sur 24h, (durée totale estimée pour tester les 180 individus : environ 1 mois). La réponse de fuite mesurée en tant que telle ne dure que quelques secondes, mais les animaux seront gardés 24h en tout dans le bassin test. • Un prélèvement sanguin, durant environ 3 minutes, sera effectué à la suite des mesures de réponses de fuite, c’est-à-dire environ 6 mois après le début du conditionnement, sur ces mêmes 180 individus. - Des mises à jeun de 24h seront effectuées avant chaque biométrie, biopsie, mesure de respirométrie et mesure de réponse de fuite
Impact sur les animaux
Les effets indésirables attendus concernent : (1) la biométrie qui nécessite une anesthésie puis une contention des animaux, et qui peut alors générer un stress léger durant environ 3 minutes par poisson, (2) les biopsies qui nécessitent une anesthésie, une contention, et une cicatrisation, et qui peuvent alors générer une douleur et un stress modéré pendant environ 5 minutes, (3) la respirométrie (mesure des taux métaboliques) peut générer un stress léger si le niveau d’oxygénation du bac descend en dessous du seuil de 75% d’oxygène, considéré comme la limite de la normoxie. Ce stress n’excèdera pas 15 minutes, qui est la durée durant laquelle la pompe permettant le renouvellement d’eau reste fermée pour permettre la mesure de consommation en oxygène des individus, (4) la réponse de fuite peut générer un stress modéré durant environ 5 minutes, lié au fait que nous stimulons les individus avec un stimulus expérimental mimant un prédateur, et cherchons à générer une réponse de fuite, (5) le prélèvement sanguin lié à l’anesthésie et à la contention peut générer un stress modéré et une douleur pendant environ 3 minutes, (6) le cumul des actes sur un même individu peut générer un stress sévère d’une dizaine de minutes, notamment du fait que les prises de sang seront effectuées juste après la mesure de réponse de fuite.
Devenir
A l’issue de la procédure, 180 animaux ayant subi le test de de fuite seront mis à mort pour prélever leurs différents tissus nécessaires à l'analyse des acides gras, à la mesure de l'expression de gènes (foie, muscle, cerveaux, yeux), ainsi qu'à la détermination de l’âge (otolithes). Les 180 autres seront gardés en vie et replacés dans un bassin commun pour voir si une ponte naturelle a lieu, puisque la période correspondra à une période de ponte en milieu naturel, et que des pontes spontanées ont déjà été obervées dans d'autres laboratoires à cette période.
Remplacement
Cette étude vise à caractériser les réponses physiologiques et comportementales de la sardine (croissance, synthèse des acides gras, taux métaboliques, évitement des prédateurs) face aux changements environnementaux. Dans le cadre d’une étude destinée à caractériser le résultat d’interactions complexes entre différents tissus et fonctions, il n’est pas possible de faire appel à des méthodes de remplacement. En effet, les processus étudiés s’appliquent à l’organisme vivant, dans son intégrité et toute sa complexité.
Réduction
Le nombre de poissons a été réduit au minimum et défini au seuil de la pertinence scientifique et statistique, compte-tenu de l’étendue de la variabilité interindividuelle des processus étudiés dans cette étude. L’estimation a été faite à partir de données de variabilités (notamment de croissance, de données d’expression de gènes, et de mesures d’acides gras) obtenues dans des expériences préalables sur d’autres espèces moins grégaires (prise en compte de la puissance des tests statistiques). Pour permettre d’utiliser un minimum d’animaux, les mêmes individus seront utilisés pour les mesures de respirométrie et de réponses de fuite. Pour tester l’effet du conditionnement sur les variables étudiées, nous utiliserons des tests de comparaison de moyennes du type ANOVA à un facteur et ANOVA à mesures répétées.
Raffinement
Les mesures de raffinement tiennent compte des contraintes zootechniques et notamment de la densité minimale d’animaux requise pour permettre aux animaux d’exprimer les meilleurs répertoires physiologiques et comportementaux possibles. Lors des marquages, des biométries, des biopsies, et prises de sang, les poissons à jeun seront sédatés légèrement par injection directement dans leur bac d’origine d'un anesthésiant pour limiter leur stress et faciliter la pêche. Ils seront ensuite délicatement pêchés à l’aide d’un bécher opaque, pour limiter la manipulation des animaux et la perte des écailles (les sardines étant particulièrement sensibles aux manipulations), puis transvasés dans un seau d'anesthésiant. Ce bain d’anesthésiant contiendra également une solution à base d’aloé vera qui permet de former une petite pellicule sur la peau des poissons limitant ainsi la perte des écailles et les lésions dues à la manipulation. Afin de favoriser une récupération rapide de la biopsie, une incision superficielle de 5 mm de la peau au-dessus de la ligne latérale après asepsie permettra au punch à biopsie d’atteindre le muscle sans enlever de peau. A la suite de la biopsie, un antiseptique puis une goutte de colle chirurgicale recommandée par notre vétérinaire référent seront appliquées sur la zone incisée. Pour la mesure des taux métaboliques par respirométrie, l’ensemble du montage expérimental sera placé derrière un rideau, et le système mis en place directement dans les bassins permettra d’éviter aux individus le stress d’un transport, et de ressentir les modifications de changements cycliques du régime d’écoulement. Le niveau d’oxygénation du bassin sera contrôlé en permanence et ne descendra pas en dessous de 75% de saturation en oxygène, considéré comme la limite de la normoxie. Les animaux seront en surveillance permanente. Ils seront retirés de la procédure dès que le point limite sera atteint (les points limites sont décrits dans l’item prévu à cet effet). Pour le test de fuite, qui génère un stress qui est très souvent rencontré en milieu naturel, chaque individu ne sera testé qu'une seule fois. Le poisson sera complètement isolé de l’environnement extérieur, et son comportement sera observé en permanence par vidéo.
Choix des espèces
Le projet se focalise sur la sardine (Sardina pilchardus), petit poisson pélagique d'intérêt écologique et économique. L'étude vise à comprendre comment les fonctions physiologiques et comportementales de cette espèce de petit pélagique s’ajustent face aux conditions environnementales. Il est donc indispensable d'expérimenter sur cette espèce. Stade adulte de première année (20 g et 14 cm environ). Il s’agit du stade qui permet le meilleur taux de survie après la pêche en milieu naturel. Grâce à leurs sonars, les pêcheurs sont capables, avant même de jeter le filet à l’eau d’avoir une idée de la taille des individus du banc et donc de savoir s’ils correspondent à ceux que l’on cherche. Aussi, la période de juin nous assure de trouver des individus d’un an environ. L’âge exact des individus ne pourra toutefois être confirmé qu’après sacrifice et prélèvement des otolithes, à l’issue de l’expérience.
Impacts de la perte de diversité génétique chez le vairon commun (Phoxinus phoxinus) et du réchauffement climatique sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
480 vairons vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Capturés par pêche électrique, ils sont placés dans des bassins expérimentaux et subissent deux prélèvements d'un bout de nageoire sous anesthésie, pour étudier l'effet du réchauffement et de la perte de diversité génétique sur un écosystème d'eau douce. Le porteur indique que les 480 poissons seront tués au bout de deux ans sans être relâchés, un risque de contamination entre populations étant invoqué, tandis que 80 individus surnuméraires seront remis à leur site de capture. Sur le remplacement, il affirme que l'usage des animaux est "incontournable" et qu'aucune modélisation n'est pertinente pour ce projet.
Objectifs
Contexte : Le réchauffement climatique modifie la manière dont les écosystèmes fonctionnent ; par exemple, les écosystèmes recyclent et produisent de la matière organique et le rythme de ces "fonctions" peut s'accélérer ou au contraire ralentir sous l'effet du changement climatique. Les impacts de ce dernier sur les "fonctions" de l'écosystème peuvent être directs lorsque la température modifie les réactions bio-chimiques à la base de ces fonctions. Les impacts peuvent aussi être indirects lorsque la température altère la biodiversité (les espèces animales ou végétales) qui est associée à ces fonctions. Très peu d’études ont comparé les effets directs et indirects du changement climatique sur les fonctions de l’écosystème. Ceci est encore plus vrai si l’on considère la biodiversité dite "intraspécifique", c’est à dire les différences biologiques que l'on peut mesurer au sein d’une seule espèce animale ou végétale. Pourtant, la biodiversité intraspécifique est immédiatement et fortement affecté par le réchauffement climatique puisque ce dernier va éliminer (contre-sélectionner) les individus qui ne sont pas adaptés aux nouvelles conditions climatiques, réduisant ainsi la diversité qu'il existe dans les populations animales ou végétales. Si de tels effets indirects existent, cela signifie que le changement climatique pourrait altérer complètement le fonctionnement des écosystèmes même en impactant une seule espèce de l’écosystème. Objectif : Le but de ce projet est ainsi de tester et mesurer la force des effets directs et indirects (passant par les changements de biodiversité intraspécifique) du réchauffement climatique sur le fonctionnement des écosystèmes d’eau douce. Cet objectif sera atteint à l’aide d’une expérience dans laquelle nous reconstituerons des écosystèmes dans des mares artificielles. Nous manipulerons d'une part la température de l'eau de ces mares artificielles (température actuelle vs. +3°C par rapport à l'actuelle) et d'autre part la biodiversité intraspécifique (faible biodiversité vs. forte biodiversité) de populations d'un poisson d'eau douce (le vairon, Phoxinus phoxinus). Nous testerons l'impact du climat et de la diversité intraspécifique sur les proies des vairons (crustacés, mollusques, insectes) et sur deux fonctions ; le recyclage (compostage) de la matière organique et la croissance de micro-algues (productivité primaire).
Bénéfices attendus
Les analyses génétiques et épigénétiques permettront de tester comment le climat affecte la diversité intraspécifique et si en retour cela affecte le fonctionnement de l’écosystème. On peut s’attendre à ce que le réchauffement climatique modifie la diversité génétique et épigénétique des populations (par plasticité des marques épigénétiques ou par mortalité sélective) et que cela réduise l’efficacité de certaines fonctions de l’écosystème. Néanmoins, ces effets devraient être plus faibles dans les traitements contenant des populations expérimentales dont la diversité génétique initiale est forte, que dans les populations expérimentales dont la diversité initiale génétique est faible (résistance plus élevée des populations les plus diversifiées). Ce dernier résultat est particulièrement attendu car il montrerait l'importance de maintenir une diversité génétique intraspécifique élevée dans les populations naturelles afin de limiter les impacts indésirés du changement climatique. L'impact de la diversité intraspécifique (génétique et épigénétique) initiale et au cours de l'expérience (T1 et T2) sera mesurée sur des variables telles que la structure des communautés de proies, la productivité primaire ou le taux de décomposition de la matière organique.
Procédures
Dans un premier temps, nous procéderons à la capture des organismes en milieu naturel par pêche électrique, ainsi qu'à leur transport au laboratoire et leur stabulation. Ces prélèvements permettront de constituer des populations expérimentales variant selon leur niveau de diversité génétiue. Une petite quantité de tissus (nageoires pelviennes, 2*2 mm, soit environ un sixième de la nageoire) sera prélevée sur 480 individus à T0 (début de l'expérience) et T2 (T0+24 mois, fin de l'expérience). Le prélèvement se fait après anesthésie (raffinement) en T1 et après euthanasie en T2. Le prélèvement sera réalisé sur la partie molle du tissu, c'est-à-dire la partie des nageoires qui se régénère le mieux. Ce prélèvement permettra de caractériser la diversité génétique et épigénétique de chaque poisson à plusieurs pas de temps, mais aussi de réaliser un suivi à l'échelle individuel (grâce aux données génétiques acquises) de paramètres comme la taille ou le poids des organismes.
Impact sur les animaux
Deux types de nuisance sont identifiées : 1) Capture par pêche électrique. Les organismes capturés subiront le stress de la pêche électrique (choc, capture, maintient en captivité, tri), 560 des individus capturés seront transportés et hébergés au laboratoire. Bien que notre équipe réduira les stress à chaque étape, cette étape constituera néanmoins une nuisance pour les organismes. Cette nuisance est considérée comme faible compte tenu de la grande expérience de l'équipe. 2) Ablation d'une partie de la nageoire pelvienne. Elle sera réalisée uniquement sur 480 des 560 poissons capturés, les 80 autres poissons seront relâchés en milieu naturel. Cette différence permet de compenser d'éventuelles pertes pendant le transport ou le maintient en captivité précédent l'expérience en tant que telle. Cette ablation est considérée comme une gêne mineure du fait que le tissus repousse et que la nageoire pelvienne est (chez cette espèce) peu utilisée lors de la locomotion. L'expérience sera réalisée dans des mésocosmes permettant de répliquer un certain réalisme environnemental, ce qui laisse penser que les poissons pourront conserver un comportement naturel. Les prélèvements réalisés à T0 et T2 n'ont pas d'effets sur le comportement des poissons.
Devenir
A la suite de la première procédure (pêche électrique et transport), 480 des 560 individus seront conservés vivants pour l'expérience principale. Les 80 autres individus seront relâchés sur leur site de capture. Ces individus permettent de compenser d'éventuelles pertes lors du transport (extrêmement rare) ou pendant la période de stabulation pré-expérience (plus courant). Si l'ensemble des individus survit au départ de l'expérience, les individus surnuméraires seront relâchés sur leur site d'origine. A la suite de la seconde procédure (prélèvement de tissus), et en fin d'expérience, les 480 individus seront euthanasiés. Ces poissons ne seront pas ré-utilisés ni relâchés en milieu naturel du fait que les populations sont mélangées, des possiblités de contaminations par des pathogènes (comme des trématodes ou les agents responsables de la rosette ou de la PKD) inter-populations ne peuvent pas être exclues.
Remplacement
Le projet consiste à tester les rôles relatifs du climat et de la perte de diversité intraspécifique chez un prédateur en haut de la chaine trophique sur le fonctionnement de l’écosystème (toutes les études précédentes ont été menées sur des plantes). Cet objectif requiert l’utilisation d’animaux et le remplacement n'est donc pas possible. Compte tenu du caractère empirique et fondamental du projet, l’outil de modélisation mathématique ou l’utilisation de modèles artificiels ne sont pas pertinents. Ces connaissances contribueront à améliorer nos connaissances quant aux prédictions que nous pourrons faire sur l’impact de la perte de biodiversité et du réchauffement climatique sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques. L’usage des animaux y est incontournable (R-remplacement) mais l’impact des manipulations sur les poissons est considéré léger. A notre connaissance cette expérience n'a jamais été réalisée sur des animaux (vertébrés et invertébrés).
Réduction
Le nombre d’individus introduits dans chaque bac (n=20) est un minimum nécessaire permettant d’effectuer le traitement des analyses génétiques et épigénétiques. Compte tenu des calculs de puissance, 6 réplicas par traitement [2 températures (contemporain vs. chaud) x 2 niveaux de diversité initiale (faible vs. fort)] seront mis en place. 560 individus (320 adultes et 240 juvéniles) seront échantillonnés dans huit populations naturelles, parmi lesquel 480 seront utilisés pour l’expérience et choisis après la période de quarantaine. Le positionnement des sites de prélèvements est optimisé pour limiter l’impact sur les populations naturelles. Les populations ciblées ont des densités élevées afin de ne pas altérer la dynamique de la population. Réduction de la douleur/stress lors des pêches électriques : sortie rapide des poissons du champ électrique. Utilisation des viviers perforés placés en cours d’eau pour optimiser la stabulation. Bonnes conditions de transport : utilisation de grands sacs adaptés contenant 1/3 d’eau de la rivière et 2/3 d’oxygène pure. Réduction de la douleur/stress lors de l’expérience : suivi bihebdomadaire des bacs. Surveillance accrue pendant les périodes de fortes chaleurs. Identification précoce des signes de stress. Les bacs sont recouverts d’un filet afin d’éviter la prédation aviaire. Réduction de la douleur/stress lors des biométries : manipulation hors-eau rapide et sous anesthésie. Surveillance en continue des poissons dans l’anesthésiant et dans le bac de récupération, équipés d’aérateurs. Retour rapide vers les mésocosmes.
Raffinement
Nous utilisons des mésocosmes de 2000L simulant un écosystème naturel. La densité y est faible (1 poisson/100l, soit environ 3gr pour 100L) et la structure de l'habitat est complexe (gravier, abris solides, plantes artificielles). La nourriture (zooplancton et macro-invertébrés) est en quantité suffisante pour assurer une croissance positive des adultes et des juvéniles. Le niveau de raffinement est important puisque l'objectif est de reconstituer un écosystème naturel où les vairons puissent élaborer des comportements naturels. Dans le milieu naturel la ressource alimentaire est rarement limitante et la compétition se fait plutôt par la capacité de certains individus à accaparer plus de nourriture que d'autres. Des croissances négatives sont rarement observées en milieu naturel et ainsi nous nous attendons à ce que quasiment tous les poissons grossissent, certains plus que les autres. La taille des prélèvements sur les nageoires pelviennes sera adaptée en fonction de la taille des individus. Des points limites menant à l'euthanasie des organismes concernés sont identifiés : des poissons nageants en surface, des nageoires altérées, une nage non équilibrée, des tâches sur les écailles, la présence de champignons. Lors de l'identification d'un de ces points limites, le poissons concerné est capturé à l'aide d'une épuisette et euthanasié selon le protocole en vigueur.
Choix des espèces
L’espèce cible est le vairon (Phoxinus phoxinus), un cyprinidé de petite taille (8-10 cm, 2-4 ans d’espérance de vie) et abondante dans les rivières (caractères invasifs dans les lacs). Elle affectionne les eaux relativement fraiches (T°C max = ~25-26°C). C’est une espèce opportuniste se nourrissant d’invertébrés, de zooplancton et parfois d’algues. Cette espèce n’est pas en danger ou considérée comme rare localement. Nous disposons de connaissances sur cette espèce, que ce soit en milieu contrôlé ou naturel. Elle se maintient très bien dans des mésocosmes et nos expériences préalables ont montré qu’un volume d’environ 100L par poisson était suffisant pour leur croissance. Nos mécocosmes permettent un contrôle thermique cohérent avec les besoins de l’espèce. Elle possède une grande diversité génétique et épigénétique et nous disposons d’outils pour mesurer cette diversité. Nous utiliserons des juvéniles (0+) et des adultes (2 et 3+) afin (i) de ne pas cibler sur une seule cohorte lors des prélèvements sur le terrain, (ii) d’anticiper d’éventuelles mortalités naturelles d’adultes dues à un phénomène de senescence et (iii) de considérer la possibilité d’adaptation par plasticité chez les juvéniles (détectable avec les marques épigénétiques). Le projet sera réalisé sous condition d'autorisations préfectorales qui seront demandées en même temps que les autorisations de captures dès le début 2022. Ce type d'autorisation a déjà été obtenu par l'équipe de recherche par le passé, le vairon étant abondant et n'étant pas ciblé par les pêcheurs amateurs ou professionnels.
BELAMPHI Etude du franchissement d’une zone estuarienne anthropisée par les migrateurs amphihalins
- Conservation des espèces
- Protection de l’environnement
330 poissons vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, puis relâchés sauf incident. Le porteur décrit un marquage acoustique par chirurgie sous anesthésie pour les anguilles et les lamproies, avec ouverture de la paroi musculaire et suture, et une insertion gastrique pour les aloses, afin de suivre le franchissement d'une zone estuarienne aménagée de la Loire. Il indique que ces deux procédures peuvent causer des mortalités directes ou indirectes, les poissons étant remis à l'eau après réveil. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune méthode substitutive ni modélisation ne permet de prédire ces comportements individuels.
Objectifs
La Loire a fait l’objet au cours des 19e et 20e siècles de nombreux aménagements pour exploiter ses ressources et améliorer sa navigabilité. Ceux-ci ont entrainé l’enfoncement du lit du fleuve, avec des conséquences dommageables sur le fonctionnement et la morphologie du fleuve lui-même et des impacts multiples sur les milieux naturels et la biodiversité. Il est essentiel que la Loire retrouve son équilibre. C’est l’objectif du programme de rééquilibrage du lit de la Loire, inscrit dans le Contrat pour la Loire et ses annexes (CLA). L’objectif du CLA est de restaurer l’équilibre du fleuve tout en préservant ses différents usages. Dans le cadre du CLA, il est notamment demandé d’étudier l’impact qu’auront les futurs aménagements sur les compartiments biologiques. Dans ces compartiments, les poissons migrateurs amphihalins, qui réalisent une migration entre milieux marins et milieux continentaux à des stades précis et sensibles de leurs stades de vie, sont particulièrement vulnérables et sensibles aux modifications de l’estuaire. Le présent projet a pour objectif d’étudier le comportement actuel des poissons migrateurs amphihalins sur la future zone des travaux. Pour cela, des émetteurs acoustiques seront placés dans des individus de 3 espèces de migrateurs amphihalins : les grandes aloses Alosa alosa, les lamproies marines Petromyzon marinus et les anguilles européennes Anguilla anguilla. Ces émetteurs seront placés sous anesthésie générale, par chirurgie (gravité modérée) pour les anguilles et les lamproies, et par insertion gastrique (gravité légère) pour les aloses. Ces individus marqués seront ensuite suivis le long du site d’étude grâce à des récepteurs placés régulièrement dans la rivière. Ce projet servira de référence et d’état initial. Il sera aussi une base de travail pour déterminer si les futurs aménagements amélioreront, ou au contraire perturberont, le franchissement de la zone par les migrateurs amphihalins. Une seconde étude sera réalisée afin de connaitre l’impact des travaux.
Bénéfices attendus
Il est attendu des données sur la franchissabilité de la zone d’étude par trois espèces migratrices amphihalines. Plus précisément : - impact des ouvrages actuels sur le franchissement : échappement (proportion d’individus franchissant la zone), blocage (temps supplémentaire induit par les ouvrages) ; - technique de franchissement : choix du chenal (droite ou gauche), utilisation des chenaux (latérale ou centrale), cinétique (franchissement continu ou par étape) ; - impact du super-prédateur Silurus glanis sur les populations d’amphihalins (nombre d’individus marqués qui seront prédatés sur la zone d’étude, obtenus grâce à des marques acoustiques capable de réagir à la digestion, donc à une prédation). Toutes ces données seront utilisées afin de rendre compatible les futurs aménagements avec la migration des migrateurs amphihalins, notamment en termes de position, d’orientation et de dimensions des futurs dispositifs d’aide au franchissement. La présence ou non de prédation des amphihalins par le silure sur la zone sera aussi prise en compte, car un dispositif de franchissement peut augmenter cette pression en attirant justement les silures sur cette zone.
Procédures
Les anguilles et les lamproies seront marquées chirurgicalement sous anesthésie générale. L'acte d'insertion de la marque acoustique dans la cavité péritonéale est relativement simple et parfaitement maitrisé par les applicateurs du projet. Seul la paroi musculaire de l’individu à marquer est ouverte, aucun organe interne autre que la peau et les muscles n'est impacté par cette incision. L'incision est ensuite suturée avec du fil résorbable qui disparait en 3 à 4 semaines. L'acte de chirurgie en lui-même dure moins de 5 minutes par individu. Les aloses seront marquées par insertion gastrique, avec anesthésie. Un tube de 9 mm de diamètre est introduit dans la bouche jusqu'à l'entrée de l'estomac, et la marque acoustique est ensuite déposée dans l’estomac. La longueur du tube est calculé au préalable sur plusieurs individus morts de tailles variées achetés dans le commerce afin de tomber exactement sur l’estomac. Cet acte dure moins de 15 secondes par individu. L'individu peut ensuite être remis à l'eau rapidement.
Impact sur les animaux
Au niveau individuel, cette étude nécessite un marquage (chirurgical pour lamproie et anguille, gastrique pour les aloses). Ces deux procédures peuvent occasionner des mortalités directes ou indirectes. Aucun autre effet du marquage n’est à signaler.
Devenir
Tous les animaux seront remis à l'eau dès la fin du marquage sauf euthanasie éthiques en cas d’incident (cf points limites).
Remplacement
Cette étude vise à comprendre le franchissement d’une zone anthropisée et prochainement modifiée par les migrateurs amphihalins. Il n‘existe aucune méthode substitutive, notamment en modélisation, car il est impossible de prédire des comportements individuels, chaque zone étant très spécifique. Il est donc impératif de documenter ce franchissement de manière expérimentale.
Réduction
Le nombre d’individus marqués sur chaque lot est un minimum nécessaire permettant d’effectuer une analyse statistique fiable. De tests de puissance préalables ont été effectués : ces tests permettent d'estimer la taille de l'échantillon nécessaire pour confirmer ou infirmer les hypothèse de manière significative. La taille des lots est celui préconisé par les tests de puissance.
Raffinement
Au niveau des prélèvements par la pêcherie, plusieurs précautions seront prises pour limiter le stress ou les dommages physiques sur les animaux. Le protocole de pêche seront adaptés pour être non traumatisants. Les marquages se feront toujours sous anesthésie générale avec ventilation mécanique des branchies : un tuyau relié à une pompe envoie de l’eau avec anesthésiant (concentration égale au bac d’endormissement) directement dans la bouche des poissons durant toute la durée de l’opération. La taille des marques (9 mm de diamètre, poids < 4 g) est choisie bien en dessous des critères normalement appliqués. Après l’implantation, les poissons sont gardés en bassin de réveil et surveillés individuellement au moins 30 min. Ce temps ne dépasse jamais plus d’une heure au maximum. Aucune remise à l’eau ne sera faite avant que l’animal ait recouvré tous ses réflexes et sa mobilité. Il est observé la reprise de l’équilibre, la reprise d’une activité de nage et la reprise de reflexe d’évitement, notamment à la préhension manuelle. Les poissons seront remis à l’eau le plus rapidement possible (le plus souvent dans l’heure suivant leurs sorties du vivier). Aucune sortie de l’eau sans anesthésie ne sera effectuée de manière prolongée (supérieure à quelques secondes). Lors des sorties de l’eau pour chirurgie, les poissons resteront en permanence en milieu humide (dos dans l’eau, eau qui ruisselle par la bouche). Les opérations se déroulent toujours sur les berges de la rivière.
Choix des espèces
La question des pouvoirs publics porte sur les espèces migratrices amphihalines. Nous avons sélectionné trois de ces espèces : la lamproie marine Petromyzon marinus (encore relativement abondante en estuaire, très robuste), l'anguille européenne Anguilla anguilla (avec des pêcheries actives et très robustes) et la grande alose (pêcheries actives en estuaire, possibilité de marquage en gastrique). Les autre espèces n'ont pas été retenues en raison d'effectifs trop faible (esturgeon, saumon,...) ou d'impossibilité technique (mulets porc, flets...). Les trois espèces seront prélevées pendant leur migration ontogénique : il s’agit donc d’adultes pré-reproducteurs. Par définition, les migrateurs amphihalins traversent cette zone à ce stade : c'est donc le stade d'intéret pour les pouvoirs publics.
Effets de biomolécules végétales présentes dans l’eau sur le bien-être et le système immunitaire du sandre (Sander lucioperca)
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
550 sandres vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, pour tester l'effet de biomolécules végétales sur leur croissance et leur immunité en aquaculture. Chaque poisson est sédaté pour des mesures répétées, et 450 subissent une prise de sang avant d'être tués pour prélever sang, foie, rate et cerveau. Le porteur indique que 100 poissons pourraient être placés dans une structure d'élevage en l'absence de mortalité, sous réserve d'un avis favorable de la structure de bien-être animal et des services vétérinaires, faute de quoi ils seraient tous tués. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune modélisation ni simulateur ne peut suppléer l'expérimentation dans ce domaine.
Objectifs
Avec une demande mondiale croissante en protéines de poisson et la stagnation des captures halieutiques, les productions aquacoles ont fortement augmenté ces dernières décennies et représentent désormais 46% de l'offre mondiale de poissons. La majorité de cette offre provient de l'aquaculture continentale. Cependant l'intensification des modes de production soulève de nombreux défis environnementaux. Ainsi les antibiotiques et autres produits pharmaceutiques souvent appliqués à haute densité peuvent s'accumuler sur les zones de production. Récemment l'émergence d'agents pathogènes résistants a conduit au développement de stratégies visant à minimiser l'utilisation des antibiotiques pour oeuvrer à un développement plus durable de l'aquaculture. Le sandre européen (Sander lucioperca) est un poisson de consommation très populaire et une espèce aquacole très prometteuse en Europe. Toutefois cette espèce, en cours de domestication, reste très sensible aux facteurs de stress environnementaux et aux manipulations. Ces dernières années, une attention croissante a été accordée aux plantes en tant qu'immunostimulants et alternatives à la chimiothérapie conventionnelle pour réduire le stress et améliorer la croissance et l'immunité des poissons avec un usage soit comme additifs alimentaires soit en balnéation.
Bénéfices attendus
Les résultats obtenus viseront à démontrer le rôle bénéfique de biomolécules d'origine végétale présentes dans les systèmes aquaponiques sur la santé et le bien-être des poissons et conforter l'hypothèse que les plantes cultivées en aquaponie, sont non seulement une ressource agronomique pour l'alimentation humaine, mais également un lévier agroécologique à mobiliser pour permettre un biocontrôle de la santé des poissons. En conséquence, une réduction de l'usage des pestides en aquaculture est visée à plus long terme. Cette perspective est particulièrement innovante dans le secteur de la pisciculture en condition hors-sol.
Procédures
Les animaux sont soumis à des manipulations pour les suivis de croissance individuelle et seront à ce titre sédatés. Cela concerne tous les animaux des deux expériences (1 - effets de biomolécules apportées par un dopage de l'eau, 2 - effets de biomolécules apportées par les exsudats racinaires). Ces pesées et mesures individuelles seront réalisées à T0, T42 (exp. 1 uniquement) et T84. Les pesées et mesures des poissons, y compris la phase d'anesthésie, durent au maximum 3 minutes. Aux trois dates T0, T42 et T84, des prélèvements de matrices biologiques (sang, prélèvement de moins de 3 minutes) seront réalisés sur des poissons préalablement anesthésiés (5 poissons par aquarium, 450 poissons au total).
Impact sur les animaux
Le travail s'inscrit dans le domaine de la recherche appliquée ce qui explique que les animaux sont placés dans des conditions simulant des conditions et environnements proches de conditions rencontrées en élevage (qualité d'eau). Toutefois nos conditions sont très éloignées d'un milieu d'élevage, par exemple nous sommes très éloignés d'une densité de 50 kg/m3 appliquée en élevage commercial. Cependant, en termes de nuisances ou d'effets indésirables, soulignons que le projet nécessite l'application de sédations (contrôles de croissance) et d'anesthésies (prise de sang) qui impliquent une manipulation et une émersion temporaire des poissons.
Devenir
Procédure 1 - Suivi de croissance : Cela concernera la totalité des 550 sandres qui seront utilisés pour les deux expériences (400 pour l'expérience 1, 150 pour l'expérience 2). Procédure 2 - Evaluation de l'état de stress et du statut immunitaire : Cela concernera 450 sandres (300 pour l'expérience 1 et 150 pour l'expérience 2), ils seront tous mis à mort pour les prélèvements de matrices biologiques. Sur les 450 sandres utilisés, 450 seront mis à mort et 100, en l'absence de mortalité durant la conduite des expérimentations, seront réhabilités (placement dans une structure d'élevage). Les 100 poissons restant en vie seront tous donnés à un pisciculteur sous réserve d'un avis favorable de la SBEA et des Services vétérinaires. Dans le cas contraire, ils seront tous mis à mort.
Remplacement
Les systèmes de production en aquaponie sont des systèmes agronomiques émergents représentant des systèmes multitrophiques complexes (production de plusieurs organismes vivants dans le même milieu de vie) qui sont très peu étudiés. Très peu de travaux concernent l'étude de ces systèmes et encore moins les effets des plantes et des biomolécules qu'elles produisent via leurs racines (exsudats racinaires) sur la physiologie des poissons. Aussi il n'existe aucune modélisation ou simulateur capable de suppléer l'expérimentation. A ce jour, il n'est pas possible de remplacer l'exprimentation dans ce domaine.
Réduction
Dans le but de réduire au maximum le nombre d'animaux mobilisés pour cette étude, nous avons conçu des expérimentations dans des petites unités expérimentales et même des petits pilotes aquaponiques que nous avons spécialement conçus. Nous avons minimisé le nombre des prélèvements intermédiaires en nous focalisant surtout le prélèvement final (T84). Ainsi les prélèvements des matrices biologiques (sang, foie, rate, cerveau) se feront sur un nombre limité d'individus et un maximum de matrice sera prélevé sur un même poisson. Cette stratégie a été décidée sans altérer la puissance statistique de nos expériences (analyse sur 5 poissons par réplica).
Raffinement
Les expériences seront conduites dans une plateforme spécifique et particulièrement adaptée à ce type d'expérience. La plateforme a été conçue pour sécuriser au maximum les conditions d'élevage des poissons (contrôle de l'environnement et de la qualité d'eau) dans des box isothermes et insonorisés protégeant les animaux. Le personnel est particulièrement compétent et sensibilisé aux règles à respecter. De plus, le sandre est une espèce que nous maitrisons bien, puisque nous menons des expérimentations sur cette espèce depuis 10 ans. Pour toute manipulation d'un animal (ex : contrôle de croissance), nous pratiquons la sédation, avec le respect d'un jeûn préalable d'un jour, sur la base d'un protocole validé par notre vétérinaire référent.
Choix des espèces
Le sandre a été choisi car cette expérience vise au développement de l'élevage du sandre en aquaponie. Tous les sandres utilisés seront des juvéniles d'un moyen initial modeste (15 g) ce qui permet d'avoir des animaux de poids suffisant pour les prélèments de matrices biologiques, comme le sang, et assez petits pour limiter les biomasses dans les unités expérimentales (risques limités d'une éventuelle dégradation de la qualité d'eau - production d'ammoniac ou consommation en oxygène) et observer des effets sur la croissance. Plus les animaux sont juvéniles, plus leur potentiel de croissance est élevé.
Impacts des bruits de bateaux sur la cognition et la mémorisation d’un poisson cichlidé
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
183 poissons cichlidés vont être utilisés, gardés vivants et replacés dans les aquariums d'élevage à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. De jeunes alevins sont exposés pendant trois à six mois à des sons de bateaux à moteur, puis soumis à un test de conditionnement aversif où chaque individu reçoit un choc électrique associé à une couleur, pour mesurer l'effet du bruit sur leurs capacités cognitives et leur mémoire. Le porteur indique que ces manipulations pourraient engendrer un stress et prévoit d'arrêter l'expérience en cas de comportement anormal. Sur le remplacement, il affirme en une phrase que l'apprentissage suivi de l'observation comportementale fait que l'animal ne peut pas être remplacé.
Objectifs
Élucider comment les contraintes environnementales et sociales façonnent l'évolution de la communication chez les vertébrés ainsi que leur capacité à produire et à percevoir des signaux sensoriels est un défi majeur de la science moderne. Pour aborder cette question, nous développons au sein du laboratoire ,une approche expérimentale et pluridisciplinaire sur une espèce de poisson Cichlidé (Maylandia zebra) endémique du lac Malawi, mêlant neurophysiologie et éthologie. Cette espèce, étudiée depuis plusieurs années au sein de notre laboratoire, utilise plusieurs canaux sensoriels pour communiquer, dont le canal acoustique, et possède des comportements très stéréotypés dans différents contextes comme par exemple la défense du territoire. De plus, l’incubation des œufs, jusqu’au stade alevin, est réalisée dans la bouche de la mère pendant 21 jours (mouthbreeding), ce qui permet, en laboratoire, un contrôle des naissances. La réalisation de ce projet est soutenue via le financement d’une thèse de 4 ans intitulée « Contrôle multisensoriel du comportement chez les poissons au cours du développement » en lien avec cette thématique. Les sons anthropogéniques, c’est-à-dire liés à l’activité humaine, sont aujourd’hui omniprésents et aucun écosystème n’est épargné. Si depuis ces 5 dernières années, plusieurs études ont été réalisées sur les réponses physiologiques et comportementales des poissons au bruit, les effets sur le développement du comportement, des capacités cognitives et des fonctions sensorielles (système auditif par exemple) sont encore mal connus. Ainsi, l’objectif du projet présenté ici est de tester les capacités cognitives et de mémorisation de jeunes alevins de poissons cichlidés soumis ou non à des sons de bateaux à moteur à l’aide de tests de conditionnement aversif Pavlovien (Pavlovian Fear Conditionning Tests).
Bénéfices attendus
Ces dernières années les études sur la polution sonore se sont largement développées et nous savons qu'il existe des effets sur les comportements, la communication, la physiologie des populations aquatiques (poisson, invertébrés..). Toutefois, les études plus fines au niveau de l'individu et notamment au niveau des capacités cognitives ou de mémorisation des poissons sont rares et commencent à émerger. Cette étude nous permettra d'aller plus loin dans la recherche des impacts de l'activité humaine sur la faune aquatique.
Procédures
Aucun prélèvement et aucune procédure chirurgicale ne sont prévus. La procédure 1 aura une durée comprise entre 3 et 6 mois. La procédure 2 se déroule de la façon suivante : L’expérimentation consiste en 3 phases principales: 1) le poisson nage librement dans le bac avec un fond de couleur donnée (Gris ou vert) pendant 5 minutes, 2) l’individu reçoit un faible choc électrique (9v DC de 80ms), le poisson associe alors la sensation désagréable du choc électrique à la couleur, 3) les 2 couleurs sont placées sur le fond et le poisson se déplace librement pendant 1 minutes. Donc en totalité cette expérimentation dure 7minutes mais la procédure 2 proprement dite dure 80 millisecondes.
Impact sur les animaux
Ces manipulations pourraient engendrer un stress : le comportement des animaux sera suivi (et enregistré) pendant toute la durée de l'expériementation. Si un comportement anormal est observé l'expérience sera immédiatement stoppée.
Devenir
A la fin de la procédure 1 (soumission à un environement bruité pendant 3 mois par groupe de 10), les capacités cognitives de chaque individu seront testées individuellement dans la procédure 2 (Tests de conditionnement aversif Pavlovien). Tous les poissons seront gardés en vie. A la fin des tests cognitifs (Procédure 2), les animaux seront replacés dans des aquariums dédiés, en respectantleur groupe d'origine, dans la salle d'élevage du laboratoire.
Remplacement
Ces expériences reposent sur des techniques d'apprentissage suivi de l'observation de séquences comportementales : l'animal ne peut pas être remplacé
Réduction
Nous avons réduit au maximum le nombre de réplicats (3) afin d'avoir des résultats statistiquement exploitables et recevables. Chaque réplicat correspond à une ponte d'environ 20 individus qui seront placés dans 2 conditions environnementales différentes (bruitée et non bruité). Ainsi, au total, 60 poissons seront testés par conditions d'incubation.
Raffinement
Les aquariums seront enrichis avec du sable et des abris permettant ainsi les comportements . Les densités utilisées dans les aquariums respecteront les règles sanitaires. Enfin, les conditions physico-chimiques et lumineuses se rapprocheront au mieux de l'environnement dans le milieu naturel.
Choix des espèces
Maylandia zebra est un poisson cichlidé social, grégaire présentant une forte hiérachie. En contexte de défense du territoire et de parade nuptiale, ce poisson communique via les canaux visuels, acoustique et olfactif, ce qui en fait un modèle de choix pour l'étude des interactions sociales et de la communication multimodale. De plus, l'incubation des oeufs se fait dans la bouche de la femelle, ce qui facilite l'étude de l'effet de paramètres environnementaux au cours du développement embryonnaire.
Evaluation in situ de l’efficacité de rampes à macrorugosités pour rétablir la libre circulation des poissons de rivière
- Protection de l’environnement
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
2 030 poissons de rivière vont être utilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis relâchés vivants dans leur habitat. Ils sont capturés par pêche à l'électricité puis marqués par une puce implantée sous anesthésie, pour mesurer si une rampe à macrorugosités leur permet de franchir un obstacle. Le porteur indique que la pêche électrique peut rarement provoquer des blessures et que le marquage laisse une petite plaie à cicatriser. Une partie des poissons peut être déplacée de l'amont vers l'aval pour les forcer à remonter le cours d'eau.
Objectifs
Suite à la Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques de 2006, de nouveaux classements des cours d’eau, prenant en compte la restauration de la continuité écologique, sont parus en 2012-2013. Sur les cours d’eau classés en liste 2, les aménagements qui font obstacle à la continuité écologique doivent être équipés ou gérés de manière à rétablir le franchissement des poissons (par exemple par effacement de l’ouvrage ou construction d’une passe à poissons). Parmi les différents types de passes à poissons, les rampes à macrorugosités (rampe avec des plots verticaux, organisés en quinconce qui offrent une importante diversité écoulement) constituent une solution technique intéressante en termes de franchissabilité par toutes les espèces de poissons. Ces types de dispositifs sont régulièrement mises en œuvre en France depuis 2010. Des études hydrauliques en laboratoire ont permis d’établir les critères de conception de ces rampes mais les retours d’expérience in situ sur l’efficacité biologique de ces dispositifs sont encore peu nombreux. Une première étude a été conduite récemment sur une rampe avec une pente douce (4%). L’objectif de ce projet est de mener une deuxième étude pour quantifier l’efficacité d’une rampe à macrorugosités plus inclinée (5.5%), avec un focus sur les espèces encore peu étudiées jusqu’à présent, dont les capacités de nage sont plus réduites (goujon, spirlin, chevaine, etc.). L’étude permet également d’acquérir des connaissances sur les fractions d’individus migrant selon les espèces et sur leurs conditions de migration (période, débit, température, …). Le suivi des déplacements des poissons, en approche et sur la rampe à macrorugosité, se fera par le marquage des individus à l'aide des marques de type PIT (Passive Integrative Transponder) et leur détection aux antennes RFID (Radio Frequency Identification) installées sur le site. Les poissons seront capturés dans le cours d’eau par pêche à l'électricité. Deux stratégies de pêche/marquage sont prévues : 1/ les poissons seront prélevés tout d’abord dans le tronçon entre 300 et 900 m à l’aval de la rampe, marqués et relâchés au même endroit. 2/ en cas de besoin (si la stratégie 1 n’apporte pas de résultats recherchés suite à la première année d’étude), les poissons seront prélevés dans le tronçon à l’amont de la rampe à macrorugosités, marqués puis relâchés à l’aval de la rampe. Cette translocation force les poissons à remonter rapidement le cours d’eau pour retrouver leur habitat d’origine.
Bénéfices attendus
La construction de la passe à macrorugosités peut être préconisée par les autorités administratives de l’Etat aux maîtres d’ouvrages propriétaires des obstacles pour restaurer la continuité écologique. Ce projet, de portée nationale, s’inscrit dans une démarche de validation de l’efficacité de ces prescriptions techniques (type d’équipement et son dimensionnement).
Procédures
Le projet nécessite de capturer les poissons par pêche à l’électricité (jugée de sévérité légère, temps d'exposition est inférieur à 5 secondes) et de les marquer par PIT tags (Passive Integrative Transponder, procédure chirurgicale de sévérité modérée d'une durée inférieure à 15-20 secondes) sous anesthésie (d'une durée d'environ 10 minutes, de l'induction jusqu'au réveil complet), par des équipes formées et expérimentées.
Impact sur les animaux
1/ La pêche à l’électricité est la technique de capture la plus efficace pour obtenir rapidement le nombre de poissons nécessaire tout en réduisant au maximum les dommages sur les individus. L’immobilisation des individus est de très courte durée (quelques secondes). Les effets indésirables plus graves (blessures internes ou externe) peuvent subvenir mais sont rares, et tout est mis en œuvre pour les minimiser (réglage de l’engin de pêche, retrait rapide des individus hors champs d’action). 2/ Plusieurs études ont démontré que le marquage avec des marques PIT n’a pas d’effet sur la survie des poissons, pas ou peu d’effet sur leur croissance et pas d’effet sur leur capacité de nage. Les effets indésirables à court terme, suite au marquage, sont : le stress de la manipulation, la douleur de l’acte d’incision chirurgicale produisant une petite plaie (longue entre 2-5 mm) à cicatriser. Pour réduire ces nuisances du marquage, il sera effectué sous anesthésie générale de l’individu. La taille de la marque utilisée (12, 13, 23 ou 32mm) sera adaptée à la taille des poissons. Les poissons seront rapidement libérés en milieu naturel pour réduire le stress engendré par la captivité et les manipulations.
Devenir
L’étude est conduite en milieu naturel. Tous les animaux seront relâchés vivants dans leurs habitats d’origine, ceci étant un prérequis à l’étude.
Remplacement
Des études hydrauliques antérieures ont permis d’établir certains critères de conception des rampes à macrorugosités mais le comportement réel des poissons dans ces dispositifs ainsi que leur franchissement n’a encore pas été suffisamment étudié. Il est aujourd’hui nécessaire de mener plus de tests directement sur les poissons présents naturellement dans les cours d’eau concernés, afin de valider la performance de ces dispositifs pour rétablir la continuité piscicole.
Réduction
L’objectif, pour mener dans les bons termes l’évaluation de la rampe à macrorugosités, est de pouvoir détecter une centaine de tentatives de franchissement par espèce cible et individus de différentes tailles. 4 espèces seront étudiées en priorité (barbeau, chevaine, goujon et ablette). Pour calculer le nombre d’individus nécessaire à marquer en aval de l’ouvrage, nous avons utilisé leurs taux de migration observés au cours de l’étude précédente : -barbeaux (taux de migration env. 50%) : 200 individus seront marqués -chevaines (taux de migration env. 30%) : 330 ind. -goujons (taux de migration env. 20%) : 500 ind. -ablettes (taux de migration inconnu mais supposé à 25%) : 400 ind. seront marqués Compte tenu des atteintes aux animaux jugées faibles et sachant que l’information sur le franchissement des autres espèces (non prioritaires mais présentes sur le site d’étude) apporterait de nouvelles connaissances utiles, leur suivi n’est pas écarté d’office. Par expertise et extrapolation de l’information provenant des sites proches, on s’attend à contacter par pêche électrique les espèces telles que : gardon, vandoise, toxostome, perche fluviatile, truite fario, anguille, brêmes, loche, vairon, bouvière, rotengle, hotu, etc. Leur nombre maximal à marquer a été défini par expertise à 200 au total, sachant que dans l’étude précédente, leur nombre a été inférieur à cet objectif. En aval de l’ouvrage, il est donc prévu de marquer au maximum 1630 individus sur la durée du projet, appartenant à toutes les espèces présentes sur le secteur. Pour la translocation des individus, le même objectif de 100 individus par espèce cible transloquée de l’amont vers l’aval, a été retenu (4 espèces prioritaires * 50 ind. * deux occasions de translocation = 400 ind. au total). Il est à noter que la translocation est optionnelle, et sera utilisée au cours du projet uniquement si jugée nécessaire pour l’évaluation de la rampe.
Raffinement
Méthodes de raffinement utilisées : - Les poissons pêchés seront rapidement retirés du champ électrique et placés dans des seaux d’eau (équipés d’aérateur) pour leur récupération immédiate. Ils seront ensuite transportés et stockés dans plusieurs viviers (60x40x40 cm) perforés et immergés dans la rivière en attendant le marquage et la fin de la pêche. - L’implantation des transpondeurs et la biométrie se feront sous anesthésie générale, il n’y aura pas de manipulation à sec. - Surveillance régulière (visuelle et à l’aide d’une sonde multiparamétrique) et maintien de bonnes conditions d’anesthésie et de réveil (température proche du cours d’eau pêché, oxygénation de l’eau en continu avec aérateur, renouvellement d’eau fréquent) - Installation de caches (grands galets) dans les viviers de stabulation (eux-mêmes immergés dans la rivière) - Réduction du temps de captivité avec retour le plus rapide possible en milieu
Choix des espèces
Les rampes à macrorugosités sont des équipements multispécifiques, avec l’ambition de rétablir la continuité pour la grande majorité d’espèces des communautés piscicoles. Pour l’évaluation de leur efficacité, nous avons donc choisi d’utiliser les espèces de poissons de rivière, naturellement présentes à proximité de l’ouvrage étudié. Des poissons dès la taille 80-100mm (selon espèce) ont été détectés en migration lors de l’étude antérieure. De plus, des analyses statistiques ont mis en évidence l’influence de la taille sur le succès de franchissement de la rampe. Par conséquent, tous les stades marquables (tailles > 70 mm) sont visés par ce projet.
Evaluation écotoxicologique de substances et d’effluents
- Protection de l’environnement
Saumons : 2500
Loups de mer : 1000
Autres poissons : 3000
9 000 poissons, poissons zèbres, saumons, loups de mer et autres espèces, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, la quasi-totalité tuée et 70 poissons zèbres conservés pour l'élevage. Ils sont exposés dans l'eau à des concentrations de substances chimiques, effluents, biocides ou produits phytosanitaires, dans des essais où la mort d'un certain nombre d'individus est le résultat recherché. Le porteur indique que ces essais réglementaires servent à évaluer la toxicité pour l'environnement. Les poissons issus de ces procédures sévères ne peuvent être ni réutilisés ni relâchés.
Objectifs
La qualité des écosystèmes et leur préservation est en lien directe avec la santé. Dans ce cadre, il est important d’établir des diagnostics de l’état de ces écosystèmes et également de prédire l’impact potentiel des activités anthropiques sur ces écosystèmes. La toxicité des effluents, des produits chimiques, des phytosanitaires et biocides ou des substances sur les écosystèmes aquatiques est évaluée en utilisant différents modèles biologiques comme des bactéries, des végétaux, des invertébrés et des poissons. Les effets recherchés peuvent être aigus (mort) ou chroniques (croissance, développement larvaire). Ces essais rentrent dans le cadre de nombreuses règlementations (CLP, REACH, directive biocide, directive phytosanitaire) et permettent d’évaluer les risques pour l’environnement. Cette étude correspond à l’évaluation de la toxicité aiguë sur les poissons en suivant la ligne directrice OCDE 203 ou une méthode équivalente. L'objectif du projet est de déterminer les concentrations en élément d'essai entrainant des effets sur la survie des poissons. Les valeurs à déterminer sont la concentration n'entrainant pas d'effet (NOEC) et si nécessaire la concentration entrainant 10% ou 50% d'effet sur la survie des poissons.
Bénéfices attendus
Les résultats obtenus permettent l'étiquetage des substances et la réalisation de l'évaluation des risques des substances introduites dans l'environnement.
Procédures
Les animaux sont exposés à des concentrations en substance chimiques via le milieu aquatique. Il n'y a pas de prélèvements ni de procédures chirurgicales.
Impact sur les animaux
Cet essai visant à déterminer la toxicité aiguë vis-à-vis des poissons, il est probable qu'un certain nombre d'individus meurent au cours de la procédure.
Devenir
Les animaux sont issus d'une procédure sévère, ils ne peuvent donc pas être réutilisés. De plus, les espèces de poissons utilisées ne sont pas toutes des espèces domestiques qui peuvent être replacés en aquarium ou par des associations.
Remplacement
Dans le cas où des méthodes alternatives, des essais sur lignées cellulaires ou des essais sur les embryons de poissons n'ont pas permis de dériver des données fiables, les autorités peuvent exiger un essai de toxicité aiguë sur poisson.
Réduction
Les données issues d'essai sur les oeufs de poissons peuvent être utilisées à la place de l'essai préliminaire. Dans le cas où les essais poissons sont réalisés en même temps que d’autres essais (par exemples daphnies et algues), ces essais sont réalisés au préalable et un essai limite avec 7 poissons par condition est réalisé sur les poissons à la concentration entrainant 50% d'effet la plus basse des autres tests conformément à la monographie n°126 de l’OCDE. Utilisation de 14 poissons par test limite au lieu de 42 poissons pour un test complet. Si plusieurs essais sont réalisés en même temps, les témoins sont mutualisés.
Raffinement
Une charge maximale de 0.8 g de poids frais/L est utilisée au cours des tests. la concentration en oxygène dissout doit être maintenu au dessus de 60%. Les perturbations (vibrations ou bruit excessifs, par exemple) qui pourraient modifier le comportement des poissons doivent être évitées ou réduites autant que possible. Les poissons témoins pourront être en fonction des demandes placés à la fin du test. Une observation journalière des organismes est réalisée a minima et 2 fois par jour si apparition de symptômes évocateurs de souffrances.
Choix des espèces
Les espèces utilisées sont celles préconisées dans les normes imposées par les règlementations. Les poissons utilisés seront au stade juvénile ou adulte conformément aux normes utilisées.
Evaluation écotoxicologique de substances et d’effluents sur les premiers stades de la vie de poissons
- Protection de l’environnement
Saumons : 5000
Autres poissons : 10000
27500 poissons vont être utilisés, aux premiers stades de vie de l'œuf au juvénile, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance allant de léger à sévère. Poissons zèbres, salmonidés et autres poissons sont exposés à des substances chimiques et des effluents pour des essais écotoxicologiques réglementaires. Le porteur indique que ces essais peuvent provoquer des malformations pouvant conduire à la mort. Le résumé affirme que tous les poissons sont tués en fin de test, alors que le champ structuré déclare 2000 poissons zèbres adoptés.
Objectifs
La qualité des écosystèmes et leur préservation est en lien directe avec la santé. Dans ce cadre, il est important d’établir des diagnostics de l’état de ces écosystèmes et également de prédire l’impact potentiel des activités anthropiques sur ces écosystèmes. La toxicité des effluents, des produits chimiques, des phytosanitaires et biocides ou des substances sur les écosystèmes aquatiques est évaluée en utilisant différents modèles biologiques comme des bactéries, des végétaux, des invertébrés et des poissons. Les effets recherchés peuvent être aigus (mort) ou chroniques (croissance, développement larvaire). Ces essais rentrent dans le cadre de nombreuses règlementations (CLP, REACH, directive biocide, directive phytosanitaire) et permettent d’évaluer les risques pour l’environnement. Ces essais vont permettre de déterminer les valeurs de toxicité chronique (CEx = concentration entrainant X% de malformations sur les poissons ou CSEO = concentration sans effet observé) de substances ou de matrices environnementales en adéquation avec les règlementations des différents pays afin d’évaluer les risques pour l’écosystème aquatique.
Bénéfices attendus
Les résultats obtenus seront utilisés dans le cadre de l'évaluation du risque des substances chimiques, produits formulés, médicaments ou autre afin de déterminer les concentrations maximales acceptables dans l'environnement.
Procédures
Les animaux sont exposés à des concentrations en substances chimiques via le milieu aquatique. Il n'y a pas de prélèvements ni de procédures chirurgicales.
Impact sur les animaux
Ces essais peuvent entrainer des malformations plus ou moins sévères pouvant conduire à la mort des organismes.
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort à la fin du test afin de réaliser les mesures biologiques nécessaires (poids, taille).
Remplacement
Ces essais sont exigées par les règlementations quand des équivalence avec d'autres substances ne sont pas possibles, pas pertinent ou que les données issues de la littérature ne sont pas suffisantes.
Réduction
Les données issues d'essais aiguës ou de la littérature sont utilisées pour définir la gamme de concentration à réaliser dans l'essai définitif. Si ces données n'existe pas, un essai sur les oeufs sera réalisé pour définir la gamme.
Raffinement
Les poissons seront maintenus dans un environnement permettant une croissance optimale en termes de qualité d’eau et d’alimentation.
Choix des espèces
Les espèces utilisées sont celles préconisées par les normes et les règlementations. Les poissons utilisés seront au stade œuf jusqu’au stade juvénile conformément aux normes utilisées.