Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 10/01/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-269144)
Immobilisés une à deux secondes par un courant électrique dans leur rivière, 65 vairons et chevaines sont pêchés, transportés au laboratoire et acclimatés à la température de l’eau. Avec 25 truites fournies par une pisciculture, ils sont sédatés, mesurés au millimètre, laissés au repos, puis lâchés dans un canal expérimental où ils dévalent une goulotte devant une caméra, jusqu’à cinq fois chacun, soit deux à deux heures et demie de manipulation par individu. Ces 90 poissons subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, et tous sont relâchés, les vairons et chevaines sur leur site de capture, les truites sur un site déjà rempoissonné par le fournisseur. Les images doivent entraîner une intelligence artificielle à reconnaître et mesurer les truites qui descendent les rivières, avant d’investir dans une installation sur un ouvrage hydroélectrique, le porteur indiquant avoir préféré des poissons sauvages relâchés à des poissons d’élevage qu’il aurait fallu tuer.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La compréhension des besoins de déplacement des poissons est nécessaire pour proposer des mesures de restauration de la continuité écologique adaptées et efficaces. Contrairement aux espèces amphihalines (qui effectuent des migrations entre les milieux marins et les eaux douces), les besoins de déplacements des espèces résidentes en cours d’eau sont moins connus. Les adultes de truite fario (Salmo trutta fario) effectuent des migrations reproductives, en remontant dans des zones de frayères essentiellement situées en tête de bassin versant, mais les patrons de dispersion des juvéniles dans leurs premières années de vie sont beaucoup moins connus, à cause de la difficulté à étudier les déplacements des petits individus. Toutefois, un mouvement de ces juvéniles vers l’aval des cours d’eau (dévalaison) est attendu. De nombreux aménagements hydroélectriques sont implantés dans les zones de montagne ou de piémont, à peuplement majoritaire de truite. Ces aménagements fragmentent le milieu et peuvent avoir un impact fort puisque, lorsqu’ils dévalent, les poissons transitent bien souvent par les turbines, sources de mortalité élevée voire totale. L’installation d’un système de protection est possible mais souvent couteuse et techniquement complexe, et il est nécessaire d’améliorer nos connaissances sur le phénomène de dévalaison des truites pour concevoir et dimensionner au mieux les dispositifs de réduction d’impact, avec un rapport coût/efficacité optimisé (quelle temporalité ? pour quelles tailles de poissons ? …). Pour y répondre, un suivi par vidéocomptage des flux d’individus dévalants est envisagé dans un dispositif de dévalaison installé sur un site de montagne. Compte tenu des conditions beaucoup plus contraignantes pour l’acquisition de l’image que ce qui est classiquement le cas pour des poissons comptés en montaison dans les dispositifs de franchissement (vitesse de passage plus élevée, présence de bulles et de feuilles), la présente étude vise à tester l’efficacité de l’intelligence artificielle (IA) pour reconnaitre les poissons dévalants et estimer leur taille en condition de laboratoire (canal expérimental permettant de reproduire les conditions d’écoulements de la goulotte réelle), avant d’engager l’investissement nécessaire à une installation in situ.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
L’objectif de ce projet est de tester la possibilité de suivre la dévalaison des truites par vidéocomptage dans un dispositif de dévalaison en exploitant les données par l’intelligence artificielle. C’est uniquement en cas de résultats positifs que l’installation du système de vidéocomptage sur le site envisagé pourrait intervenir au printemps – été 2025. Le système, si opérationnel, pourra être utilisé sur d’autres sites, ce qui contribuera à améliorer les connaissances des besoins en déplacement des poissons de rivière. Ces observations permettront de mieux concevoir et dimensionner les dispositifs de protection des poissons au niveau des ouvrages hydroélectriques, avec un rapport coût/efficacité optimisé, prenant notamment en compte les périodes de dévalaison et la taille des individus concernés.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les tests consistent à faire nager les poissons dans un canal expérimental, aménagé en dispositif de dévalaison, et filmer leur passage vers l’aval. Les tests seront conduits avec 3 espèces différentes : la truite en priorité (d’origine pisciculture), le vairon et/ou le chevaine (issus de milieu naturel) pour remplacer les tailles des truites cibles indisponibles en pisciculture au moment des tests. Les vairons et les chevaines nécessaires seront temporairement prélevés dans un cours d’eau et relâchés sur leur site d’origine après l’expérimentation. Utiliser des vairons et des chevaines sauvages (avec retour dans la nature) est apparu plus adapté qu’utiliser des vairons d’élevage avec l’obligation de mise à mort après l’expérimentation (impossibilité de placement ou de les relâcher dans la nature). Le prélèvement se fera par pêche à l’électricité, technique de capture la plus efficace compte tenu de la faible activité des poissons pendant la période d’expérimentation, tout en réduisant au maximum les dommages sur les individus et le dérangement du milieu. Les poissons seront transportés et mis en hébergement au laboratoire. Avant les tests, tous les poissons (90) seront sédatés, mesurés (au mm près) et laissés au repos 15-30 min avant le lancement des tests dans le canal expérimental pour récupérer complètement des effets de la sédation. Les poissons seront ensuite libérés, individuellement ou en groupe, directement dans la partie amont du canal expérimental, aménagée en goulotte de dévalaison. Après leur passage filmé vers l’aval, les poissons seront repêchés à l’épuisette, placés dans des viviers/seaux et laissés au repos env. 10 minutes avant le passage suivant. Chaque poisson sera utilisé au maximum 5 fois. Il est estimé qu’un individu sera manipulé en tout au maximum 2-2.5 heures (sédation, récupération, 5 passages filmés dans le canal, séparés par 10 min. de repos).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La réalisation de ce projet nécessite 1/ la capture de vairons et de chevaines (65 ind.) en milieux naturel par pêche à l’électricité (les truites (25 ind.) seront fournies par une pisciculture), 2/ le transport de tous les individus au laboratoire et leur manipulation dans les installations expérimentales. 1/ L’appareil utilisé pour la pêche est un engin portatif, capable de produire un courant continu, le moins impactant pour le poisson. La prospection des habitats sera partielle (prospection uniquement des habitats favorables aux espèces recherchées) afin de réduire l’impact de l’opération sur les populations du secteur pêché. L’immobilisation des individus à l’électricité sera de très courte durée (1-2 sec), la récupération de leur activité respiratoire est presque immédiate. Des effets indésirables plus graves (blessures) peuvent subvenir mais dépendent de l’intensité du champ électrique, de la durée d’exposition, des conditions environnementales et de l’opérateur. Tout le personnel participant à l’opération de pêche est formé et tout sera mis en œuvre pour éviter les dommages sur les poissons capturés : réglage de l’engin de pêche, retrait rapide des individus hors du champ électrique, stabulation en eau fraiche et oxygénée). 2/ L’unique nuisance attendue sur les animaux lors des diverses manipulations (transport, mise en hébergement, sélection des individus, réalisation des tests) est le stress et le risque de dommage en cas d’échappement. Pour réduire ces nuisances, la biométrie des poissons se fera sous sédation. Le transport des truites sera assuré par le fournisseur, équipé à cet effet. Les poissons prélevés dans la nature seront transportés par notre équipe dans un vivier (1*1m) adapté au transport, rempli d’eau constamment oxygénée à l’aide d’un bulleur pendant le trajet. A l’arrivée au laboratoire, les poissons seront acclimatés progressivement à la température de l’eau avant le transfert dans les bacs de stabulation. Les autres manipulations seront réalisées avec rapidité mais précaution pour éviter tous dommages des individus. Les conditions de stabulation seront surveillées à tout moment (circulation d’eau, oxygénation, obscurité pour tranquilliser les poissons). La sédation en soi pouvant être considérée comme une source de risque (si incorrectement réalisée), les doses d’anesthésiant les plus faibles seront appliquées (avec des délais d’exposition réduits), et progressivement augmentées si l’effet recherché n’est pas atteint.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Toutes les truites en bonne santé seront relâchés en milieu naturel sur un des sites où l’espèce est déjà rempoissonnée par le fournisseur. Les vairons et les chevaines seront libérés sur leur site d’origine.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Les images acquises ont une double utilité. Elles serviront d’abord à l’entrainement de l’IA pour reconnaitre des poissons adoptant diverses positions sur l’image, puis à tester l’efficacité de cette reconnaissance (pourcentage d’individus détectés, évaluation de leur taille). Il est donc nécessaire de réaliser les tests avec des poissons vivants, qui adoptent des comportements de nage en réponse aux conditions d’écoulement dans la goulotte, tout en présentant une variabilité interindividuelle. En effet, le mouvement actif des poissons influence leur position dans la colonne d’eau (surface ou fond), la direction de leur corps lors du passage (tête ou queue en avant : certains individus empruntent la goulotte « en marche arrière », en nageant à contre-courant, de manière à freiner et contrôler leur descente), leur vitesse de déplacement dans la goulotte (vitesse potentiellement plus ou moins rapide que l’écoulement en fonction de leur positionnement en marche « avant » ou « arrière ») et surtout la silhouette détectée par le système d’analyse d’image (les images de corps en mouvement ne sont pas comparables à celles prises sur des individus rigides). Cette variété de situations possibles doit être également prise en compte dans la calibration de l’acquisition d’une séquence, car il est prévu que l’enregistrement ne se lance que suite à une détection effective du passage d’un poisson. Il ne serait donc pas informatif de conduire des tests avec des maquettes de poissons ou des poissons morts, qui ne se positionneront et ne se déplaceront pas dans la goulotte comme des individus vivants.
2. Réduction
Pour réduire le nombre d’animaux utilisés, il a été décidé de travailler sur moins d’individus et de répéter les manipulations, sans toutefois dépasser 5 répétitions par individus. La méthodologie a été conçue de manière à pouvoir relier chaque individu à l’image enregistrée (pour mesurer l’efficacité à évaluer la taille) sans besoin d’un marquage individuel (par transpondeur ou marquage externe) qui engendrerait une nuisance supplémentaire aux animaux. De plus, seront testés uniquement des individus de taille entre 3 et 15 cm (maxi 20 cm selon la disponibilité des poissons auprès du fournisseur). Les tailles supérieures ne seront pas testées puisque nous partons de l’hypothèse que si des individus entre 10-15 cm sont détectés avec une bonne fiabilité, cela vaudra également pour les individus plus grands. L’expérimentation est de courte durée (quelques jours de captivité au maximum) et tous les poissons seront libérés après les tests : les truites sur un des sites déjà empoissonnés par le fournisseur, les vairons et les chevaines sur leur site d’origine.
3. Raffinement
Pêche – L’appareil utilisé est un engin portatif qui produit un courant continu, le moins impactant pour le poisson. La prospection des habitats sera partielle afin de réduire l’impact de l’opération sur les populations du secteur pêché. L’immobilisation des individus à l’électricité sera de très courte durée (1-2 secondes), la récupération de leur activité respiratoire est presque immédiate. Tout le personnel participant à l’opération de pêche à l’électricité est formé et tout sera mis en œuvre pour éviter les dommages sur les poissons capturés. – Biométrie sous sédation – Temps de calme de 10 minutes entre les différents passages dans le canal – Très bonnes conditions de stabulation (température, oxygène) et surveillées deux fois par jour – Bassins couverts pour réduire la luminosité et tranquilliser les poissons, éviter l’échappement. – Faible densité dans les bassins/seaux. – Manipulation rapide, remise en liberté des poissons après tests.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’étude envisagée in situ vise uniquement la truite fario (cf. justification dans le paragraphe 5.5.1.). L’intelligence artificielle doit être paramétrée pour la reconnaissance de cette espèce et pour cela, il est nécessaire de rester, autant que possible, sur la même espèce. Cependant, en cas de l’impossibilité de se fournir en truite fario pour l’ensemble des tailles cibles, il a été décidé d’utiliser, pour les tailles manquantes, une autre espèce disponible avec une morphologie du corps proche : le vairon ou le chevaine . La reconnaissance d’individus de taille comprise entre 3 et 15 (20) cm est principalement visée. D’une part, il est nécessaire pour l’étude à venir de vérifier l’efficacité à suivre les individus de ces tailles, qui correspondent aux individus d’âge 0+ à 2+, supposés d’effectuer un déplacement vers l’aval dans les cours d’eau. Les tests sur des individus de tailles supérieures à 15 (20) cm n’apparaissent pas nécessaires puisque nous partons de l’hypothèse que si les individus entre 10-15 (20) cm sont détectés avec une bonne fiabilité, cela vaut également pour les individus plus grands.