Indice de tolérance thermique et hypoxique chez une espèce invasive : le gobie à tache noire

Dans un contexte de changement climatique global, les milieux aquatiques continentaux sont de plus en plus soumis à des stress environnementaux (chaleur, hypoxie, etc.) sévères, affectant la physiologie, le comportement et la survie des espèces qui y vivent. Les poissons, ectothermes, sont particulièrement exposés à ces changements. Ainsi, les espèces les plus résilientes pourraient être avantagées et coloniser de nouvelles niches écologiques. Ces espèces invasives entraînent un déséquilibre des réseaux trophiques impactant l’ensemble du milieu. Comprendre les mécanismes qui sous-tendent leur plasticité est donc essentiel pour anticiper les conséquences des contraintes naturelles sur la biodiversité aquatique et orienter les politiques de conservation. Ce projet vise à caractériser les limites de tolérance thermique chez le gobie à tache noire (Neogobius melanostomus), une espèce benthique invasive en forte expansion dans les rivières européennes, notamment en France. Cette espèce semble capable d’occuper des habitats plus contraignants que ceux d’espèces endémiques, notamment des zones de fond à faible teneur en oxygène. Cette tolérance à l’hypoxie contribuerait à son succès invasif en lui permettant d’exploiter une niche écologique plus large. Le projet repose sur une approche expérimentale comparative combinant plusieurs indices de tolérance thermique basés sur les performances de nage qui seront mesurés dans des dispositifs dédiés à la fois sur le terrain et en laboratoire. La comparaison de ces deux situations n’a jamais été effectuée auparavant et sera complétée par des mesures en condition d’oxygène réduite, caractéristique importante des milieux dégradés. En combinant mesures de performances/tolérances thermiques (CTmax terrain et laboratoire, CTswim) et analyses mitochondriales sur cœur, cerveau et muscle, ce projet vise à fournir une compréhension multi-échelle de la tolérance thermique chez une espèce envahissante, et à identifier les traits qui favoriseraient sa progression dans les milieux aquatiques soumis au changement global. Ce projet implique la capture de gobies sauvages dans la Saône et des expérimentations en conditions de terrain et en animalerie agréée.

Ce projet vise à affiner notre compréhension des limites de tolérance thermique chez le gobie à tache noire, une espèce invasive largement répandue dans les grands cours d’eau d’Europe. Il s’agit notamment de comparer différents indicateurs de tolérance thermique : la CTmax, mesurée soit en conditions naturelles, soit en conditions contrôlées, et la CTswim correspondant à une perte fonctionnelle locomotrice sous contrainte thermique. (1) Sur le plan fondamental, cette étude permettra d’identifier les mécanismes écophysiologiques impliqués dans la défaillance thermique, en reliant les seuils critiques comportementaux (perte d’équilibre, arrêt de nage) au fonctionnement des mitochondries de plusieurs organes (cerveau, cœur, muscle). L’approche multi-échelle utilisée (de l’organisme à la cellule) contribuera à clarifier les processus qui limitent les performances thermiques des poissons dans leur environnement. (2) Sur le plan méthodologique, le projet interroge la robustesse d’un indicateur largement utilisé (la CTmax) selon le contexte expérimental (terrain vs laboratoire), et propose une alternative potentiellement plus pertinente d’un point de vue écologique : la CTswim, qui intègre la composante locomotrice, essentielle à la survie (fuite, alimentation, reproduction). (3) Sur le plan appliqué, les résultats aideront à reconsidérer les indicateurs utilisés pour la gestion thermique des milieux aquatiques. Si la CTswim se révèle plus sensible que la CTmax, notamment en conditions hypoxiques, elle pourrait constituer un nouveau seuil critique pertinent à intégrer dans les modèles de niche thermique, la planification de la restauration écologique ou l’évaluation des risques liés aux canicules aquatiques. Enfin, l’étude du gobie comme modèle invasif permettra d’identifier des traits fonctionnels susceptibles de favoriser la résilience thermique et l’occupation de niches écologiquement stressantes, offrant ainsi des clés pour mieux comprendre les dynamiques d’invasion dans un contexte de changement global.

Les poissons seront soumis à plusieurs interventions expérimentales réparties en séquences, selon les deux procédures décrites dans le projet. – Capture et marquage individuel Après la capture en milieu naturel (temps d’émersion

Les effets indésirables attendus sont principalement liés au stress physiologique induit par : – La capture en milieu naturel, – Le changement d’environnement (transition rivière → laboratoire), – Les manipulations expérimentales (chambre de nage, respirométrie, échauffement thermique). Ce stress peut favoriser des troubles immunitaires et l’apparition d’infections opportunistes, notamment chez des individus déjà fragilisés. Ce risque sera réduit par des phases de récupération post-manipulation, une surveillance rigoureuse de l’état des animaux et une stabulation adaptée (eau filtrée, oxygénée, cachettes, densité contrôlée). Les autres effets indésirables incluent : – Le jeûne alimentaire imposé avant les mesures métaboliques (36h max), potentiellement inconfortable mais nécessaire pour éviter les biais liés à la digestion ; – L’isolement temporaire (

À la fin de l’expérience, il est prévu de procéder à des échantillonnages pour analyses mitochondriales (cœur, cerveau, muscle squelettique) sur l’ensemble des individus utilisés. Ces analyses nécessitent l’euthanasie de tous les individus restants, conformément au plan expérimental, afin de relier directement les performances thermiques et locomotrices aux mécanismes cellulaires.

Le gobie à tache noire (Neogobius melanostomus) a été choisi comme modèle en raison de son fort intérêt de la communauté scientifique quant à son impact écologique. Espèce benthique exotique envahissante, elle colonise rapidement les cours d’eau français (Moselle, Saône, Doubs) et entre potentiellement en compétition avec des espèces autochtones en occupant des habitats hypoxiques peu accessibles à ces dernières. Son comportement locomoteur particulier (nage par bursts, maintien au substrat) et sa tolérance apparente à l’hypoxie en font un modèle idéal pour explorer les limites physiologiques et bioénergétiques de la tolérance thermique. Par ailleurs, le gobie est classé en préoccupation mineure (LC) sur la liste rouge UICN. Sa capture en milieu naturel, dans le cadre d’autorisations préfectorales spécifiques, n’entraînera aucun impact significatif sur les populations locales, d’autant plus qu’il s’agit d’une espèce prolifique, suivie dans plusieurs programmes de gestion piscicole régionaux. Tous les individus utilisés sont des adultes mesurant entre 8 et 14 cm, ce qui correspond aux tailles adultes couramment observées dans les populations naturelles. Le choix de ce stade de développement est justifié pour deux raisons principales : – Il garantit une compatibilité optimale avec les dispositifs expérimentaux utilisés (tunnel de nage de 5 L, chambres métaboliques, système CTmax). – Il assure une représentativité écologique : les individus adultes sont les plus exposés aux contraintes environnementales (température, hypoxie) et jouent un rôle clé dans les dynamiques de population (reproduction, territorialité, compétition interspécifique).