Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 12/03/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-557507)
Le cincle plongeur, prédateur d’invertébrés aquatiques qui concentre dans son organisme les polluants de la chaîne alimentaire, est l’espèce retenue pour mesurer l’effet du mercure sur les mitochondries d’oiseaux sauvages. 750 oisillons vont être utilisés sur trois années dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, aucun n’étant tué. Deux jours après l’éclosion, la moitié des jeunes de chaque nid est transportée jusqu’à trente minutes vers un nid d’accueil situé sur un territoire plus ou moins contaminé, puis pesée, baguée et saignée aux jours 7 et 12. Le porteur reconnaît un risque de refroidissement pendant le transport, un effet possible de la prise de sang sur la fin de la croissance, un risque accru de prédation lié aux visites répétées et une dissémination de parasites entre nids. Les oisillons sont ensuite laissés dans le nid où ils se trouvent et rejoignent, s’ils survivent à l’envol, la population suivie depuis dix ans.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les rivières sont des milieux sensibles à la pollution chimique car le ruissellement y concentre les polluants libérés dans l’environnement. Pourtant l’impact de la pollution sur les organismes vivant dans les rivières reste mal compris. Chez les eucaryotes (c’est-à-dire les organismes dont les cellules possèdent des noyaux), les mitochondries sont responsables de la production d’énergie à l’intérieur des cellules pour les fonctions vitales des organismes. Le fonctionnement des mitochondries devrait donc jouer un rôle majeur dans la capacité des organismes à faire face aux sources de stress dans l’environnement. Les études de toxicologie sur des cellules en culture et des animaux de laboratoire ont clairement montré que de nombreux polluants perturbent le fonctionnement des mitochondries. Pourtant, l’impact des polluants sur les mitochondries dans les populations naturelles reste quasiment inexploré, et les conséquences de cet impact sur la croissance, la reproduction et la survie des organismes sont très mal connues chez les vertébrés sauvages. Le projet a pour objectif de mesurer l’impact du mercure sur le fonctionnement des mitochondries lors de la croissance des jeunes chez une espèce d’oiseau vivant dans les rivières. On se focalisera ici sur le mercure car il s’agit d’un polluant dont les effets sur les mitochondries ont été clairement montrés en laboratoire. Dans les populations naturelles d’oiseaux, le mercure est associé à une survie et/ou une reproduction diminuées, mais on ne sait pas quel est le rôle des mitochondries dans cette diminution. Ici, on cherche à comprendre si c’est le niveau de mercure dans l’environnement auquel les oisillons sont exposés avant ou après l’éclosion (c’est-à-dire durant la formation des oeufs et l’incubation ou durant la croissance au nid) qui influence le plus le fonctionnement des mitochondries. Dans une population suivie depuis 10 ans et où les niveaux de mercure ont été mesurés au préalable à l’échelle de chaque territoire, on réalisera des adoptions croisées partielles d’oisillons juste après l’éclosion entre nids situés dans des territoires à forte et faible concentration de mercure. La croissance de ces jeunes et le fonctionnement de leurs mitochondries seront ensuite mesurés jusqu’à l’envol.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le projet vise tout d’abord à apporter des connaissances fondamentales sur l’impact de la pollution sur les organismes en milieu naturel, donc en présence d’autres sources de stress potentielles (parasitisme, prédation, manque de nourriture, etc.), qui peuvent fortement changer les conclusions d’études réalisées in vitro ou en captivité. Pour ce faire, on s’intéresse à des paramètres fondamentaux du fonctionnement des cellules, ici la respiration mitochondriale. Cette étude nous permettra donc de mieux comprendre comment le fonctionnement des mitochondries peut influencer la capacité des animaux à adapter leur métabolisme aux changements environnementaux, et plus spécifiquement quel est l’impact de la pollution au mercure sur le fonctionnement des mitochondries dans la nature ; le projet nous informera aussi sur les conséquences de cet impact sur la croissance, la reproduction et la survie des oiseaux sauvages. Les réponses à ces questions sont essentielles à la fois pour les biologistes évolutifs, pour comprendre les mécanismes qui sous-tendent les adaptations des oiseaux aux variations de l’environnement, et pour les biologistes de la conservation, pour comprendre ce qui rend certains individus, populations ou espèces plus vulnérables que d’autres à la pollution. De façon plus appliquée, le projet apportera également des informations clé pour comprendre l’impact de la pollution au mercure sur un organisme vivant dans les rivières dans la zone d’étude, et ces informations seront mises à disposition des partenaires institutionnels et associatifs locaux, leur permettant de cibler potentiellement des actions de restauration de la qualité de l’eau face à diverses sources de pollution. De telles actions sont en effet souvent d’une efficacité limitée à cause du manque d’information sur les concentrations de ces polluants à une échelle spatiale fine et sur leurs effets biologiques. L’enjeu de ces restaurations est à la fois environnemental mais aussi sanitaire, car les activités humaines liées à l’eau sont nombreuses dans la zone d’étude (pêche, sports d’eau, baignade…).
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les individus inclus dans l’expérience seront soumis à trois interventions, uniques pour chaque animal et d’une durée limitée : 1 – au jour 2 après l’éclosion, la moitié des jeunes expérimentaux de chaque nid sera transportée entre le nid d’origine et le nid d’accueil ; ce transport est réalisé une seule fois, pour une durée de 30 min maximum pour chaque individu déplacé ; 2 – au jour 7 après l’éclosion, les jeunes de chaque nid expérimental seront pesés, bagués et subiront une prise de sang très limitée (sur animaux vigiles) ; cette opération dure environ 10 à 15 minutes pour l’ensemble de la nichée, et elle est incluse dans le suivi à long terme de la population ; 3 -au jour 12 après l’éclosion, les jeunes de chaque nid expérimental seront à nouveau pesés, puis mesurés et une prise de sang sera effectuée pour les analyses du fonctionnement des mitochondries (sur animaux vigiles) ; cette opération dure environ 15 à 20 minutes pour l’ensemble de la nichée. Le dérangement induit par chaque visite au nid reste très limité dans le temps et ne devrait conduire à aucune désertion comme constaté dans le cadre du suivi à long terme de la population au cours duquel les nids sont visités régulièrement aux mêmes stades.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les effets indésirables potentiels sur les individus expérimentaux sont : 1 – un risque de refroidissement et/ou manque de nourriture pendant le transport des jeunes entre nids ; 2 – un impact négatif de la prise de sang sur la fin de croissance des jeunes ; 3 – une augmentation du risque de prédation du fait de visites supplémentaires aux nids ; 4 – une dissémination accrue des pathogènes ou parasites entre nids. Le risque d’abandon des nids pendant la phase de manipulation devrait rester nul car les nids ne sont jamais laissés vides au cours des échanges, gardant toujours au moins la moitié des poussins à tout moment. Une diminution du nombre de jeunes au nid peut arriver naturellement (mortalité pendant la croissance) et n’entraîne pas de désertion directe ; ici elle restera très courte. Au cours du suivi à long terme de la population, les nids sont régulièrement visités (pour compter les œufs, vérifier les éclosions, baguer les jeunes, etc.), et les jeunes retirés du nid temporairement pour être pesés. Or ces dérangements n’ont jamais occasionné de désertion directe évidente au cours des 10 années passées du suivi. Le risque d’abandon (ou infanticide) des jeunes suite à l’adoption devrait également rester nul car chez ces espèces de passereaux, les adultes ne reconnaissent pas leurs jeunes et ne sont pas sensibles aux odeurs que les humains peuvent laisser sur eux (nous manipulons régulièrement les jeunes pour le baguage et les mesures sans aucun abandon après le retour au nid ; l’odorat chez ces espèces est extrêmement peu développé). Des expériences d’adoption croisées sont réalisées de façon très fréquente depuis des dizaines d’années chez de multiples espèces d’oiseaux cavicoles, sans augmentation documentée de la mortalité des jeunes. La personne responsable du projet a elle-même conduit par le passé plusieurs expériences d’adoptions croisées chez d’autres espèces, lui conférant une grande expérience dans leur réalisation pratique et les précautions à respecter. Aucun effet à long terme de ces échanges de jeunes n’est attendu non plus sur la composition génétique de la population, puisque les mouvements de dispersion des individus ont déjà lieu naturellement entre rivières dans la zone d’étude et avec les rivières aux alentours.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Le projet vise à obtenir des données sur l’impact de l’exposition au mercure au cours de la croissance, et s’inscrit dans le cadre du suivi à long terme de la population étudiée. Ainsi, une fois le suivi de croissance des jeunes expérimentaux réalisé, les oiseaux sont laissés dans les nids où ils se trouvent et entreront ensuite dans la population d’étude s’ils survivent après l’envol jusqu’à l’âge adulte. Ils seront alors suivis é long terme, de la même façon que les individus non expérimentaux les années suivantes.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’objectif du projet est de décrire les effets de l’exposition chronique des oiseaux au mercure et ses interactions éventuelles avec d’autres sources de stress en situation naturelle sur des paramètres physiologiques fondamentaux (fonctionnement mitochondrial). Il repose donc par essence sur la possibilité de prendre les mesures sur ces oiseaux en nature. Il n’est donc pas possible de remplacer les animaux utilisés par d’autres types de modèles.
2. Réduction
Pour réduire le nombre d’individus inclus dans l’expérience au strict minimum, nous réaliserons des adoptions croisées partielles entre paires de nids, avec dans chaque nid expérimental une partie (la moitié) des jeunes originaires du nid en question et une partie venant de l’autre nid (jeunes adoptés). La comparaison des jeunes issus de nids différents mais élevés dans les mêmes conditions ou du même nid mais élevés dans des conditions différentes permet de tenir compte des autres effets à côté de l’exposition au mercure, comme la date dans la saison, le nombre de jeunes dans le nid, l’âge des parents, etc. Ce protocole permet ainsi de séparer les différents effets en minimisant le nombre de jeunes impliqués dans l’expérience. En 2024, nous avons pu mesurer les caractéristiques mitochondriales sur environ 100 jeunes au cours de leur croissance dans leur nid d’origine, c’est-à-dire hors expérience. Ces données préliminaires nous donnent un ordre de grandeur de l’effet attendu du mercure a priori et ainsi permettent de calibrer le nombre de jeunes nécessaire. Les résultats obtenus sur ces premières mesures donnent une différence entre territoires les plus et les moins exposés au mercure d’environ 7 %. Sur la base d’une telle différence, le nombre de jeunes à considérer dans l’expérience serait compris entre 450 et 750 jeunes au total. Sachant qu’en moyenne chaque nid expérimental contient 4 à 5 poussins, cela correspond à environ 90 à 180 nids expérimentaux. Des échanges entre 30 paires de nids, soit environ 240 à 250 jeunes, sont prévus sur une année. Cependant, parmi ces paires de nids possibles, les différences de niveaux de mercure seront plus ou moins fortes. Donc l’expérience est prévue sur 3 années, pour un total de 180 nids, soit autour de 750 jeunes, ce qui permettra d’avoir suffisamment de jeunes issus de territoires avec des niveaux d’exposition au mercure variables pour détecter leurs effets. La 3e année d’expérience ne sera réalisée que si le nombre de jeunes qui auront effectivement pu être échangés les 2 premières années n’est pas suffisant ; des analyses statistiques sur les données collectées les 2 premières années testeront si des effets peuvent être détectés, et si c’est le cas, l’expérience ne sera pas reconduite la 3e année.
3. Raffinement
Le projet vise à mesurer et comprendre l’impact de l’exposition au mercure sur des paramètres physiologiques fondamentaux en population naturelle. Pour ce faire, nous utiliserons la variabilité naturelle de l’exposition au mercure entre les différents territoires sur des rivières aux niveaux d’industrialisation passée différents, pour comparer des jeunes soumis à des concentrations de mercure différentes sans avoir à manipuler directement les doses de mercure. Les procédures expérimentales utilisées pendant la manipulation des oiseaux visent à réduire les impacts négatifs potentiels sur les individus : 1 – on utilisera des chaufferettes pour garder les jeunes au chaud pendant le transport ; ces chaufferettes sont déjà utilisées en routine lors du suivi à long terme de la population, en particulier lorsque la température extérieure est basse ; 2 – on nettoiera et désinfectera le matériel utilisé pendant le transport après chaque échange pour limiter la contamination par des parasites ou maladies entre nids ; 3 – on limitera le temps de transport des poussins entre nids à 30 min maximum, ce qui correspond à des temps de pause de nourrissage qui peuvent être observés naturellement. Si le temps de transport dépasse cette durée car il n’y a pas de nids à proximité l’un de l’autre qui peuvent être appariés, nous prévoirons un nourrissage artificiel pendant le transport en utilisant de la nourriture spécifique pour l’élevage d’oiseaux insectivores, enrichie en protéines et vitamines (pâtée d’élevage) ; 4 – on limitera la quantité de sang prélevée lors des mesures à une quantité largement (6 fois) inférieure au maximum préconisé, ce qui a déjà été réalisé sans effet négatif notable sur la survie jusqu’à l’envol ; 5 – on bloquera l’entrée des nids pendant le temps de manipulation des poussins à prélever pour empêcher les parents de trouver le nid vide ce qui pourrait entraîner une désertion ; 6 – on portera une attention particulière pendant l’approche des nids à ne pas toucher les supports (rochers, murs) autour afin d’éviter de laisser des traces odorantes qui pourraient attirer des prédateurs mammifères. Enfin on restera particulièrement vigilant aux procédures mises en oeuvre pour éviter tout impact négatif non prévu qui apparaîtrait, par exemple sur la survie des jeunes, et ajuster les opérations et manipulations afin de les éviter (temps de déplacement plus court, réduction de la durée des manipulations si besoin, etc.).
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le cincle plongeur a été choisi comme espèce d’étude pour 4 raisons principales : (1) comme il s’agit d’un prédateur d’invertébrés aquatiques, il concentre les polluants qui transitent le long de la chaîne alimentaire dans son organisme, ce qui permet de les quantifier et de détecter leur impact sur le comportement, la survie, la reproduction dans une population naturelle ; (2) dans la zone d’étude, les rivières sont fortement variables dans les niveaux et type de pollution, en particulier des concentrations de mercure, permettant là encore de détecter des effets de ces polluants et de quantifier leur variation ; (3) la zone d’étude présente une densité de cincles élevée ce qui permet d’assurer suffisamment de nids expérimentaux pour obtenir une puissance statistique satisfaisante ; (4) enfin, bien que le cincle soit une espèce protégée, son statut de conservation en France est « préoccupation mineure » c’est-à-dire le statut le plus favorable (avec des populations stables). L’objectif du projet est de décrire les effets de l’exposition chronique au mercure sur des paramètres physiologiques fondamentaux (fonctionnement mitochondrial) chez des oiseaux en population naturelle au cours de la croissance. Les oiseaux inclus dans l’expérience seront donc des jeunes au nid, entre le jour 2 après l’éclosion (échanges partiels) et le jour 12 (mesures et prise de sang), les jeunes quittant le nid vers le jour 21 ou 22.