Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 31/05/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-717370)
Marqués à l’élastomère sous anesthésie à la base de la nageoire dorsale, 360 alevins de saumon atlantique sont répartis dans douze sections d’un chenal, la moitié subissant pendant un mois un débit d’étiage abaissé de 25 à 10 litres par seconde. Ils sont ensuite capturés à la pêche à l’électricité, puis enfermés seuls quatre heures en chambre respirométrique, dont une heure pendant laquelle l’oxygène de l’eau baisse jusqu’aux premiers signes d’agitation. 60 autres alevins sont tués dès le début de l’expérience pour servir de témoins, ce qui porte à 420 le nombre de saumons utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Tous sont tués, le porteur indiquant que le sang, le muscle et le foie ne peuvent être prélevés sur des animaux vivants.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’objectif du projet est de déterminer si en cas d’étiage sévère, l’utilisation de refuges par les saumons juvéniles atténue les effets négatifs de la baisse de débit sur leur croissance et leur survie. Les étiages réduisent la surface d’habitat disponible pour les organismes aquatiques, et altèrent la qualité physico-chimique des cours d’eau. A court terme, l’ajustement comportemental (par exemple l’utilisation de refuges comme des zones profondes) pousse les individus des zones les plus défavorables vers des habitats plus cléments. A plus long terme, si la survie des individus dépend de leurs caractères physiologiques (comme le métabolisme de repos) et que ces caractères sont héréditaires, la sélection naturelle conduira à l’adaptation Darwinienne des populations au fil des générations. Pour atteindre cet objectif scientifique, nous travaillerons avec 420 saumons juvéniles (7 mois post-fécondation) obtenus auprès d’une pisciculture élevant des alevins à partir de géniteurs sauvages pour le renforcement des populations naturelles. Le principe général de l’expérience est de répartir 360 de ces alevins dans 12 sections d’un chenal expérimental où la disposition des cailloux et le débit d’eau seront manipulés, de sorte qu’après un mois d’habituation à un débit normal (25 l/s) la moitié des alevins seront exposés pendant un mois supplémentaire à un débit normal (25 l/s) et l’autre moitié subiront un débit d’étiage (10 l/s), et pour chaque modalité de débit, la moitié des alevins auront accès à des zones refuges creusées dans le substrat. Les poissons placés dans le chenal seront préalablement mesurés puis marqués individuellement sous anesthésie afin d’évaluer leur survie, leur croissance et leur comportement dans le chenal (surveillance vidéo). Outre l’effet potentiel des conditions environnementales, la croissance, la survie et le comportement individuel pourront être liés au métabolisme de base ou à la capacité à supporter l’hypoxie. Ces caractéristiques seront mesurées par des tests respirométriques, lors desquels la consommation d’oxygène et la réaction comportementale face à des concentrations faibles seront mesurées sur des individus maintenus seuls dans une enceinte close pendant environ 4 heures, après quoi les individus seront anesthésiés et euthanasiés pour évaluer leur réponse cellulaire au stress hypoxique. 60 alevins témoins subiront ce test dès leur sortie de la pisciculture.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les bénéfices attendus concernent les connaissances sur l’écologie et l’évolution des juvéniles de saumon atlantique soumis aux étiages sévères. Le saumon atlantique est une espèce dont les populations naturelles présentent de forts enjeux culturels, écologiques et économiques, et les connaissances sur leurs capacités d’adaptation au changement climatique sont cruciales pour leur conservation. L’expérience quantifiera 1) l’effet négatif d’un étiage sévère (baisse drastique du débit du cours d’eau) sur la survie et la croissance des alevins, 2) la sélectivité de cet effet vis-à-vis de différentes caractéristiques individuelles (consommation d’oxygène, concentration de globules rouges…), 3) l’atténuation des effets négatifs des étiages grâce à l’utilisation de zones profondes comme refuges, 4) l’atténuation par les refuges de l’effet sélectif des étiages sur les caractéristiques individuelles. Outre leur intérêt fondamental, ces résultats informeront des modèles prédictifs simulant l’évolution démographique et génétique de populations de saumons, selon différents scénarios de changement climatique (sévérité des étiages) et de gestion de l’habitat fluvial (conservation/restauration de refuges).
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront soumis initialement à un marquage individuel par injection d’élastomère à la base de la nageoire dorsale. Le marquage, réalisé sous anesthésie une fois par individu en quelques secondes tiendra tout au long de l’expérience, soit environ 3 mois. Lors de l’expérimentation qui durera 3 mois environ, la moitié des individus seront soumis à un étiage, c’est à dire une réduction forte du débit d’eau. Ce stress induit par l’étiage correspond à des situations rencontrées par les poissons en milieu naturel. Après la période dans le chenal expérimental, les poissons seront collectés une fois par pêche à l’électricité. La mesure du métabolisme sera effectuée en chambre respirométrique, une seule fois par individu, pendant environ 4 heures. Lors de ce test, chaque individu est placé seul dans une enceinte close où la concentration d’oxygène est mesurée en continu. Après 3 heures d’acclimatation à l’enceinte, pendant lesquelles la concentration d’oxygène est maintenue à un niveau maximal par un flux d’eau venant de l’extérieur de l’enceinte, le flux d’eau exogène est coupé de manière à ce que le poisson consomme l’oxygène dissout dans l’eau pendant environ une heure, jusqu’à ce que l’individu montre des premiers signes d’agitation indiquant un stress hypoxique, après quoi la concentration d’oxygène retrouve son niveau maximal. Les prélèvements de tissus seront réalisés sur des individus euthanasiés.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les nuisances potentielles pour les animaux concernent le stress induit par l’étiage simulé dans la rivière expérimentale, en limitant le volume d’habitat disponible, et éventuellement la physico-chimie de l’eau (température, oxygène). Il pourra se manifester par une croissance réduite, voire une surmortalité, comme c’est le cas en milieu naturel. Le confinement dans la chambre respirométrique et la diminution progressive de la concentration d’oxygène pendant le test pourront stresser les individus, qui seront retirés à l’apparition de signes comportementaux d’inconfort, anesthésiés et euthanasiés.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les individus (420) seront euthanasiés à l’issue de la procédure, car le phénotypage nécessite des prélèvements de tissus (sang, muscle, foie) qui ne peuvent être effectués sur des animaux vivants. Ces prélèvements sont cruciaux car ils permettront d’accéder à des caractéristiques physiologiques affectant potentiellement la survie et la croissance en situation d’étiage.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Les effets testés concernent les individus vivants, et impliquent leurs interactions. Il est donc nécessaire de travailler sur des organismes entiers, maintenus en groupes. En lien avec des stratégies de gestion des populations de saumons, espèce à intérêt culturel, écologique et économique, le projet nécessite de travailler sur cette espèce car les résultats obtenus avec d’autres espèces (invertébrés par exemple) ne seraient pas transposables. Néanmoins, pour limiter l’impact sur les populations naturelles sans compromettre l’objectif scientifique de l’étude, les poissons utilisés proviendront d’une pisciculture produisant à partir de géniteurs sauvages de grands nombre d’alevins à des fins de soutien de populations naturelles.
2. Réduction
Le plan expérimental consiste en un plan croisé entre 2 modalités d’étiage (avec/sans) et 2 modalités de refuges (avec/sans), dans lesquelles seront placés des individus ayant chacun leurs caractéristiques comme la longueur initiale (mesurée en début d’expérience) ou des traits physiologiques comme le métabolisme (mesurés en fin d’expérience). La survie et la croissance étant notoirement affectées par les interactions interindividuelles, trois groupes de chacune des modalités environnementales seront constitués pour obtenir une réplication, avec 30 individus par groupe, soit 360 individus. Pour étudier la plasticité en réponse aux étiages, les phénotypes doivent être mesurés avant et après l’expérience, mais certains nécessitant l’euthanasie, un lot de 60 individus seront euthanasiés et phénotypés en début d’expérience pour servir de témoins. L’effectif total retenu (420 individus) est nécessaire pour obtenir une puissance statistique suffisante étant donné le nombre de variables à tester et leurs interactions.
3. Raffinement
L’expérience aura lieu dans un chenal expérimental conçu pour la reproduction et la croissance des salmonidés. Chaque groupe de 30 individus sera maintenu dans un bief de 10m de long sur 2.8m de large, soit une densité de 1 individu/m2, similaire à celle observée en milieu naturel. Le chenal est alimenté par l’eau d’un ruisseau, et présente donc la même qualité physico-chimique et la même densité en ressources alimentaires que le ruisseau. Le fond du chenal est tapissé de substrat propice à la croissance des alevins de saumon (cailloux+gravier). Le chenal est couvert par un filet anti-oiseaux pour empêcher la prédation, et bordé par un brise-vue pour limiter le stress causé par la circulation des observateurs. L’étiage qui sera simulé causera certes un stress induit par l’expérimentation, mais similaire à ce que les poissons peuvent rencontrer en milieu naturel (le risque de prédation en moins). Le marquage et la biométrie seront effectués sous anesthésie, par une équipe expérimentée, selon une procédure ne durant pas plus de 5 minutes entre le début de l’anesthésie et le réveil. Lors du test de respirométrie, leur comportement et leur consommation d’oxygène seront suivis en continu, de manière à interrrompre le test au moment où la concentration en oxygène atteindra le seuil où les individus adopteront un comportement agité, traduisant un stress aigu.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le saumon de l’Atlantique est une espèce d’eau froide dont la population étudiée est à la limite sud de l’aire de répartition. Connaître ses capacités d’adaptation au changement climatique est donc important pour sa conservation. En effet, cette espèce à forts enjeux économiques, écologiques et culturels est en régression dans son aire de répartition. C’est par ailleurs une espèce modèle en écologie évolutive, et l’interprétation des résultats obtenus dans ce projet bénéficiera de l’abondante bibliographie. C’est une espèce dont la reproduction artificielle est maitrisée, de sorte que les individus impliqués dans ce projet seront issus de pisciculture (alimentée par des géniteurs sauvages) et non prélevés dans le milieu naturel. Les animaux utilisés seront des alevins au stade 0+, environ quatre mois après leur émergence. C’est un stade auquel les alevins sont assez peu mobiles, donc potentiellement sensibles aux étiages et à la structure du microhabitat. Les résultats obtenus alimenteront un modèle de simulation paramétré pour cette espèce, utilisé pour prédire l’évolution démographique et phénotypique des populations soumises au changement climatique.