Étude des effets transgénérationnels du stress thermique pendant la gestation sur des syndromes de vieillissement physiologiques, microbiens, et cognitifs chez un lézard

Chez les animaux ectothermes, les environnements plus chauds entraînent généralement une accélération du rythme de la reproduction, qui se traduit notamment par une mise bas plus précoce dans la saison. Des travaux récents suggèrent que ce phénomène s’accompagne de coûts physiologiques notables pour les femelles, avec une augmentation des dépenses énergétiques associées à la reproduction mais aussi une accumulation de dommages cellulaires et une accélération du vieillissement biologique et une perturbation du microbiote. Des effets intergénérationnels des conditions thermiques pendant la gestation pourraient aussi exister chez les espèces vivipares, dont la maintenance des embryons in utero favorise l’expression d’effets maternels, les effets de l’environnement maternel sur le comportement et le développement des descendants. Cependant, les périodes de la gestation les plus sensibles aux variations de température n’ont pas été clairement identifiées, ce qui limite notre capacité à prédire les conséquences des évènements climatiques extrêmes sur ces espèces. Dans ce contexte, le présent projet vise à analyser les effets du stress thermique pendant la gestation sur des syndromes de vieillissement physiologiques, microbiens, et cognitifs chez un lézard en intégrant une approche transgénérationnelle. Plus précisément, il s’agit d’étudier comment des conditions thermiques élevées, associées à une modification du calendrier reproducteur, influencent des marqueurs de sénescence biologique chez les mères, ainsi que les trajectoires de développement, de vieillissement et de performance des descendants.

Cette étude vise à caractériser les patrons et les mécanismes des perturbations physiologiques, « microbiologiques » et cognitives intergénérationnelles chez des lézards exposés au réchauffement climatique. Nous combinerons une manipulation expérimentale du stress thermique chronique à différents moments de la gestation, et une manipulation des capacités antioxydantes avec des analyses détaillées du vieillissement biologique, de la condition corporelle, de traits fonctionnels, cognitifs et microbiens. Cette approche expérimentale nous permettra ainsi de faire progresser les connaissances très rares à l’heure actuelle sur la biologie thermique du stress oxydatif chez les reptiles et le lien entre cette biologie thermique et trois syndromes importants du vieillissement de l’organisme. Elle constituera aussi notre première étude du vieillissement biologique des lézards intégrant des informations sur leur microbiome et leur cognition, dans un contexte d’accumulation d’études sur le rôle de ce microbiome dans la biologie thermique, l’immunité ou l’équilibre énergétique des reptiles. Enfin, cette étude fonctionnelle est importante pour nous aider à mieux comprendre les processus de vieillissement biologique observées dans les populations naturelles.

Les femelles gestantes seront capturées en extérieur dans des enclos semi-naturels au printemps (n=160), maintenues en captivité en cage individuelle avec une manipulation des conditions thermiques et d’apport en antioydants alimentaires (8 groupes, 20 femelles par lot) pendant 6-8 semaines, des prélèvements sanguins et de salive (durée de manipulation de 3-4 minutes) seront effectués sur animaux vigiles au début pendant et après la manipulation (n=160, 3-4 prélèvements par animal) et des prélèvements de microbiote (duré de manipulation de 4-5 minutes) seront effectuées sur animaux vigiles u début pendant et après la manipulation (n=160, 3-4 mesures par animal). A la fin de la gestation, les nouveaux nés seront marqués individuellement (n=960; durée de manipulation de 2 minutes) et pour un premier lot un prélèvement de tissu caudal sera effectué sur les nouveaux nés (n=800, durée de manipulation de 2 minutes). Les animaux seront ensuite relâchés dans des enclos semi-naturels en extérieur puis recapturés à l’automne (400 individusu) et au printemps de l’année suivante (300 individus). Pour le deuxième lot de nouveaux nés (pris dans 80 portées), on effectuera des tests cognitifs à la naissance pendant deux semaines (n=160; durée de manipulation de plusieurs minutes par jour) avant de faire les prélèvements comme avec le premier lot et de relâcher les individus dans des enclos semi-naturels en extérieur puis recapturés à l’automne (80 individusu) et au printemps de l’année suivante (48 individus).

Nos projets passés indiquent que le réchauffement simulé dans cette expérience induit chez les femelles adultes une accélération de la gestation sans effets létaux pour la mère ou sa descendance mais avec des coûts (réversibles) pour le maintien de la balance énergétique maternelle et des altérations de l’effort de reproduction. De plus, une manipulation contrôlée des antioxydants n’a aucun effet indésirable reconnu. Le gavage nécessaire pour cette étape implique une contention et un stress léger. Les effets attendus sont donc ceux d’une accélération thermique de la reproduction dans la gamme de variation naturelle et une modération du stress oxydatif et des dommages associés à la reproduction accélérée en conditions d’apports alimentaires en antioxydants. Ceci devrait impliquer un stress modéré se traduisant par une moins bonne condition physique et physiologique, un plus haut niveau de mobilisation des réserves ou de potentiels dommages oxydatifs chez les femelles des conditions les plus chaudes sans supplémentation d’antioxydants. Les effets attendus sont toutefois sublétaux et normalement réversibles. Par ailleurs, les nuiances cumulées incluront un cumul de procédures non invasives (mesures morphologiques) avec des prises de sang au cours de l’expérience impliquant notamment des contentions répétées. Le marquage utilisera une méthode stressante de rupture des phalanges.

Tous les animaux sont remis en liberté dans leur enclos d’origine à la fin de la procédure.

L’espèce utilisée est le lézard vivipare (Zootoca vivipara, Lichtenstein 1823). Il s’agit d’un lézard de la faune française étudié depuis 30 ans dans notre laboratoire et dont les populations naturelles en France ont été bien décrites. Le modèle biologique est intéressant pour étudier la réponse des vertébrés ectothermes au changement climatique (e.g., les reptiles, les amphibiens), un groupe taxonomique particulièrement menacé par l’augmentation des températures, les vagues de chaleur et les sécheresses. Ce groupe comprend de nombreuses espèces menacées d’extinction en Europe et à valeur symbolique et écologique forte. L’espèce n’est pas menacée en Europe et est considérée comme « préoccupation mineure » par l’UICN. Elle est néanmoins protégée au titre de l’article 3 de l’arrêté du 8 Janvier 2021. Elle est également considérée comme « sentinelle du climat » en France. Les animaux utilisés seront tout d’abord des femelles adultes gestantes (de 2 ans ou plus). Afin de limiter les variations inter-individuelles, nous ne prendrons pas de femelle sub-adulte (1an) qui serait gestante car cette première reproduction à 1an est plus rare en conditions naturelles et leur morphologie (taille, masse) serait trop différente de celles des femelles adultes. Dans un second temps, les nouveau-nés issus de la reproduction de ces femelles seront étudiés. Les populations semi-naturelles seront composées par ailleurs de tous les stades de développement pour générer une structure d’âge et de sexe « naturelle » comparable à celle des populations sauvages. Les animaux sont tous identifiés individuellement par un marquage à la naissance et les individus adultes et subadultes sont par ailleurs photographiés en phase ventrale chaque année pour confirmer le marquage individuel à la naissance en cas de doute.