Autre recherche fondamentale

5 jeunes moutons vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Ils reçoivent des polluants industriels et agricoles par cathéter, puis subissent une dizaine de prélèvements de sang étalés sur cent jours et le port de couches pour recueillir leurs fèces. Le porteur affirme que la dose reste sous le seuil de toxicité et ne retient que le stress de la contention et des prélèvements. Il présente l'étude in vivo comme un préalable à des modèles informatiques censés à terme remplacer une partie de l'expérimentation.

Objectifs

Certains territoires métropolitains ou Antillais sont durablement contaminés par des polluants persistants. Sur ces territoires, la production de denrées alimentaire comme l’élevage, pose un risque sanitaire pour la population. Afin de proposer des stratégies d'élevage (conditions et temps d'attente) permettant une diminution de la concentration de polluants dans la viande, c'est à dire une décontamination des animaux permettant la production de denrées saines en zone contaminée, de nouveaux modèles informatiques sont aujourd’hui développés pour prédire les temps de décontamination nécessaires. Ces modèles sont des modèles toxicocinétiques à compartiments basés sur la physiologie (modèle PBPK). Ces modèles permettront également à moyen terme de remplacer une partie de l’expérimentation animale par une prédiction in silico (par informatique). En attendant, le paramétrage de ces modèles nécessite l’obtention de données telle que la capacité de l’animal à éliminer la molécule ou encore la distribution de la molécule dans l’organisme. La présente demande vise à obtenir ces données de paramétrage chez l’agneau pour différents polluants et à les comparer aux données de la littérature obtenues chez le mouton adulte afin de mieux comprendre l’effet âge dans le comportement des molécules au sein de l’organisme et ainsi affiner le modèle.

Bénéfices attendus

Ces résultats permettront l'acquisition de connaissances sur l'élimination de polluants chez l'ovin en croissance, ce qui permettra d'obtenir des paramètres nécessaires pour développer un modèle toxicocinétique à compartiments basé sur la physiologie (PBPK), simulant le transfert de ces polluants chez cet animal. Ce modèle prédira le temps minimal de décontamination des animaux d'élevage dans l’objectif de garantir la production de denrées animales saines dans des territoires contaminés.

Procédures

Les animaux seront soumis à 3 types d'interventions : 1- La pose de cathéter et l'injection des polluants sur animaux vigiles. 2- Le prélèvements de sang sur animaux vigiles les jours 1, 3, 7, 15, 29, 44, 57, 71, 84 et 100. 3- La pose de couches en tissu et la récolte de fèces toutes les 4 heures durant 24 h le premier jour puis durant douze heures les jours 3, 7, 15, 29, 44, 57, 71, 84 et 100.

Impact sur les animaux

Les quatre nuisances et stress identifiés sont : Le stress lié 1°) à la manipulation et la contention lors des différents prélèvements et 2°) à la douleur (celle d’une piqûre par une aiguille) suite à la pose de cathéter sur animal vigile ou ponction par aiguilles pour les prélèvements sanguins. 3°) Le stress lié à la perte de volume sanguin lors des prélèvements. 4°) Le stress lié à l’utilisation de couches en tissu positionnées entre le bassin et les jarrets pour le prélèvement des fèces. En revanche, la dose de contaminant employée est calculée pour être largement en deçà des seuils de toxicité. Elle n'entrainera donc pas d'effet toxique.

Devenir

Les animaux sont mis à mort. Cela permettra de prélever différents tissus afin de les analyser et d'obtenir des données sur les concentrations des différentes molécules étudiées et d'avoir ainsi des données sur la distribution de ces molécules au sein de le l'organisme du jeune ovin en croissance.

Remplacement

La contamination (et décontamination) des ovins par les polluants est un champ d’étude qui est encore peu renseigné aujourd’hui et dont l’approche est rendue complexe en raison des spécificités de la physiologie des ruminants et des pratiques d’élevage mises en œuvre. Ces interactions « ruminants-polluants » doivent être abordées in vivo dans la mesure où (i) nous ne connaissons pas les paramètres toxicocinétiques des molécules indiquées chez l'ovin en croissance (ii) nous ne disposons pas de modèle in vitro ou ex-vivo ou in silico validé chez l'ovin en croissance et (iii) il n’existe pas à ce jour de modèle mathématique adéquat permettant de simuler le devenir des contaminants dans l’organisme chez ce type d'animal. Cependant, les résultats de ce projet permettront de collecter des données pour la création d’un modèle de transfert de chlordécone chez les ruminants en croissance, ce qui permettra à termes de remplacer l’utilisation d’animaux dans ce type d’étude.

Réduction

Nous réduirons le nombre d'animaux en expérimentation sur la base de (i) la répétabilité des mesures analytiques dans le domaine de l'analyse des polluants, (ii) l'expérience antérieure de l'équipe de recherche en terme d'écart type résiduels prévisibles pour les petits ruminants, et (iii) la prédictibilité du modèle basé sur la physiologie (modèle PBPK) précédemment développé chez l'ovin adulte. Cinq animaux (répétition) peuvent donc être considérés comme un nombre minimum mais néanmoins suffisant.

Raffinement

Nous limiterons les interventions sur les animaux à des prises de sang (au début par cathéter puis par aiguilles+vacutainer) de volumes limité et des poses ponctuelles de couches pour la récupération de fèces sur des périodes de 24h. Les animaux, ayant un comportement social, seront hébergés en groupe de 2 ou 3 par boxes, dans une même pièce. Ils pourront donc se voir, se sentir et s'entendre. Des filets de foin seront positionnés dans les boxes pour favoriser la recherche de nourriture et enrichir le milieu. . Les animaux seront habitués à la présence quotidienne des expérimentateurs pour développer une relation sociale routinière avec l’homme, et entrainés progressivement au port des couches.

Choix des espèces

Ce projet concerne uniquement l’espèce ovine (jeune ovin en croissance), pour laquelle aucune information n’est disponible en termes de devenir de la chlordécone et autres polluants dans l’organisme en croissance. Cependant cette espèce, très présente aux Antilles est largement consommée par la population locale d'où l'intérêt de l'étudier. Nous pouvons également noter qu'un modèle basé sur la physiologie (modèle PBPK) a déjà été développé chez l'ovin adulte, il est donc intéressant et opportun de l'étendre à l'ovin en croissance. De plus l'ovin, espèce compatible avec les structures d'hébergement prévus, pourra plus généralement servir d'espèce modèle pour recueillir les données toxicocinétiques concernant les molécules étudiées chez le jeune ruminant en croissance. Dans le cadre de cette expérimentation, afin de s’assurer du bien-être des animaux, les ovins seront en effet hébergés dans des conditions respectant les recommandations indiquées dans la directive 2010/63/UE. Le projet met en œuvre des animaux en croissance, fraichement sevrés. Ils auront tous le même âge et leur poids sera compris entre 25 kg +/- 2kg.

150 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue par prélèvement cardiaque sous anesthésie, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles reçoivent cinq injections sous-cutanées d'antigènes pour leur faire produire des anticorps dirigés contre des protéines de microsporidies, parasites de l'abeille et de l'humain. Le porteur signale de rares lésions aux points d'injection et un pelage terne, et présente les anticorps comme des outils "indispensables" et leur usage comme une "nécessité". Il affirme ne recourir aux souris que faute d'anticorps disponibles dans le commerce.

Objectifs

Le projet s'inscrit dans l'étude des interactions hôtes-parasites. Nous étudions les microsporidies, parasites intracellulaires obligatoires apparentés aux champignons, au travers notamment de la mise en place du dialogue moléculaire entre les parasites et leurs hôtes. Plusieurs modèles microsporidiens sont étudiés: 1- l'espèce Nosema ceranae, parasite de l'abeille. 2- l'espèce Anncaliia algerae parasite de l'homme et de l'anophèle. 3- les espèces du genre Encephalitozoon, parasites des mammifères. Dans le cadre de ces études sur les relations hôtes-parasites, nous nous intéressons particulièrement aux mécanismes d'invasion. Pour cela, nous avons besoin de caractériser les protéines microsporidiennes impliquées dans ces mécanismes et les protéines de l'hôte qui sont ciblées par le parasite. Les anticorps sont des outils indispensables pour localiser ces protéines à l'échelle cellulaire, et/ou les co-purifier avec leurs partenaires d'interaction. Nous ciblons plus spécifiquement les protéines parasitaires constituant l'appareil invasif des microsporidies, ainsi que les protéines de surface de la spore (stade de résistance et de dissémination). Ces protéines sont susceptibles d'interragir avec des protéines de la membrane plasmique des cellules hôtes. L'identification des protéines cibles de l'hôte pourra permettre une meilleur compréhension des mécanismes d'invasion, et ainsi permettre d'envisager un bloquage du processus d'invasion. Pour ces analyses, l'utilisation des anticorps est une nécéssité. Ce sont des sondes de choix en raison de leur spécificité et de leur affinité.

Bénéfices attendus

Les résultats du projet devraient permettre une meilleure compréhension des mécanismes d'invasion très originaux utilisés par les microsporidies pour infecter leur hôte. Ceci peut permettre d'élaborer ensuite des solutions prophylaxiques et/ou thérapeutiques pour bloquer ou limiter l'infection des hôtes par le parasite. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait en effet permettre d'élaborer de nouvelles approches thérapeutiques afin de lutter contre les microsporidioses, plus particulièrement chez l'abeille, pour laquelle aucune molécule efficace n'est actuellement autorisée.

Procédures

Manipulation des animaux lors de la mise en boîte à induction pour la réalisation de l'anesthésie gazeuse. Injection sous cutanée sur animaux endormis. Ces 2 interventions prennent en moyenne 10 minutes, par animaux. Les animaux seront soumis à 5 injections sur la durée du projet. Anesthésie gazeuse, puis prélèvement cardiaque sur animaux endormis, avant euthanasie de ces derniers. Ces interventions prennent en moyenne 10 minutes par animaux.

Impact sur les animaux

Des lésions aux sites d'injections peuvent apparaître dans de très rare cas sur les animaux. Certains animaux peuvent avoir une modification de leur activité, et de leur aspect physique (pelage terne ou hirsute).

Devenir

A l'issue de l'expérimentation, tous les animaux seront euthanasiés

Remplacement

Pour pouvoir réaliser des expériences d'immunolocalisation et/ou immunoprécipitation, nous avons besoin de sondes ayant une forte spécificité et une bonne affinité envers nos protéines cibles. Les anticorps permettent de répondre à ces exigences. Nous réalisons cette production en ayant recours à des animaux uniquement si il n'existe pas d'anticorps spécifiques à nos protéines d'interêts disponibles dans le commerce. Nous ciblons en général des protéines spécifiques des agents pathogènes étudiés pour lesquelles aucun anticorps n'est disponible.

Réduction

Afin de limiter le nombre d'animaux, il est prévu d'immuniser un seul animal par antigène étudié. Si les sérums des animaux immunisés ne sont pas spécifiques de l'antigène étudié, une purification des immunoglobulines sera réalisée. Une deuxième série d'immunisation contre le même antigène sera envisagée si les anticorps ne détectent pas l'antigène même après purification. Si des anticorps produits chez un deuxième animal venaient également à ne pas répondre à l'antigène, l'étude portant sur cet antigène sera définitivement abandonnée.

Raffinement

Afin de limiter les stress des animaux, ceux ci seront acclimatés deux semaines dans l'animalerie avant le début des expérimentations. Les animaux seront hébergés par groupe de 4 par cage avec un enrichissement de leur environnement. La technique d'immunisation par injection sous cutanée sera réalisée sous anesthésie gazeuse légère en boîte à induction au moyen d'air médical et d'isoflurane afin de limiter le stress de l'animal. Une surveillance des animaux, aspect externe, comportement, sera réalisée quotidiennement. Les animaux présentant une modification de comportement ou d'aspect physique seront euthanasiés afin d'éviter toute souffrance. Pour cela, des points limites ont été définis selon plusieurs critères : 1- activité, diminution marquée de la motricité spontanée, des activités de toilettage, ou motrice après stimulation. 2- aspect physique modifié, poil hirsute, pelage terne, prostration, vocalisation. 3- apparition de lésions importantes aux sites d'injections.

Choix des espèces

Deux raisons principales nous ont amené à choisir la souris pour cette production d'anticorps. 1- les anticorps polyclonaux que nous envisageons de produire seront utilisés à des fins de recherche exclusivement pour des expériences d'immunolocalisation ou d'immunoprécipitation nécessitant de faibles volumes de sera. 2- les antigènes proviennent d'espèces éloignées phylogénétiquement de la souris ( parasites eucaryotes unicellulaires) Nous utiliserons des animaux âgés de 6 à 8 semaines. 2 semaines d'acclimatation à l'animalerie sont prévues avant de manipuler les animaux. Cela nous permet de travailler sur des souris jeunes adultes ( 8 à 10 semaines) qui ont une réponse immune suffisamment développée et pas encore (trop) affectées par des challenges immuns. De plus, la robustesse de la réponse immune diminue avec l'âge après le début de l'âge adulte.

160 souris gestantes vont être utilisées, toutes tuées à l'issue avec leurs fœtus, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles reçoivent une injection de liposomes dans la veine de la queue sous anesthésie, suivie d'une imagerie, le porteur signalant que le protocole peut provoquer des fausses couches chez la femelle gestante. Mères et fœtus sont ensuite tués pour doser les nanoparticules dans leurs tissus. Le projet vise à cibler le placenta pour des médicaments de la grossesse, les explants de placenta humain étant jugés insuffisants.

Objectifs

Le développement de médicaments lors de la grossesse est complexe car il faut à la fois éviter le passage des médicaments du côté du bébé et les concentrer au niveau du placenta pour limiter les effets secondaires chez la Mère. Ainsi ce projet s’articule autour du développement de nanomédicaments, les liposomes qui sont fabriqués pour aller spécifiquement dans le placenta.

Bénéfices attendus

Développement de nouvelles stratégies thérapeutiques disponibles pour la femme enceinte.

Procédures

Anesthésie sous isoflurane (5 min) (4% induction, 1.2% entretien dans un mélange oxygène/air 70/30), injection dans la veine (1min) de la queue, imagerie (5min) et ceci représente une durée totale d’environ 11 min.

Impact sur les animaux

La souris gestante étant plus fragile que la souris non gestante, les différentes étapes du protocole pourraient entraîner des fausses couches.

Devenir

A la fin de la procédure les souris et les fœtus seront mis à mort dans le but de prélever les tissus et de procéder à une quantification ex vivo des nanoparticules aussi bien chez la mère que chez le fœtus.

Remplacement

Des tests sur explants isolés de placenta humain ont permis de sélectionner les formulations les plus intéressantes, toutefois la complexité des échanges materno-fœtaux et l’avancée de nos études nécessitent l’évaluation des formulations optimisées chez la souris gestante.

Réduction

Dans le but de réduire le nombre d’animaux utilisés in fine dans cette étude, parmi 5 formulations mises au point et 8 peptides identifiés seul 1 formulation et 3 peptides après étude in vitro sur lignée cellulaire et ex vivo sur explant placentaire soit une réduction d’un nombre de souris de 1480 souris. De plus, nous utilisons une technique d’imagerie optique qui permet de faire plusieurs mesures sur un même animal et qui évite de sacrifier l'animal à chaque temps de cinétique et donc in fine de réduire le nombre d’animaux utilisés dans ce cas pour une formulation et un peptide associé nous utilisons 20 souris (lot A et B) et non120 si nous voulions obtenir les données cinétiques pour 8 temps post injection .

Raffinement

L’administration dans la veine caudale sera réalisée sous anesthésie locale. En effet une crème EMLA comme anesthésique local à base de lidocaïne et de prilocaïne sera appliquée sur la zone d’injection afin de réduire la douleur de l’animal. Les examens d’imagerie seront réalisés sous anesthésie générale à l’isoflurane (4% induction, 1.2% entretien dans un mélange oxygène/air 70/30). La souris est placée sur un tapis thermostaté pendant l’imagerie. De plus elle sera placée dans une cage thermostatée et oxygénée le temps du réveil et de la récupération post examen d’imagerie. Des points limites généraux avec l’établissement d’une grille d’évaluation regroupant les critères relatifs au bien être tout le long de l’étude ont été établis. Des antalgiques sont prévus en cas de nécessité et un niveau de douleur trop élevé entraînerait l'euthanasie anticipée de l'animal.

Choix des espèces

Nous souhaitons évaluer la biodistribution de Liposomes, nanomédicaments, après injection intraveineuse. La souris est le modèle le plus approprié par sa physiologie proche de l’homme (taux d’homologie 90%) ainsi que la grande quantité de données disponibles dans la littérature et au sein du laboratoire. Souris swiss adultes gestantes entre J12.5 et J15.5 de gestation. Cette chronologie de gestation est choisie car c’est le moment où le placenta est le mieux développé et c’est un moment encore assez éloigné pour ne pas risquer un accouchement prématuré.

24 porcs vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis renvoyés à la filière et commercialisés dans la chaîne alimentaire. Les animaux reçoivent des particules de sol dans leur alimentation, ce qui peut entraîner une absence de prise de poids ou une perte de poids, les moulages de dents étant réalisés après leur mort. Le projet, mené par des paléontologues, vise à mesurer l'usure dentaire liée à la géophagie. Le porteur affirme qu'aucun appareil ne simule la mastication et qu'on "ne peut donc pas remplacer les porcs".

Objectifs

En tant que paléontologues et biologistes de l’évolution, nous souhaitons mesurer les effets (abrasifs) de l’ingestion de particules du sol ou « sables » (géophagie) avec les aliments sur l’usure des dents. Les dents étant un outil nécessaire à la survie de la plupart des mammifères en milieu sauvage, leur baisse d’efficacité pourrait considérablement affecter les chances de survie de l’individu. En outre, il est admis que les sables aient pu avoir un rôle moteur dans la sélection de phénotypes dentaires chez de nombreux mammifères ; phénotypes visant à contrecarrer les effets abrasifs de ces particules pour maintenir la durée de vie des mammifères. Ces phénotypes peuvent être des molaires hypsodontes chez les ruminants, de l’émail épais chez les suidés ou primates. Evaluer les effets de ces sables sur les tissus dentaires, et être en mesure de les détecter en fonction de leurs tailles et de la durée d’ingestion, est donc essentiel pour interpréter au mieux l’usure dentaire comme indicateur écologique des habitudes alimentaires. Le projet ici déposé vise donc à modéliser l’ingestion de sables, comportement naturel et fréquent chez les suidés en milieu sauvage (sangliers, phacochères, …) ou les porcs élevés en plein air. Il a pour objectifs : - De détecter ces ingestions de particules exogènes sur les tissus dentaires ; - De mesurer les effets des particules fines présentes sur les organes souterrains et aériennes des plantes ; - De mesurer les effets des particules plus grosses associées à la consommation des seuls organes souterrains.

Bénéfices attendus

La réalisation de ce projet permettra de contribuer largement aux questionnements portant sur une potentielle perte ou altération du signal alimentaire suite à l’ingestion de particules de sol, sur leur rôle sur la durabilité des dents et la durée de vie de l’animal, ainsi que sur leur rôle dans la sélection de phénotypes dentaires au cours de l’évolution.

Procédures

Aucun prélèvement ne sera effectué du vivant de l’animal. Tous les prélèvements (moulages des dents) seront réalisés après la mort de l’animal, ce qui permet d’éviter des anesthésies et d’autres manipulations qui pourraient impacter le bien-être animal.

Impact sur les animaux

L’ingestion de sables pourrait entrainer une absence de prise de poids ou une perte de poids, d’où la présente demande.

Devenir

A l'issue de la procédure, tous les animaux sont maintenus en vie. Après la fin du projet, tous les animaux seront réintégrés à la filière classique c'est-à-dire qu'ils seront commercialisés dans la chaine alimentaire.

Remplacement

Aucun appareil simulant la mastication des mammifères et notamment des porcs existe actuellement ; on ne peut donc pas remplacer les porcs.

Réduction

Nous avons réduit au minimum les lots à 6 individus, limite en deçà de laquelle nous ne pourrions pas mettre en évidence des différences significatives éventuelles entre les lots.

Raffinement

Tous les porcs auront à disposition dans leurs enclos des morceaux de bois à ronger pour l’enrichissement de leur milieu de vie. Des études ont testé les effets des sables à hauteur de 4 et 8 % du poids sec du bol alimentaire, et ont des résultats satisfaisants dès 4%. Ici, nous raffinons donc en proposant uniquement des particules de sol à hauteur de 4% du poids sec du bol alimentaire, et sur une durée de 30 jours.

Choix des espèces

Le modèle porcin est idéal car la géophagie chez cette espèce en milieu naturel est observée (environ 5% du poids sec du bol alimentaire). De plus, la morphologie dentaire est similaire à celle des suidés sauvages actuels et fossiles, mais également des primates et notamment des hominidés, qui consomment ou ont pu consommer des parties souterraines de plantes et donc ingérer des particules terrigènes exogènes. Les porcs utilisés seront des porcs en fin d’engraissement (période d’abattage habituelle), âgés de 185 à 215 jours. L’âge de 185 jours minimum est déterminé par la nécessité d’avoir des porcs ayant des molaires fonctionnelles, et donc éruptées. En effet, les molaires sont les dents les plus utilisées pour reconstruire l’alimentation dans le passé, et les premières molaires n’éruptent qu’à partir de 4-5 mois chez les porcs domestiques. L’âge minimum de 185 jours est donc idéal pour étudier les effets de l’ingestion de sables sur l’usure dentaire.

480 vairons vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Capturés par pêche électrique, ils sont placés dans des bassins expérimentaux et subissent deux prélèvements d'un bout de nageoire sous anesthésie, pour étudier l'effet du réchauffement et de la perte de diversité génétique sur un écosystème d'eau douce. Le porteur indique que les 480 poissons seront tués au bout de deux ans sans être relâchés, un risque de contamination entre populations étant invoqué, tandis que 80 individus surnuméraires seront remis à leur site de capture. Sur le remplacement, il affirme que l'usage des animaux est "incontournable" et qu'aucune modélisation n'est pertinente pour ce projet.

Objectifs

Contexte : Le réchauffement climatique modifie la manière dont les écosystèmes fonctionnent ; par exemple, les écosystèmes recyclent et produisent de la matière organique et le rythme de ces "fonctions" peut s'accélérer ou au contraire ralentir sous l'effet du changement climatique. Les impacts de ce dernier sur les "fonctions" de l'écosystème peuvent être directs lorsque la température modifie les réactions bio-chimiques à la base de ces fonctions. Les impacts peuvent aussi être indirects lorsque la température altère la biodiversité (les espèces animales ou végétales) qui est associée à ces fonctions. Très peu d’études ont comparé les effets directs et indirects du changement climatique sur les fonctions de l’écosystème. Ceci est encore plus vrai si l’on considère la biodiversité dite "intraspécifique", c’est à dire les différences biologiques que l'on peut mesurer au sein d’une seule espèce animale ou végétale. Pourtant, la biodiversité intraspécifique est immédiatement et fortement affecté par le réchauffement climatique puisque ce dernier va éliminer (contre-sélectionner) les individus qui ne sont pas adaptés aux nouvelles conditions climatiques, réduisant ainsi la diversité qu'il existe dans les populations animales ou végétales. Si de tels effets indirects existent, cela signifie que le changement climatique pourrait altérer complètement le fonctionnement des écosystèmes même en impactant une seule espèce de l’écosystème. Objectif : Le but de ce projet est ainsi de tester et mesurer la force des effets directs et indirects (passant par les changements de biodiversité intraspécifique) du réchauffement climatique sur le fonctionnement des écosystèmes d’eau douce. Cet objectif sera atteint à l’aide d’une expérience dans laquelle nous reconstituerons des écosystèmes dans des mares artificielles. Nous manipulerons d'une part la température de l'eau de ces mares artificielles (température actuelle vs. +3°C par rapport à l'actuelle) et d'autre part la biodiversité intraspécifique (faible biodiversité vs. forte biodiversité) de populations d'un poisson d'eau douce (le vairon, Phoxinus phoxinus). Nous testerons l'impact du climat et de la diversité intraspécifique sur les proies des vairons (crustacés, mollusques, insectes) et sur deux fonctions ; le recyclage (compostage) de la matière organique et la croissance de micro-algues (productivité primaire).

Bénéfices attendus

Les analyses génétiques et épigénétiques permettront de tester comment le climat affecte la diversité intraspécifique et si en retour cela affecte le fonctionnement de l’écosystème. On peut s’attendre à ce que le réchauffement climatique modifie la diversité génétique et épigénétique des populations (par plasticité des marques épigénétiques ou par mortalité sélective) et que cela réduise l’efficacité de certaines fonctions de l’écosystème. Néanmoins, ces effets devraient être plus faibles dans les traitements contenant des populations expérimentales dont la diversité génétique initiale est forte, que dans les populations expérimentales dont la diversité initiale génétique est faible (résistance plus élevée des populations les plus diversifiées). Ce dernier résultat est particulièrement attendu car il montrerait l'importance de maintenir une diversité génétique intraspécifique élevée dans les populations naturelles afin de limiter les impacts indésirés du changement climatique. L'impact de la diversité intraspécifique (génétique et épigénétique) initiale et au cours de l'expérience (T1 et T2) sera mesurée sur des variables telles que la structure des communautés de proies, la productivité primaire ou le taux de décomposition de la matière organique.

Procédures

Dans un premier temps, nous procéderons à la capture des organismes en milieu naturel par pêche électrique, ainsi qu'à leur transport au laboratoire et leur stabulation. Ces prélèvements permettront de constituer des populations expérimentales variant selon leur niveau de diversité génétiue. Une petite quantité de tissus (nageoires pelviennes, 2*2 mm, soit environ un sixième de la nageoire) sera prélevée sur 480 individus à T0 (début de l'expérience) et T2 (T0+24 mois, fin de l'expérience). Le prélèvement se fait après anesthésie (raffinement) en T1 et après euthanasie en T2. Le prélèvement sera réalisé sur la partie molle du tissu, c'est-à-dire la partie des nageoires qui se régénère le mieux. Ce prélèvement permettra de caractériser la diversité génétique et épigénétique de chaque poisson à plusieurs pas de temps, mais aussi de réaliser un suivi à l'échelle individuel (grâce aux données génétiques acquises) de paramètres comme la taille ou le poids des organismes.

Impact sur les animaux

Deux types de nuisance sont identifiées : 1) Capture par pêche électrique. Les organismes capturés subiront le stress de la pêche électrique (choc, capture, maintient en captivité, tri), 560 des individus capturés seront transportés et hébergés au laboratoire. Bien que notre équipe réduira les stress à chaque étape, cette étape constituera néanmoins une nuisance pour les organismes. Cette nuisance est considérée comme faible compte tenu de la grande expérience de l'équipe. 2) Ablation d'une partie de la nageoire pelvienne. Elle sera réalisée uniquement sur 480 des 560 poissons capturés, les 80 autres poissons seront relâchés en milieu naturel. Cette différence permet de compenser d'éventuelles pertes pendant le transport ou le maintient en captivité précédent l'expérience en tant que telle. Cette ablation est considérée comme une gêne mineure du fait que le tissus repousse et que la nageoire pelvienne est (chez cette espèce) peu utilisée lors de la locomotion. L'expérience sera réalisée dans des mésocosmes permettant de répliquer un certain réalisme environnemental, ce qui laisse penser que les poissons pourront conserver un comportement naturel. Les prélèvements réalisés à T0 et T2 n'ont pas d'effets sur le comportement des poissons.

Devenir

A la suite de la première procédure (pêche électrique et transport), 480 des 560 individus seront conservés vivants pour l'expérience principale. Les 80 autres individus seront relâchés sur leur site de capture. Ces individus permettent de compenser d'éventuelles pertes lors du transport (extrêmement rare) ou pendant la période de stabulation pré-expérience (plus courant). Si l'ensemble des individus survit au départ de l'expérience, les individus surnuméraires seront relâchés sur leur site d'origine. A la suite de la seconde procédure (prélèvement de tissus), et en fin d'expérience, les 480 individus seront euthanasiés. Ces poissons ne seront pas ré-utilisés ni relâchés en milieu naturel du fait que les populations sont mélangées, des possiblités de contaminations par des pathogènes (comme des trématodes ou les agents responsables de la rosette ou de la PKD) inter-populations ne peuvent pas être exclues.

Remplacement

Le projet consiste à tester les rôles relatifs du climat et de la perte de diversité intraspécifique chez un prédateur en haut de la chaine trophique sur le fonctionnement de l’écosystème (toutes les études précédentes ont été menées sur des plantes). Cet objectif requiert l’utilisation d’animaux et le remplacement n'est donc pas possible. Compte tenu du caractère empirique et fondamental du projet, l’outil de modélisation mathématique ou l’utilisation de modèles artificiels ne sont pas pertinents. Ces connaissances contribueront à améliorer nos connaissances quant aux prédictions que nous pourrons faire sur l’impact de la perte de biodiversité et du réchauffement climatique sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques. L’usage des animaux y est incontournable (R-remplacement) mais l’impact des manipulations sur les poissons est considéré léger. A notre connaissance cette expérience n'a jamais été réalisée sur des animaux (vertébrés et invertébrés).

Réduction

Le nombre d’individus introduits dans chaque bac (n=20) est un minimum nécessaire permettant d’effectuer le traitement des analyses génétiques et épigénétiques. Compte tenu des calculs de puissance, 6 réplicas par traitement [2 températures (contemporain vs. chaud) x 2 niveaux de diversité initiale (faible vs. fort)] seront mis en place. 560 individus (320 adultes et 240 juvéniles) seront échantillonnés dans huit populations naturelles, parmi lesquel 480 seront utilisés pour l’expérience et choisis après la période de quarantaine. Le positionnement des sites de prélèvements est optimisé pour limiter l’impact sur les populations naturelles. Les populations ciblées ont des densités élevées afin de ne pas altérer la dynamique de la population. Réduction de la douleur/stress lors des pêches électriques : sortie rapide des poissons du champ électrique. Utilisation des viviers perforés placés en cours d’eau pour optimiser la stabulation. Bonnes conditions de transport : utilisation de grands sacs adaptés contenant 1/3 d’eau de la rivière et 2/3 d’oxygène pure. Réduction de la douleur/stress lors de l’expérience : suivi bihebdomadaire des bacs. Surveillance accrue pendant les périodes de fortes chaleurs. Identification précoce des signes de stress. Les bacs sont recouverts d’un filet afin d’éviter la prédation aviaire. Réduction de la douleur/stress lors des biométries : manipulation hors-eau rapide et sous anesthésie. Surveillance en continue des poissons dans l’anesthésiant et dans le bac de récupération, équipés d’aérateurs. Retour rapide vers les mésocosmes.

Raffinement

Nous utilisons des mésocosmes de 2000L simulant un écosystème naturel. La densité y est faible (1 poisson/100l, soit environ 3gr pour 100L) et la structure de l'habitat est complexe (gravier, abris solides, plantes artificielles). La nourriture (zooplancton et macro-invertébrés) est en quantité suffisante pour assurer une croissance positive des adultes et des juvéniles. Le niveau de raffinement est important puisque l'objectif est de reconstituer un écosystème naturel où les vairons puissent élaborer des comportements naturels. Dans le milieu naturel la ressource alimentaire est rarement limitante et la compétition se fait plutôt par la capacité de certains individus à accaparer plus de nourriture que d'autres. Des croissances négatives sont rarement observées en milieu naturel et ainsi nous nous attendons à ce que quasiment tous les poissons grossissent, certains plus que les autres. La taille des prélèvements sur les nageoires pelviennes sera adaptée en fonction de la taille des individus. Des points limites menant à l'euthanasie des organismes concernés sont identifiés : des poissons nageants en surface, des nageoires altérées, une nage non équilibrée, des tâches sur les écailles, la présence de champignons. Lors de l'identification d'un de ces points limites, le poissons concerné est capturé à l'aide d'une épuisette et euthanasié selon le protocole en vigueur.

Choix des espèces

L’espèce cible est le vairon (Phoxinus phoxinus), un cyprinidé de petite taille (8-10 cm, 2-4 ans d’espérance de vie) et abondante dans les rivières (caractères invasifs dans les lacs). Elle affectionne les eaux relativement fraiches (T°C max = ~25-26°C). C’est une espèce opportuniste se nourrissant d’invertébrés, de zooplancton et parfois d’algues. Cette espèce n’est pas en danger ou considérée comme rare localement. Nous disposons de connaissances sur cette espèce, que ce soit en milieu contrôlé ou naturel. Elle se maintient très bien dans des mésocosmes et nos expériences préalables ont montré qu’un volume d’environ 100L par poisson était suffisant pour leur croissance. Nos mécocosmes permettent un contrôle thermique cohérent avec les besoins de l’espèce. Elle possède une grande diversité génétique et épigénétique et nous disposons d’outils pour mesurer cette diversité. Nous utiliserons des juvéniles (0+) et des adultes (2 et 3+) afin (i) de ne pas cibler sur une seule cohorte lors des prélèvements sur le terrain, (ii) d’anticiper d’éventuelles mortalités naturelles d’adultes dues à un phénomène de senescence et (iii) de considérer la possibilité d’adaptation par plasticité chez les juvéniles (détectable avec les marques épigénétiques). Le projet sera réalisé sous condition d'autorisations préfectorales qui seront demandées en même temps que les autorisations de captures dès le début 2022. Ce type d'autorisation a déjà été obtenu par l'équipe de recherche par le passé, le vairon étant abondant et n'étant pas ciblé par les pêcheurs amateurs ou professionnels.