Conservation des espèces

51 grenouilles vont être utilisées, gardées en vie et réutilisées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Nées en captivité, elles sont déplacées entre terrariums et mises en présence d'autres individus pour observer leur comportement de reproduction, sans intervention invasive selon le porteur. Le stress possible se traduirait par une perte de poids et une léthargie, l'expérience étant arrêtée le cas échéant. Le projet relève de la recherche fondamentale sur l'évolution des colorations, le porteur y adjoignant un argument de conservation de cette espèce protégée.

Objectifs

Nous étudions l’adaptation chez la grenouille Dendrobates tinctorius de Guyane afin de mettre en évidence les mécanismes écologiques et évolutifs menant à la grande diversité de patrons de coloration. Chez cette espèce toxique d’amphibien, les motifs de coloration vifs sont une adaptation permettant d’avertir les prédateurs que l’attaquer représente un risque. Les nombreuses populations sont chacune caractérisées par combinaisons de colorations vives uniquement efficaces contre les prédateurs avec laquelle elles cohabitent. Le maintien d’une telle diversité morphologique dont les fonctions de répulsion des prédateurs sont bien comprises fournit une opportunité exceptionnelle de mieux comprendre comment les populations d’une même espèce prennent des directions évolutives distinctes. Dans le cadre de ce projet, nous cherchons à déterminer si Dendrobates tinctorius se reproduit préférentiellement avec des individus ayant la même coloration. Un tel comportement de reproduction expliquerait pourquoi le métissage entre populations de couleurs distinctes n’est pas observé et comment ces populations distinctes parviennent à se maintenir. Chez de nombreuses espèces présentant colorations anti-prédateurs, un tel mode de reproduction se met en place rapidement suite à la divergence des patrons de colorations entre les populations. Il est supposé qu’une préférence sexuelle pour des individus ayant le même patron de coloration (homogamie) est une stratégie permettant de prévenir l’apparition d’une progéniture ayant une coloration intermédiaire, non reconnue par les prédateurs comme étant toxique, et donc fortement éliminé par les prédateurs.

Bénéfices attendus

Deux bénéfices sont attendus de ce projet : Science fondamentale -> Ce projet permettra de documenter et de mieux comprendre les mécanismes microévolutifs ayant permis des évènements de diversification massifs chez les vertébrés terrestres. Gestion de la faune et conservation -> Dendrobates tinctorius est inscrit sur la liste des espèces protégées en France. Bien que sa distribution et ses caractéristiques d’histoires de vie soient très hétérogènes, cette espèce est considérée comme une unique entité de conservation. Parvenir à décrire les différences entre populations et la présence de barrières reproductives procurerait les arguments afin que chacune des populations soit considérée comme étant une ‘’Évolutionary Significant Unit’’ ayant chacune un plan de gestion approprié.

Procédures

Nous quantifions le comportement de reproduction de Dendrobates tinctorius. Aucune intervention invasive n'est éffectué.

Impact sur les animaux

Il est possible que certains individus démontrent du stress suite aux changements de terrarium ou au fait de rencontrer un individu inconnu. Le fait d’utiliser des individus nés en captivité permet de considérablement diminuer ce facteur (comparativement aux individus sauvages qui sont beaucoup plus sensible au stress). Les individus sont observés plusieurs fois par jour et si un individu semble stresser (perte de poids, inactivité, comportement anormaux), l’expérience sera arrêtée et l’individu sera rapidement remis dans son terrarium d’élevage et ne sera pas réutilisé. Un autre individu provenant de nos colonies prendra sa place. Dendrobates tinctorius est une espèce naturellement « « bien arrondie’’. Vus de haut, les individus démontrent de belles courbes ventrales lorsqu’en santé. Par contre, lorsque stressé ou malade, les individus vont rapidement perdre du poids (en 2-3 jours) ce qui se traduit dans un premier temps par la perte des courbes ventrales et don un aspect plus rectiligne et anguleux. Dès la détection de cette caractéristique morphologique, l’expérience est arrêtée. Parmi les comportements anormaux diagnostiques de stress chez D. tinctorius; 1) la perte d’appétit caractérisé entre autres par les individus ne sortant pas de découvert pour chasser les proies offertes, 2) la léthargie caractérisée par l’individu restant immobile et bougeant très peu (D. tinctorius est normalement très active) et 3) une posture au sol caractérisé par l’individu étant aplatis contre le sol plutôt que bien droit sur ces pattes. De plus, les animaux sont attrapés et déplacés à l’obscurité afin de limité le stress. Nous utilisons un contenant de 1L opaque que nous posons devant l’individu à attraper. Une fois que l’individu saute dans le contenant, nous le refermons et le déplaçons (vers le terrarium expérimental ou de résidence).

Devenir

Après la procédure (10 jours), les individus sont retournés à leurs terrariums de résidence. Ceux-ci seront maintenus sur la plateforme et réutilisés dans les autres projets à venir (e.g. acquisition des toxines de défenses, détermination de la présence de barrières post-zygotiques, disséquer en détail les modalités d’un choix de partenaires, etc).

Remplacement

Nous étudions spécifiquement les traits d’histoire de vie de Dendrobates tinctorius. Il est essentiel de travailler sur des individus vivant de cette espèce.

Réduction

Les animaux utilisés font partie d’un stock maintenu en vie et sur lequel de nombreux travaux sont et seront réalisés. Cette réutilisation des individus au sein de la plateforme expérimentale permet de diminuer considérablement le nombre d’individus à tester. Également, le design expérimental et statistique a été optimiser afin diminuer de près de moitié le nombre d’individus.

Raffinement

Le raffinement est essentiel au succès du projet. Nous cherchons à maximiser le bien-être des animaux afin que ceux-ci puissent mener leurs comportements de reproduction habituelle. Ces amphibiens n’initieront pas de parades nuptiales ni reproductions s’ils ne se sentent pas en sécurité ou si l’environnement n’est pas adéquat. En se basant sur nos techniques d’élevage qui ont fait leurs preuves, les conditions expérimentales sont mises en place afin de reproduire le mieux possible l’habitat naturel. Ceci implique que chaque terrarium est en soi un petit écosystème rempli de végétaux vivants et de décor tel des racines, souches, pierres générant un habitat hétérogène ou l’animal peut se cacher ou encore parader lorsqu’il le veut. Nous laissons ainsi, de façon passive, les animaux exprimer leurs comportements naturels.

Choix des espèces

Dendrobates tinctorius a été choisis spécifiquement pour son très haut ecotypisme adaptatif. L’écotypisme de patrons de coloration chez cette espèce est très impressionnant et rivalise sans difficulté avec la diversité retrouvée lors de radiations adaptatives en situation insulaire (Pinson de Darwin, Anoles, etc). Mais ici, il ne s’agit pas d’îles, mais bien de populations adjacentes sans barrières géographiques à la migration. Cette espèce est donc idéale pour parvenir à expliquer le maintien de cette diversité adaptative. Nous travaillons sur des individus sexuellement matures, car l’objectif du projet est de documenter les préférences sexuelles

100 mulets-porcs vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Capturés en milieu naturel, ils sont exposés sur trois nuits à une lumière artificielle nocturne, puis tués par surdose d'anesthésique pour prélèvement de sang, de muscle et de foie, afin de calibrer un protocole de mesure du stress lié à la pollution lumineuse. Le porteur décrit un stress à la capture et au transport et une perte de poids légère pendant l'acclimatation, sans autre manipulation directe. Il présente l'étude comme pilote, préalable à un dispositif de plus longue durée qui fera l'objet de futures demandes d'autorisation.

Objectifs

Ce projet est une étude pilote destinée à concevoir un protocole d’alimentation et de mesure indirecte du stress chez le mulet-porc, dans le cadre du développement d’un projet expérimental sur un plus long terme. Celui-ci visera à analyser l'effet sur la biodiversité aquatique, d'une forme de stress spécifique aux milieux urbains, à savoir la pollution lumineuse nocturne. Nous avons choisi de réaliser cette étude sur des mulets-porcs juvéniles car il s’agit d’une espèce commune, largement répandue dans les milieux aquatiques urbanisés européens et connue pour se nourrir exclusivement de biofilms (couches de micro-organismes qui se forment sur des surfaces en contact avec l'eau) lorsqu’ils sont juvéniles. Ce comportement alimentaire est recherché car le projet global cherchera à analyser les effets du stress lumineux sur une fonction essentielle au fonctionnement des écosystèmes aquatiques : l’interaction alimentaire plante-poissons. Les poissons seront capturés en milieu naturel par nos soins grâce à des filets spécifiques à la pêche aux civelles donc sans risque de blessure des animaux et transportés dans nos installations. Nous mettrons ensuite à leur disposition des biofilms produits naturellement sur place, et ferons évoluer la lumière de telle façon à simuler les modes d'éclairage urbain les plus répandus. Nous verrons ainsi les effets de cette pollution lumineuse à la fois sur l’alimentation des poissons (quantités ingérées, fréquences des repas) et sur leur niveau de stress. Pour la quantification de celui-ci, de l'eau des aquariums sera régulièrement prélevée et analysée, avant qu'une fois les poissons euthanasiés, on réalise des mesures sur leur sang, muscles et foie. C'est ensuite la recherche de la présence de cortisol dans l'eau et/ou dans le sang qui nous permettra d'évaluer le niveau de stress des poissons exposés aux effets de la lumière. Des prélèvements d’organes et tissus renseigneront en parallèle sur l’évolution de la composition en lipides en fonction du mode d’alimentation, et ce afin d’évaluer l’effet sur l’interaction alimentaire biofilm-poisson.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de cette étude pilote à court terme sont de tester la faisabilité et les paramètres d’un protocole de mesure indirecte du stress du poisson en réponse à un stress lumineux. A moyen terme, l’étude pilote permettra de concevoir un dispositif expérimental réaliste pour étudier les réponses comportementales (en particulier alimentaires) et le stress induit par la pollution lumineuse nocturne chez le mulet-porc. Cette espèce de poisson a été choisie puisqu’elle représente un maillon essentiel au bon fonctionnement des écosystèmes aquatiques soumis à pression urbaine. A long terme, la démarche expérimentale permettra d’apporter des éléments de connaissance scientifique fondamentale robustes sur la réponse de la biodiversité aquatique, et plus généralement du fonctionnement des écosystèmes aquatiques, à divers facteurs de stress urbain. Ils alimenteront des recommandations de gestion des espaces publics urbains, notamment pour ce qui concerne la réduction, la mitigation ou la gestion des effets des éclairages publics sur l'environnement.

Procédures

Les poissons seront capturés en milieu naturel avec des techniques de pêche au filet. Toutes les précautions seront prises pour éviter des blessures aux animaux au cours de cette étape. Ils seront ensuite transportés pendant deux heures dans des sacs de transport adaptés. Les poissons, d’une espèce capable de vivre aussi bien dans l’eau douce que dans l’eau salée, seront ensuite acclimatés à l’eau de l’aquarium, d’une salinité plus basse que celle des milieux de capture, par le respect de seuils d’acclimatation progressifs accompagnés d’observations comportementales continues. Ils resteront ensuite en quarantaine sanitaire pendant 21 jours. Puis, ils seront alimentés avec un aliment naturel, le biofilm (la couche de micro-organismes qui se forme sur des surfaces en contact avec l'eau), dont l’appétence en condition de captivité sera testée. Si ce biofilm venait à être négligé, des granulés commerciaux le remplaceront. Certains poissons seront ensuite soumis à un stress lumineux nocturne d’une durée au total courte (3*12 h maximum d’exposition nocturne). L’ensemble des poissons destinés à l’expérimentation sera euthanasié à diverses étapes pour les besoins des prélèvements indispensables à l’interprétation des résultats : prises de sang pour y mesurer le cortisol qui sera comparé aux mesures réalisées dans l’eau, extraction de muscles et de foie pour analyse des profils en lipides. Ces profils illustrent pertinemment le rôle des plantes dans le fonctionnement des réseaux alimentaires de l’écosystème.

Impact sur les animaux

Les animaux peuvent être soumis à un stress lors de leur capture et pendant leur transport, qui durera environ deux heures, ainsi que lors du transfert dans l’aquarium. Au cours de la procédure visant à habituer les poissons à se nourrir en captivité de biofilms, une perte de poids des animaux, légère mais sans conséquences sur leur bien-être, est possible. Ensuite, au cours de la procédure destinée à tester un protocole de mesure indirecte du stress, certains individus seront exposés aux effets d'une lumière nocturne, d’intensité légère, pendant 3 nuits, c'est à dire durant 36 heures non consécutives. C’est l’effet de ce stress, mimant une exposition à la pollution lumineuse nocturne, qui est recherché. Les effets attendus sont d’ordre comportemental (mobilité accrue, frénésie alimentaire, stress modéré), et d’ordre physiologique (accumulation de cortisol dans le sang et excrétion de cortisol dans l’eau du milieu). En dehors de ces nuisances légères, aucune manipulation directe n’est prévue sur les animaux. Tous seront néanmoins euthanasiés (selon le mode réglementaire, c’est-à-dire qu’une fois que les poissons auront été anesthésiés par balnéation, une augmentation de la quantité du produit anesthésique dans l’eau produira leur euthanasie) en fin d’expérimentation pour les besoins de prélèvements de sang, muscle et foie nécessaires à l’interprétation des résultats.

Devenir

Les 100 poissons impliqués sont euthanasiés. 10 le sont dès le début du projet, servant ainsi de « témoins », 20 à 30 autres le sont à la fin de la période d’alimentation par le biofilm ou les granulés, ceci pour la détermination du profil lipidique. Enfin, 60 seront euthanasiés après l’exposition à la lumière. Ces euthanasies sont justifiées par le besoins de prélèvements destinés à recueillir les paramètres indispensables aux résultats de l’étude pilote déployée dans le cadre de l‘élaboration d’un dispositif multiannuel. Celui-ci fera l’objet de futurs dépôts de demandes d’autorisation d’expérimenter au fur et à mesure de l’avancée du projet.

Remplacement

Les finalités de l’expérimentation pilote sont de juger de la faisabilité et du calibrage d'un protocole d’alimentation et de mesure du cortisol excrété par des animaux vivants dans l’eau du milieu suite à une exposition à un stress léger. L’expression du stress et les réponses comportementales complexes attendues ne peuvent pas être abordées par l’usage d’un modèle de remplacement simplifié (par exemple, des cultures cellulaires) en l’état actuel des connaissances. De plus, le choix d’une espèce sauvage très répandue dans les écosystèmes aquatiques urbanisés d’Europe, plutôt que d’un modèle biologique expérimental plus standardisé (poissons zèbres ou medaka par exemple) permettra d’optimiser les résultats du projet à large échelle.

Réduction

Le nombre d’animaux intégrés à l’étude pilote est limité au strict minimum requis pour une analyse statistique fiable de l’effet de l’exposition lumineuse sur le comportement alimentaire des animaux. L’expérimentation est constituée de 3 procédures qui s’enchainent sur tout ou partie des mêmes animaux afin d’optimiser leur usage. Ce nombre de 100 inclut un total de 10 surnuméraires capturés pour pallier une mortalité potentielle pendant la capture, le transport et l’acclimatation aux conditions d’hébergement (soit une mortalité estimée à environ 10%).

Raffinement

En dehors des étapes de capture, transport et transfert, les poissons ne seront jamais manipulés. Une fois pêchés, les poissons seront placés dans des viviers de dimensions adaptées à leur nombre et à leur taille, puis placés délicatement dans des sacs de transport gonflés aux 2/3 à l'oxygène pur et hermétiquement fermés. Ces sacs seront déposés dans un contenant assurant leur stabilité pendant le transport jusqu'au site expérimental. Une fois les poissons sur place, des seuils progressifs d'acclimatation leur permettront de s'habituer à l'eau de leur aquarium. Par ailleurs, le seul transfert qui sera réalisé ensuite sera celui du lot de 60 poissons destinés à l’exposition lumineuse ; il sera effectué à l'aide d'épuisettes à mailles fines, entre le bac de quarantaine où auront été accueillis les poissons dès leur arrivée sur site, vers les aquariums où se dérouleront les expositions lumineuses. Les poissons seront nourris pendant l'expérimentation. La qualité, la quantité et la fréquence de l’alimentation seront ajustées en fonction des observations réalisées in situ. Au moins une fois par jour, des animaliers formés de longue date viendront contrôler visuellement l’état des poissons. Des mesures continues des différents paramètres de l’eau (température, pH, …) ainsi que des mesures ponctuelles des produits azotés, garantes de la qualité de l'eau, permettront de maintenir des conditions environnementales optimales tout au long de l’expérimentation. Les bassins seront dimensionnés pour offrir un espace de mobilité confortable aux animaux (bassins de 30 L pour des individus de 8±2 cm de longueur totale). Les poissons ne seront jamais isolés mais placés en groupes de minimum 5 à maximum 100 individus selon les étapes. Toutes les étapes expérimentales auront lieu dans une même salle dédiée afin que les poissons s’habituent à un environnement visuel et sonore unique et constant. Enfin, les aquariums seront nus car un abri serait de peu d’intérêt pour le mulet-porc qui est une espèce mobile se déplaçant dans la colonne d’eau en dehors des activités alimentaires qu'il mène sur le fond. La présence d’une cache pourrait par ailleurs nuire à l’interprétation des résultats. Cependant, une des parois de chaque aquarium sera munie d’un décor mimant un décor de rivière afin potentiellement d’améliorer le confort des animaux.

Choix des espèces

Le mulet-porc est une des rares espèces de poissons connues pour se nourrir de biofilms au stade juvénile, ce comportement alimentaire spécifique étant essentiel pour atteindre les objectifs de long terme envisagés dans le projet global supportant l’étude pilote. Ces objectifs viseront au développement d’une démarche expérimentale multiannuelle intégrant différents représentants de la biodiversité aquatique (poissons et plantes d’espèces diverses). De plus, la capture de mulets-porcs en milieu saumâtre puis leur placement en milieu dulcicole pour l’expérimentation sont possibles puisqu’il s’agit d’une espèce dont le cycle de vie se déroule à la fois en eau salée et en eau douce. Le mulet-porc est par ailleurs largement répandu dans les milieux aquatiques urbanisés mondiaux dont l’étude est ciblée par le projet global, ce qui permettra d’optimiser la portée des résultats dans un contexte international. C’est aussi l’espèce la plus abondante dans les zones où les captures sont envisagées : ainsi, l’impact de celles-ci sur les ressources naturelles sera minimisé. Les poissons impliqués seront des juvéniles de 8±2 cm de longueur totale. Cette taille est en effet celle à laquelle les mulets-porcs sont décrits comme consommateurs exclusifs de biofilms en milieu naturel. Le fait de choisir des juvéniles limitera aussi les effets potentiels des captures sur les ressources naturelles. Enfin, des poissons de petite taille sont recherchés afin d’optimiser le compromis entre confort des animaux et conditions optimales pour la fiabilité des mesures du cortisol dans l'eau.

4 phoques crabiers vont être utilisés, relâchés dans leur habitat à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Ils sont sédatés à distance puis anesthésiés pour la pose d'appareils de bio-télémétrie collés sur la fourrure, avec une prise de sang et le prélèvement d'une vibrisse, le matériel étant ensuite largué à distance sans recapture. L'étude pilote cherche à documenter la distribution du krill sous la banquise à travers ce prédateur, dans un objectif de gestion de la pêche. Le porteur affirme que le phoque crabier ne peut être remplacé par une autre espèce ni étudié en captivité.

Objectifs

Les zones englacées sont particulièrement sensibles au réchauffement global, et il est nécessaire de déterminer comment les prédateurs de la banquise utilisent leur environnement physique et biologique pour comprendre et prédire leur réponse au changement climatique dans les différentes régions antarctiques. Ces prédateurs consomment de grandes quantités de ressources marines, parmi lesquelles le krill (Euphausia superba) occupe une place prépondérante. Cette espèce — dépendante de la banquise pour son développement larvaire — assure ainsi une large part du transfert du plancton (vivant sous la banquise) vers les poissons, oiseaux et mammifères marins. Les futurs changements de l’étendue de la banquise antarctique dans un climat plus chaud pourraient affecter de manière négative les populations de krill, et donc celles de leurs prédateurs comme les phoques crabiers par exemple. Toutefois, l’évolution future de l’ensemble de la chaine alimentaire reste difficile à prévoir tant la compréhension des différentes composantes de l’écosystème antarctique et leurs interactions est incomplète, voire approximative. Pour cause, la connaissance de la distribution et l’abondance du krill en hiver est à ce jour très limitée, notamment dans les régions encore peu touchées par les variations de la banquise — telles que l’Antarctique de l’Est — car les études dans ces zones englacées peu accessibles sont difficiles. Nous souhaitons combler ce déficit de connaissances, en étudiant le krill via les relations fonctionnelles qu’il partage avec ses prédateurs, le phoque crabier, grâce à des techniques de bio-télémétrie.

Bénéfices attendus

Ces résultats auront des implications directes et cruciales concernant notre capacité à faire face aux crises du climat et de la biodiversité. Ils appuieront la consolidation de la base scientifique d'une gestion écosystémique de la pêche au krill par la Commission pour la conservation de la faune et la flore marines de l'Antarctique. En effet, il n'y a pour le moment pas de pêche significative de krill dans l'Antarctique de l’Est, mais des notifications récentes de navires norvégiens et chinois suggèrent un intérêt croissant de l'industrie pour cette région et pour cette ressource. La mise en place d'une surveillance et d’études sur la distribution et la densité du krill dans cette zone permettra donc de mieux comprendre l’influence de la banquise et de son rôle dans l’écosystème en l'absence de pression de pêche. Ce projet remplira de fait 1) un des objectifs du programme de contrôle de l'écosystème de la Commission, c'est-à-dire distinguer les changements dus à l'exploitation des ressources marines des changements dus à la variabilité environnementale. Ce projet contribuera également à 2) "l'évaluation des risques" lancée par les membres de la Commission pour la conservation de la faune et la flore marines de l'Antarctique dans la zone afin d'essayer de comprendre l'impact possible de la pêche sur l'écosystème. Enfin les modèles d'habitat du krill utilisés pour élaborer les projections des populations de krill et les stocks comportent des limitations spatiales et temporelles importantes et connues en raison du manque de données disponibles, en particulier pendant la saison hivernale. Cette recherche fournira 3) des informations sur la distribution et l'abondance de cette espèce sous la glace de mer et pendant l'hiver, mais aussi sur son importance cruciale pour ses prédateurs et les relations fonctionnelles qu'ils entretiennent, en surveillant les changements dans les interactions trophiques.

Procédures

Nous allons réaliser une première étude pilote développant des technologies nouvelles sur le phoque crabier, les plus grands consommateurs de krill (60 à 70 millions de tonnes de krill par an) et les plus abondants au monde (10 à 15 millions), afin d'étudier la distribution du krill, espèce clé pour les écosystèmes polaires et pour son rôle sur le climat. Pour cela, nous souhaitons déployer 1) une balise microsonar qui enregistrera l’accélération de l’animal, la magnétométrie (étude du champ magnétique) à très haute-résolution ainsi que la distribution du krill par acoustique active ; 2) une caméra qui permettra l’identification des proies capturées, en l’occurrence le krill ; et 3) une balise GPS qui permettra de transmettre une position GPS via le système Argos, indispensable pour la récupération du matériel et le suivi de leur comportement en mer. On procèdera à une sédation sans contention (jabstick ; 10 à 20 min), une anesthésie gazeuse (20 à 45 min) durant laquelle aura lieu l’équipement d'appareils (microsonar, caméra et GPS) par collage sur la fourrure, ainsi qu’une prises de sang (18 ml une fois) et le prélèvement d'une vibrisse pour étudier le régime alimentaire des phoques crabiers (utilisation des isotopes stables du carbone et de l'azote). Le matériel sera relargué à distance par radio-commande sans recapture de l’animal.

Impact sur les animaux

La prise de sang et le prélèvement de vibrisse auront lieu durant l'anesthésie de l'animal et n'auront aucun effet sur l'animal (prélèvement de 0,036% du volume sanguin d’un individu de 300 kg et repousse de la vibrisse prélevée). Les instruments sont collés sur la tête ou sur le dos à l’aide de colle epoxy bi-composants selon un protocole éprouvé. Nous nous attendons à ne pas observer d’effet mesurable des instruments sur le comportement alimentaire des phoques car il a été montré qu’une caméra de section deux fois plus grande que celle utilisée ici n’avait pas d’impact significatif sur la durée moyenne des plongée, la dépense énergétique, et la fréquence des mouvements de nage des phoques de Weddell (i.e. une espèce proche de celle étudiée). De plus, lors d’une autre étude qui a comparé le gain de masse et le taux de survie d’éléphants de mer équipés et non équipés, aucun effet de la pose, même répétée, d’équipement n’a été détecté. Enfin une étude récente de l’effet de la pose d’instruments sur des phoques de Weddell et des éléphants de mer par la méthode de la colle epoxy a montré que cette dernière n’avait pas d’impact biologique détectable sur les animaux.

Devenir

Les individus étudiés seront libérés dans leur habitat naturel une fois équipés, le matériel sera récupéré à distance sans recapture. Application de la règle des «trois R».

Remplacement

L’objectif étant d’étudier la distribution du krill (via ses plus importants prédateurs, les phoques crabiers) et les relations krill-phoque crabier, le modèle d'étude ne peut pas être remplacé par une autre espèce, par des animaux d’élevage, ou encore par des expérimentations en captivité. Le phoque crabier n'a encore jamais été étudié dans cette zone de l'Antarctique.

Réduction

La réduction est appliquée, puisque le nombre d’animaux capturés est limité à un unique individu la premiere année et maximum 3 l'année suivante. Ici nous réalisons une expérience pilote sur un d'individu afin de s’assurer de la faisabilité de la procédure avant de l'appliquer sur un échantillon plus grand.

Raffinement

Les points limites de la procédure et leur raffinement sont les suivant: 1) L’état général de l’animal est évalué avant sa capture (embonpoint, absence de malformation et de plaie) 2) Stress lié à la capture : l'animal est sédaté à distance par sarbacane pour minimiser le stress de contention et le risque pour l'équipe de terrain. 3) Surveillance de l'anesthésie: les paramètres cardiaques et respiratoires de l’individu sont surveillés ainsi que le degré d’anesthésie: protocole de gestion de complications éventuelles lors de l’anesthésie joint à cette demande. 5) Récupération du matériel : Récupération du microsonar et de la caméra associée par relargage radiocommandé après s’être approché du phoque repéré grâce aux positions GPS envoyées par le système Argos sans recapture prévue de l’individu. Le GPS resterait alors sur l’animal jusqu’à la mue qui aura lieu au plus tard ~30/40 j après. 6) Taille des appareils : Nous nous attendons à ne pas observer d’effet mesurable des instruments sur le comportement alimentaire des phoques car il a été montré qu’une caméra de section deux fois plus grande que celle utilisée ici n’avait pas d’impact significatif sur la durée moyenne des plongée, la dépense énergétique, et la fréquence des mouvements de nage des phoques de Weddell. De plus, lors d’une autre étude qui a comparé le gain de masse et le taux de survie d’éléphants de mer équipés et non équipés, aucun effet de la pose, même répétée, d’équipement n’a été détecté. Enfin une étude récente de l’effet de la pose d’instruments sur des phoques de Weddell et des éléphants de mer par la méthode de la colle epoxy a montré que cette dernière n’avait pas d’impact biologique détectable sur les animaux.

Choix des espèces

Ce projet vise à améliorer notre compréhension de la distribution du krill sous la banquise (via ses prédateurs principaux, les phoques crabiers) et de comprendre les liens d’écologie fonctionnelle entre le krill et les phoques crabier. Il s’agit d’une étude pilote sur l’écosystème centré sur le krill. Cette étude permettra de documenter l’évolution au cours du temps de ces systèmes et prédire le devenir des populations de phoque crabier. Les phoques crabiers sont les plus grands consommateurs de krill (60 à 70 millions de tonnes de krill par an) et les plus abondants au monde (10 à 15 millions), ainsi les changements dans son écologie, sa distribution et son comportement reflètent les changements dans la population de krill de l’Antarctique. Ils sont ainsi un modèle animal pertinent pour étudier les adaptations et l’environnement des animaux marins. Cette procédure concerne des animaux adultes.

80 phoques de Weddell vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis relâchés dans leur milieu. Chaque individu est capturé sous une capuche, immobilisé par trois personnes, anesthésié, puis subit une prise de sang, un prélèvement de vibrisse et la pose d'instruments collés à la fourrure, sur la banquise antarctique. Le porteur décrit un stress de courte durée et affirme, en s'appuyant sur des études antérieures, que les balises n'ont "pas d'impact biologique détectable" sur les animaux. Il justifie la capture d'animaux sauvages par l'impossibilité de remplacer cette étude comportementale en milieu naturel et revendique la nécessité de poursuivre un suivi engagé depuis 2006.

Objectifs

Les zones englacées constituent l’habitat de reproduction et d’alimentation de grandes populations d’organismes inféodées à la banquise, mais sont aussi une zone d’alimentation majeure pour des espèces subantarctiques se déplaçant à grande distance, démontrant l’importance écologique à grande échelle de la banquise. La forte quantité de plancton dans la banquise est le résultat de plusieurs processus tels que la retraite saisonnière de la glace de mer, le développement d’algues de glace à l’interface océan-glace, et le phytoplancton dans les polynies côtières (trous d’eau au milieu de la banquise), soutenant de grands stocks de zooplancton et de poisson grâce à des chaines alimentaires courtes et rapides. Ces zones englacées sont particulièrement sensibles au réchauffement global, et il est nécessaire de déterminer comment les prédateurs de la banquise utilisent leur environnement physique et biologique pour comprendre et prédire leur réponse au changement climatique dans les différentes régions antarctiques. Les évènements brutaux comme le vêlage de grands icebergs fournissent le cadre idéal d’expériences naturelles pour étudier les conséquences de modifications d’habitat sur l’écologie des prédateurs marins. De plus, les modèles climatiques prédisent l’augmentation de la fréquence des vêlages en réponse au réchauffement global, et il devient opportun d’étudier leurs conséquences sur l’océanographie et les écosystèmes de la banquise. Dans ce contexte, nous proposons d’étudier l’écologie d’un prédateur majeur de la banquise, le phoque de Weddell (Leptonychotes weddellii), à l'aide d'un programme de recherche en Est Antarctique qui a commencé en 2006 et que nous souhaitons faire perdurer car il comprend le vêlage d’un glacier en 2010, que l’on suspecte avoir eu d’importantes conséquences écologiques et océanographiques dans la région. Notre objectif est de relier le comportement de recherche alimentaire des phoques de Weddell (comportement de plongée, durée, profondeur, accélération mesurées par biotélémetrie) aux conditions hydrographiques avant et après le vêlage du glacier, et étudier l’impact de cet évènement sur les interactions glaces/océan et plancton et sur les performances alimentaires des phoques à fine échelle (distribution des proies par acoustique active à l'aide de microsonar embarqué sur les animaux et prélèvements biologiques pour identifier le régime alimentaire).

Bénéfices attendus

Le projet est essentiel pour comprendre les enjeux des changements à venir en Terre Adélie tant d’un point de vue océanographique que d’un point de vue écosystémique via l'écologie d'un prédateur de la banquise. Ce projet s’inscrit dans des thématiques transversales et interdisciplinaires, allant de l’océanographie physique à l’écologie spatiale et fonctionnelle en utilisant des méthodes très différentes pour étudier l'écologie de prédateurs supérieurs avec de l'imagerie satellite, bio télémétrie, acoustique et isotopie. Ce projet permettra la caractérisation et le diagnostic des systèmes marins, dans ce cas en Terre Adélie, une zone unique abritant des écosystèmes benthiques et pélagiques exceptionnels et de nombreuses colonies de mammifères et oiseaux marins. Il permettra aussi d’acquérir des données utiles à la conservation, préservation et gestion durable des socio-écosystèmes marins dans une zone pas encore menacée par la pêche mais qui pourrait le devenir dans les années à venir suite au changement de couverture de banquise. Ce projet crée une réelle dynamique entre différentes disciplines de recherche alliant des physiciens océanographes, spécialistes de la banquise, écologistes et éco-physiologistes pour mieux comprendre l’écologie alimentaire et le devenir de populations de phoques de Weddell et des écosystèmes dont ils dépendent dans un climat changeant.

Procédures

Capture (3 à 10 min), anesthésie (20 à 45 min), prises de sang (18 ml une fois;moins de 0,036% du volume sanguin d’un individu de 300 kg), prélevement d'une vibrisse, équipement d'appareils par collage sur la fourrure, recapture possible pour déséquipement ou relargage à distance radio-commandé.

Impact sur les animaux

Les animaux seront capturés avec une capuche, puis immobilisés par la contention de 3 personnes avant d’être anesthésiés, donc vont subir un stress de courte durée durant la procédure (temps de capture, immobilisation et injection entre 3 à 10 min). La prise de sang et le prélèvement de vibrisse auront lieu durant l'anesthésie de l'animal et n'auront aucun effet sur l'animal (prélèvement de 0,036% du volume sanguin d’un individu de 300 kg et repousse de la vibrisse prélevée). Les instruments sont collés sur la tête ou sur le dos à l’aide de colle epoxy bi-composants selon un protocole éprouvé. Nous nous attendons à ne pas observer d’effet mesurable des instruments sur le comportement alimentaire des phoques car il a été montré qu’une caméra de section deux fois plus grande que celle utilisée ici n’avait pas d’impact significatif sur la durée moyenne des plongée, la dépense énergétique, et la fréquence des mouvements de nage des phoques de Weddell. De plus, lors d’une autre étude qui a comparé le gain de masse et le taux de survie d’éléphants de mer équipés et non équipés, aucun effet de la pose, même répétée, d’équipement n’a été détecté. Enfin une étude récente de l’effet de la pose d’instruments sur des phoques de Weddell et des éléphants de mer par la méthode de la colle epoxy a montré que cette dernière n’avait pas d’impact biologique détectable sur les animaux. À l’échelle des colonies d’étude : Dérangement temporaire lors de la capture de la femelle, et lors de sa recapture. Cependant la densité des animaux autour des trous de respiration pendant la reproduction est faible et en général seules les femelles capturées sont dérangées et les autres animaux présents ne le sont que très peu et de manière temporaire.

Devenir

Tous les animaux étudiés sont remis en liberté, déséquipés après leur suivi.

Remplacement

L’objectif étant d’étudier les phoques de Weddell et leur écologie en mer dans leur milieu naturel, ils ne peuvent pas être remplacés par une autre espèce, par des animaux d’élevage, ou encore par des expérimentations en captivité. Dans le cadre de ce programme de recherche, nous prendrons en compte toutes les données existantes en Terre Adélie depuis le lancement de ce programme de recherche en 2006 afin de repondre à notre objectif, cependant, notre projet necessite un jeux de données sur un grand nombre d'années pour pouvoir suivre les réponses de ces animaux aux variations des conditions océanographiques et de banquise et comprendre les changements dand leur comportement de recherche alimentaire. Il n'est donc pas possible de se limiter à des données existantes, qui correspondent à d'autres habitats et d'autres sous-populations, et ne couvrent pas des periodes assez grandes.

Réduction

La réduction est appliquée, puisque le nombre d’animaux capturés est limité à 6 et 10 individus pour chaque procédure car nous ne pouvons pas obtenir plus d'instruments (extrêmement couteux et limités; seulement une dizaine de balises microsonars sont disponibles dans le monde par exemple) et nous souhaitons privilégier le fait d'etudier un petit nombre d'individus chaque année pendant 5 ans que beaucoup d'individus sur une seule année afin de repondre à notre objectif. D'autre part, l'esimation statistique du nombre d'individus necessaires pour comprendre les variations de leur comportement en fonction des variations environementales n'est pas envisageable, car l'effet mesuré est variable et se caracterise par des changements d'habitats ou de strategies d'alimentation pas toujours facilement quantifiables, et nous ne savons pas en avance les comportements que nous allons observer. Les individus « bio-échantillonnent » leur environnement puisqu’ils se déplacent dans des zones différentes. La collecte de données océanographiques et comportementales au travers de phocidés est devenue une composante essentielle à l’observation des conditions océanographiques et des écosystèmes de l’océan Austral. Nous commençons grâce à l’exploitation de la série de données 2006-2021 à percevoir des variations des conditions environnementales et du comportement associé; il s’avère donc nécessaire de continuer ce suivi. Les instruments externes communément déployées sur les phocidés en milieux polaires (animaux >300kg) n’impactent ni leur survie, ni leur succès de pêche, et nous estimons manipuler chaque année moins de 0,000001 % de l’effectif total de la population de femelles de phoques de Weddell en Antarctique (~202,000 femelles subadultes et adultes).

Raffinement

Les points limites de la procédure et leur raffinement sont les suivant: 1) L’état général de l’animal est évalué́ avant sa capture (embonpoint, absence de malformation et de plaie) afin de ne pas le mettre en danger. 2) Stress lié à la capture : la méthode de capture est manuelle, les phoques de Weddell sont capturés à l’aide d’une capuche couvrant la vue de l’animal pour minimiser le stress de contention. 3) choix de l’anesthésie gazeuse portable au sevoflurane mois risquée avec un réveil plus rapide. 4) Surveillance de l'anesthésie: les paramètres cardiaques et respiratoires de l’individu sont surveillés ainsi que le degré d’anesthésie (cf. table de Woods et al., 1994): protocole de gestion de complications éventuelles lors de l’anesthésie joint à cette demande. 5) Récupération du matériel : 3 solutions a) pas de recuperation possible, les balises tomberont avec le poil des phocidés au cours de la période de mue qui se déroule entre janvier et février ; b) une recapture et déséquipement rapides avec une anesthésie légère (quelques minutes); c) Récupération de la balise par relargage radiocommandé après s’être approché du phoque repéré grâce aux positions GPS envoyées par le système Argos sans recapture prévue de l’individu. 6) Taille des appareils : Nous nous attendons à ne pas observer d’effet mesurable des instruments sur le comportement alimentaire des phoques car il a été montré qu’une caméra de section deux fois plus grande que celle utilisée ici n’avait pas d’impact significatif sur la durée moyenne des plongée, la dépense énergétique, et la fréquence des mouvements de nage des phoques de Weddell (Williams et al., 2004). De plus, lors d’une autre étude qui a comparé le gain de masse et le taux de survie d’éléphants de mer équipés et non équipés, aucun effet de la pose, même répétée, d’équipement n’a été détecté. Enfin une étude récente de l’effet de la pose d’instruments sur des phoques de Weddell et des éléphants de mer par la méthode de la colle epoxy a montré que cette dernière n’avait pas d’impact biologique détectable sur les animaux . 7) Suivi à long terme : les animaux équipés seront transpondés par suivi démographique mis en place dans unautre programme depuis 2006, ce qui nous permet de suivre leur survie et reproduction sur le long terme. La procédure complète dure entre 20 à 45 minutes entre l’anesthésie et le relâcher de l'animal et est intégralement réalisée sur le terrain.

Choix des espèces

Ce projet vise à améliorer notre compréhension de l’écologie, la biologie et la physiologie des phoques de Weddell, des écosystèmes dans lesquels ils évoluent, ainsi que de documenter l’évolution temporelle de ces systèmes et prédire le devenir des populations de ce prédateur marin. Les phoques de Weddell sont la seule espèce de mammifère marin habitant de façon permanente dans la zone de banquise antarctique, ils réalisent des plongées profondes, se déplacent sur de longues distances, et sont soumis à une phase de mue et de reproduction coûteuses en énergie. Ils sont ainsi un modèle animal pertinent pour étudier les adaptations et l’environnement des animaux marins. Ce projet nous permettra de mieux comprendre comment et à quel point les organismes (en particulier les prédateurs marins) sont capables de s’adapter aux changements de la banquise à travers des réponses comportementales à leurs contraintes environnementales. Ces procédures concernent des animaux adultes femelles.

14 baleines à bosse vont être utilisées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, puis laissées dans leur milieu naturel. À distance depuis un bateau, une balise Argos à pointe est implantée dans leur lard au fusil à air comprimé et une biopsie de peau est prélevée, pour suivre leurs routes migratoires. Le porteur qualifie la pose de balise d'invasive tout en la jugeant d'impact minimal, et décrit une réaction de surprise suivie d'un retour rapide à l'activité. Il présente le projet comme utile à la conservation de l'espèce, sans autre modèle possible.

Objectifs

Ce projet vise l’étude, par suivi télémétrique, des mouvements migratoires des baleines à bosse afin d’identifier les mouvements migratoires entre la zone de reproduction et les zones de nourrissage antarctiques ou subantarctiques. Les connaissances sur les parcours migratoires des baleines à bosse fréquentant l'île, entre leur site de reproduction et leur site de nourrissage, sont inexistantes. Ce projet permettra de combler cette lacune de connaissances.

Bénéfices attendus

Quinze individus adultes ont déjà été équipés de balises Argos autour de l'île en août 2013, soit au milieu de la saison de présence des baleines. Cette première étude a permis de suivre les mouvements migratoires au sein de la zone ainsi que d’identifier les habitats préférentiels utilisés par les baleines à bosse pour la reproduction. Néanmoins, la durée d’implantation des balises Argos étant relativement réduite (quelques semaines), la migration retour des individus vers leur zone de nourrissage n’a pas pu être étudiée lors de cette première phase. La phase 2 de ce projet se propose d’équiper 15 individus adultes de balises Argos, en parallèle de leur biopsie, en fin de saison de présence des baleines à bosse, période à laquelle les baleines à bosse sont susceptibles d’amorcer la migration retour vers leur site de nourrissage. Un premier volet de ce projet a été réalisé du 01 au 15 septembre 2019, au cours duquel une seule baleine à bosse a pu etre équipée. En effet, la faible fréquentation de l'île par les baleines à bosse cette année là n'a pas permis d'équiper davantage d'individus. Dans le cadre de ce projet, 14 baleines à bosse restent à etre équipées et biopsiées. Cette opération se déroulera du 01 août au 15 octobre 2022. Les données ainsi acquises permettront notamment d’obtenir des informations précises sur les trajets et le temps de migration, le degré d’utilisation des sites potentiellement importants pour la reproduction et de mieux définir les couloirs migratoires ainsi que les zones de nourrissage. Ces données viendront compléter celles précédemment acquises lors de la phase I, ce qui nous permettra de disposer d’une vision globale des mouvements des baleines à bosse sur l’ensemble de leur cycle migratoire, en vue, à terme, de disposer de données suffisantes pour renforcer les mesures de protection existantes et mettre en place de nouvelles mesures concernant cette espèce et son habitat.

Procédures

Les biopsies cutanées et la pose de balise Argos seront effectuées sur animaux vigiles. Un animal sera prélevé une seule fois.

Impact sur les animaux

La pose de balises, largement utilisée par la communauté scientifique, est jugée invasive du fait de l’implantation d’un élément étranger dans le corps de l’animal. Cependant, le degré de sévérité est considéré comme minimal. Un certain nombre de balises ont été posées dans le monde entier sur les cétacés, avec des systèmes d’attache divers, allant du harnais à l’implantation intra-musculaire, en passant par des dispositifs de fixation par ventouse externe. Néanmoins, l’implantation de balises Argos correspond à la seule technique permettant le suivi télémétrique des baleines à bosse à moyen et long terme, les balises entièrement externes étant soumises à des forces de frottement importantes, responsables de leur détachement précoce. De même, les biopsies cutanées sont réalisées sur de nombreuses espèces de cétacés, des plus petits delphinidés aux plus grands mysticètes. De nombreuses publications scientifiques sont disponibles sur l’impact de la pratique des biopsies sur les individus et les populations. Sur les grands cétacés, il a été montré que la pratique de biopsies n’a pas de conséquences importantes. De plus, bien qu’il y ait généralement une réaction de surprise lors de l’impact (spasme du corps, accélération de la nage), les animaux reviennent rapidement à leur activité initiale.

Devenir

Les objectifs du projet impliquent l'équipement de balise Argos et le prélévement de biopsie cutané sur des animaux vivants dans leur milieu naturel. Les individus prélevés seront laissés dans leur habitat naturel.

Remplacement

Les objectifs du projet imposent la pose de balises et le prélèvement de biopsie sur des baleines à bosse dans le but de suivre leurs trajets migratoires lors de leur présence autour de l'île, en vue notamment de leur conservation. Aucun autre modèle ne peut être substitué.

Réduction

Ce projet se propose d'équiper de balise Argos et de biopsier 15 baleines à bosse adultes. Une baleine à bosse avait déjà été équipée en septembre 2019 lors du volet 1 de ce projet. Quatorze baleines à bosse restent donc à équiper et biopsier sur ce projet. Le nombre de 15 balises Argos, choisi avant tout pour des raisons financières, permettra de décrire les tendances des trajectoires des baleines à bosse, même en cas d’arrêt prématuré de certaines d’entre elles. Ce nombre viendra s’ajouter aux 15 individus initialement équipés et biopsiés lors de la première phase du programme. De plus, ce programme s’intègre dans une dynamique régionale. En effet, plusieurs structures de recherche ont équipé des baleines à bosse de balises Argos dans la zone de 2011 à 2013. Nos résultats viendront donc compléter les données concernant les trajets migratoires des baleines dans cette zone, en vue d’une analyse globale régionale. Ce nombre ne peut, en ce sens, etre réduit. La photoidentification des individus biopsiés permettra d’éviter de prélever le même individu à deux reprises.

Raffinement

Le matériel utilisé correspond aux dernières technologies en matière de balise et de système de déploiement. La balise est pourvue d’une pointe acérée et mesure 260x22mm. Une fois implantée, seule l’antenne apparait en surface. Les balises, biocompatibles et cylindriques, seront déployées à distance (1 à 4m), à l’aide d’un fusil à air comprimé, et seront implantées dans la couche de lard située en avant de l’insertion antérieure de la nageoire dorsale. Avant toute opération de déploiement, la pointe de la balise sera nettoyée et désinfectée à l’éthanol. Nous utiliserons de petits bateaux (5 à 7m), facilement manoeuvrables, équipés d’une plateforme de tir. Les groupes seront approchés lentement et progressivement par les ¾ arrière, non seulement pour éviter l’effet de surprise, mais aussi pour permettre à l’équipe de photo-identifier tous les membres du groupe et d’attribuer un indice comportemental à chaque individu. L’individu cible sera choisi suivant des critères précis (adulte, bonne condition physique, sexe…). Lorsque la baleine sera suffisamment proche (1 à 4m) et parallèle au bateau, le tagueur, expérimenté et mondialement reconnu pour son expertise, et qui sera mobilisé spécifiquement pendant la durée du projet, implantera la balise Argos, afin de limiter les tentatives en autorisant un taux de réussite optimal. La photoidentification des baleines taguées (et biopsiées), permettra d’éviter d’équiper et de prélever le même individu à 2 reprises. Si le groupe est difficile à approcher (individus farouches, état de la mer mauvais), ou que plus de 3 tentatives d’équipement auront été infructueuses, un autre groupe sera recherché. La réaction de l’individu cible, ainsi que du groupe auquel il appartient, sera suivie pendant 15 minutes et les comportements seront consignés. Des agents embarqueront à bord afin de contrôler le respect du protocole prévu par les autorisations ministérielles. De plus, la présence d’un vétérinaire et de membres de la structure chargée du bien être au sein de l’équipe permettra le contrôle du respect du principe des 3 R et des points limites. Le vétérinaire veillera notamment au bon déroulement des opérations et interviendra en cas de besoin (blessure,...). L’équipement de balise et le prélèvement de biopsie se feront simultanément sur le même individu afin de limiter les approches.

Choix des espèces

Dans l’Hémisphère sud, les baleines à bosse migrent des sites de nourrissage en Antarctique vers les plus hautes latitudes sud pour se reproduire ou mettre bas pendant l’hiver austral (de juin à novembre). Depuis 2008, le taux de fréquentation de l'île par les baleines à bosse a largement augmenté. Malgré une présence saisonnière, le nombre d’observations de cette espèce en fait l’espèce la plus fréquemment rencontrée autour de l'île. Il s’agit de la seule espèce migratrice de cétacé fréquemment observée dans ces eaux. Les animaux équipés et biopsiés seront des individus adultes en bonne condition physique. En effet, les balises sont conçues pour des animaux présentant une couche de lard d’environ 20 cm d’épaisseur. De plus, les jeunes sont plus sensibles aux stimuli cutanés du fait de la finesse de leur pannicule graisseux.