Paramètres physiologiques : croissance et indices de condition

L’utilisation de biomarqueurs physiologiques comme la croissance ou la condition du poisson est basée sur le fait qu’il représente des aspects biologiques des poissons directement reliés à la qualité de leur habitat (Amara et al., 2007). L’étude de la croissance permet d’observer indirectement les effets d’un polluant sur la fitness des organismes et présente l’avantage d’intégrer l’histoire de vie des individus (Adams et al., 1992; Laroche et al., 2002; Marchand et al., 2003). D’autres indicateurs de l’état de santé global des organismes tels que l’indice de condition, le rapport ARN/ADN et la teneur en lipides, renseignent sur les coûts métaboliques induits par un polluant et indirectement sur le statut énergétique et la croissance de l’individu exposé (Adams et al., 1990; Lambert et Dutil, 1997). Ces indices de condition ont l’avantage d’être simples et relativement rapides à mesurer (Lambert et Dutil 1997; Leamon et al., 2000; Webb et Gagnon, 2002). Malgré les précautions à prendre lors de leur interprétation, ces indices sont considérés comme des indicateurs d’effets très informatifs (Adams et al., 1990).

5.3.1 Croissance

Plusieurs études ont montré que les contaminants chimiques inhibaient la croissance des poissons pour plusieurs espèces et particulièrement dans les stades les plus précoces, comme les larves et les juvéniles (Saborido-Rey, 2007; Abdel-Tawwab, 2007; Hopkins, 2004). Les variations de la croissance des poissons pourraient représenter un bilan des réponses sub-léthales face à des contaminations chimiques puisque la croissance intègre beaucoup de procédés (Moralles-Nin, 2007). La croissance durant la première année est cruciale pour la survie du poisson. Les poissons manifestent leur croissance la plus rapide durant la phase juvénile (Smith et al., 1995) et une réduction de cette croissance pourrait prolonger la durée de leur stade juvénile. Des poissons avec une croissance diminuée seraient plus susceptibles à la prédation et pourraient se montrer moins compétitifs pour la recherche de nourriture que de plus grands individus.

La croissance peut être obtenue expérimentalement par mesure directe de la croissance somatique du poisson mais également indirectement à partie de l’analyse des otolithes et plus particulièrement des stries journalières de croissance des otolithes. En effet, les accroissements journaliers permettent d’obtenir des informations sur les taux de croissance à court-terme des individus, ce qui est particulièrement utile lors d’étude en milieu naturel, lorsque la croissance somatique ne peut pas être calculée. Cet indice de croissance a ainsi été

Chapitre I : Introduction générale

40 utilisé dans diverses études écotoxicologiques (Burke et al., 1993; Alquezar et al., 2006; Davoodi et Claireaux, 2007; Morales-Nin et al., 2007; Amara et al., 2009).

5.3.2 Indices de condition de Fulton

L’indice de condition K de Fulton est un facteur morphométrique obtenu à partir des mesures de taille et poids de chaque poisson. L’indice de condition de Fulton K reflète l’embonpoint d’un poisson et suppose que pour une taille donnée, plus le poisson est gros, plus il est dans de meilleures conditions environnementales. Il est considéré comme représentatif de l’état nutritionnel et de l’état des réserves énergétiques d’un individu (Lambert et Dutil, 1997; Sutton et al., 2000). Un poisson avec un indice faible sera considéré comme ayant souffert de conditions environnementales difficiles, de sous alimentation ou d’infections parasitaires (Lambert et Dutil, 1997; Yaragina et Marshall, 2000). Cet indice est donc considéré comme un bon indicateur de l’état de santé général du poisson et permet d’estimer la qualité des conditions environnementales (Ratz et Lloret, 2003). Il est souvent utilisé dans des études s’intéressant aux différentes sources de stress car ce type d’indice est facilement mesurable (Suthers, 1998).

5.3.3 Rapport ARN/ADN

Le rapport ARN/ADN est un indice communément utilisé, liant la croissance et les conditions nutritionnelles chez les juvéniles de poisson. La quantité d’ADN dans la plupart des cellules animales est considérée normalement stable, mais la quantité d’ARN varie avec le statut physiologique, la synthèse protéique et la croissance. Les ARNm, ARNt et ARNr étant essentiels pour la biosynthèse des protéines, la quantité d’ARN dans les cellules varie en réponse à des changements en demande de synthèse de protéines. Les quantités d’ARN sont élevées dans des organismes à croissance rapide; des facteurs diminuant la croissance sont donc reliés à une réduction des quantités d’ARN (Nye et al., 2007). De nombreuses études ont montré que cet indice répond de manière rapide aux variations des conditions de nutrition et de croissance des larves et juvéniles de poisson (Buckley et al., 1999; Clemmensen, 1988). Le rapport ARN/ADN a donc été utilisé comme biomarqueur biochimique de croissance qui reflète la réponse générale des organismes aux stress environnementaux (Wo et al., 1999; Pottinger et al., 2002; Humphrey et al., 2007). L’application de cet indice en tant que biomarqueurs d’effets de pollution est ainsi considérée depuis quelques années chez les bivalves, crustacés et poissons (Amara et al., 2009; Fonseca et al., 2009; Tsangaris et al., 2010; Gorokhova et al., 2010)

Chapitre I : Introduction générale

41 5.3.4 Indice de stockage lipidique

L’indice de stockage lipidique est basé sur le rapport de la quantité de triacylglycerols (TAG, réserve lipidique) sur la quantité de stérols (ST; structure lipidique) dans le poisson. La teneur en TAG est dépendante de l’état nutritionnel du poisson vu que les TAGs sont la principale réserve énergétique chez les téléostéens et le premier composé mobilisé durant une période de stress, alors que les teneurs en stérols restent essentiellement inchangés (Galois et al., 1990). Les TAG sont ainsi utilisés pour évaluer le statut énergétique d’un poisson et représentent une mesure directe du potentiel des individus à endurer des périodes de jeune. Cet index lipidique pourrait donc être considéré comme une mesure de la probabilité de survie à court et moyen terme. Chez des poissons exposés à des contaminants chimiques, une diminution de cet indice lipidique peut être reliée à la dépense énergétique nécessaire aux processus métaboliques de détoxification des polluants (Alquezar et al., 2006) ainsi qu’à leurs effets indirects sur le comportement du poisson comme des modifications du comportement alimentaire (Saborido-Rey et al., 2007) ou de nage (Stephens et al., 2000).

Ces indices de croissance et de condition ont été utilisés avec succès dans des études reliant l’état de santé des larves et juvéniles de poissons avec les conditions environnementales du milieu (température, photopériode, disponibilité en nourriture…). Ces différents indices sont pertinents à différentes échelles temporelles (Figure 9). Les indices morphométriques (K de Fulton) et les indices de stockage lipidique (teneur en lipides, rapport TAG :ST) vont être sensibles à l’échelle de la semaine ou du mois alors que les indices de croissance (croissance récente, rapport ARN :ADN) peuvent réagir après quelques jours ou semaine. Cependant, leur sensibilité aux contaminants chimiques reste encore assez méconnue et davantage de recherche sont nécessaires pour considérer leur utilisation en tant que biomarqueur d’effets aux contaminants chimiques.

Chapitre I : Introduction générale 42 Croissance récente par otolithe, ARN/ADN Teneur en lipides, TAG/ST Morphologie : indice K de Fulton jo u r se m ai n e m o is an n

ée Sensibilité aux facteurs environnementaux Effets à long terme

sur la capacité de survie

Croissance somatique

Figure 9 : Sensibilité et temps d’intégration des indices de croissances et de condition utilisés dans ce travail de thèse (modifié de Suthers, 2000).